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基于CUDA的hevc/h.265环路滤波并行优化

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基于CUDA的HEVC/H.265环路滤波并行优化

作者：梅鸿雁华中科技大学

学位级别：硕士

hevc/h.265（high Efficiency Video Coding）编解码算法的庞大时间开销使得对其并行优化是一个必然趋势。然而现有的环路滤波并行优化相关工作的并行效率并不高，其主要原因在于算法并行度不高且多数研究基于多核平台。由于算法中大量... 详细信息

hevc/h.265（high Efficiency Video Coding）编解码算法的庞大时间开销使得对其并行优化是一个必然趋势。然而现有的环路滤波并行优化相关工作的并行效率并不高，其主要原因在于算法并行度不高且多数研究基于多核平台。由于算法中大量的条件分支判断负载不均衡问题和数据处理过程中的依赖性妨碍其并行化过程，在众核图形处理器GPU（Graphic Processing Unit）上的并行研究则很少涉及。基于GPU的大规模并行架构机制，根据CUDA（Compute Unified DeviceArchitecture）的编程特性与hevc中环路滤波算法特征对其进行并行优化。为了使滤波算法在GPU上更加并行友好性，提出了基于CUDA的并行优化机制，该机制采用了多重优化方案来提升滤波效率：首先，采用基于特征向量的指令归一化机制，消除滤波算法中的繁重的分支判断操作，使其适应CUDA计算架构，保证并行效率;其次，改进垂直水平滤波过程，采用基于校正的垂直水平并行加速机制使垂直水平滤波在同一个时间周期进行，提升并发量，提高加速比，其中产生的视频质量的损失可以忽略不计;最后，应用分而治之原则到滤波计算中，通过原子分割与合并技术，减少计算量，以及进一步通过存储及指令优化最大限度提高并行性能。在不同配置的测试平台上分别针对1080P，1600P和2160P分辨率的视频序列进行测试，利用以上机制实现的并行优化算法相对于现有多核并行方法效率提升了8至16倍，相对于现有串行hM算法实现效率提升了21至37倍。并且，该并行优化方案在多种平台上对各种分辨率视频表现都相当稳定，是一种高效的并行优化机制。

关键词：环路滤波去方块滤波图形处理器 CUDA hevc/h.265

hevc/h.265在安防行业面临的机遇与挑战

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中国安防 2016年第3期 72-77页

作者：吴参毅浙江宇视科技有限公司

引言hevc/h.265是h.264/MPEG-4 AVC标准之后的下一代视频编解码标准。和h.264/MPEG-4 AVC一样,由ISO/IEC MPEG和ITU-T VCEG联合成立的视频编码联合协作团队开发,在ISO/IEC中的名称为ISO/IEC 23008-1 MPEG-h part 2,在ITU-T中的名称为ITU... 详细信息

关键词：视频编解码视频编码 VCEG 团队开发 hevc/h.265 联合协作帧内预测模式编码图像颜色空间熵编码

hevc/h.265在安防领域应用前景分析

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中国安防 2016年第6期 89-92页

作者：李珺华为企业业务BG行业解决方案部

一、hevc/h.265的技术革新h.265编码,又称high Efficiency VideoCoding由MPEG和VCEG联合视频编码工作组JCT-VC开发,于2013年4月首个版本正式通过。相对于当前主流的h.264编码,hevc做了很多的技术革新,用于提升编码效率,尤其是为了匹配... 详细信息

一、hevc/h.265的技术革新h.265编码,又称high Efficiency VideoCoding由MPEG和VCEG联合视频编码工作组JCT-VC开发,于2013年4月首个版本正式通过。相对于当前主流的h.264编码,hevc做了很多的技术革新,用于提升编码效率,尤其是为了匹配超高清（UhD）视频的高压缩编码与网络传输需求。受篇幅限制,这里仅简单介绍一些主要的技术革新。

关键词：安防领域 hevc/h.265 VCEG 宏块车牌识别码率篇幅限制监控服务器监控领域网络设备

泰克为Sentry视频质量监测解决方案提供hevc/h.265支持最新版Sentry软件扩展了4K/UhD OTT监测产品组合

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电子测量与仪器学报 2015年第7期29卷 1063-页

泰克公司日前作为其Sentry系列视频质量监测仪的一部分,为hevc/h.265编码流推出一款视频质量监测解决方案。凭借这一最新产品,泰克为监测服务质量(Qo S)和体验质量(Qo E)提供了一个可扩充的、完善的hevc解决方案,并在整个视频测试和网... 详细信息

