Stereovideokoodekin yhteissuunnittelu ESL-ympäristöllä

Translated title of the contribution: Codesign of stereo video codec with ESL-environment

Janne Vatjus-Anttila

Research output: ThesisMaster's thesisTheses

Abstract

Stereovideon hyödyntäminen multimediasovelluksissa lisää jo ennestään kuormitettujen prosessorien kuormitusta. Niinpä runsaasti laskentatehoa vaativan stereovideokoodekin suorittaminen samassa prosessorissa aikakriittisiä tehtäviä hoitavan käyttöjärjestelmän kanssa vaatii entistä suorituskykyisemmän prosessorin. Toinen vaihtoehto on toteuttaa koodausprosessi apuprosessorin ympärille rakennetussa laskenta-alustassa, kuten tässä työssä meneteltiin. Laskenta-alustojen ja mikropiirien kehitystyössä on käytetty jo pitkään tietokoneavusteista suunnittelua ja sama trendi tulee säilymään myös lähitulevaisuudessa. Tietokoneiden aikakaudella suunnittelutyön tuottavuus on kasvanut vuosittain parillakymmenellä prosentilla ja tämä näkyy selkeänä kehityksenä esimerkiksi matkapuhelimien suorituskyvyn jatkuvana kasvuna. Valitettavasti tuottavuuden kasvu ei ole kuitenkaan pysynyt mukana mikropiirien kompleksisuuden kasvuvauhdissa. Tässä työssä suunniteltiin ARM -pohjainen stereovideokoodekki käyttämällä suunnittelujärjestelmää, jolla sovelluskohtaisen arkkitehtuurin ja itse sovelluksen suunnittelu voidaan suorittaa rinnakkaisina projekteina. Tämä merkitsee kehityssyklin lyhenemistä ja tuottavuuden kasvua. Rinnakkaisuuden mahdollistaa suunnittelujärjestelmän tuottama laskenta-alustan virtuaalimalli. Virtuaalimallilla ohjelmiston ja alustan yhteensopivuuden testaus ja debuggaus hoituu ilman kehitysympäristöä. Virtuaalimallia voidaankin pitää eräänlaisena laskenta-alustan prototyypin korvaavana simulointialustana. Suunniteltu stereovideokoodekki perustuu MPEG4 standardin mukaiseen C–kieliseen avoimeen lähdekoodiin. Syntynyt stereovideokoodekki on sekin täysin MPEG4-standardin mukainen. Sen toiminta sekä stereovideon enkoodauksessa että dekoodauksessa käyttäen laskenta-alustana koodekin rinnalla kehitettyä ARM-alustaa on hyvä. QCIF koon stereovideokehyksen alhainen pakkausnopeus 8 kehystä sekunnissa ja pakkaussuhde 1:84 johtuvat suorituskyvyn puutteesta ja yksinkertaisesta koodekkiratkaisusta. Suunnitteluympäristön hyödyntäminen sovelluksen ja laskenta-alustan rinnakkaisessa kehityksessä jätti positiivisen vaikutelman suunnittelutyökalun kypsyydestä.
Original languageFinnish
QualificationMaster Degree
Awarding Institution
  • University of Oulu
Place of PublicationOulu
Publisher
Publication statusPublished - 2007
MoE publication typeG2 Master's thesis, polytechnic Master's thesis

Keywords

  • Platform architecture
  • stereo video codec
  • depth feeling
  • simulation model
  • virtual platform
  • IP-block

