基于Tilera多核处理器的HEVC多层次并行解码方法的研究与实现-信号与信息处理专业论文.docxVIP

南京邮电大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 研究生签名： 日期： 南京邮电大学学位论文使用授权声明 本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文 档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索； 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。 涉密学位论文在解密后适用本授权书。 研究生签名： 导师签名： 日期： 摘要 HEVC 是面向高清和超高清视频应用的新一代视频编码标准，但其极高的运算复杂度是 应用中面临的重要障碍，采用多核处理器是解决问题的有效途径。本文以 TILERA 公司推出 的 Tilera GX36 多核处理器为硬件平台，对 HEVC 视频的并行解码技术进行了深入的研究， 通过对解码器中关键模块并行化处理，实现基于 Tilera 多核处理器的 HEVC 多层次并行解码， 从而达到对未使用任何并行方式编码形成的高清、超高清视频码流的实时解码目标。论文的 主要工作和创新如下： 1．研究并实现了解码过程中熵解码模块（ED），CTU 行像素解码模块（CTU），去方 块滤波模块（DF）等三个模块的并行处理方法。基于帧类型依赖性分析和 CU 块数据的关联 性分析，分别实现了熵解码帧级并行算法，CTU 行像素并行解码算法和去方块行级并行滤波 算法，在保证重建图像质量的同时，提高了解码并行加速比。 2．研究并实现了基于 Tilera 多核处理器 HEVC 多层次并行解码算法。对 HEVC 解码器的 熵解码模块（ED）、CTU 行像素并行解码模块（CTU）、去方块滤波模块（DF）等加以有 机结合，并通过流水线并行设计，提高多核利用率，降低各个模块之间的延时，实现了 CTU 级与帧级处理并存的多层次并行架构的 HEVC 解码算法。建立了 CTU 行并行加速分析的数 学模型，解释了多核并行加速可能出现的瓶颈现象。 3．实现了基于 Tilera 多核处理器的平台级优化方法。通过 Tilera GX36 多核处理器平台 提供的多媒体应用的优化方法，实现了编译器优化、存储器优化、指令集优化、FeedBack 优 化等，进一步提高了 HEVC 并行算法的处理性能。 论文通过对不同的高清视频测试序列对上述方法进行了实验和分析，验证了所提出的各 并行解码方法的有效性。实验结果表明，所提出的帧级熵解码并行算法的加速比达到了 1.6， CTU 行像素并行解码的加速比达到了 9.5，去方块并行滤波并行算法的加速比达到了 2.0，提 出的多层次并行解码算法对高清和超高清普通视频码流的解码最大并行加速比达到了 15.9， 比 WPP 并行方式高出 37%左右，帧率达到了 30 帧/s 以上，实现了实时解码目标。 论文最后对做的工作进行了总结，并展望了未来的进一步研究方向 关键词：HEVC 并行解码，多核处理器，熵解码，CTU 行像素解码，去方块滤波，多层 次并行 I Abstract HEVC is the next generation video coding standard for high-definition and ultra-high-definition video applications, but its high computational complexity is an important obstacle faced by applications. Using the multi-core processor is an effective way to solve this problem. In this paper, we use Tilera GX36 multicore processor launched by TILERA company. And HEVC parallel video decoding technology in-depth study by the decoder key module parallel processing to achieve a multi-level parallel HEVC decoding ba