Устройство для сжатия данных

союз советскихсоциАлистичеснихв-:спуБ.лин ИЗОБР Е 7 ЕЛЬСТВУ ВГ нов во СССР8, 1983.ДАННЫХк технии, можетходрмост гссудю ственнцй комитетг 1 о изоБ ктенияч и отн ытиямпРи гкнт ссср Ж) 1089609(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖАТИЯ(57) Изобретение относитссбора и передачи информацибыть использовано при нео.ЯО 1456983 А 2 сокращения избыточности данньи, Цель . изобретения - повышение информативности и надежности устройства. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, вычислитель 2, блок 3 сравнения, блок 4 памяти, блок 5 управления, реверсивные счетчики 6, 7 со знаковым разрядом, сумматор 8, цифроаналоговый преобразователь 9, регистры 10, 11, блок 12 ключей, сумматор 13. Введение новых элементов позволяет исключить переходный процесс. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к техникесбора и передачи информации, можетбыть использовано при необходимостисокращения избыточности данных и является усовершенствованием устройства по авт. св. 9 1089609,Цель изобретения - повышение информативности и надежности устройства. 10На Фиг. 1 представлена блок-схемаустройства, на фиг 2 - выполнение.блока управления.Устройство содержит (Фиг, 1) аналого-циФровой преобразователь 1, вычитатель 2, блок 3 сравнения, блок 4памяти, блок 5 управления, реверсивные, счетчики 6 и 7 со знаковым разрядом, сумматор 8, цифроаналоговыйпреобразователь 9, регистры 10 и 11, 20блок 12 ключей, сумматор 13.Блок 5 управления содержит (фиг.2)генератор 14 импульсов, регистр 15сдвига. элемент ИЛИ 16, элементы И17 и 18, регистр 19 сдвига, элементИЛИ 20, элемент И 21, регистр 22,элемент ИЛИ 23, элементы И 24-30,элемент ИЛИ 31, элемент И 32, элементНЕ 33, элемент ИЛИ 34,После включения и установки исходного состояния устройство для сжатияданных работает следующим образом.Поступающий на вход сигнал подается на вход аналого-циФрового преобразователя 1 и первый вход вычитателяз 52, Алгоритм работы устройства определяет блок 5 управления, который форми.рует на своих выходах управляющиеимпульсы, синхронные с тактовымиимпульсами. Тактовые импульсы вырабатываются в самом блоке 5 управления и их частота выбрана в четырераза большей, чем требуемая частотавременной дискретизации данных.Первый ( 1) после начала работы 45тактовый импульс появляется на пятомвыходе блока 5 и поступает на второйвход аналого-цифрового преобразователя 1, фиксируя в его выходном регистре код первого отсчета (число М,),который и поступает на первые входыпервого регистра 10, второго регистра 11 и через блок 12 ключей на вторую группу входов первого сумматора 8.Второй тактовый импульс появляется 55на восьмом и третьем выходах блока5. При этом импульс, поступивший свосьмого выхода блока 5 на вход пер- .вого регистра 10, разрешает запись в него поступающего от аналого-цифрового преобразователя 1 кода первой выборки (отсчета) входного сигнала, соответствующего числу И 1, а импульс поступивший с третьего выхода блока 5 на третий вход реверсивного счетчика 6, разрешает запись в него кода числа, поступающего на него с группы выходов первого сумматора 8. В сумматоре 8 осуществляется алгебраическое сложение чисел Я; и Д;, поступающих в виде кодов на его вторую и первую группу входов. Так как второй реверсивный счетчик 7 продолжает оставаться в исходном состоянии ( Л, = = О), то в счетчик 6 из сумматора 8 будет переписан код, соответствующий числу 1.Третий тактовый импульс появляется на четвертом и шестом выходах блока 5. Импульс, поступивший с шестого выхода блока 5 на второй вход аналого-цифрового преобразователя 1, обеспечивает "стирание" в его выходном регистре результата первого отсчета. Импульс на четвертом выходе блока 5 является выходным сигналом "Признак выборки", с помощью которого разрешается выдача кода числа с выхода счетчика 6 в линию связи или в накопительное устройство (например, через группу элементов И).Четвертый тактовый импульс появляется на третьем выходе блока 5 и, поступив на третий вход счетчика 6, вновь разрешает запись в счетчик 6 числа с выхода сумматора 8, однако состояние счетчика 6 из-эа этого, очевидно, не изменится.