Cite this

Vatjus-Anttila, J. (2007). Stereovideokoodekin yhteissuunnittelu ESL-ympäristöllä. Oulu: University of Oulu.
Vatjus-Anttila, Janne. / Stereovideokoodekin yhteissuunnittelu ESL-ympäristöllä. Oulu : University of Oulu, 2007. 84 p.
@phdthesis{3cbbe3ad85b843d5aa0f8d84960dda39,
title = "Stereovideokoodekin yhteissuunnittelu ESL-ymp{\"a}rist{\"o}ll{\"a}",
abstract = "Stereovideon hy{\"o}dynt{\"a}minen multimediasovelluksissa lis{\"a}{\"a} jo ennest{\"a}{\"a}n kuormitettujen prosessorien kuormitusta. Niinp{\"a} runsaasti laskentatehoa vaativan stereovideokoodekin suorittaminen samassa prosessorissa aikakriittisi{\"a} teht{\"a}vi{\"a} hoitavan k{\"a}ytt{\"o}j{\"a}rjestelm{\"a}n kanssa vaatii entist{\"a} suorituskykyisemm{\"a}n prosessorin. Toinen vaihtoehto on toteuttaa koodausprosessi apuprosessorin ymp{\"a}rille rakennetussa laskenta-alustassa, kuten t{\"a}ss{\"a} ty{\"o}ss{\"a} meneteltiin. Laskenta-alustojen ja mikropiirien kehitysty{\"o}ss{\"a} on k{\"a}ytetty jo pitk{\"a}{\"a}n tietokoneavusteista suunnittelua ja sama trendi tulee s{\"a}ilym{\"a}{\"a}n my{\"o}s l{\"a}hitulevaisuudessa. Tietokoneiden aikakaudella suunnitteluty{\"o}n tuottavuus on kasvanut vuosittain parillakymmenell{\"a} prosentilla ja t{\"a}m{\"a} n{\"a}kyy selke{\"a}n{\"a} kehityksen{\"a} esimerkiksi matkapuhelimien suorituskyvyn jatkuvana kasvuna. Valitettavasti tuottavuuden kasvu ei ole kuitenkaan pysynyt mukana mikropiirien kompleksisuuden kasvuvauhdissa. T{\"a}ss{\"a} ty{\"o}ss{\"a} suunniteltiin ARM -pohjainen stereovideokoodekki k{\"a}ytt{\"a}m{\"a}ll{\"a} suunnitteluj{\"a}rjestelm{\"a}{\"a}, jolla sovelluskohtaisen arkkitehtuurin ja itse sovelluksen suunnittelu voidaan suorittaa rinnakkaisina projekteina. T{\"a}m{\"a} merkitsee kehityssyklin lyhenemist{\"a} ja tuottavuuden kasvua. Rinnakkaisuuden mahdollistaa suunnitteluj{\"a}rjestelm{\"a}n tuottama laskenta-alustan virtuaalimalli. Virtuaalimallilla ohjelmiston ja alustan yhteensopivuuden testaus ja debuggaus hoituu ilman kehitysymp{\"a}rist{\"o}{\"a}. Virtuaalimallia voidaankin pit{\"a}{\"a} er{\"a}{\"a}nlaisena laskenta-alustan prototyypin korvaavana simulointialustana. Suunniteltu stereovideokoodekki perustuu MPEG4 standardin mukaiseen C–kieliseen avoimeen l{\"a}hdekoodiin. Syntynyt stereovideokoodekki on sekin t{\"a}ysin MPEG4-standardin mukainen. Sen toiminta sek{\"a} stereovideon enkoodauksessa ett{\"a} dekoodauksessa k{\"a}ytt{\"a}en laskenta-alustana koodekin rinnalla kehitetty{\"a} ARM-alustaa on hyv{\"a}. QCIF koon stereovideokehyksen alhainen pakkausnopeus 8 kehyst{\"a} sekunnissa ja pakkaussuhde 1:84 johtuvat suorituskyvyn puutteesta ja yksinkertaisesta koodekkiratkaisusta. Suunnitteluymp{\"a}rist{\"o}n hy{\"o}dynt{\"a}minen sovelluksen ja laskenta-alustan rinnakkaisessa kehityksess{\"a} j{\"a}tti positiivisen vaikutelman suunnitteluty{\"o}kalun kypsyydest{\"a}.",
keywords = "Platform architecture, stereo video codec, depth feeling, simulation model, virtual platform, IP-block",
author = "Janne Vatjus-Anttila",
note = "CA2: TK703 OH: diplomity{\"o} Project code: 3368 Oulun Yliopisto; S{\"a}hk{\"o}- ja tietotekniikan osasto",
year = "2007",
language = "Finnish",
publisher = "University of Oulu",
address = "Finland",
school = "University of Oulu",

}

Vatjus-Anttila, J 2007, 'Stereovideokoodekin yhteissuunnittelu ESL-ympäristöllä', Master Degree, University of Oulu, Oulu.

Stereovideokoodekin yhteissuunnittelu ESL-ympäristöllä. / Vatjus-Anttila, Janne.

Oulu : University of Oulu, 2007. 84 p.

Research output: ThesisMaster's thesisTheses

TY - THES

T1 - Stereovideokoodekin yhteissuunnittelu ESL-ympäristöllä

AU - Vatjus-Anttila, Janne

N1 - CA2: TK703 OH: diplomityö Project code: 3368 Oulun Yliopisto; Sähkö- ja tietotekniikan osasto

