Implementação em VHDL e análise comparativa da Transformada Discreta do Cosseno e a aproximação de Lengwehasatit-Ortega

Abstract

O alto volume de imagens transmitidas diariamente pela internet consome grande parte da largura de banda e da capacidade de processamento. Para otimizar a compressão e manter a qualidade, são utilizadas ferramentas de processamento digital de sinais como a Transformada Discreta do Cosseno (DCT do inglês, Discrete Cosine Transform). A DCT é uma operação matemática que concentra a maior parte da energia do sinal em baixas frequências, sendo muito utilizada em algoritmos de compressão de imagens. O cálculo da Transformada Discreta do Cosseno é realizado utilizando multiplicação de matrizes, onde os elementos da matriz de transformação são números de ponto flutuante. Para simplificar esses cálculos, são encontradas na literatura diversas aproximações para a Transformada Discreta do Cosseno que utilizam o máximo possível de simplificações em suas matrizes de transformação. Devido à recorrência do cálculo de matrizes nos sistemas computacionais modernos especialmente para processamento de imagens e inteligência artificial, diversos sistemas apresentam ASICs (Application Specific Integrated Circuit) ou parte de SoCs (System on Chip) dedicados a essa tarefa. Nesse trabalho, foram avaliadas algumas das aproximações da DCT no contexto de compressão de imagens. A aproximação de Lengwehasatit- Ortega que apresentou o melhor desempenho, além da DCT exata foram implementadas em VHDL e sintetizadas em FPGA. Foi possível observar que seguindo a mesma filosofia de design a aproximação consumiu uma quantidade muito menor de recursos de hardware assim como era esperado.