Устройство для сжатия данных

(511 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 24(21) (22) (46) (71) тельс Узбек Р 42 учно-исс Алгоритм" изводств а" АН Уз ъ гельство СССРС 19/28, 981.ельство СССР7/04, 1977. телемехав телемет сится ватьс ретение о жет испол системах. и ск унк 1 иональг. 26 кодирооп ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР 4349905/2425.11.8715.11,89. Бюл.Хозрасчетный накий институтском научно-продинении "Еибернетик72) И.И.Исмагилов53) 621.398(088.8)56) Авторское свиде1012313, кл. С 08Ав горское свидет645153, кл. С 06 Р Цель изобретения - повышение информативности устройства,На Фиг. 1 представлена фная схема устройства, на фиФункциональная схема блокавания,Устройство (фиг. 1) содержит информационный вход 1, ортогональный преобразователь 2 Уолша-Пэли, блоки 3 "3,делителей напряжения, блоки 4, -4 ,вычитателей первый ключ 5 первыегруппы 5 -5 ключей, второй ключ 5 дблок 6 кодирования, первый дискриминатор 7 блоки 7 -7 дискриминаторов,второй дискриминатор 7 первый дифференцирующий элемент 8 блоки 8-8,) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖАТИЯ ДА 11(57) Изобретение относится к телемеханике и можег использоваться в телеметрических системах. Изобретениеосуществляет на каждом интервале аппроксимации передачу только необходимой части информации в виде первыхкоэффициентов существенных групп коэффициентов Уолша-Пэли и существенных погрешностей аппроксимации остальных коэффициентов Уолша-Пэли,которая позволяет восстановитьсигналы с заданной погрешностьюпо всей длине реализации, чтоповышает, информативность устройства,дифференцирующих элементов, второй диф"Ференцирующий элемент 8 первыйтриггер 9 блоки 9,2- 9 триггеров,второй триггер 9 , генератор 10пилообразного напряжения, элементы 11-11 , ИЛИ, элементы 12, -12 , И, вторая группа 13 ключей, первый Формирователь 14, модуля числа,блоки 14 -14 Формирователей модулячисла, вгорой формирователь 14 п+,модуля числа, сумматор 15, блок 16сравнения, трегий триггер 17, третийдифференцирующий элемент 18, информационный управляющий выходы 19 и 20,установочный и синхронизирующий входы 21 и 22,Блок 6 кодирования (фиг. 2) с еожиг информационные входы 23,-23,24,-24, синхронизирующий вход 25,5 152226С,(КТ ) = Я 8(с) ра 1.(й-КТ 0)ЙС,где ра 11(с) - Функция Уолша-Пэли;Т - временная база функцийУолша-ПэлифК - текущий номер анализируемого интервала входного сигнала Б(с).В результате разложения аналоГового О сигнала Б(с) в ряд Уолша-Пэли на выходе преобразователя 2 имеем спЕктр Уолша-Пэли в аналого-дискретной форме. Первый коэффициент Уолша-Пэли5 ь-г о (. =1, и) ранга подается на вход х-го блока 3 делителей напряжения, с выходов которого аппроксимированные значения коэффициентов Уолша-Пэли .-,го ранга, начиная со второго коэф.Фициенга группы коэффициентов этого. ранга, С (К = ) подаются на третие входы вьчитателей -го блока 4, на первые и вторые входы которых поступают истинные значения этих коэффици ентОВ с соотВРтствующих ВыходОВ Ор тогонального преобразователя 2. Сформированные в вычитателях значения по-грешности аппроксимации Ь С = С, С и первье члены групп коэффициентов -го ( О,п) ранга подаются на входы соответствующих ключей 5 и дискриминаторов 7. Значения первых коэффициентов Уоша-Пэли .-го (1=0,п) ранга и погрешности аппроксимации остальных коэффициенгов Уолша-Пэли с помощью дискриминаторов 7 и генератора 10 пилообразного напряжения, который формирует парафазное нарастающее пилообразное напряжение, преобразуются в шиО рину импульсов. После дифференцирования выходных сигналов дискриминаторов 7 с помощью дифференцирующих элементов 8 импульсы поступают на Входы установки в единицу триггеров 9. Благодаря широтно-импульсному преобразованию значений первых коэффициентов Уолша-Пэли -го (.=О,п) ранга и погрешностей аппроксимации остальных коэффициентов, сначала замыкаются те ключи 5, которые коммутируют значения погрешносгей аппроксимации коэффициФ ентов Уолша-Пэли, нулевой и (И)-ый коэффициенты Уолша-Пэли (первые коэффициенты Уолша-Пэли нулевого и и-го55 ранга) с наименьшими по модулю значениями, Эти значения нулевого и (г 1-1)" го коэффициентов погрешностей аппроксимации коэффициентов Уолша-Пэли Первый коэффициент группы коэффи-: циентов Уолша-Пэли .-го.=1,пранга при наличии хотя бы одной существенной погрешносги аппроксимации,;,. 6;+, О 1-С, и ос гад ьпых коэффициентов з того ранга также окажегся подключенным к блоку б кодирования, так как управление ключем 5;, осуществляется с выхода5 элемента 11 ИЛИ, который объединяет выходные сигналы соответствующих триггеровв 9.Блок б кодирования осуществляет аналого-цифровое преобразование суще ственных первых коэффициентов групп коэффициентов Уопша-Пэли и погрешностей аппроксимации остальных и обеспечивает их выдачу потребителю в виде кодограммы с адресной информацией,В качестве адресной информации используется кодовое слово-маска в когором уровень "1" в каком-либо разряде указывает на существенность соответствующего коэффициента Уолша-Пзли или погрешности их аппроксимации, а уровень "О" информируег о том, что ,соответствующий згому номеру ксэффици;енг Уолша-Пзли или погрешность аппроксимации не передается потребителю. Блок Ь кодирования работает следую, щим образом.