Пятый (=2) тактовый импульс появляется на пятом выходе блока 5 и вновь вызывает фиксацию в выходном регистре аналого-цифрового преобразователя 1 кода числа Н, соответствующего второму отсчету сигнала в момент времени, отстоящий от момента первого отсчета на величину периода дискретизации.Шестой тактовый импульс появляется на девятом и третьем выходах блока 5. При этом импульс, поступивший с девятого выхода блока 5 на вход регистра 11, разрешает запись в него кода числа В 1, подаваемого на его первые входы от аналого-цифрового преобразователя 1. Импульс же, поступивший с третьего выхода блока 5 на третий вход счетчика 6, разрешаетзапись в него кода, поступающего с группы выходов сумматора 8, В результате в счетчике 6 окажется записанным код числа М,.5В сумматоре 13 осуществляется алгебраическое вычитание И -И с учетом знака получаемой разности Д, код которой с группы его выходов поступает на группу входов счетчика 7, 1 ОСедьмой тактовый импульс появляется на четвертом, седьмом и шестом выходах блока 5 управления. При этом импульс, поступивший с четвертого выхода, является сигналом "Признак вы борки", который разрешает выдачу кода числа И с выхода счетчика 6 в линию связи или в накопительное устройство. Импульс с седьмого выхода блока 5, поступающий на третий вход 20 счетчика 7, разрешает запись в него кода числа д, поступающего на него из сумматора 13. Импульс с шестого выхода блока 5, поступающий на второй вход аналого-цифрового преобразовате ля 1,обеспечивает "стирание" зафиксированного в нем результата.Восьмой тактовый импульс появляется на третьем выходе блока 5 и, поступая на третий вход счетчика 6, 30 разрешает запись в него результата из сумматора 8. Так как к этому времени на входах первой группы сумматора 8 имеет место код числа д , а на входах второй группы входов - код35 числа И, то в счетчик 6 будет записан код числа И+ д, являющегося предсказываемым очередным (х=3) значением входного сигнала.В последующем тактовые импульсы на 40 седьмом, восьмом, девятом, пятом, шестом выходах блока 5 управления не появляются, состояние аналогоцифрового преобразователя 1, регистров 10 и 11 и сумматора 13 не изме няется и в работе они участия не принимают.Таким образом, два первых отсчета входного сигнала поизнаны,чстоойством существенными и по ним установ - 50 лены начальное состояние счетчика 6, в котором записан код очередногопредсказываемого значения В+ В =И, и счетчика 7, в котором записан код приращения Л . 55Работа устройства в последующем происходит так.На входы вычитателя 2 поступают входной сигнал и предсказанное эначение сигнала с выхода цифроаналогового преобразовать.гя 9. Разностныйсигнал с выхода нычитателя 2 подается на блок 3 сравнения, где сравнивается с пороговым сигналом, которыйпоступает из блока 4 памяти и определяет допустимую погрешность, Еслиразностный сигнал находится в допустимых пределах, то сигналов на обоих выходах блока 3 сравнения не будет. Если же это условие не выполняется, то сигнал появляется на одномили другом выходе блока 3 сравненияв завггсимаСти от того, эа нижний илиза верхний предел допуска вышел разностный сигнал.Блок 5 управления фиксирует фактналичия (или отсутствия) сигналов,поступающих из блока 3 сравнения, вочередные .-е моменты отсчетов (т.е.в моменты наличия девятого, тринадцатого, семнадцатого и т.д, тактовыхимпульсов) и хранит эту информациюдо окончания операций со следующей(+1)-й выборкой,В зависимости от поступивших вблок 5 сигналов сравнения он вырабатывает (или не вырабатывает) на своихпервом или втором выходах корректирующие сигналы; синхронные с очередным тактовым импульсом (десятый, четырнадцатыгг, восемнадцатый и т,д.).Таким образом, если на блок 5 управления поступил сигнал, который показывает, что разностный сигнал больше (или меньше) допустимых значенийсигнала,то сигналами с первого.(иливторого) выхода блока 5 к содержимому счетчиков 7 и 8 прибавляется (вычитается) единица.В момент появления очередного тактового импульса (одиннадцатого, пятнадцатого, девятнадцатого и т.