Tasarım Metodolojisi – Multimedya Bölümü – Multimedya Bölümü Ödevleri – Multimedya Bölümü Tez Yaptırma –Multimedya Bölümü Ödev Ücretleri

Sistolik Dizi Tasarım Metodolojisi

Sistolik dizi, ilk kez önerilen geleneksel olmayan bir bilgisayar mikro mimarisidir. Ardışık düzende çalıştırılan, birbirinin aynı, basit işleme öğelerinin düzenli bir dizisine sahiptir. Veri örneklerinin ve ara sonuçların, kanın kalp tarafından pompalanmasına benzer bir şekilde sistolik bir dizide işlendiği görselleştirilebilir.

Bir sistolik dizi, paralellik (boru hattı), düzenlilik ve yerel iletişim özelliklerini sergiler. Bir algoritma, özellikle düzenli yinelemeli bir algoritma olarak bilinen, basit döngü gövdeli iç içe geçmiş bir “do” döngüsü olarak tanımlanabilirse, o zaman cebirsel olarak bir sistolik dizi yapısına eşlenebilir.

Sistolik diziler kullanılarak bir dizi multimedya sinyal işleme algoritması uygulanabilir. Örnekler arasında iki boyutlu DCT (2D DCT), video bloğu hareket tahmini ve diğerleri yer alır. Sistolik dizi tasarım metodolojisini göstermek için, sonlu uzunluktaki bir dizinin {h(n); 0 ≤ n ≤ M − 1} ile sonsuz dizi {x(n); n = 0, 1, . . . olabilir.

Yukarıdaki formülasyonda n, zaman indeksidir ve k, işleme elemanı indeksidir. Böyle bir sistolik mimarinin x(n) örnekleme hızında doğru konvolüsyon sonuçları verdiği manuel olarak doğrulanabilir.

İç içe do döngüsü olarak temsil edilen bir algoritma verildiğinde, aşağıdaki üç adımlı prosedürle bir sistolik dizi yapısı elde edilebilir:

1. Hesaplama algoritmasının yerelleştirilmiş bir bağımlılık grafiğini çıkarın. Bağımlılık grafiğinin her düğümü, düzenli iç içe döngü biçiminde temsil edilen bir algoritmanın en içteki döngü gövdesinin hesaplanmasını temsil eder. Her yay, yinelemeler arası bir bağımlılık ilişkisini temsil eder. Bağımlılık grafiğine daha ayrıntılı bir giriş bu bölümde daha sonra yapılacaktır.
2. Bağımlılık grafiğinin her bir düğümünü ve her bir yayını bir izdüşüm vektörünün yönü boyunca yansıtın. Ortaya çıkan geometri, sistolik dizinin konfigürasyonunu verir.
3. Bağımlılık grafiğinin her düğümünü bir çizelgeleme vektörü boyunca yansıtarak bir çizelgeye atayın.

Bu fikri açıklamak için yukarıdaki evrişim örneğini ele alalım. Evrişim algoritmasının bağımlılık grafiği gösterilmiştir. Bu şekilde, x(n) girişi alttandır. Değerini (değişmeden) kuzeydoğu yönü boyunca yayar.

{h(k)} katsayılarının her biri doğuya doğru yayılacaktır. y(n)’nin kısmi toplamı her düğümde hesaplanır ve kuzeye doğru yayılır. Bu bağımlılık grafiğini [1 0] yönü boyunca bir program vektörü ile yansıtırsak, şeklin sağ tarafında gösterilen sistolik dizi yapısını elde ederiz.

Daha spesifik olmak gerekirse, bağımlılık grafiğindeki (n, k) koordinatındaki her düğüm, sistolik dizideki k işleme elemanına eşlenir. h(k) katsayısı her bir PE’de saklanır. x(n)’nin yayılmasıyla ilişkili bağımlılık vektörünün izdüşümü, iki gecikmeli (şeklin sağ kısmında 2B ile etiketlenmiş) bir fiziksel iletişim bağlantısına eşlenir.

Bağımlılık vektörü [0 1] sistolik dizideki yukarı iletişim bağlantısına bir gecikmeyle eşlenir. Daha fazla ayrıntı dışında sağ tarafta aynıdır.

Bir bağımlılık grafiğini daha düşük boyutlu bir sistolik diziye eşlemeye yönelik sistolik tasarım metodolojisi, paralel program derleyicilerinde geliştirilen döngü dönüştürme yöntemleriyle yakından ilişkilidir. Döngü dönüşümünün ayrıntılı bir açıklaması bulunabilir.

