基于ARMv8架构的H.265/HEVC视频解码优化

摘要

相比 H.264/AVC视频编码标准，H.265/HEVC提供了更为灵活、可靠和稳定的编解码方案，极大地提高了视频的压缩效率，但对应的解码流程也会变得更加复杂，对处理器运算性能要求很高。ARMv8是ARM推出的新一代移动CPU架构，它带来的64位ARM架构将开启移动计算的新时代，被广泛用于最新一代的移动设备。针对ARMv8架构下的H.265/HEVC解码流程进行优化，能够让移动终端用户享受到更流畅、更高清的H.265/HEVC视频，能够促进 H.265/HEVC标准在移动网络视频业务方面的推广与普及，对推动移动平台视频应用行业的发展有着重大意义。
　　课题着重研究 H.265/HEVC解码流程与相关技术，对整个解码流程进行耗时分析，确定将逆向DCT变换部分和运动补偿部分作为课题优化的瓶颈模块。具体思路是利用单指令多数据流（SIMD，Single Instruction Multiple Data）技术优化逆向DCT变换和亚像素插值部分的并行模块，然后针对AArch64指令集架构进行编译优化，使解码流程运行在64位ARM架构下来提高优化性能，从而达到最终优化效果。课题以FFmpeg中的HEVC解码部分作为研究原型，利用NEON指令集和AArch64执行状态来实现具体优化方案，最后在采用ARMv8架构的iPhone6 plus上运行优化前后的解码器部分，播放多个视频样本得到测试结果。
　　实验结果主要分为优化前，32位NEON优化后，AArch64和64位NEON指令集优化后。三组结果对比显示：采用NEON优化H.265/HEVC解码过程整体可以提高30％左右的性能，进一步针对AArch64执行状态优化可以在原有的NEON优化基础上提高10%左右的性能。

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1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究概况

1.3 主要研究工作

1.4 组织结构

2 H.265/HEVC解码流程分析

2.1 H.265/HEVC编解码标准简介

2.2 H.265/HEVC解码流程

2.3 H.265/HEVC编解码关键技术

2.4 本章小结

3 H.265/HEVC解码优化思路与实现方案

3.1 优化准备工作

3.2 优化思路分析

3.3 具体优化方案

3.4 本章小结

4 HEVC解码优化结果与分析

4.1 测试结果

4.2 分析优化效果

4.3 本章小结

5 全文总结

5.1 工作总结

5.2 后续工作

致谢

参考文献