Desenvolvimento de hardware para a transformada rotacional 8x8 com foco na codificação de vídeos digitais de altíssima resolução

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Vianna, Henrique Avila
• Orientador(a): Agostini, Luciano Volcan
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Computação
• Departamento: Centro de Desenvolvimento Tecnológico
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Computação; Codificação de vídeo; HEVC; Transformada rotacional; Sistemas digitais; Projeto em FPGA; Video coding; Rotational transform; Digital systems; FPGA based design
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
• Link de acesso: http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/5661

A Transformada Rotacional (ROT) é uma das novas ferramentas propostas para o padrão emergente de codificação de vídeo HEVC. O objetivo desta ferramenta de codificação é obter maior compactação da energia presente na matriz de coeficientes da transformada principal, melhorando a eficiência da codificação de entropia e minimizando o erro de quantização. Arquiteturas de hardware dedicadas à codificação e decodificação de vídeo são essenciais para garantir o desempenho necessário com baixo consumo de energia e potência, fatores especialmente críticos em dispositivos móveis e portáteis. Este trabalho apresenta uma investigação da ROT com foco no desenvolvimento de soluções em hardware para esta transformada. O trabalho detalha a exploração algorítmica realizada para simplificar as equações, visando a implementação em hardware. São apresentadas três versões arquiteturais para as transformadas ROT direta e inversa, gerando diferentes alternativas de desempenho em termos de taxa de processamento e consumo de hardware. As arquiteturas foram descritas em VHDL e sintetizadas para um FPGA da família Stratix III. Os resultados mostram que todas as versões da arquitetura são capazes de processar vídeos até a resolução 4K UHD (3840x2160 pixels) a 30 quadros por segundo. A versão com a maior taxa de processamento obteve uma frequência máxima de operação de 215,01 MHz. Essa versão da arquitetura atinge uma taxa de processamento de 1,72 bilhão de amostras por segundo, permitindo o processamento de vídeos até a resolução 8K UHD (7680x4320 pixels) a uma taxa de 30 quadros por segundo.