基于多核DSP处理器的高性能视频编解码技术研究

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1、硕士学位论文基于多核ＤＳＰ处理器的高性能视频编解码技术研究作者姓名肖强、职称刘凯＿授指导教师姓名＿教工学硕士申请学位类别学校代码10701学号1503121642分类号TN91密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于多核DSP处理器的高性能视频编解码技术研究作者姓名：肖夫强一级学科：计算机科学与技术二级学科：计算机应用技术学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：刘凯教授学院：计算机学院提交日期：2018年6月High-performanceVideoCodecsBasedonMulti-coreDSPProcessors

2、TechnicalResearchAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinComputerApplicationTechnologyByXiaoFuqiangSupervisor:LiuKaiTitle:ProfessorJune2018西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果

3、。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果中所罗列的内容以外；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同事对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处一，本人承担切法律责任。本人签名省我浪、：Ｉ：＿日期■西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有

4、权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。：导师签名：本人签名＿：０＾２日期：［日期，｜摘要摘要视频编码，也叫视频压缩，是当今信息化时代图像处理领域的一个重要研究方向。视频编码是指利用视频数据的相关性去除图像信息中的冗余，这些冗余主要包括图像空间相关性、时间相关性和频域相关性带来的信息冗余和编码符号在统计学上的冗余。根据压缩算法是否产生失真，

5、将视频压缩分为有损压缩和无损压缩。随着视频分辨率、帧率和图像深度的不断提高，传统的编码标准已经无法满足高压缩率的需求。H.265/HEVC作为一种新的编码标准极大的提高了视频编码效率，但同时也带来了计算复杂度数十倍的增加，从而导致编码速度过慢。视频编码研究的主要方向有两个，一是充分挖掘图像相关性、去除信息冗余来提高编码性能，二是在保证编码质量的前提下提高编码速度。本文的主要目的是从优化编码算法和利用多核DSP处理器的优势两方面提高编码速度，并设计实现了可以实际应用的视频编解码系统。帧内预测编码技术主要是去除信息在空间上的冗余，通过遍历35种预

6、测模式，计算拉格朗日率失真代价来选取最优的预测模式。最优预测模式选取分为粗选和细选两个过程，虽然在粗选过程中通过哈达玛变换代替离散余弦变换和离散正弦变换来提高计算速度，但是其本质仍然是一种穷举算法。本文利用大部分图像或者一幅图像的大部分区域都是平坦的这一特点，通过统计35种预测模式最终被选为最优预测模式的次数和概率，然后对预测模式分组，组内分类，对概率不同的预测模式分配不同的计算资源来优化粗选过程。结果表明在保证图像质量的前提下可以有效提高I图像编码速度，与x265相比在相同条件下速度提升10%左右。多核DSP处理器在视频编码方面具有很大优势

7、。本文选择C6678多核DSP为平台，实现了符合H.265/HEVC标准的单核视频编码器。为了提高编码速度发挥多核处理器的优势，设计并实现了以图像组为单位请求分发的多核并行编码器。由于封闭式图像组之间的相互独立性，基于图像组的并行可以减少多核之间的同步、协调工作。编码器设计中通过将视频数据存放在多核共享DDR中以避免大量数据在核间传递，同时将数据按照bank分开存储来降低多核竞争共享存储器带来的CPU周期浪费。在编解码系统实现中，设计了双发送、双接收缓冲区的图像缓存机制来实现传输和编码的异步操作，通过请求响应机制和数据包封装来进行流量控制。通

8、过测试结果表明，多核DSP在进行视频编码方面性能优越，对于标清视频，编码速度可以达到25fps以上，可以应用到实际的编解码场景中。关键词：视频编码，HEVC，帧内预