基于申威SIMD指令的H.264编码优化

国产化申威处理器出现较晚,其在多媒体领域中的性能还不突出,同时通用处理器中的单指令流多数据流(SIMD)因能有效提升并行处理能力而受到处理器厂商的青睐。为提高国产化自主平台申威架构的多媒体处理能力,结合申威架构Core3B体系的SIMD指令系统,提出一种基于申威架构的SIMD指令集H.264编码优化方法。结合申威处理器的并行结构特点,利用申威适配的Perf、Top指令等系统性能分析工具,采集两种主流视频分辨率下与编码性能强相关的高频热点函数,详细分析其程序并行化可行性,采用手工嵌入申威SIMD和访存扩展等汇编指令进行细粒度优化。实验结果表明,该方法在申威架构下的H.264平均编码性能提升了约30%。相应工作成果已推送到申威社区,增强了基于申威处理器的国产计算机在桌面多媒体应用领域的工作体验。

基于GPU加速的等几何拓扑优化高效多重网格求解方法

针对大规模等几何拓扑优化(ITO)计算量巨大、传统求解方法效率低的问题,提出了一种基于样条h细化的高效多重网格方程求解方法。该方法利用h细化插值得到粗细网格之间的权重信息,然后构造多重网格方法的插值矩阵,获得更准确的粗细网格映射信息,从而提高求解速度。此外,对多重网格求解过程进行分析,构建其高效GPU并行算法。数值算例表明,所提出的求解方法与线性插值的多重网格共轭梯度法、代数多重网格共轭梯度法和预处理共轭梯度法相比分别取得了最高1.47、11.12和17.02的加速比。GPU并行求解相对于CPU串行求解的加速比高达33.86,显著提高了大规模线性方程组的求解效率。

一种并行结构的H.264帧内预测器

提出了一种基于可重构设计的并行结构的H.264帧内预测器.在分析17种帧内预测值求解算法的基础上,利用其运算上的相似性,将所有运算单元集中到一个运算单元中.该运算单元可根据预测模式的不同对输入的数据安排相应的运算模块及数据通路,从而达到资源的最优化利用.在实际应用中,为了达到适时解码,系统同时安排4个并行运算单元以提高处理能力.实验表明,在50.5 MHz时钟时,本结构可以适时处理720×480,30帧/s的图像.

H.264在多核平台上的并行性分析

针对视频协议H.264,研究了其在多核平台的上的并行性.基于宏块层的数据划分,采用CPU负责熵解码,每个DSP负责计算一个宏块数据的任务分配方式,实现宏块级并行解码H.264.利用邮箱通讯,在DSP间实现处理宏块数据的环形流水线,降低了由于宏块数据依赖性而引起的DSP间相互等待时间.多核平台相对于单核DSP取得了约3倍的加速比.分别对I帧和P帧进行了并行性分析,指出了其对并行性的不同影响及其影响大小.仿真结果证明了分析的正确性.

基于Slice的H.264并行视频编码算法

从H.264视频编码标准的特点出发,提出了基于Slice级别的H.264视频编码并行算法,该算法不仅能够保证节点间的负载平衡,减少各节点间数据的依赖关系,还充分利用了已有的计算能力。最后给出了在曙光3000上的实验结果。

Delta并联机器人运动学与动力学仿真研究

以Delta并联机器人为研究对象,用三维设计软件Pro/E建立其样机模型,通过简化Delta并联机器人机构模型,用D-H矩阵法建立其运动学方程,得出正、逆解,给定动平台的运动轨迹进行轨迹规划,用Matlab软件计算出各支链的驱动臂张角,将样机模型和计算结果导入到ADAMS软件中,添加约束驱动等,进行运动学和动力学仿真分析,所得结果与理论计算结果一致,为Delta并联机器人的设计、优化和运动控制提供依据。

伪黎曼空间形式中的伪平行类空子流形

研究伪黎曼空间形式中的类空子流形.对类空超曲面,得到它是伪平行的充要条件;对伪平行类空子流形,利用约当三角系统得到它是全测地的充分条件.

