매스웍스, ‘비전 HDL 툴박스’ 통해 FPGA 및 ASIC 기반 비전 시스템 설계 자동화 지원

매스웍스는 매트랩(MATLAB)과 시뮬링크(Simulink)의 릴리스 2019b(이하 R2019b)에 포함된 비전 HDL 툴박스(Vision HDL Toolbox)를 통해 FPGA상에서의 HFR(High Frame Rate) 및 고해상도 영상 처리를 위한 네이티브 다중 픽셀 스트리밍을 지원한다고 발표했다.

비전 HDL 툴박스(Vision HDL Toolbox)는 영상, 이미지 처리 및 FPGA 설계 엔지니어가 4k 또는 8k 영상, 240fps(frame per second, 초당 프레임 수) 이상의 고해상도 영상 처리 시 시스템 동작 및 구현 간의 트레이드 오프를 탐색 및 시뮬레이션하는 작업을 가속화하도록 돕는다.

FPGA 설계 엔지니어는 산업용 검사, 의료 영상, 정보, 감시 및 정찰(ISR) 등의 애플리케이션에서 고해상도 및 HFR 영상의 실시간 처리를 구현하기 위해 처리량, 리소스 사용량 및 전력 소비량 목표를 충족시켜야 하는 도전과제에 직면해 있다. 비전 HDL 툴박스는 4 또는 8픽셀을 병렬 방식으로 처리하는 블록을 제공하며, 지정된 병렬 처리로 시뮬레이션 및 코드 생성을 수행하도록 기반 하드웨어 구현을 자동적으로 업데이트한다.

이러한 기능은 하드웨어 엔지니어가 이미지 및 영상 처리 엔지니어와 협업을 통해 높은 추상화 수준에서 비전 처리 하드웨어 동작을 탐색 및 시뮬레이션할 수 있도록 지원한다. 뿐만 아니라, 엔지니어는 이러한 설계 워크플로우에 HDL 코더를 추가해 검증된 상위레벨 모델로부터 직접 결합 가능하며, 타깃 독립적이고, 최적화된 VHDL 또는 Verilog 코드를 생성할 수 있다.

매스웍스의 수석 제품 마케팅 매니저 잭 에릭슨(Jack Erickson)은 “FPGA, ASIC 및 SoC 디바이스에서 비전 처리 알고리즘을 구현하는 데 있어 처리량과 리소스 사용량 사이의 현명한 절충은 필수적이다. 그런데 4k, 8k 및 HFR 영상은 이러한 최적화를 더욱 어렵게 만든다”라며, “비전 HDL 툴박스는 높은 추상화 수준에서 솔루션 공간을 탐색하고 시뮬레이션을 수행하는 기능을 통해, 엔지니어들이 RTL(Register-Transfer Level) 검증 및 확정 이전 아키텍처 상에서 보다 민첩하게 협업할 수 있도록 지원한다. 또한, 기본적으로 클록당 다중 픽셀 처리를 지원하고 모든 세부 사항을 자동적으로 구현할 수 있어 엔지니어가 자사의 요구사항에 맞는 하드웨어 지원 알고리즘을 개발하는 데 보다 집중할 수 있다.”라고 말했다.

Vision HDL 툴박스는 FPGA, ASIC 및 SoC 디바이스에서의 비전 시스템 설계 및 구현을 위한 픽셀 스트리밍 알고리즘을 제공한다. 또한, 본 툴박스의 설계 프레임워크는 다양한 유형의 인터페이스, 프레임 사이즈 및 프레임 레이트(frame rates) 세트를 지원한다. 툴박스에 탑재된 영상 및 이미지 처리 알고리즘은 지연 시간, 제어 신호 및 라인 버퍼를 비롯한 하드웨어 구현을 모델링할 수 있다. 본 툴박스의 알고리즘은 모델링 및 시뮬레이션 이후 HDL 코더를 통해 가독성 높으며 결합 가능한 VHDL 및 Verilog 코드를 생성하도록 설계됐다. 생성된 HDL 코드는 FPGA 상에서 최대 8k 해상도의 프레임 및 HFR 영상을 처리할 수 있도록 검증됐다.