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Fast Motion Estimation on Graphics Hardware for H.264 Video Encoding Martin Schwalb, Ralph Ewerth, and Bernd Freisleben, Member, IEEE IEEE Transactions on Multimedia, 11(1): 1-10, 2009 基于H.264视频编码的图形硬件的 快速运动估值算法 马丁.施瓦布, 拉尔夫.艾文斯, 贝尔恩.弗雷彻本, IEEE会员 译者: 李军杰 (M200972580) 摘要：H.264视频编码标准比以往的标准支持拥有更加高效编码效率的视频压缩。但是，这是以增加编码复杂度为代价的，尤其是在运动估值中，即使对于目前的中央处理器（CPU）也是一个非常耗费时间的工作。而另一方面，现代的图形硬件都有一个强大的图形处理器（GPU）,但在大部分时间中它的计算能力都没有得到充分的利用。在这篇论文中，我们介绍了一种基于GPU的运动估计方法用做H.264视频编码。小菱形有哪些信誉好的足球投注网站适用于现代GPU编程模型利用其现有的并行计算能力和内存带宽。实验结果表明，当允许CPU并行处理其他编码任务时，与CPU的UMHexagonS算法（非对称十字型多层次六边形格点有哪些信誉好的足球投注网站算法I介绍 H.264标准（也称之为MPEG-4 part 10 高级视频编码（AVC）[12]）与之前的标准相比是通过执行更加复杂的运动估值来减少视频编码的比特率。对每个块来说，所涉及到可能满足有哪些信誉好的足球投注网站条件的最大帧数目增加了。而且，每个宏块被不规则的分割成许多小的矩形块，这些块的大小为4×4像素（图形的元素）且允许每个子块的运动矢量的算子是不同的。 将这些新的可能性完全实现所需的计算能力通常不能被运行在标准PC硬件上的基于软件编码器的CPU满足。因此，许多启发式的算法提出要减少那些值得去估值的运动适量的数目（例如，黄的参考文献[6]和李的参考文献[5]）。其他方法考虑到空间或者时间的局部性所，对预测好的运动矢量进行估值（例如，李的参考文献[5]，陈的参考文献[8]和周的参考文献[7]）避免一些反复的查找。尽管这些技术与完全查找相比成功的减少了计算的时间开销，但是所剩下的运动估值任务仍然需要耗费总编码时间的很大一部分。 另一方面，CPU已经不再是主流电脑上唯一具有计算能力的可编程源了。每一个系列的图形处理器在编程能力方面已经可以代替CPU执行一些一般的运算。因此，图形处理器的计算能力不仅仅可以与CPU进行竞争——他们在很多领域甚至超过了CPU。例如，以综合基准来说，NVidia GeForce 6800 Ultra 的原始浮点计算能力的观测值[10]大概是40GFlops，所测的峰值存储带宽是35.2GB/s。这种庞大的计算能力是源于图形处理器的并行架构。所以，我们有理由研究将这种通常空闲的处理能力开发利用并用来处理视频编码的可能性。 一些利用GPU处理能力进行运动估值的方法已经公布了。然而，详尽完全的有哪些信誉好的足球投注网站[2]对于现实生活中视频编码的应用来说需要花费太多的计算，而基于梯度的算法（[3]和[4]）由于没有自由定义的代价函数而被视频编码所认可。 当试图将基于局部块匹配的典型（非穷尽的）快速估值算法映射到GPU时，遇上了一个问题，使得这些算法加速的主要思想却不能并行的执行。例如，为了得到一个好的运动矢量的预测，通常需要知道那些和它在时间或者空间相邻的并且已经被估值了的矢量做为数据源。这样就不允许对一个新的运动矢量和那些用来预测它的那些矢量进行并行的估值。因此，当设计一个基于快速估值算法的GPU时，我们必须在预测质量和并行的可能性之间找到一个平衡点。 在本论文中，我们提出了一种新的基于GPU的快速（非穷尽的）局部块匹配有哪些信誉好的足球投注网站算法的执行。这种新提出的方法主要有三点贡献。首先，介绍了小菱形有哪些信誉好的足球投注网站在GPU中的并行执行。从预测运动矢量开始，它在局部并行的为任意的一组块寻找最佳匹配块，这些块在单一的参照帧下有着特定的大小。这种并行的小菱形有哪些信誉好的足球投注网站方法依赖于良好的矢量预测和一种论断的的有效性，这种论断表示所有可能矢量的子集都是值得去估值的。第二个贡献是提出了可用的CPU算法的构成，该算法以相同的参照帧为具有相同大小的块创建矢量预测集。这种构成方式直接支持并行局部块有哪些信誉好的足球投注网站，就像小菱形算法的执行一样。通过在GPU上运行的亟待计算的部分和CPU上运行的非急切需要的部分的结合，这两部分组成了h.264一个高效的运动估值框架。第三，由于CPU从庞大的计算负担重脱离出来，所猜想的基于GPU的运动估值方法可能会使能够有能力并行处理其他编码任务。 实验结果证明了我们方法的良好编码质量。与UMHexagonS的执行相比它能让CPU并行处理其他的编码任务。虽然基于H.264的完整运动估值体系