Étude et implantation d'algorithmes de compression vidéo optimisés H.264/AVC dans un environnement conjoint matériel et logiciel

Abstract

La contribution de cette thèse concerne le développement et la conception d un système multimédia embarqué basé sur l approche de conception conjointe matérielle/logicielle (codesign). Il en résulte ainsi la constitution d une bibliothèque de modules IP (Intellectual Property) pour les applications vidéo. Dans ce contexte, une plateforme matérielle de validation a été réalisée servant au préalable à l évaluation de l approche de conception en codesign pour l étude d algorithmes de traitement vidéo. Nous nous sommes ainsi intéressés en particulier à l étude et à l implantation de la norme de décompression vidéo H.264/AVC. Pour la validation fonctionnelle, l ensemble du développement a été réalisé autour d une carte Xilinx à base d un circuit programmable FPGA Xilinx Virtex-5en mettant en œuvre le processeur hardcore PowerPC du circuit programmable dans l environnement logiciel Linux pour l embarqué. Le décodeur H.264/AVC ainsi développé comporte différents accélérateurs matériels pour la transformation inverse ainsi que le filtre anti-blocs. Nous avons pu tester les performances au regard du respect des contraintes temporelles en intégrant une extension temps réel à la plateforme de validation suivant différentes conditions de stress du système. L extension temps réel Xenomai fournit ainsi une réponse adéquate aux problématiques de charge du système et de maîtrise des contraintes temporelles inhérentes à tout système de traitement vidéo tout en autorisant aussi l utilisation d applications classiques mises en œuvre dans l environnement standard Linux embarqué.The main contribution of this thesis concerns the development and the design of an embedded system for multimedia based on the codesign approach (HW/SW). Towards this end, a library off lexible IP cores (Intellectual Property) for video applications was created. In this context, a hardware platform was used for evaluation of the codesign-based approach in order to study video processingalgorithms. Thus, we particularly focused on the study and the implementation of H.264/AVC decoder. For functional validation, the entire development was carried out around a FPGA Virtex-5 Xilinx board embedding a hardcore PowerPC processor running embedded Linux operating system. The H.264/AVC developed decoder consists of hardware accelerators for the inverse transformation and the deblocking filter. We evaluated the performances in terms of respect of temporal constraints by integrating a real-time extension to the validation platform under different stress conditions. The Xenomai real-time extension has proven its high performance level of compliance with hard real-time constraints. This extension offers a real solution for real-time behavior without limiting the use of conventional applications implemented traditionally in a time sharing environment.BORDEAUX1-Bib.electronique (335229901) / SudocSudocFranceF