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基于Intel平台的H.264硬件加速编解码器的研究与应用

作　者: 郭献
导　师: 张凌; 邓小丹
学　校: 华南理工大学
专　业: 计算机技术
关键词: 视频编解码 硬件加速 视频会议 H.264 Intel Media SDK
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 29次
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内容摘要


网络技术的迅猛发展和多媒体通信技术的不断成熟催生了视频会议应用的热潮。包括Cisco，Polycom，华为在内的众多通信厂家都推出了各自的视频会议系统，它们大多基于嵌入式架构，使用专有的硬件芯片来实现音视频编解码等处理。这种硬件解决方案的编解码效率高，编解码速度快，但是价格昂贵，且灵活度差。随着CPU性能的不断增强，基于纯软件的视频会议系统应运而生，软件视频会议系统在价格和灵活度上有着明显的优势，但由于CPU处理能力有限，无法同时承受多路720P或1080P高清视频的编解码处理，CPU常常在接近满负荷的状态下运行，稳定性不尽人意。近年来，CPU的发展呈现出融合的趋势。包括GPU，视频编解码器等专用芯片都被集成到CPU中。Intel公司在2011年推出了Quick Sync Video技术，并在其最新发布的CPU产品内集成了专用的视频硬编解码芯片。和传统的由X264，FFMPEG等开源库实现的视频软编解码器相比，Quick Sync Video技术能利用专用芯片为视频编解码处理提供硬件加速，将编解码工作从CPU完全转移至专用芯片处理，极大地减轻了CPU的运算负担，提高了视频处理效率和处理能力。本文针对Intel平台下的Quick Sync Video技术，提出了一套基于Intel Media SDK的H.264硬件加速编解码器的设计方案，并在此基础上分别详细叙述了H.264编码器及H.264解码器的具体实现细节及实现过程，所有实现均基于DirectShow多媒体处理框架，因此采用DirectShow Filter的方式进行封装。本文还针对视频会议的应用提出了性能和参数的优化方案。通过测试结果的对比分析，我们可以看到：本文设计实现的H.264硬件加速编解码器能够使现有的CoolView视频会议系统在不升级硬件的前提下，在保持传统软件编解码器高灵活度和扩展性的同时，显著降低了CPU占用率，视频处理性能相对软编解码器有了质的飞跃，结合了纯硬件方案和纯软件方案各自的优点，具有很强的实际应用价值。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 课题来源  11-12
  1.2 研究背景及产业现状  12-13
    1.2.1 视频会议系统的产业现状  12-13
    1.2.2 PC 微处理器的发展趋势  13
  1.3 国内外研究现状  13-15
    1.3.1 视频编码标准  13-14
    1.3.2 Windows 平台视频硬件加速技术  14-15
  1.4 论文工作内容和章节安排  15-16
    1.4.1 论文工作内容  15-16
    1.4.2 论文章节安排  16
  1.5 小结  16-17
第二章 视频编解码的相关技术  17-26
  2.1 H.264 视频编解码标准  17-21
    2.1.1 H.264 视频编码关键技术  17-18
    2.1.2 H.264 编解码器的基本结构  18-19
    2.1.3 H.264 码流的基本结构  19-21
  2.2 DirectShow 技术  21-22
  2.3 Intel 平台硬编解码技术  22-25
    2.3.1 Intel Quick Sync Video 技术  22-23
    2.3.2 Intel Media SDK 开发包  23-25
  2.4 小结  25-26
第三章 H.264 硬编解码器的设计和实现  26-53
  3.1 Intel Media SDK 中的主要内部数据结构及 API  26-36
    3.1.1 主要内部数据结构  27-33
    3.1.2 Intel Media SDK API  33-36
  3.2 H.264 硬编码器的设计与实现  36-48
    3.2.1 编码基本流程  36-38
    3.2.2 编码器 filter 类的设计原则及层次结构  38-40
    3.2.3 硬编码实现层：EncoderSevice 类  40-42
    3.2.4 硬编码功能层：CEncoderFilter 类  42-47
    3.2.5 参数设置层：CH264EncoderFilter 类  47-48
  3.3 H.264 解码器的设计与实现  48-52
    3.3.1 解码的基本流程  48-49
    3.3.2 解码器 filter 类的设计原则及层次结构  49-50
    3.3.3 硬解码实现层：DecoderSevice 类  50
    3.3.4 硬解码功能层：CDecoderFilter 类  50-52
    3.3.5 参数设置层：CH264DecoderFilter 类  52
  3.4 小结  52-53
第四章 性能优化及参数优化  53-59
  4.1 性能优化  53-56
    4.1.1 内存优化  53
    4.1.2 线程优化  53-56
  4.2 参数优化  56-58
    4.2.1 动态强制关键帧输出  56-57
    4.2.2 时域分级  57-58
    4.2.3 低延时编解码  58
  4.3 小结  58-59
第五章 性能测试与分析  59-67
  5.1 测试环境  59-60
    5.1.1 实验硬件平台  59
    5.1.2 实验软件平台  59-60
  5.2 测试内容  60-65
  5.3 测试结果分析  65-66
  5.4 小结  66-67
第六章 总结与展望  67-69
  6.1 工作总结  67-68
  6.2 工作展望  68-69
参考文献  69-71
攻读硕士学位期间取得的研究成果  71-72
致谢  72-73
附件  73

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 图像通信、多媒体通信 > 图像编码
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