泰克公司日前作为其Sentry系列视频质量监测仪的一部分,为hevc/h.265编码流推出一款视频质量监测解决方案。凭借这一最新产品,泰克为监测服务质量(Qo S)和体验质量(Qo E)提供了一个可扩充的、完善的hevc解决方案,并在整个视频测试和网络监测解决方案组合中持续扩展对4K/UhD的支持。

关键词：视频质量 hevc/h.265 Sentry UhD OTT 软件扩展泰克公司视频测试体验质量

视骏科技基于英特尔移动平台开发全球最快hevc/h.265视频解决方案

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中国安防 2014年第9期 52-52页

日前,英特尔公司和北京视骏科技有限公司宣布,双方就hevc/h.265视频解决方案在国内的普及推广达成战略合作,打造英特尔最强芯和视骏优质软件的完美组合。hevc/h.265作为国际领先的视频编码标准,相较前代标准h.264/AVC,在相同画质下可节... 详细信息

日前,英特尔公司和北京视骏科技有限公司宣布,双方就hevc/h.265视频解决方案在国内的普及推广达成战略合作,打造英特尔最强芯和视骏优质软件的完美组合。hevc/h.265作为国际领先的视频编码标准,相较前代标准h.264/AVC,在相同画质下可节省一半的码率,为1080p甚至4K高清内容的普及铺平了道路。自此,借助视骏科技成熟的视频解决方案,以及英特尔凌动平台强大的计算动力,终端用户可在所有

关键词： hevc/h.265 视频解决方案英特尔公司移动平台

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hevc帧内编码单元快速划分算法

南京邮电大学学报（自然科学版） 2015年第2期35卷 58-63页

作者：金智鹏代绍庆王利华嘉兴职业技术学院信息技术分院浙江嘉兴314036 浙江(嘉兴)微软技术研究中心浙江嘉兴314000

针对hevc帧内编码中CU(Coding Units)模式判决过程计算复杂度高的问题,分析了CU四叉树划分结构的特征,提出了一种新的帧内编码单元快速判决算法。首先,提取前一帧相同位置CU的最优划分结构,以预测当前CU的起始划分深度和终止划分深度。... 详细信息

针对hevc帧内编码中CU(Coding Units)模式判决过程计算复杂度高的问题,分析了CU四叉树划分结构的特征,提出了一种新的帧内编码单元快速判决算法。首先,提取前一帧相同位置CU的最优划分结构,以预测当前CU的起始划分深度和终止划分深度。然后,结合亮度直方图的密集度特征,设置自适应的双阈值对当前CU划分的深度范围进行精确调整,从而跳过或终止部分不适合此纹理特征的划分模式。测试结果显示,该算法在BD-Rate损失仅为0.374%的情况下,提高了51.654%的编码速度,具有良好的实际应用价值。

关键词： hevc/h.265 帧内预测模式判决编码单元

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采用可逆水印的hevc视频完整性认证方案

华侨大学学报（自然科学版） 2016年第2期37卷 190-195页

作者：董晓慧林其伟许东旭华侨大学信息科学与工程学院福建厦门361021

针对最新的视频编码标准hevc/h.265,提出一种基于可逆水印的视频完整性认证方案.首先,算法根据第一个I帧中相邻块的直流系数(DC)系数之间的大小关系提取特征码;然后,从第二个图像组(GOP)的P帧开始,通过修改运动矢量某一分量的幅值嵌入水... 详细信息

针对最新的视频编码标准hevc/h.265,提出一种基于可逆水印的视频完整性认证方案.首先,算法根据第一个I帧中相邻块的直流系数(DC)系数之间的大小关系提取特征码;然后,从第二个图像组(GOP)的P帧开始,通过修改运动矢量某一分量的幅值嵌入水印,并且把修改前幅值的最低有效位信息嵌入到该块最后一个离散余弦转换(DCT)系数上以实现视频还原.实验结果表明:算法简单有效,具有较好的脆弱性,同时能够对视频进行无失真还原.

关键词：运动矢量离散余弦转换 hevc/h.265 完整性认证可逆水印

基子片上异构平台的高性能视频解码器的设计与实现

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基子片上异构平台的高性能视频解码器的设计与实现

作者：张伟山东大学

学位级别：硕士

高清视频在日常生活中扮演者越来越重要的角色,随着视频分辨率的升高,视频文件变得越来越大。因此,为了更好的存储和传输视频文件,视频编码标准也在被不断的提出和完善。目前,由联合视频编码组提出的hevc视频编码标准凭借其高效的压缩效... 详细信息