基于MapReduce的H-mine算法

频繁模式挖掘是一种非常有效地从数据中获取知识的方法,但是随着大数据时代的来临,现有算法及其计算环境的运算速度、内外存容量面临严峻挑战。针对以上问题,紧密结合MapReduce模型提供的高效分布式编程和运行框架,在深入分析H-mine频繁模式挖掘算法的基础上,通过对H-mine算法频繁模式挖掘过程的并行化改进,提出了一种新颖的基于MapReduce模型的H-mine算法(简称MRH-mine)。MRH-mine算法实现了对H-mine算法在分布式运行环境下的改造,实验表明该算法在面对数据大规模增长的情况下具有良好的性能和扩展性。

基于TMS320C64x DSP的H.264整数变换快速实现方法

基于4×4块的整数变换是H.264的技术亮点之一,介绍了4×4整数变换原理及一种整数变换的快速实现算法。在此基础上提出了一种基于TMS320C64xDSP的整数变换快速实现方法,并着重论述了如何对其进行并行汇编优化,以提高指令的并行度,达到提高程序执行效率的目的,从而提高硬件的可实现性。

H_∞控制方法在中频逆变器中的应用

400Hz中频逆变器和工频（50Hz）逆变器相比，在1个周期内的采样点少了8倍，控制精度大大降低，系统静差很难消除。为了实现系统的无静差跟踪以及克服不确定参数对系统性能的影响，在建立单相静止中频电源数学模型的基础上，把负载和线路电缆参数作为不确定因素，基于H∞混合灵敏度方法设计了一个鲁棒控制器，并搭建了1台10kW的试验样机。通过Matlab软件和样机分别对系统进行了仿真和相关实验，仿真和实验结果表明：所设计的鲁棒控制器仅采用1个电压环就能够使系统有很好的动静态性和鲁棒性能，稳态电压在114．5~115．5v之间，动态恢复时IN〈10ms，并且完全能够抑制线路电缆不确定的影响。

基于DSP的H.264关键模块技术的研究及实现

本文介绍了视频编码标准H.264的技术特点,研究了基于DM642关键模块的技术,在此基础上着重讨论了最耗时的整数变换、运动估计的实现算法。实验结果表明,对其进行并行汇编优化,可提高指令的并行度,达到提高程序执行效率的目的。

H-矩阵线性方程组的一类预条件并行多分裂SOR迭代法

基于并行多分裂算法的思想及SOR迭代格式,本文提出一种求解H-矩阵线性方程组新的并行多分裂SOR迭代法,新方法某种程度上避免了SOR迭代法中选取最优参数的困难.同时,选取Kohno等(1997)提出的预条件子P=I+S_α对原始线性方程组进行预处理,进而给出了一种实用的预条件并行多分裂SOR迭代法.理论分析和数值实验均表明,新算法是实用而有效的.

H.264并行编码算法的研究

以X264编码器作为研究对象,在指令集并行的基础上对其进行线程级并行优化,在Intel双核处理器平台上,针对非实时编码应用得到近2倍的加速比,针对实时编码应用得到1.5倍的加速比。

基于双自由度控制的直流微网中多DG负极接地故障环流抑制

直流微网中的分布式发电单元（DG）将可再生能源转化为电能,并通过并联H桥DC/DC变流器将电能输送到直流母线,能够有效地解决能源危机和环境污染问题。但由于很多DG安装在室外,线路易于老化使绝缘变差,特别在雷雨天气时,DG侧容易发生接地故障,导致某些变流器内部流过很大的共地环流,这会触动变流器过流保护装置从而影响系统稳定性。针对直流微网中多DG负极接地故障造成的共地环流问题,利用双自由度控制策略对共地环流进行抑制,从而有效地提高系统的故障穿越能力,并且系统在正常运行和故障情况下无需控制策略切换,从而不影响经济成本。首先论证传统双极性调制方法不能抑制所述共地环流,然后提出双自由度控制策略,即通过共模控制来抑制共地环流,并且通过下垂控制来提高各变流器均流精度,同时施加惯性环节抑制电压跌落,最后通过仿真和实验结果表明各种工况下所提控制方法的优越性。

