基于DXVA的MPEG-2视频解码器的设计与实现

论文摘要

多媒体的不断普及,数字视频已经与我们的生活密不可分,它已经成为了我们获取信息的一个重要手段。随着技术的不断进步,当今视频画面的质量变得越来越好,分辨率也越来越高,这样就对硬件提出了更高性能的要求。如何降低视频对硬件的要求已经成为了当今研究的热点。也就是,如何才能降低解码器的计算量,从而降低CPU的使用率。微软提供了一个可以使用硬件加速的技术DirectX Video Acceleration,简称为DXVA。它主要针对的是MPEG-2视频。DXVA把对视频解码的后期的计算工作由原来的CPU交由显卡上性能较高的GPU来完成,从而降低了对CPU的使用率。本文在对MPEG-2的视频标准和相对应的开源解码器进行了深入分析研究的基础上提出了使用DXVA的MPEG-2解码器的解决方案。并针对MPEG-2解码器的特殊性,即解码后的图片存储在硬件开辟的缓冲区上,提出了Uncompressed Surface调度算法,来有效的对硬件缓冲区进行调度。还设计了使用DXVA解码器提取和存储Ⅰ帧的解决方法,并完成了向硬件传递的中间解码数据的获取工作。本文首先对提出的Uncompressed Surface调度算法进行了验证,证明了调度算法的正确可行性。并使用VC++和DirectX 9.0开发环境对提取和存储Ⅰ帧进行了测试,结果比较理想。对已经完成的解码器部分进行了测试,即获取中间解码数据,测试结果表明在原有的基础上,MPEG-2解码器对CPU的占用率有所降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 视频编解码标准概述
• 1.2.1 MPEG-1标准
• 1.2.2 MPEG-2标准
• 1.3 硬件加速概述
• 1.4 MPEG-2视频硬件解码的目的和意义
• 1.5 论文组织结构
• 第2章 MPEG-2标准和编解码原理
• 2.1 MPEG-2的基本知识
• 2.1.1 程序流和传输流
• 2.1.2 PES分组
• 2.1.3 MPEG-2视频的语法层次
• 2.1.4 三种不同类型的图
• 2.2 MPEG-2视频压缩原理
• 2.2.1 变换编码
• 2.2.2 量化
• 2.2.3 重排序
• 2.2.4 可变长编码
• 2.2.5 运动补偿预测
• 2.3 MPEG-2视频解码过程
• 第3章 MPEG-2解码器的总体设计
• 3.1 解码器使用的框架
• 3.1.1 DirectShow介绍
• 3.1.2 DirectShow系统
• 3.1.3 Filter
• 3.1.4 Filter的连接
• 3.1.5 Filter的数据传送
• 3.1.6 DXVA
• 3.2 解码器的设计
• 3.2.1 解码器Filter框架的设计
• 3.2.2 解码器控制逻辑的设计
• 第4章 MPEG-2解码器的详细设计与实现
• 4.1 解码器的详细设计
• 4.1.1 使用硬件加速使用的数据结构
• 4.1.2 Uncompressed Surface调度算法的提出与设计
• 4.1.3 提取、存储I帧的详细设计
• 4.1.4 MPEG-2算法的解析与改造
• 4.2 解码器的实现
• 4.2.1 开发环境
• 4.2.2 Uncompressed Surface调度算法的实现
• 4.2.3 I帧的提取和存储的实现
• 4.2.4 MPEG-2解码器的实现
• 第5章 MPEG-2解码器的测试与评价
• 5.1 Uncompressed Surface调度算法的测试与评价
• 5.2 对于提取存储I帧的测试和评价
• 5.3 对MPEG-2解码器的测试与评价
• 第6章 结论
• 6.1 工作总结
• 6.2 需要解决的问题
• 参考文献
• 致谢