UABDivulga - Barcelona recerca i innovació

Les imatges digitals (és a dir, totes aquelles captades per dispositius electrònics) estan formades per diminuts punts de color anomenats píxels. És beneficiós comprimir les imatges per reduir l'espai d'emmagatzemament necessari i per transmetre-les més ràpid.

Tradicionalment, els sistemes de compressió d'imatges han estat pensats per processar els píxels de forma seqüencial, és a dir, un darrere l'altre. L'últim píxel de la imatge no es pot processar fins que s'han processat tots els anteriors. La contínua evolució dels dispositius de captura d'imatges ha fet que en l'actualitat les imatges continguin de l'ordre d'uns quants milions de píxels, el què fa la seva manipulació lenta i costosa.

Per altra banda, pràcticament tots els ordinadors i dispositius mòbils d'avui en dia incorporen un tipus especial de microprocessadors amb capacitat de processament paral·lel. Aquests microprocessadors es solen incorporar a la targeta gràfica, que és el maquinari encarregat de generar les imatges que veiem per pantalla. El processament paral·lel significa que es poden realitzar múltiples operacions de forma simultània, accelerant moltíssim alguns programes. Desafortunadament, aquesta paral·lelització no es pot aprofitar per comprimir imatges degut al processament seqüencial dels sistemes de compressió.

L'objectiu d'aquest treball és redissenyar les etapes seqüencials dels sistemes de compressió perquè puguin permetre un processament paral·lel dels píxels. Aquest article es centra en sistemes de compressió basats en la transformada wavelet, que són els que aconsegueixen millors taxes de compressió i incorporen les característiques més avançades.

Les tècniques de processament paral·lel que s'han proposat són:
1) un sistema d'escaneig de píxels que processa múltiples columnes a la vegada,
2) un esquema de determinació de les probabilitats dels píxels sense necessitat de processar-ne cap dels anteriors,
i 3) un codificador per entropia paral·lelitzable.

Aquestes innovacions permeten processar els píxels de la imatge de forma paral·lela o, si fos necessari, també de forma seqüencial. L'esquema proposat no resta rendiment de compressió ni sacrifica cap de les característiques del sistema.



El nou sistema de compressió d'imatges paral·lel s'ha implementat i provat en vàries targetes gràfiques de consum general. Els resultats experimentals indiquen que és 30 vegades més ràpid i consumeix 40 vegades menys energia que els sistemes de compressió d'imatges convencionals.

Aquests resultats fan pensar que les tècniques proposades podrien ser útils en escenaris on es necessita comprimir les imatges molt ràpidament i/o on el consum és crític, com en el cinema digital, la telemedicina, els telèfons intel·ligents, o la vídeo vigilància, entre d'altres.