基于图形处理器的视频转换技术的研究与应用

摘要

随着高清视频和手持设备的普及，人们对于高清视频之间转换编码的需求日益增加。但传统视频转码软件的转码速度不尽如人意，如何在现有PC系统下加速视频转码成为了计算机业界的研究热点。
　　 论文通过对图形处理器的分析和研究，针对现有视频转换速度慢的问题给出了一个将图形处理器作为协处理器来加速视频编解码的解决方案。在实现过程中，为充分发挥图形处理器的计算能力，提出了CPU+GPU的并行编解码器架构，在此基础之上设计了适合图形处理器执行的编解码算法并加以实现。最后运用性能测试、分析的方法对该方案予以验证。
　　 论文首先阐述了视频压缩编码标准、视频编码技术以及图形处理器的工作原理。随后具体分析并实现基于CPU+GPU的并行架构的编码器和解码器；在编码器部分，具体论述了其独特的并行架构，提出了适合在图形处理器上实现的MCSAD和ZB-LMES算法，以及双线程的结构；在解码器部分，提出了分级的并行解码器架构以及反量化、IDCT和运动补偿的多通道算法。之后，详细描述了通过双缓冲区将解码器和编码器级联所实现的基于图形处理器的视频转码器。论文的最后对视频转码器的性能进行测试并对测试结果进行了分析。分析结果表明：CPU+GPU并行架构的视频转换编码器在保证画质的前提下有效地提高了视频转码的速度。
　　 论文中所设计实现的基于图形处理器的视频转码器具有实用价值，可以直接应用于目前主流视频文件的转换工作中。此外，研究成果对于其它图形处理器通用计算的设计也具有借鉴意义。