д,) вблоке 5 управления, если в нем зафиксирован сигнал, поступивший с блока3 сравнения, вырабатывается сигнал"Признак выборки", означающий, чтоданная выборка является существеннойи она должна быть передана по каналу связи (или записана в накопительном устройстве), Если же сигналовсравнения не поступало, то данная выорка является несущественной и можетне передаваться, Однакокаждая выборка, следующая после существенной, не- .зависимо от результатов сравнения вблоке 3 признается существенной засчет хранения .в блоке 5, как было5 14569 указано, сигналов сравнения, поступивших в момент предыдущей выборки. Это необходимо для последующего восстановления информации о сигнале по данным, сжатым в соответствии с алгоритмом экстраполяции первого порядка.В момент появления очередного тактового импульса (двенадцатого, шест надцатого, двадцатого и т,д.) выраба" тывается импульс на третьем выходе блока 5, который, поступив на третий вход счетчика 6, разрешает запись в, него из сумматора 8 кода очередного 15 предсказываемого значения сигнала.Таким образом, можно отметить, что функционирование устройства включает в себя,два начальных этапа и этап циклической работы. Карый из этапов 20 осуществляется, четырьмя шагами, час-. тота следования которых определяется частотой следования тактовых импульсов.На первом начальном этапе последо вательность работы состоит из следующих операций: первый шаг - фиксация в аналого-циФровом преобразователе 1 кода числа И, первого отсчета; второй шаг - перепись кода числа Ю из ЗО сумматора,8 в счетчик 6, запись егов первый регистр 10 третий шаг выдача сигнала "Признак выборки" (передача первого отсчета в линию связи с выхода счетчика 6), стирание резуль ЗБ тата в преобразователе 1; четвертыйшаг - перепись из сумматора 8 кода числа И, (промежуточный шаг).На втором начальном этапе выполняются следующие операции: первый 40 шаг - фиксация в преобразователе кода числа И второго отсчета; второй шаг - перепись кода числа И из сумматора 8 в счетчик 6, запись его во второй регистр 11; третий шаг - выдача сигнала "Признак выборки" (выдача второго отсчета), стирание результата в преобразователе 1, запись кода числа Д= И-Б из сумматора 13 в счетчик 7; четвертый шаг - БО запись из сумматора 8 кода числа Я =Я+ Д(подготовка предсказываемого значения третьего отсчета).На этапе последующей циклической работы выполняются следующие операции: первый шаг - фиксация результатов анализа в блоке 3 сравнения (единица - если есть сигнал на одном из выходов блока 3, т.еотсчет су 83 6щественный, или ноль - если сигналысравнения на выходе блока 3 отсутствуют, т.е. выборка является несущественной); второй шаг - коррекция кодов чисел в счетчиках 6 и 7 при наличии соответствующего сигнала на выходе блока 3 сравнения; третий шаг -выдача сигнала "Признак выборки", если данный отсчет или предыдущий отсчет (в этом циклическом этапе) являются существенными; четвертый шагперепись результата из сумматора 8 всчетчик .б (подготовка очередногопредсказываемого значения),Последовательность функционирования устройства определяет блок 5 управления, который работает следующимобразом,При установке исходного состоянияв младший разряд двухразрядного регистра 22 записывается единица. Сначалом работы запускается генератор14 тактовых импульсов и импульсы с,:.его выхода поступают на сдвигающий:вход четырехразрядного регистра 15,который вырабатывает четыре разнесенные во времени последовательности тактовых импульсов.Первый импульс появляется на пятом выходе регистра 15 и поступаетна элементы И 29 и 30. На второйвход элемента И 30 в это же времяпоступает единица с первого выходарегистра 22 через элемент ИЛИ 31, поэтому первый тактовый импульс поступает с восьмого выхода блока 5 напервый вход аналого-цифрового преобразователя, вызывая Фиксацию в немкода числа М, . Через элемент И 29первый тактовый импульс не проходит,так как на его втором входе присутствует сигнал ноль, поступающий сэлемента НЕ 33, на вход которого поступает единица с выхода регистра22 через элемент ИЛИ 31.Второй тактовый импульс появляется на четвертом выходе регистра 15 ипоступает на объединенные входы элементов И 26-28, На второй вход элемента И 27 одновременно поступаетединица с первого выхода регистра22, состояние которого продолжает оставаться исходным. Поэтому второй тактовый импульс с шестого выхода блока5 управления поступает на вход регистра 10, разрешая запись .