PY - 2007

Y1 - 2007

N2 - Stereovideon hyödyntäminen multimediasovelluksissa lisää jo ennestään kuormitettujen prosessorien kuormitusta. Niinpä runsaasti laskentatehoa vaativan stereovideokoodekin suorittaminen samassa prosessorissa aikakriittisiä tehtäviä hoitavan käyttöjärjestelmän kanssa vaatii entistä suorituskykyisemmän prosessorin. Toinen vaihtoehto on toteuttaa koodausprosessi apuprosessorin ympärille rakennetussa laskenta-alustassa, kuten tässä työssä meneteltiin. Laskenta-alustojen ja mikropiirien kehitystyössä on käytetty jo pitkään tietokoneavusteista suunnittelua ja sama trendi tulee säilymään myös lähitulevaisuudessa. Tietokoneiden aikakaudella suunnittelutyön tuottavuus on kasvanut vuosittain parillakymmenellä prosentilla ja tämä näkyy selkeänä kehityksenä esimerkiksi matkapuhelimien suorituskyvyn jatkuvana kasvuna. Valitettavasti tuottavuuden kasvu ei ole kuitenkaan pysynyt mukana mikropiirien kompleksisuuden kasvuvauhdissa. Tässä työssä suunniteltiin ARM -pohjainen stereovideokoodekki käyttämällä suunnittelujärjestelmää, jolla sovelluskohtaisen arkkitehtuurin ja itse sovelluksen suunnittelu voidaan suorittaa rinnakkaisina projekteina. Tämä merkitsee kehityssyklin lyhenemistä ja tuottavuuden kasvua. Rinnakkaisuuden mahdollistaa suunnittelujärjestelmän tuottama laskenta-alustan virtuaalimalli. Virtuaalimallilla ohjelmiston ja alustan yhteensopivuuden testaus ja debuggaus hoituu ilman kehitysympäristöä. Virtuaalimallia voidaankin pitää eräänlaisena laskenta-alustan prototyypin korvaavana simulointialustana. Suunniteltu stereovideokoodekki perustuu MPEG4 standardin mukaiseen C–kieliseen avoimeen lähdekoodiin. Syntynyt stereovideokoodekki on sekin täysin MPEG4-standardin mukainen. Sen toiminta sekä stereovideon enkoodauksessa että dekoodauksessa käyttäen laskenta-alustana koodekin rinnalla kehitettyä ARM-alustaa on hyvä. QCIF koon stereovideokehyksen alhainen pakkausnopeus 8 kehystä sekunnissa ja pakkaussuhde 1:84 johtuvat suorituskyvyn puutteesta ja yksinkertaisesta koodekkiratkaisusta. Suunnitteluympäristön hyödyntäminen sovelluksen ja laskenta-alustan rinnakkaisessa kehityksessä jätti positiivisen vaikutelman suunnittelutyökalun kypsyydestä.

AB - Stereovideon hyödyntäminen multimediasovelluksissa lisää jo ennestään kuormitettujen prosessorien kuormitusta. Niinpä runsaasti laskentatehoa vaativan stereovideokoodekin suorittaminen samassa prosessorissa aikakriittisiä tehtäviä hoitavan käyttöjärjestelmän kanssa vaatii entistä suorituskykyisemmän prosessorin. Toinen vaihtoehto on toteuttaa koodausprosessi apuprosessorin ympärille rakennetussa laskenta-alustassa, kuten tässä työssä meneteltiin. Laskenta-alustojen ja mikropiirien kehitystyössä on käytetty jo pitkään tietokoneavusteista suunnittelua ja sama trendi tulee säilymään myös lähitulevaisuudessa. Tietokoneiden aikakaudella suunnittelutyön tuottavuus on kasvanut vuosittain parillakymmenellä prosentilla ja tämä näkyy selkeänä kehityksenä esimerkiksi matkapuhelimien suorituskyvyn jatkuvana kasvuna. Valitettavasti tuottavuuden kasvu ei ole kuitenkaan pysynyt mukana mikropiirien kompleksisuuden kasvuvauhdissa. Tässä työssä suunniteltiin ARM -pohjainen stereovideokoodekki käyttämällä suunnittelujärjestelmää, jolla sovelluskohtaisen arkkitehtuurin ja itse sovelluksen suunnittelu voidaan suorittaa rinnakkaisina projekteina. Tämä merkitsee kehityssyklin lyhenemistä ja tuottavuuden kasvua. Rinnakkaisuuden mahdollistaa suunnittelujärjestelmän tuottama laskenta-alustan virtuaalimalli. Virtuaalimallilla ohjelmiston ja alustan yhteensopivuuden testaus ja debuggaus hoituu ilman kehitysympäristöä. Virtuaalimallia voidaankin pitää eräänlaisena laskenta-alustan prototyypin korvaavana simulointialustana. Suunniteltu stereovideokoodekki perustuu MPEG4 standardin mukaiseen C–kieliseen avoimeen lähdekoodiin. Syntynyt stereovideokoodekki on sekin täysin MPEG4-standardin mukainen. Sen toiminta sekä stereovideon enkoodauksessa että dekoodauksessa käyttäen laskenta-alustana koodekin rinnalla kehitettyä ARM-alustaa on hyvä. QCIF koon stereovideokehyksen alhainen pakkausnopeus 8 kehystä sekunnissa ja pakkaussuhde 1:84 johtuvat suorituskyvyn puutteesta ja yksinkertaisesta koodekkiratkaisusta. Suunnitteluympäristön hyödyntäminen sovelluksen ja laskenta-alustan rinnakkaisessa kehityksessä jätti positiivisen vaikutelman suunnittelutyökalun kypsyydestä.

KW - Platform architecture

KW - stereo video codec

KW - depth feeling

KW - simulation model

KW - virtual platform

KW - IP-block

M3 - Master's thesis

PB - University of Oulu

CY - Oulu

ER -

Vatjus-Anttila J. Stereovideokoodekin yhteissuunnittelu ESL-ympäristöllä. Oulu: University of Oulu, 2007. 84 p.