Reconfiguration dynamique partielle de décodeurs vidéo sur plateformes FPGA par une approche méthodologique RVC (Reconfigurable Video Coding)

par Manel Hentati

Thèse de doctorat en Traitement du signal et de l'image

Sous la direction de Jean-François Nezan.

Soutenue en 2012

à Rennes, INSA en cotutelle avec Sfax, ENIS , dans le cadre de École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes) , en partenariat avec Université européenne de Bretagne (autre partenaire) .


  • Résumé

    Les travaux présentés dans cette thèse s'inscrivent dans le cadre de la conception et l'implémentation des décodeurs reconfigurables en utilisant la norme MPEG-RVC. Cette norme est développée par MPEG. Elle permet une grande flexibilité et la réutilisation des normes existantes dans un processus de reconfiguration des solutions de décodage. RVC fournit une nouvelle spécification basée sur une modélisation à flux de données nommée RVC-CAL. Dans ce travail, nous proposons une méthodologie de prototypage rapide permettant une implémentation efficace et optimisée des décodeurs reconfigurables RVC sur des cibles matérielles. Notre flot de conception est basé sur l'utilisation de la reconfiguration dynamique partielle (RDP) afin de valider les approches de reconfiguration permises par la norme MPEG-RVC. En exploitant la technique RDP, le module matériel peut être remplacé par un autre module qui a la même fonction ou le même algorithme mais une architecture différente. Ce concept permet au concepteur de configurer différents décodeurs selon les données d'entrées ou ses exigences (temps de latence, la vitesse, la consommation de la puissance). La RDP peut être aussi utilisée pour réaliser une implémentation hiérarchique des applications RVC. L'utilisation de la norme MPEG-RVC et la RDP permet d'améliorer le processus de développement ainsi que les performances du décodeur. Cependant, la RDP pose plusieurs problèmes tels que le placement des tâches et la fragmentation du FPGA. Ces problèmes ont une influence sur les performances de l'application. Pour remédier à ces problèmes, nous avons proposé une approche de placement hors ligne qui est basée sur l'utilisation d'une méthode d'optimisation, appelée la programmation linéaire. L'application de cette approche sur différentes combinaisons de données ainsi que la comparaison avec une autre méthode ont montré l'efficacité et les performances de l'approche proposée.


  • Résumé

    The main purpose of this PhD is to contribute to the design and the implementation of a reconfigurable decoder using MPEGRVC standard. The standard MPEG-RVC is developed by MPEG. Lt aims at providing a unified high-level specification of current and future MPEG video coding technologies by using dataflow model named RVC-CAL. This standard offers the means to overcome the lack of interpretability between many video codecs deployed in the market. Ln this work, we propose a rapid prototyping methodology to provide an efficient and optimized implementation of RVC decoders in target hardware. Our design flow is based on using the dynamic partial reconfiguration (DPR) to validate reconfiguration approaches allowed by the MPEG-RVC. By using DPR technique, hardware module can be replaced by another one which has the same function or the same algorithm but a different architecture. This concept allows to the designer to configure various decoders according to the data inputs or her requirements (latency, speed, power consumption,. . ). The use of the MPEG-RVC and the DPR improves the development process and the decoder performance. But, DPR poses several problems such as the placement of tasks and the fragmentation of the FPGA area. These problems have an influence on the application performance. Therefore, we need to define methods for placement of hardware tasks on the FPGA. Ln this work, we propose an off-line placement approach which is based on using linear programming strategy to find the optimal placement of hardware tasks and to minimize the resource utilization. Application of different data combinations and a comparison with sate-of-the art method show the high performance of the proposed approach.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (133 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. (pp. 123-133)

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut National des Sciences Appliquées. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : THE HEN
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