в нем кодачисла Б, а также через элемент ИЛИ23 с третьего выхода блока 5 посту14569пает на счетчик 6, разрешая записьв нем числа И поступающего из сумматора 8, Через элемент И 26 второйтактовый импульс не проходит, так как5на его второй вход подан ноль с.вьссода элемента НЕ 33. Не проходитэтот импульс и через элемент И 28,,так как на его втором входе - сигналноль, поступающий с второго выхода 10регистра 22,Третий тактовый импульс появляется на третьем выходе регистра 15 ипоступает на объединенные входы элементов И 24 и 25. Он проходит лишьчерез элемент И 25, открытый к этомувремени по второму входу, и поступает с девятого выхода блока 5 на второй вход преобразователя 1, обеспечивая стирание в нем ранее записанного 20результата. Одновременно этот импульсчерез элемент ИЛИ 34 с четвертоговыхода блока 5 поступает на выходустройства как сигнал "Признак выборки", разрешая передачу с группы выходов устройства кода числа М,.Четвертый тактовый импульс появляется на втором выходе регистра 15 ичерез элемент ИЛИ 23 поступает с третьего выхода блока 5 на третий вход 30счетчика 6 при этом в нем происходит перезапись кода числа И,). Одновременно этот импульс поступает насдвигающий вход регистра 22, сдвигаяего содержимое на один разряд. 35Пятый тактовый импульс появляетсякак и первый, на пятом выходе регистра 15 и проходит только через злемент И 30 на восьмой вьпсод блока 5,обеспечивая фиксацию в преобразователе 1.кода числа И.Шестой тактовый импульс появляется, как и второй, на четвертом выходерегистра 22, но проходит теперь только через элемент И 28, открытый повторому входу сигналом с второго выхода регистра 22. Этот импульс сседьмого выхода блока 5 поступаетна вход регистра 11, обеспечивая запись в .нем кода числа И, Одновременно через элемент ИЛИ 23 этот жеимпульс с третьего выхода блока 5 поступает на третий вход счетчика 6,обеспечивая запись в нем кода числаН,. 55Седьмой тактовый импульс, как итретий, появляется на третьем выходеегистра 15 и проходит через элементИ 25 на девятый выход блока 5, обес 838. печивая стирание результата в преобразователе 1. Кроме того, с выхода элемента И 25 этот импульс поступает через элемент ИЛИ 34 на четвертый вы ход, формируя сигнал "Признак выборки", а также через элемент И 32, открытый по второму входу сигналом с второго выхода регистра 22; он поступает с пятого выхода блока 5 на третий вход счетчика 7, обеспечивая запись в нем кода разности Л = И -И поступающего из второго сумматора 13,Восьмой тактовый импульс, как и четвертый появляется на втором вьпсоде регистра15 и через элемент 23 с третьего выхода блока 5 поступает на третий вход счетчика 6, обеспечивая запись в нем кода числа КМ+ д, поступающего из сумматора 8. Кроме того, этот импульс, поступая на сдвигающий вход регистра 22, вы- . талкивает из него содержимое и оба разряда этого регистра приобретают нулевое состояние, которое в последую. щем не изменяется. Поэтому в дальнейшем открытыми по второму входу все время остаются элементы И 24, 26 и 29 . Устройство переходит к этапу циклическогб функционированияПри циклическом функционировании каждый первый тактовый импульс проходит через элемент И 29 на регистр 19, в котором записывается сигнал, поступающий от блока 3 сравнения через элемент ИЛИ 16 единица - если выборка существенная, или ноль - если выборка несущественная).Каждый второй тактовый импульс проходит через элемент И 26, разре-шая прохождение сигнала коррекции кодов в счетчики 6 и 7 через элементы И 17 и 18.Кажцый третий тактовый импульс проходит через элемент И 24 на вход зле мента И 21, разрешая прохождение через него сигнала "Признак выборки"если в регистре 19, а значит, и на выходе элемента 20 есть единица. С выхода элемента И 21 сигнал "Признак выборки" поступает через элемент ИЛИ 34 на четвертый выход блока 5,. являющийся выходом устройства.Каждый четвертый тактовый импульс через элемент ИЛИ 23 проходит на третий выход блока 5 и, поступая на управляющий вход реверсивного счетчика 6, обеспечивает запись в него кода числа с выхода сумматора 8.