[发明专利]一种基于多核平台的HEVC细粒度并行编码方法

说明书

本发明属于HEVC视频编码的技术领域，简单概述为一种基于多核平台的HEVC细粒度并行编码方法。本发明方法针对HEVC标准中编码技术中的高计算复杂度和巨大数据量问题，利用TILE‑Gx36多核处理器高性能并行能力，将视频序列中帧级编码工作划分成CTU级任务,并结合线程池技术，设计并行处理方案，加快视频序列的编码速度。本发明通过研究HEVC中CTU的帧内、帧间依赖关系，通过改进依赖关系,解决HEVC中WPP方案的逐帧编码问题,通过引用有向图换图表示依赖关系,具体使用到了邻接矩阵、入度矩阵设计CTU粒度并行方案,解决了CTU间的负载不均衡问题,从而充分利用核线程资源。最后针对此并行方案做了熵编码改进，加快编码速度，提高编码效率。

技术领域

本发明属于视频编码的技术领域，具体涉及一种基于多核平台的HEVC标准中CTU粒度的并行编码方法。

背景技术

HEVC(High Efficiency Video Coding)是由国际电信联盟标准化制定组织的视频编码专家组(VCEG)和国际标准化组织的动态图像专家组(MPEG)共同制定的新一代视频编码。该标准较前一个标准H.264/AVC压缩效率提高一倍，更适用于超高清视频的编码传输及应用。HEVC支持并行处理器架构开发，并引入了多种新的并行编码处理技术。波前并行处理技术(WPP：Wavefront Parallel Processing)作为HEVC中建议的并行处理方式得到广泛关注。当开启WPP方式时，一帧图像分割成编码树单元(CTU：Coding Tree Unit)大小的颗粒，每一个CTU行作为一个数据粒度分配给不同的线程进行编码操作。WPP是一种逐帧进行的CTU行级并行编码，之后出现的联合WPP通过改进帧间依赖关系，实现了多帧WPP，也就是多帧间的CTU行级并行。

WPP并行方案的并行度受限于一帧的CTU行数，因此当线程处理完一行CTU后，当前帧若没有其他CTU行任务可以供核线程进行处理，那么在整帧图像编码重建完成之前，该线程绑定的运算单元会一直处于闲置状态。对于联合WPP并行方案，多帧间的CTU行级并行可以较WPP提高并行度，但是CTU行直接绑定到运算单元上，由于CTU之间的编码时间负载不均衡，会使得由于依赖关系的不满足导致核线程一直处于空闲状态，这限制了并行处理的编码效率。

发明内容

本发明针对HEVC标准中WPP以及联合WPP并行方案中存在编码效率低下的问题，提出一种基于多核平台的HEVC细粒度并行编码方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于多核平台的HEVC细粒度并行编码方法，包括以下步骤：

步骤1：将帧图像进行水平垂直划分成若干个CTU单元；

步骤2：引入依赖关系，采用入度矩阵作为依赖关系依据，所述入度矩阵中包括不同CTU单位的入度值，所述入度值通过邻接矩阵得到，邻接矩阵表示一个有向无环图G，图G由CTU单位和以CTU单位为顶点的边界组成，表示CTU单位之间的依赖关系；

步骤3：遍历入度矩阵中各CTU单位的入度值，将入度值为0的CTU单位压入CTU级FIFO任务队列中；

步骤4：调度线程池来对CTU级FIFO任务队列中的CTU单位做并行处理，当CTU单位并行编码完后，存储并行处理后的最佳编码参数信息，更新入度矩阵，将依赖这些最佳编码参数信息的CTU单元的入度值均减1，包含这些最佳编码参数信息完成的CTU的边界从图G中去除，表示依赖这些最佳编码参数信息完成的CTU单元的CTU的一个依赖关系得到满足，依此更新邻接矩阵，闲置线程放入线程池中；

步骤5：判断一帧图像中的所有CTU单位是否处理完毕，若是，则执行步骤6；否则继续执行步骤3；

步骤6：获取帧图像中编码后的所有CTU单位的最佳编码参数信息，采用一个独立的熵编码线程逐个进行熵编码，得到码流信息，由主线程输出码流信息；