23、节能型H.264视频解码方法解析

节能型H.264视频解码方法解析

一、背景与动机

随着多媒体应用在通信领域的广泛使用，对计算资源的需求日益增加，而能源消耗成为现代系统中重要的资源约束。视频解码器作为视频播放的关键组件，在移动设备等能源有限的环境中应用广泛。H.264是目前最常用的视频标准，它具有良好的视频压缩能力和较低的质量损失，广泛应用于桌面、移动平台和视频流传输。因此，降低H.264视频解码的能耗具有重要意义。

二、相关知识

（一）H.264标准

H.264视频由一系列帧组成，每一帧包含亮度样本（luma samples）和两个色度样本数组（chroma samples）。帧进一步划分为切片（slices），切片由16x16像素的宏块（macro - blocks, MB）构成。宏块包含编码方法类型信息、预测信息和编码残差数据。在宏块内，亮度样本可编码为4x4、8x8或16x16像素的块，色度样本通常编码为8x8像素的块。
解码H.264视频帧时，重建是重要步骤。对于帧内编码的视频帧，宏块的重建依赖于相邻宏块的数据，H.264标准规定了帧内宏块的四个相邻宏块，即左、左上、上和右上。此外，宏块还包含一定量的残差信息，这些信息通过改进的离散余弦变换（DCT）转换到频域并存储在编码比特流中。

（二）能耗测量

1. 使用RAPL测量 ：现代处理器大多提供了特定的寄存器（MSRs）来读取程序运行时的能耗或功率。Intel的RAPL（Running Average Power Limit）驱动允许用户通过读取MSR寄存器来获取代码片段的能耗。然而，RAPL存在一些缺点，如无法以低粒度测量能耗（