Compilation of real-time audio DSP on FPGA

Compilation de DSP audio temps réel sur FPGA Les FPGA (Field-Programmable Gate Arrays) sont des plateformes programmables offrant des performances uniques en termes de débit, de nombre d'entrées/sorties et de puissance de calcul, les rendant particulièrement intéressantes pour des applications de traitement du signal audio numérique en temps réel. Cependant, leur programmation constitue un défi considérable. La synthèse de haut niveau (HLS) permet de s'affranchir des langages de description matérielle complexes traditionnellement utilisés pour la programmation des FPGA. Cela ouvre la voie à une véritable chaîne de compilation allant des spécifications DSP audio de haut niveau jusqu'au design FPGA. Toutefois, cette approche reste difficile à généraliser pour des programmes audio variés. Cette thèse étudie la compilation de DSP audio en temps réel pour FPGA. Elle propose une méthodologie générale pour générer du code C++ optimisé pour la synthèse de haut niveau et introduit le premier «compilateur DSP audio» dédié aux FPGA. Cette chaîne de compilation permet d'utiliser Faust, un langage de programmation fonctionnel de haut niveau spécifiquement conçu pour la synthèse sonore et le traitement audio, afin de programmer les FPGA. Deux avancées technologiques majeures sont présentées: la réalisation d'une latence ultra-faible pour les DSP audio en temps réel (à l'échelle de la microseconde) et la capacité à déployer facilement et efficacement des systèmes multicannaux de grande capacité, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives de recherche, notamment dans les domaines de la spatialisation audio et des applications de contrôle actif de l'acoustique.