На синхронизируюший вход 25 поступает синхроимпульс с синхронизирующе 30га входа 22 устройства, который за держквается в элементе б задержки на время, равное длительности временного ингервала на котором идет процесс выборки существенной информации о спект ,ре Уэлша-Пзли входного сигнала (сов,падаег с длительностью участка линей ного нарастания напряжения генератора 10 пилообразного напряжения). Задержанный синхроимпульс поступает на уп равпяющие входы преобразователей 29, на информационные входы которых к згому моменту поданы существенные первые коэффициенты групп коэффициентов Уолша-Пэли и погрешности аппроксимации коэффициентов сохранение которых обеспечивает заданную погрешность представления сигнала Я . Импульс с выхода элемента 27 задержки (время задержки определяется временем преобразования в преооразователях 29) запускаег генератор 28 тактовых импульсов, сбрасывает счечитк 37 и поступает на входы разрешения записи буферных55 регистров 30 и регистра 31 маски, вследствие чего первым импульсом генератора 28 кодовые слова с выходов преобразователей 29 запишутся в соответствующие регистры ЗО, Также произойдет запись информации (состояний соответствующих триггеров 9 и выходов элементов 11 ИЛИ) с информационных входов 24 в регистр 31 маски.Последующие тактовые импульсы осу - ществляют вывод данных путем их сдвига в регистрах 30 и 31. При этом включение регистров 30 в последовательную цепочку осуществляетсч при помощи коммутаторов 32-34, управляемых сигналами с информационных входов 24 таким образом, что из последовательной цепочки регистров 30 исключаются те регистры ЗО, информация которых несущественна.Достигается это следующим образом.Коммутатор 32 обеспечивает включение либо исключение регистра ЗО .из последовательной цепочки и управления сигналом С с информационного входа 24 по следующему правилу: Запись И - . означает подключение М-го входа коммутирующего элемента к Е-ому выходу,Каждый -ый коммутатор 33 управляется сигналами с (х+1)-го и (д+2)-го информационных входов 24. Логику работы коммутаторов 33 можно задать в виде следующего правила," где 6, , С;,- сигналы соответственно с (+1)-го и Я+2)-го информационного входа 24Коммутатор 34 управляется сигналами д-го информа - ционного входа 24 согласно правилу; При рассмотренной логике работы коммутаторов 32-34 Формируется последовательная цепочка из регистра 31 маски и тех регистров 30-30в которых записаны кодовые слова величин существенных первых коэффициентов групп коэффициентов Уолша-Пэли и погрешностей аппроксимации коэффициентов, сохранение которых обеспечивает68 9 15222 заданную погрешность аппроксимации сигнала. Вывод данных из этой цепбчки регистров производится импульсной последовательностью с выхода генератора5 28. Сигнал конца вывода информации вырабатывается цифровым компаратором 36, где производится сравнение кода числа тактовых импульсов, подсчитанных счетчиком 37, с кодом требуемого числа 0 тактовых импульсов, необходимых для вывода кодограммы текущего интервала оработки сигнала. Код требуемого числа тактовых импульсов выставляется на выходах блока 35 постоянной памяти, на адресные входы которого подаются сигналы с информационных входов 24.Необходимость такого способа Формирования сигнала конца вывода информации связано с тем, что данные в пре 20 образователях 29 могут кодироваться двоичными кодами разной разрядности, вследствие чего приходится на каждом цикле вывода информации заново определять количество тактов, необходимых 25 для вывода кодограммы. Количество этих тактов определяется количеством тактов для вывода кодового слова-маски (эти величина постоянна) и количеством тактов для вывода кодовых слов 30 существенных первых коэффициентов группы коэффициентов Уолша-Пэли и погрешностей аппроксимации коэффициентов (именно эта часть кодограммы может из - меняться от цикла к циклу).35Сигналом конца вывода информации с выхода компаратора 36 производится останов генератора 28, выход которого является также выходом 20 блока 6 кодирования (тактовые импульсы ис пользуются при выводе как синхроимпульсы сопровождения информации).Кодограмма выдается потребителю с выхода регистра 3 1 маски, являющегося выходом 19 блока 6 кодирования.