HEVC視頻編碼算法的CUDA優(yōu)化與應(yīng)用.pdf

1、隨著科技的進步和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人們對高清視頻的需求量日益增大，H.264/AVC視頻編碼標準已經(jīng)不能很好地滿足網(wǎng)絡(luò)以及人們的需求，ITU與MPEGE國際化組織成立了JCT-VC（Joint Collaborative Team on Video Coding）小組，專門研究制訂新一代視頻編碼標準HEVC（High Efficiency Video Coding），也稱為H.265，其目標是提高視頻編碼效率，在相同的圖像質(zhì)量前提下，壓縮率比

2、H.264/AVC高檔次（high profile）提高一倍。HEVC的編碼性能比 H.264/AVC的性能有了很大的提高，然而其復(fù)雜度也有了大幅提升，從而帶來了較大的編碼時延，使其實際應(yīng)用受到了極大的限制，因此，有必要對其編碼性能進行進一步的優(yōu)化，提高其編碼速度，滿足應(yīng)用的需求。
　　本文首先對HEVC視頻編碼架構(gòu)中的關(guān)鍵技術(shù)，特別是計算量大的模塊進行了分析與研究，并選擇了其中的率失真函數(shù)和DCT（Discrete Cosine

3、 Transform）變換來進行優(yōu)化。優(yōu)化的方法是在CUDA（Compute Unified Device Architecture）環(huán)境里，利用GPU（Graphic Processing Unit）的并行計算架構(gòu)來進行并行優(yōu)化。CUDA是一種使用GPU計算的開發(fā)環(huán)境，而GPU則是架構(gòu)中的一個并行數(shù)據(jù)計算的設(shè)備，并對在其上執(zhí)行的核函數(shù)計算進行資源分配管理。利用CUDA對HEVC中的率失真函數(shù)和DCT變換進行多線程優(yōu)化。結(jié)果表明，利用G

4、PU對HEVC視頻編碼算法中的率失真函數(shù)和DCT變換函數(shù)進行優(yōu)化后，其編碼時間與未優(yōu)化的對應(yīng)模塊相比，分別能減少81％和78％。整體編碼時間與原始編碼模型相比，率失真函數(shù)和DCT變換函數(shù)的加速比分別可以達到1.10（即編碼時間減少10％左右）和1.13（即編碼時間減少13％左右）。而在實驗結(jié)果中也能看到，隨著視頻序列分辨率的提高，其優(yōu)化結(jié)果逐漸增強，對于分辨率為1280720的視頻序列，其優(yōu)化加速比416240的視頻序列多1％，因為高分