Таким образом, после начальных этапов устройство в дальнейшем функционирует циклически При, этом, если период дискретизации выбрав так, что изменение приращения сигнала в течение этого времени ве превышает шага квантования по уровню, то устройство "отслеживает" входной сигнал, обеспечивая алгоритм сжатия с экстра поляцией первого порядка. Дополнительное введение новых элементов позволяет исключить переходный процесс, имевший местб в известном устройстве, при его включении. За счет этого повы"1 Б шается информативность устройства, так как все время функционирования полезно используется для передачи данных, объективно отражающих доведение сигнала. Кроме того, исключение 20 переходного процесса за счет дополнительного введения новых элементов повышает надежность функционирования устройства, так как исключается возможность нарушения его устойчивос ти, которое могло иметь место в известном устройстве при его включении, если значение сигнала к моменту включения лежит в верхней половине шкалы квантования по уровню. ЗО Формула изобретения1. Устройство для сжатия данных по авт,св. Р 10896 О 9, о т л.и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности и надежности устройства, в него введены второй сумматор, регистры, блок ключей и аналого-цифровой преобразователь, первый, второй и третий входы которого подключены к входу устройствами пя 4 О тому и шестому выходам блока управления соответствеино, выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с соответствующими первьви входами регистров и соответствующими входами блока ключей, выходы которых подключены к соответствующим входам второй группы входов первого сумматора, выходы первого и второго регистров соединены с соответствующими БО входамв соответственно первой и второй групп входов .второго сумматора, группа выходов которого соединена с группой входов второго счетчика, третий вход которого соединен с седьмым выходом блока управления, восьмой и девятый выходы которого соединены с вторыми входами соответственно первого и второго регистров. 2. Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен на генераторе импульсов, регистрах, элементе НЕ, элементах И и элементах ИЛИ, выход генератора импульсов соединен с первым входом первого регистра, первый выход которого соединен с его вторым входом, второй, третий и четвертый выходы первого регистра соединены с первыми входами соответственно первого и второго, третьего, четвертого и пятого, шестого и седьмого элементов И, пятый выход первого регистра соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и входом второго регистра, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым входом второго элемента ИЛИ и вторым входом четвертого элемента И и первым входом восьмого элемента И и вторыми входамв пятого элемента И и второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами второго и седьмого элементов И непосредственно и через элемент НЕ с вторыми входами второго, третьего и шестого элементов И, выход шестого элемента И соединен с первым входом третьего регистра, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, выходы третьего регистра соединены с входами третьего элемента ИЛИ, выход которого и выход первого элемента И соединены соответст:- венно с первым и вторым входамв девятого элемента И, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход третьего элемента И соединен с первыми входами десятого и одиннадцатого элементов И, вторые входы которых объединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ и являются соответственно первым и вторым входами блока управления, выходы десятого и одиннадцатого элементов. И, выход первого элемента ИЛИ,выход четвертого элемента ИЛИ, выход седьмого элемента И, выход второго элемента И, выход восьмого элемента И являются соответственно первым - седьмым выходами блока управления, выходы четвертого и пятого элементов И соединены соответственно с вторым и третьим входами первого элемента ИЛИ и являются восьмым и девятым выходами блока управления.,Пекарь Техред М. Ходаииц Корректор Н. Гунь Редакт Зака ВНИИПИ оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,490/48 Тираж 518 Государственного комитета п 113035, Москва, Ж Подписноеэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Раушская наб д. 45