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基于TILE Pro64多核处理器的3G服务器视频转码软件设计

作　者: 韩笑
导　师: 刘济全；田翔
学　校: 浙江大学
专　业: 电子信息技术及仪器
关键词: 转码 MPEG-2 H.264 TILEPro64 多核处理器
分类号: TP393.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 46次
引　用: 0次
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内容摘要

随着3G技术的日益成熟,3G网络、宽带网络、电视广播等各大网络之间实现了无缝连接,由此而产生的视频转码的需求也在不断增长,尤其是MPEG-2到H.264的转码。但由于高清视频算法复杂度较高,使得高清视频转码很难达到实时。多核处理器的出现为这一难题提供了解决的方法。基于上述原因,本文设计并实现了基于TILEPro64多核处理器的3G服务器视频转码软件,实现了MPEG-2到H.264的实时转码。第一章阐述了选题的意义和相关背景,首先介绍转码原理和视频编码标准,然后简要概述了3G技术,最后对多核技术的发展与现状作了概括。第二章对本文所使用的多核处理器进行了介绍,重点对TILEPro64的多核架构、外围设备、指令集以及集成开发环境进行了详细的阐述。第三章研究了基于多核处理器的视频转码器的关键技术,重点讨论了MPEG-2到H.264转码器的体系结构,分辨率的下采样算法,转码过程中的码率控制以及并行计算等。第四章研究开发了基于多核处理器的转码系统软件。详细设计了MPEG-2的解码模块、分辨率下采样模块和H.264编码模块,并根据转码器的负载特性,设计了转码器的多核并行算法。第五章讨论了本文所设计的转码器的优化方法,主要包括编译器优化、储存器优化、使用内联函数与数据打包以及消除冗余代码等。第六章在TILEPro64多核处理器上实现了MPEG-2到H.264的转码软件系统,并给出了实验数据及分析,用以验证多核并行效果。第七章对本文的设计进行了总结并提出了进一步研究的方向。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-9
目录  9-12
1 绪论  12-21
  1.1 选题的意义  12
  1.2 课题相关技术背景  12-19
    1.2.1 视频转码原理  12-14
    1.2.2 MPEG-2编码标准  14-15
    1.2.3 H.264编码标准  15-16
    1.2.4 3G及视频通信  16-18
    1.2.5 多核处理器发展现状  18-19
  1.3 研究内容及论文结构  19-21
    1.3.1 主要研究内容  19-20
    1.3.2 论文结构  20-21
2 Tilera处理器及开发环境  21-30
  2.1 TILEPro64简述  21-22
  2.2 多核架构  22-26
    2.2.1 多核阵列  22-23
    2.2.2 单核结构  23-24
    2.2.3 I/O设备  24-26
  2.3 指令集  26-28
  2.4 集成开发环境  28-29
  2.5 本章小结  29-30
3 转码器关键技术  30-40
  3.1 转码器的体系结构  30-33
    3.1.1 基于DCT域的级联转码(CDDT)结构  30-31
    3.1.2 基于像素域的级联转码(CPDT)结构  31-33
  3.2 分辨率下采样  33-35
    3.2.1 最近邻域法(Nearear Neighbor)  34
    3.2.2 线性插值法(Linear interpolation)  34
    3.2.3 三次多项式插值法(Bicubic interpolation)  34-35
  3.3 码率控制  35-36
  3.4 并行计算  36-39
    3.4.1 并行程序执行时间  36-37
    3.4.2 加速比  37
    3.4.3 Amdahl定律  37-38
    3.4.4 并行性能优化方法  38-39
  3.5 本章小结  39-40
4 基于多核处理器的转码器软件设计  40-60
  4.1 设计目标  40
  4.2 3G视频服务器系统应用框架  40-41
  4.3 转码软件总体设计  41-50
    4.3.1 MPEG-2解码模块  42-44
    4.3.2 降低空间分辨率模块  44-45
    4.3.3 H.264编码模块  45-50
  4.4 基于多核处理器的转码软件设计及实现  50-59
    4.4.1 转码器处理核数确定  50-52
    4.4.2 转码器的功能模块划分和处理数据划分  52-59
  4.5 本章小结  59-60
5 转码器优化  60-67
  5.1 编译器优化  60-63
    5.1.1 优化选项  60-62
    5.1.2 Feedback优化  62-63
  5.2 存储器优化  63-64
  5.3 编优化  64-65
    5.3.1 利用SIMD指令  64
    5.3.2 使用intrinsics  64-65
  5.4 代码优化  65-66
  5.5 本章小结  66-67
6 实验结果及分析  67-73
  6.1 D1转码结果分析  67-71
  6.2 高清转码结果分析  71-72
  6.3 本章小结  72-73
7 总结与展望  73-75
  7.1 总结  73-74
  7.2 展望  74-75
参考文献  75-79
作者简历  79

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