Таким образом, в устройстве в каж - дом интервале аппроксимации передается только необходимая часть информации (первые коэффициенты существенных групп коэффициентов Уолша-Пэли и существенные погрешности аппроксимации ос - тальных коэффициентов Уолша-Пэли), которая позволяет восстановить сигнал с заданной погрешностью по всей длине реализации. При этом коэффициент сжа тия (информативность устройства) повышается для широкого класса реальных сигналов, в особенности для гладких сигналов, достаточно хорошо описываемых алгебраическими полиномами невысоких порядков. В качестве примера можно привести сигналы изображений некоторых классов, в которых большинствоучастков характеризуется линейным изменением яркости,Формула из обр ет ения Устройство для сжатия данных, содержащее ортогональный преобразователь уцормационный вход которого являетсд.информационным входом устройсгва;первый выход ортогонального преобразователя соединен с информационным входом первого ключа и первым входом первого дискриминатора, второй выход ортогонального преобразователя соединен с информационным входом второго ключа н первым входом второго дискриминатора генеатдр пилообразного напряжения, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторыми и третьими входами первого и второго дискриминаторов, выходы которых соединены через одноименные первый и второй дифференцирующие элементы с входами установки в "1" соответственно первого н второго триггеров, выходы которых соединены с управляющими входамн соответственно первого и второго ключей, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым информационными входами блока кодирования и через одноименные первьп и второй формирователи модуля числа - с соответствуюшими первым и вторым входами сумматора, первый выход блока кодирования является информационным выходом устройства, выход сумматора соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого является установочным входом усгройства, а выход соединен с входом установки "1" третьего триггера, выход которого соединен через третий дифференцирующий элемент с входами установки в "О" первого н второго триггеров, вход генератора пилообразного напряжения объединен с синхронизирующим входом ортогочального преобразователя и входом установки в "О" третьего триггера и является синхронизирующим входом устройства, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повьппения информативности устройства, в него введены блоки делителей напряжения, блоки вычитателей, группы ключей, 1 15222 б блоки дискриминаторов, блоки диФфереицирующих элементов блоки триггеров, элементы ИЛИ, элементы И и блоки Формирователей модуля числа, третьи выходы ортогонального преобразователя соединены с входами одноименных блоков делителей напряжения, первьви входами одноименных блоков вычитатепей, информационными входами первых ключей 10 соответствующих первых группи первыми входами одноименных блоков дискри"минаторов, вторые и третие входы которых объединены и подключены соответственно к первому и второму выходам 15 генератора пилообразного напряжения, выходы групп выходов ортогонального преобразователя соединены с одноименными вторыми входами соответствующих блоков вычитателей, выходы блоков де лителей напряжения соединены с одноименнык третьима входами соответствующих блоков вцщатателей, выходы которых соединены с информационными входами одноименных вторых ключей со ответствующих первых групп и одноименными четвертьви входами соответствующих блоков дискриминаторов, выходы которых соединены с одноименными входами соответствующих блоковдиФФереиЦИ"ЗО рующих элементов, выходы которых соединены с одноименными входамн установки в "1" соответствующих блоков., триггеров, входы установки в "О" которых объединены и подключены к выходу третьего дифференцирующего элемента,12выходы блоков триггеров соединены с одноименными входами соответствующих элементов ИЛИ, управляющими входами одноименных вторых ключей соответствующих первых групп, соответствующими третьими инФормационными входами блока кодирования и одноименными входами соответствующих элементов И,.выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих ключей второй группы, выходы которых соединены с первыми входами одноименных блоков формирователей модуля числа, выходы которых соединенц с соответствующими третьими входами сумматора, выходы элементов ИЛИ соединены с управляющими входами первых ключей соответствующих первых групп, выходы которых соединены с инФормационными входами соответствующих ключей второй группы и соответствующими четвертыми инормационньее входами блока кодирования, выходы вторык ключей первых групп соединены с одноименньаи вторыми входаьи соответствующих блоков 4 юрмирователей модуля числа и соответствующими пятьви информационными входами блока кодирования, вестой, седьмой информационные и синхронизнрующий входы которого подключены соответственно к выходам первого, второго триггеров и синхронизирующему входу устройства, второй выход блока кодирования является управляющим выходом устройства, 15222661522268 Сос таьи гель М. Никуленков Редактор М.Товгин Техред Л.Сердокова Коррекгор О,Циплаж 518 сн Ужгород, ул, Гагарина, 1 оизводственно-издательский комбинат "Пате Заказ 6967/4 ВНИИПИ Госуд твенного комитета по 1 13035, Москва, Ббретениям и открьггиям при ГКНТ ССаушская наб., д. 4/5