高清视频在日常生活中扮演者越来越重要的角色,随着视频分辨率的升高,视频文件变得越来越大。因此,为了更好的存储和传输视频文件,视频编码标准也在被不断的提出和完善。目前,由联合视频编码组提出的hevc视频编码标准凭借其高效的压缩效率,被普遍认为成为将成为新一代视频编码标准。hevc能够获得比现如今主流视频编码标准h.264高一倍压缩率,但同时其代码的复杂度也是h.264代码复杂度的二到四倍。由于hevc编码标准高效的压缩率,hevc拥有着良好的发展前景,但由于其复杂的视频编码结构,使其在普通PC机和嵌入式环境下很难达到实时编码和解码。在嵌入式环境中,由于计算资源的限制,hevc编解码在嵌入式环境下的编/解码效率将会更低。因此,对hevc编码标准的加速优化将成为hevc视频编码标准应用到嵌入式环境当中的关键问题。本文研究了hevc的编码标准,并借助GPU的并行计算能力,实现一个基于片上异构的嵌入式高效hevc视频实时解码器。本文首先对hevc编码标准进行介绍和分析,认为造成hevc编码复杂度提高的主要原因是由于在hevc标准中采用动态四叉树划分编码树单元替代了h.264中固定编码宏块。另外,在帧内预测和帧间预测时,hevc支持更多模式,提供更多预测机制,这同样是造成hevc编码复杂度升高的原因之一。并且hevc编码标准当中的数据依赖关系也是其在并行化实现过程当中的阻碍。本系统通过分析hevc解码模块当中的数据依赖关系,设计能够遵守这种依赖关系的并行化算法,并且将各个模块当中复杂的操作并行执行,得到一个基于嵌入式平台的实时hevc视频解码器。同时,本系统通过分析在解码过程当中对数据的访问顺序,利用GPU的存储架构特点,降低数据在cache当中的冲突发生次数,提高本系统的解码效率。在本解码器的实现过程当中,通过分析,将并行度不高且占解码时间较少的的熵解码部分在CPU上实现,将并行度较高的反变换/反量化、帧内预测、去方块滤波、样本自适应补偿四个模块在GPU上执行,并且分别设计适应各个模块的并行化算法。特别是对于帧内预测模块,为了满足其重建帧内像素时需要遵守的数据依赖关系,运用了波前并行处理的方法设计了既能够并行化帧内预测模块同时又遵守数据依赖关系的并行化算法。对于所有并行化的模块,本文中设计了专门的数据结构能够减少CPU与GPU间不必要的数据传输。经过试验表明本系统当中设计的基于嵌入式平台的hevc解码器能够在解码720p（720*1280）视频时达到实时的要求。

关键词： hevc/h.265 实时解码片上异构处理器器 GPU加速

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基于h.265的软件解码平台设计与实现

基于H.265的软件解码平台设计与实现

作者：徐宝凤西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着信息技术的不断发展以及人们对视频体验要求的提高,高清、超高清视频处理技术成为了现代视频压缩技术发展的方向。目前,联合视频编码组(JCT-VC)正制定下一代视频压缩标准——高效率视频编码标准(hevc),即h.265,标准的草案还在不断... 详细信息

随着信息技术的不断发展以及人们对视频体验要求的提高,高清、超高清视频处理技术成为了现代视频压缩技术发展的方向。目前,联合视频编码组(JCT-VC)正制定下一代视频压缩标准——高效率视频编码标准(hevc),即h.265,标准的草案还在不断地完善中。在高清视频的压缩中,h.265预计要比h.264/AVC提高一倍的压缩效率。在标准持续修订和完善的同时,我们看到的是h.265广阔的应用空间。本文研究了h.265的编解码性能,在其性能允许的情况下设计并实现了基于h.265的实时解码播放器,该播放器可以对通过网络传输或本地文件打开的h.265压缩码流进行实时解码显示,并可进行全屏、暂停等一系列操作。本文对h.265视频压缩标准的基本原理进行了概述,并对基于该压缩标准的解码播放软件的设计与实现进行了系统的研究。论文首先介绍了h.265编解码的关键技术,并比较了其与h.264/AVC编解码技术的不同。然后介绍了解码系统的设计和软件功能,并根据其系统结构分模块介绍了系统的实现。通过实验中对h.265与h.264/AVC编解码的性能研究和比较,我们得到了能够满足h.265实时解码的数据。解码过程中我们使用了多线程技术和FIFO技术进行数据的同步管理,同时,为了图像显示的流畅无画面撕裂,我们使用了DirectDraw中的Overlay技术。实验表明,未优化的hM8.0解码核比JM11.0解码核平均解码速度快25%,目前使用hM8.0的解码核可以实现分辨率在416×240的h.265视频实时解码播放器,解码速度能达到11.4ms/帧。若以优化h.264解码器的类似技术对hM解码器进行优化,即可实现对1080P的h.265视频图像进行实时解码。

关键词： hevc/h.265 视频解码 h.264/AVC 多线程