基于多核处理器的任务级与数据级相结合的HEVC并行解码技术与实现

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1、单位代码：10293密级：专业学位硕士论文论文题目：基于多核处理器的任务级与数据级相结合的HEVC并行解码技术与实现学号1215012312姓名韩峰导师胡栋教授专业学位类别工程硕士类型全日制专业（领域）图像处理与多媒体通信论文提交日期二零一八年四月ResearchonTask-&Data-levelHEVCParallelDecodingTechniqueandApplicationBasedonMulti-coreProcessorThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTe

2、lecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByHanFengSupervisor:Prof.HuDongApril2018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

3、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。研究生学号：___________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

4、究生签名：____________导师签名：____________日期：_____________摘要与以往视频编解码标准相比，最新的HEVC视频编解码标准面临着计算复杂度迅速增加的问题，这直接影响了它的运行和实现，而提高处理速度、增强计算能力的有效方法之一就是在多核平台上进行并行化处理。本文将采用美国Tilera公司提供的Tilera-Gx36多核处理器作为硬件实验平台，并基于该多核平台实现多层次任务级与数据级并行的HEVC解码方法。论文的主要研究内容和创新点如下：（1）提出了一种基于CTU单元像素依赖关系的低时延去方块

5、滤波并行方法。通过对图像帧中的各滤波边界的依赖性分析，探究其可采用的并行方法，并分析现有的基于CTU行的去方块滤波并行方法，对其加以改进，实现基于CTU单元的并行处理，进一步提升去方块滤波模块的解码效率。同时依据CTU单元解码依赖关系设计出合理的CTU单元划分结构，来进一步提升解码器的解码效率。（2）提出了一种多层次任务级与数据级并行的解码方法。利用HEVC数据中的依赖性，将整个HEVC解码器划分为5个任务模块，分别为码流读取模块、熵解码模块、像素重构模块、去方块滤波模块以及样点自适应补偿模块；针对不同的解码任务模块分别设计

6、并行方法，并对缓冲存储空间进行有效管理，同时在各模块间利用各CTU单元的依赖关系实现不同解码任务间基于CTU单元的流水线并行处理，采用线程池技术为解码任务动态分配线程资源，实现以功能模块和处理数据单元划分的多层次任务级与的数据级并行的解码，获得了比标准WPP方法更高的解码加速比。（3）提出了结合多核平台资源的快速解码方法。为所设计的基于多核平台任务级与数据级相结合的HEVC并行解码方法提供了多种优化方法，包括多任务并行处理时使用线程池技术以减少系统开销，同时在HEVC解码器各任务模块中引入数据冗余减少机制用来减少冗余的数据操

7、作以及使用多核处理器平台提供的各种优化方法以进一步提升HEVC解码器的整体解码性能。针对本文所设计的基于多核平台的HEVC解码方法，本文设计了多个对比实验，并对实验结果进行分析，从而验证各并行解码方法的效果。由实验数据结果可知，本文所设计的去方块滤波并行方法，在不同的量化QP值下，并行加速比均有着显著地提升，且最大加速比达到了8倍。同时相比于WPP并行算法，本文所设计的像素解码重构并行算法在不同的量化QP值下，最大加速比达到了10倍。采用各类优化处理，解码器可以提升接近两倍的加速比。本文最终设计的HEVC并行解码器可完成未使

8、用任何编码工具的高清视频码流的实时解码。关键词：HEVC解码，多核处理器，去方块滤波，数据级并行，流水线并行IIAbstractComparedwiththepreviousvideocodecstandard,thelatestHEVCvideocodecstandardisfacing