H.264AVC視頻壓縮編碼在CUDA平臺上的并行實現(xiàn)的中期報告

H.264AVC視頻壓縮編碼在CUDA平臺上的并行實現(xiàn)的中期報告一、研究背景與意義隨著信息化時代的不斷發(fā)展，視頻技術(shù)已經(jīng)成為人們生活中不可或缺的一部分，應用于各個領(lǐng)域，如電視廣播、網(wǎng)絡直播、視頻監(jiān)控等。然而在視頻處理過程中，視頻數(shù)據(jù)量龐大，需要進行壓縮編碼以降低數(shù)據(jù)的存儲和傳輸成本，同時保持視頻質(zhì)量。H.264/AVC是一種流行的視頻壓縮編碼標準，具有高壓縮比、高視頻質(zhì)量和多功能的特點，廣泛應用于視頻通信和廣播、移動視頻、網(wǎng)絡視頻傳輸?shù)阮I(lǐng)域。然而，受制于計算能力的限制，H.264/AVC視頻編碼需要大量的計算資源，對計算機的性能提出了很高的要求，因此“并行計算”成為了解決這一問題的一種有效方式。CUDA是NVIDIA公司推出的一種并行計算平臺和編程模型，可用于GPU加速計算。在CUDA平臺上實現(xiàn)的H.264/AVC視頻編碼可大大提高視頻壓縮編碼的速度和效率，同時提高了代碼的可維護性和可移植性。二、相關(guān)研究現(xiàn)狀當前，針對H.264/AVC視頻編碼的CUDA加速已經(jīng)有了一些研究成果。例如，某些研究使用CUDA進行快速變換，包括離散余弦變換（DCT）、離散小波變換（DWT）、整數(shù)變換（IT）等，可用于H.264/AVC視頻編碼中的預測、量化和反量化等方面。此外，還有一些研究使用CUDA實現(xiàn)H.264/AVC視頻編碼中的濾波、運動估計、熵編碼等操作，在視頻壓縮編碼方面取得了比較好的效果。三、研究內(nèi)容和方案本文旨在研究基于CUDA平臺的H.264/AVC視頻壓縮編碼的并行實現(xiàn)，具體的研究內(nèi)容和方案如下：1.基于CUDA的快速變換：利用CUDA實現(xiàn)H.264/AVC視頻編碼中的快速變換，如DCT、DWT、IT等，加速圖像預測、量化、反量化等操作以及降低總體的計算復雜度。2.基于CUDA的運動估計：通過GPU的并行計算能力實現(xiàn)H.264/AVC視頻編碼中的運動估計，提高編碼效率。3.基于CUDA的熵編碼：使用CUDA實現(xiàn)熵編碼，包括上下文建模、熵編碼和符號編碼等，以減少計算復雜度和提高編碼質(zhì)量。4.對算法進行優(yōu)化：結(jié)合CUDA的并行計算特點和H.264/AVC視頻編碼集成的特點，對算法進行優(yōu)化，進一步提高視頻壓縮編碼效率和質(zhì)量。四、預期成果本研究旨在在CUDA平臺上實現(xiàn)高效的H.264/AVC視頻壓縮編碼，并具有以下預期成果：1.實現(xiàn)基于CUDA的快速變換，包括DCT、DWT、IT等，進一步優(yōu)化壓縮碼流的性能和效率。2.基于CUDA加速實現(xiàn)H.264/AVC視頻編碼中的運動估計，加速速度和提高視頻質(zhì)量。3.基于CUDA的熵編碼算法，降低計算復雜度和提高編碼質(zhì)量。4.對算法進行優(yōu)化，提高視頻壓縮編碼效率和質(zhì)量，減少計算時間和內(nèi)存消耗。五、進度安排本研究的進度安排如下：1.第一階段：研究H.264/AVC視頻壓縮編碼原理，學習CUDA并行計算原理和技術(shù)，完成文獻調(diào)研和算法分析。2.第二階段：基于CUDA實現(xiàn)H.264/AVC視頻壓縮編碼中的快速變換，包括DCT、DWT和IT，加速圖像預測、量化、反量化等操作。3.第三階段：基于CUDA實現(xiàn)H.264/AVC視頻編碼中的運動估計，提高視頻編碼效率和質(zhì)量。4.第四階段：基于CUDA實現(xiàn)H.264/AVC視頻編碼中的熵編碼，減少計算復雜度和提高編碼質(zhì)量。5.第五階段：對算法進行優(yōu)化，提高視頻壓縮編碼效率和質(zhì)量，減少計算時間和內(nèi)存消耗。參考文獻：1.Nagaraju,P.,&Chandra,M.G.(2015).Surveyonparallelimplementationofvideoencodingalgorithms.PerformanceEvaluation,84,1-14.2.Waqas,M.,&Kim,C.H.(2014).PerformanceanalysisofGPUacceleratedH.264/AVCencodingalgorithms.JournalofReal-TimeImageProcessing,9(4),605-618.3.Fadlullah,B.Z.,Chan,H.A.,&Yong,J.W.(2013).ACUDA-basedimplementationofH.264/AVCvideoencoder.In2013IEEEInternationalConferenceonSignalandImageProcessingApplications(ICSIPA)(pp.117-122).IEEE.4.Jimenez,D.,Baradad,M.,Chen,S.,&Bourgeade,A.(2013).AGPU-acce