基于机群的H.264/AVC并行算法研究

论文摘要

H.264/AVC作为新一代视频编码标准拥有较高的编码效率,但是其获得优越性能的代价是运行时间的大大加长。采用并行运行方式可以有效缩短H.264/AVC的运行时间,而且机群并行系统又能充分利用每台机器的空闲资源,因此基于机群的H.264/AVC并行算法具有较高的研究价值。本文遵照并行算法设计方法学,根据H.264/AVC的编码原理,结合机群的自身特性,设计出了一种适合在机群并行系统上运行的H.264/AVC并行算法。该算法选择GOP作为数据划分的任务单元,采用Master-Worker通讯模型并结合非阻塞式通讯机制实现数据交换,再将I帧重复划分使每个任务单元可被Worker节点正确编码,最后使用有状态检测的乱序动态调度方法完成任务单元的映射,并对编码后的码流进行正确性验证和顺序重组。经实验证实,这种基于机群的H.264/AVC并行算法与原串行算法相比,能够保持编码效率和编码后的视频质量不改变,同时有效减少运行时间,具有较高的加速比和运行效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究背景以及意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 研究的内容与方法
• 1.4 论文的组织与结构
• 2 H.264/AVC 视频编码标准
• 2.1 引言
• 2.2 H.264/AVC 视频结构
• 2.3 H.264/AVC 框架体系
• 2.4 H.264/AVC 编解码原理
• 2.4.1 H.264/AVC 编码原理
• 2.4.2 H.264/AVC 解码原理
• 2.5 H.264/AVC 新技术介绍
• 2.6 H.264/AVC 码流结构
• 2.7 本章小结
• 3 并行计算基础
• 3.1 引言
• 3.2 并行体系结构
• 3.2.1 体系结构分类
• 3.2.2 机群并行系统
• 3.3 消息传递编程
• 3.3.1 消息传递接口
• 3.3.2 消息传递实现
• 3.4 并行算法设计
• 3.5 性能评价指标
• 3.6 本章小结
• 4 基于机群的 H.264/AVC 并行算法
• 4.1 引言
• 4.2 划分
• 4.2.1 划分方式的选择
• 4.2.2 数据划分
• 4.3 通讯
• 4.3.1 Master-Worker 通讯模型
• 4.3.2 非阻塞式通讯机制
• 4.4 组合
• 4.4.1 任务组合
• 4.4.2 重复计算
• 4.5 映射
• 4.5.1 有状态检测的乱序动态调度方法
• 4.5.2 有正确性验证的码流整合机制
• 4.6 算法的功能模块与流程图
• 4.7 本章小结
• 5 实验测试与分析
• 5.1 引言
• 5.2 机群环境及网络速度分析
• 5.3 不同调度方法测试与分析
• 5.4 不同视频序列测试与分析
• 5.5 不同状态约束测试与分析
• 5.6 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 后续工作及未来展望
• 参考文献
• 研究生在读期间公开发表的学术论文及科研成果一览表
• 致谢