基于同构多核处理器的H.264多粒度并行编码器

H.264码率低和视频质量高的优越性能以增加编码计算的复杂度为代价,如何开发适用于多核处理器平台的并行编码算法是提高其编码速度的重要研究内容,对于满足高清视频实时传输和大规模共享具有十分重要的意义.利用H.264开源编码器项目X264,在片级和数据级并行编码算法的基础上,通过分析图像帧之间的参考关系,提出并实现了B帧个数可变的帧级并行算法;根据宏块之间的参考关系,设计了一种类似流水线的宏块级并行方法;基于Intel同构多核平台,提出融合帧级、片级、宏块级和数据级4种不同粒度的并行编码方案,开发了H.264多粒度并行编码器.实验结果表明,在码率增加不大的情况下,H.264多粒度并行编码器可以很好地提升编码加速比,视频编码质量符合高质量的要求.

一种改进三步搜索算法的设计与实现

在对现有三步搜索算法研究的基础上,对其进行了并行设计与实现,针对提出的并行设计方案在多处理机上进行了试验。试验结果表明:并行后的三步搜索算法编码速度平均提高了1.67倍以上。

基于HDLC协议的图像实时压缩传输技术研究

针对航天某领域视频监测需求,解决在图像传输过程中误码率较高,传输链路可靠性较低的问题,提出了一种基于HDLC协议的图像实时压缩传输系统;在给出系统体系结构的基础上,对视频压缩算法、码流控制和环形缓冲区算法进行了研究分析,介绍了图像实时压缩传输技术的设计和软件实现方法,采用多线程技术设计了两种视频监测模式,采取编码器结构优化和压缩算法优化等技术途径,保证图像压缩的实时性和正确性,实现了多路视频的单路切换和多路并行两种模式下的视频监测技术;该系统保证了码流的平稳发送并按照HDLC协议传输至测试台控制单元中,连续运行5小时内无图像丢帧,并能够准确地表达剧烈突变的运动,性能可靠,在应用中取得了良好的效益。

分布式控制同步误差对H桥并联拓扑结构均流特性影响分析

受现有电力电子开关容量限制,大容量直流变换器通常以开关管并联方式扩展装置单机容量。但驱动线路过多会增加装置的故障率和维护难度,装置容量变化时,控制器和驱动电路都要重新设计。针对该问题,提出一种基于分布式控制的H桥并联大容量三电平直流变换器拓扑结构,分析了分布式控制同步误差对H桥并联拓扑结构均流特性的影响。在H桥并联拓扑结构中通过高速光纤环网,实现多个H桥模块的驱动脉冲同步和分布式控制。分析了同步误差和死区宽度对装置稳定运行的影响,分布式控制同步误差和限流电感将决定H桥模块的电流均衡度,给出了H桥模块限流电感设计依据。制作了一台基于H桥模块并联的实验样机,对所述分析进行了验证。

电压畸变条件下三相三线有源电力滤波器的T-S模糊H_∞控制

有源电力滤波器(APF)是解决电力系统谐波治理的有效方法,由于电源电压存在畸变影响了APF的补偿参考电流的检测精度并影响补偿的效果.本文采用T–S模糊控制的方法对三相三线APF进行建模,将电源电压的畸变成分作为理想情况的干扰,在保性能的前提下给定性能指标,实现T–S模糊H∞控制性能.在满足稳定性的要求条件下,设计的T–S模糊H∞状态反馈控制器使APF在电源电压畸变的情况下,将电源电流补偿为正弦特性,满足了APF谐波综合补偿的控制要求.仿真结果验证了所建T–S模糊模型的有效性,展示出所设计的H∞控制器的有效性能.补偿电流可以准确的检测,在电源电压非正弦条件下可以进行有效的控制.

基于GPU的H.264并行解码算法

针对并行处理H.264标准视频流解码问题,提出基于CPU/GPU的协同运算算法。以统一设备计算架构(CUDA)语言作为GPU编程模型,实现DCT逆变换与帧内预测在GPU中的加速运算。在保持较高计算精度的前提下,结合CUDA混合编程,提高系统的计算性能。利用NIVIDIA提供的CUDA语言,在解码过程中使DCT逆变换和帧内预测在GPU上并行实现,将并行算法与CPU单机实现进行比较,并用不同数量的视频流验证并行解码算法的加速效果。实验结果表明,该算法可大幅提高视频流的编解码效率,比CPU单机的平均计算加速比提高10倍。