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当今社会,网络视频会议以及高清视频点播等应用广泛流行,这就对视频编解码的编解码质量以及编解码速度提出了更高的要求。与此同时,视频分辨率急剧增加,从QCIF(176×144)到当今最流行的1080p(1920×1080),再到未来的超高分辨率视频,无论视频内容还是视频大小都呈指数膨胀。如何在这样高分辨率的情况下保证编解码的质量和速度,就成为了视频编解码领域的一个重要研究问题,也成为了推动视频编解码发展的主要驱动力。在这样的背景下,许多著名的视频编解码软件应运而生,比如基于H.264标准的X264,基于MPEG-4标准的XVID等。它们通过优化编解码算法获取了很可观的编解码性能。
尽管如此,面对与日俱增的视频分辨率和用户需求,除了软件算法层面的优化,硬件层面上的支持也变得尤为重要。然而,如何帮助硬件设计人员设计出更加强大的专用处理器去适应视频编解码这类应用的发展趋势;如何评估处理器设计的合理性和正确性。这就需要对视频编解码进行仔细的分析和测试,并给出一套基准测试程序。这套测试程序必须出自当今主流的视频编解码软件,并且能够体现编解码过程中的主要特点。
论文的研究工作主要是实现了一套视频编解码基准测试程序。通过这套基准测试程序在主流的硬件平台上得到的测试结果,我们总结了视频编解码的硬件性能特性。主要研究内容和成果包括以下几个方面:(1)制定了基准测试程序的选取依据。主要包括:编解码软件的流行性,编解码效率,压缩质量以及软件开源性。按照这些标准,通过测试,仔细筛选了视频编解码软件。(2)对选取的编解码软件进行了热点函数分析,找到了程序编解码过程中的瓶颈所在。为了方便性能评测,本文将变换,量化以及滤波过程中的热点函数抽取成为独立的基准测试程序,大大缩小了代码量。通过时间和功能两方面的测试,验证了每个基准测试程序的正确性。并且,本文为每个基准测试程序构造了典型输入集,分别来自不同的视频分辨率和视频内容。(3)在真实硬件平台上给出了视频编解码基准测试程序的一个性能评测实例,详细介绍了使用这套基准测试程序进行性能评测的方法。给出了评测指标,包括IPC,分支预测错误率以及Cache缺失率等。通过计算和访存的评测结果,提出了处理器设计的建议。