Introduction à SystemC

Mini-projet

Tarik Graba

P4 2018-2019

Objectifs :

Le but de ce mini-projet est de vous faire modéliser un système de traitement vidéo, qui prend en entrée un flux vidéo et qui lui applique au vol des transformées basiques.

On cherchera dans ce projet à être le plus efficace possible, en termes de ressources pour la simulation, de types de variables/signaux, de complexité et de lisibilité du code.

Plan du projet

Le travail demandé pour ce mini-projet se décompose en trois phases :

Contexte

On cherche à modéliser et simuler un système de traitement vidéo, qui reçoit un flux vidéo en entrée, et qui restitue en sortie un flux transformé au même format. Les transformations appliquées peuvent êtres multiples :

Le format de flux vidéo choisi est une version simplifiée CCIR 601. En voici les grandes lignes (mais le web regorge d’information à ce sujet) :

Pendant la transmission de pixels actifs d’une ligne, un signal de synchronisation, HREF, est mis à 1. Pendant le reste du temps, HREF vaut 0.

Au début d’une trame, un signal de synchronisation verticale, VREF, est mis à 1 pendant 3 lignes. Le front montant de VREF coïncide avec celui de HREF.

Les pixels sont transmis à la cadence de 13.5Mhz, synchrones sur front montant de l’horloge.

Module d’entrée

Pour tester votre système, vous allez avoir besoin de modules d’entrée et de sortie vidéo :

Pour cela, nous vous proposons d’utiliser une série d’images au format PNG. Les fonctions de la bibliothèque libpng, une bibliothèque libre, permettront de lire et d’écrire simplement des images au format PNG.

On aurait pu utiliser d’autres bibliothèques pour lire directement des flux vidéo, mais cela aurait été un peu plus compliqué.

Le module de génération de flux vidéo vous est fourni. Il est disponible dans le dépôt Git suivant :

    git@gitlab.enst.fr:se207/projet.git

Vous pouvez, cloner le dépôt séparément et copier manuellement les fichiers dans votre dépôt personnel ou le fusionner (merger) directement avec votre dépôt personnel comme suit :

    git remote add projet git@gitlab.enst.fr:se207/projet.git
    git remote update
    git checkout master
    git pull projet master --allow-unrelated-histories
Module générant le flux
Module générant le flux

Vous obtiendrez à la racine du dépôt un dossier projet_video contenant :

Pour des raisons de simplicité on se limite à des images en niveaux de gris. Les pixels venant du générateur de flux ne sont donc codés que sur 8bits.

Vous pouvez simuler le système tel quel et observer les traces générées (simulation_trace.vcd). Prenez le temps d’analyser ces chronogrammes et de vous familiariser avec le format pseudo-CCIR601.

Au travail :

module de sortie

Maintenant que vous avez un module qui vous fournit un flux vidéo, il serait sympa d’avoir un module qui fait l’inverse, pour vérifier visuellement les transformations vidéo.

C’est le rôle d’un module que vous allez concevoir et vous appellerez video_out.

Module récupérant le flux
Module récupérant le flux

Le travail à faire :

Premier testbench
Premier testbench

Les images de sorties doivent être les mêmes que celles d’entrée. Vous pouvez le vérifier en les affichant successivement. Par exemple :

display iinput0.png output0.png
eog iinput0.png output0.png
…

Faites attention, vérifiez bien qu’il n’y a pas de décalage, même d’un pixel, en début et fin d’image.

Attention :

Votre module video_out ne doit pas compter sur le fait que les trames font 625 lignes ni 864 pixels! C’est à lui de se synchroniser (à l’aide des signaux HREF et VREF) sur le flux entrant. Il peut par contre compter sur le fait que dans chaque trame il y aura exactement 720×576 pixels valides.

Effets spéciaux

Le but du jeu est maintenant de construire un système qui va opérer, à la volée, sur un flux sortant du premier module.

Vous avez d’ores-et-déjà un module qui fournit des flux vidéos et un module qui en génère des PNG. Reste à écrire ce qui va s’interposer entre les deux.

Testbench d’un module de filtrage
Testbench d’un module de filtrage

On implémentera ces filtres (dans l’ordre) :

Vérifiez visuellement que tout marche bien et que les signaux de synchronisation HREF et VREF respectent bien le format initial.

Si tout fonctionne correctement, vous devriez pouvoir chainer les différents modules en les instanciant les uns après les autres.

Testbench avec plusieurs modules de filtrage
Testbench avec plusieurs modules de filtrage

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