Kavramsal tasarım Nedir
Tasarım metodolojisinin Amaçları nelerdir
Metodoloji nedir
Metodoloji nedir kısaca
Tezde metodoloji nedir
Tez metodoloji örnekleri

Hareket Tahmini için Dizi Yapıları

MPEG-1, 2 ve 4 ve H.261 ve H.263 gibi video kodlama standartlarında blok hareket tahmini, belki de en yoğun hesaplama gerektiren çoklu ortam işlemlerinden biridir. Bu nedenle, aynı zamanda en çok uygulanan algoritmadır.

Şekil 3.4’ü kullanarak blok tabanlı hareket tahminini kısaca açıklayacağız. Hareket tahmininin temel bir varsayımı, video akışlarında ardışık çerçeveler arasında yüksek zamansal korelasyon olduğudur; bu nedenle, bir çerçevenin içeriği, bitişik çerçevelerin içerikleri kullanılarak oldukça iyi tahmin edilebilir.

Bu zamansal fazlalıktan yararlanılarak, bu referans çerçeve(ler) başarılı bir şekilde iletildiği ve kodu çözüldüğü sürece mevcut çerçevenin öngörülebilir kısmının iletilmesine gerek yoktur. Çoğu zaman, karşılaştırma için temel birim tüm çerçeveden çok daha küçük bir “bloğa” indirgenirse, bu şemanın etkinliğinin büyük ölçüde artırılabileceği bulunmuştur.

Genellikle bir bloğun boyutu 16 × 16 veya 8 × 8’dir (piksel biriminde). Bu, sağ tarafta gösterilmektedir. Şimdi mevcut karede noktalı bir desene sahip olan “geçerli bloğa” odaklanalım. Referans çerçevesinde, mevcut blokla aynı koordinatlara sahip bir bloğu çevreleyen bir arama alanı tanımlarız.

Hipotez, bu arama alanı içinde, mevcut bloğa en iyi uyan (benzer) mevcut bloğun boyutuna eşit bir alan olduğudur. Ardından, geçerli çerçevenin geçerli bloğundaki tüm pikselleri iletmek yerine, ihtiyacımız olan tek şey, geçerli blok konumu ile referans çerçevesindeki en iyi eşleşen engelleme alanı arasındaki yer değiştirmeyi belirtmektir.

Daha sonra bu alanı referans çerçevesinden kesip alıcı uçta yeniden oluşturulmuş bir geçerli çerçevedeki geçerli bloğun konumlarına yapıştırıyoruz. Referans çerçevesi iletildiği için, eşleşmenin mükemmel olması koşuluyla, mevcut çerçevedeki mevcut blok, yer değiştirme değerlerine ek olarak herhangi bir bit iletilmeden bu şekilde yeniden oluşturulabilir.

Yukarıda belirttiğimiz yer değiştirme hareket vektörü olarak adlandırılır. Bu ismi bilgisayarla görme araştırmalarındaki hareket tahmini görevinden almıştır. Ancak burada, hareket tahmini tek tek pikseller üzerinde gerçekleştirilir ve amaç, sıralı görüntü çerçevelerinde nesne hareketini belirlemektir.

Arama alanındaki her piksel, eşleşen bir bloğun orijini olabileceğinden, koordinatları bir hareket vektörü için aday olur. En iyi eşleşen bloğu bulmak için arama alanındaki her piksel test edilirse buna tam arama blok eşleştirme yöntemi denir.

Açıkçası, tam arama bloğu eşleştirme algoritması en iyi eşleşmeyi sunar. Ancak hesaplama maliyeti de son derece yüksektir. Öte yandan, eşleştirme işlemleri düzenli altı seviyeli iç içe do döngüsü algoritmasında yazılabilir.

Bu nedenle, çok sayıda sistolik dizi veya diğer özel dizi mimarileri önerilmiştir. Eşleştirme kalitesinden önemli ölçüde ödün vermeden hesaplamayı azaltmak için arama alanındaki pikselleri atlamak için önerilen birçok hızlı blok eşleştirme algoritması olduğunu not ediyoruz.

Ne yazık ki, bu hızlı arama algoritmalarının çoğu, bir sistolik dizi uygulaması için çok karmaşıktır. Sonraki yazılarımızda yalnızca tam arama blok eşleştirme hareket tahmin algoritmasının uygulanması için sistolik dizi yapılarını inceleyeceğiz.

Makale Deniz

Biyografinin Tamamını Gör