Optimisation de JPEG 2000 sur système sur puce programmable

JPEG 2000 optimization on system on programmable chip

• Auteur / Autrice : Imed Aouadi
• Direction : Omar Hammami
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées. Électronique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Codeur entropique

Résumé

Récemment le domaine du traitement de l’image, de la vidéo, et l’audio a connu plusieurs évolutions importantes au niveau des algorithmes et des architectures. L’une de ces évolutions est l’apparition du nouveau standard ISO/IEC de compression d’image JPEG2000 qui succède à JPEG. Ce nouveau standard présente de nombreuses fonctionnalités et caractéristiques qui lui permettent d’être adapté à une large panoplie d’applications. Mais ces caractéristiques se sont accompagnées d’une complexité algorithmique beaucoup plus élevée que JPEG et qui le rend très difficile à optimiser pour certaines implémentations ayant des contraintes très sévères en terme de surface, de temps d’exécution ou de consommation d’énergie ou de l’ensemble de ces contraintes. L’une des étapes clé dans le processus de compression JPEG2000 est le codeur entropique qui constitue à lui seul environ 70% du temps de traitement global pour la compression d’une image. Il est donc essentiel d’analyser les possibilités d’optimisation d’implémentations de JPEG2000. Les circuits FPGA sont aujourd’hui les principaux circuits reconfigurables disponibles sur le marché. S’ils ont longtemps été utilisés uniquement pour le prototypage des ASIC, ils sont aujourd’hui en mesure de fournir une solution efficace à la réalisation matérielle d’applications dans de nombreux domaines. Vu le progrès que connaît l’industrie des composants FPGA du point de vue capacité d’intégration et fréquence de fonctionnement, les architectures reconfigurables constituent aujourd’hui une solution efficace et compétitive pour répondre aussi bien aux besoins du prototypage qu’à ceux des implémentations matérielles.

Recently the field of video, image and audio processing has experienced several significant progresses on both the algorithms and the architectures levels. One of these evolutions is the emergence of the new ISO/IEC JPEG2000 image compression standard which succeeds to JPEG. This new standard presents many functionalities and features which allows it to be adapted to a large spectrum of applications. However, these features bring up new algorithmic complexities of higher degree than those of JPEG which in turn makes it very difficult to be optimized for certain implementations under very hard constraints. Those constraints could be area, timing or power constraints or more likely all of them. One of the key steps during the JPEG2000 processing is entropy coding that takes about 70 % of the total execution time when compressing an image. It is therefore essential to analyze the potentialities of optimizations of implementations of JPEG2000. FPGA devices are currently the main reconfigurable circuits available on the market. Although they have been used for a long time only for ASIC prototyping, they are able today to provide an effective solution to the hardware implementation of applications in many fields. Considering the progress experienced by the FPGA semiconductor industry on integration capacity and working frequency, reconfigurable architectures are now an effective and competitive solution to meet the needs of both prototyping and final hardware implementations. In this work we propose a methodology for the study of the possibilities of implementation of JPEG2000. This study starts with the evaluation of software implementations on commercial platforms.