题目：H.264视频解码器的优化实现及容错研究

数字视频编解码是多媒体信息处理领域的核心技术之一，一直是视频信息存储、传输、显示等应用领域的研究热点。当前最新的H.264视频编码标准非常复杂，相应的解码器计算复杂度也比较高。在要求多路实时解码显示的实际视频应用中，基于硬件平台特点，利用多种优化技巧，提高解码速度就变得非常迫切。在实际应用中，要求解码器不仅具有多路实时解码的能力，还要对错误码流具有很强的容错性，保证重建视频的主客观质量。因此，研究并实现一种解码速度快、容错性能好的H.264解码器具有重要的实践意义。目前，通用微处理器CPU（Central Processing Unit）配备有性能优越的多媒体指令集，对于提高算法执行速度效果非常明显。为了提高H.264解码器速度，本文首先分析了解码器结构、关键模块及性能，然后基于CPU对解码器进行C代码级和指令级优化。实验结果表明，在用多媒体指令集对解码器反变换部分和帧间运动补偿部分进行指令级优化后，反变换部分优化后速度提高1.15~1.72倍，帧间运动补偿部分优化后速度提高1.90~2.82倍，解码器整体速度提高20%~30%，算法速度提升明显。近十年来，图形处理单元GPU（Graphic Processing Unit）可编程性和通用计算方面发展迅速，在处理数据量大且计算密集的运算时速度和潜力优于多媒体指令集，GPU显现出的优势逐渐成为研究的热点。对于配备有较好的GPU的计算机平台，本文利用GPU的可编程图形渲染管线优化解码器的帧间运动补偿，使该模块速度提高9.56~12.9倍；此外，本文用NVIDIA提出的GPU新架构：统一设备架构CUDA（Compute Unified Device Architecture）对解码器反变换部分进一步优化，使该模块速度提高6.37~15.9倍。在易错网络环境下传输视频码流时，误码严重影响重建图像的主观和客观质量，这就要求解码器具有一定的错误隐藏功能。本文在总结研究已有错误隐藏方法的基础上，提出了时域的基于边界匹配两步搜索法和空域的基于纹理分类的距离插值错误隐藏算法，两种算法使错误码流重建帧的客观质量比已有的方法分别提高了0.2~1.76dB和1.2~5.6dB，主观质量明显改善。