Устройство для сжатия информации

 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и передаче измерительной информации и предназначено для сжатия данных (например, данных аналого - цифрового преобразования сигналов) путем кусочно - линейной аппроксимации исходной функциональной зависимости, которую представляют эти данные. Цель изобретения - повышение информативности устройства. Устройство содержит сумматоры 1,8,9,10, счетчик 2, блок 3 управления, регистры 4,5, умножитель 6, блок 7 сравнения, вычитатель 11, преобразователь 12 кода. В устройстве осуществляется аппроксимация отрезками прямых ломаной линии, которая получается в результате соединения отрезками прямых соседних точек (YI,TI) (I = 0,1,2,3,...).(YI - значение I-го отсчета

TI - соответствующее значение аргумента TI = ΣΔтI

ΔТI = TI+1-TI = 1). Аппроксимация реализуется по критерию равномерного приближения с погрешностью δ. В сумматоре 10 вычисляется значение функции FI в соответствии с выражением FI = FI-1 + ΔFI, где Δ<SB POS="POST">I</SB>=ΔY<SB POS="POST">I</SB><SP POS="POST">.</SP>T<SB POS="POST">I-1</SB>-Y<SB POS="POST">I-1</SB>, ΔY<SB POS="POST">I</SB>=Y<SB POS="POST">I</SB>-Y<SB POS="POST">I-1</SB>, Y<SB POS="POST">I-1</SB>=Y<SB POS="POST">I-1</SB>-Y<SB POS="POST">0</SB>. Более высокий коэфффициент сжатия обеспечивается реализацией следующего критерия выборки существенных отсчетов: очередной существенной отсчет выбирается, если при получении I-го отсчета нарушается неравенство /FI/≤δ<SP POS="POST">*.</SP>TI , где δ<SP POS="POST">*</SP> = δ/3. Устройство имеет высокую помехоустойчивость, так как в основе обработки лежит операция интегрирования. 1 з.п. ф-лы. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU,» 1474 1 (5и 4 С 08 С 19/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П;(НТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

19

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 41 96909/24-24 (22) 1 7 . 02. 87 (46) 23 . 04. 89. Бюл. Ф 1 5 (72) В.Г. Липский (53) 621 .398(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1201861, кл, G 08 С 19/28, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖАТИЯ ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и передаче измерительной информации и предназначено для сжатия данных (например, данных аналого — цифрового преобразования сигналов) путем кусочнолинейной аппроксимации исходной функ— циональной зависимости, которую представляют эти данные. Цель изоб— ретения — повышение информативности устройства. Устройство содержит сум" маторы 1,8,9, 1 О, счетчик 2, блок 3 управления, регистры 4, 5, умножи. 147471 тель 6, блок 7 сравнения, выч итатель

l 1, преобразователь 12 кода. В устройстве осуществляется аппроксимация отрезками прямых ломаной линии, которая получается в результате соединения отрезками прямых соседних точек (Y;, t;)(i = 0,1,2,3,,): (Y; -значение i-ro отсчета, соответствующее значение аргумента ,7 6с, t; = t — t = 1).

1 =1

Аппроксимация .реализуется по критерию равномерного приближения с погрешностью 8 . В сумматоре 10 вычисляется значение функции F в соответб ствии выражение F, = FÄ „ +АР,, где

6Р, = бу; t;, — у;,, где, в свою очередь, йу; = Y, — 7,, у

= Y „, — Y . Более высокий коэффициент сжатия обеспечивается реализацией следующего критерия выборки существенных отсчетов. очередной существенный отсчет выбирается, если при получении i-го отсчета нарушается неравенство / F; (.- 3 - t;, где

8+ = 8/3. Устройство имеет высокую помехоустойчивость, так как в основе обработки лежит операция интегра-. рирования. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и передаче измерительной информации и предназначено для сжатия данных, например данных аналого-цифрового преобразования сигнала, путем кусочно-линей. ной аппроксимации исходной функциональной зависимости, которую представляют эти данные.

Цель изобретения — повышение информативности устройства.

На фиг . l показана функциональная схема устройства для сжатия информации, на фы.. 2 — схема алгоритма работы блока управления; нафиг.3— функциональная схема блока управления;" на фиг. 4 — графическая интерпретация сущности производимых в устройстве вычислений.

Предлагаемое устройство содержит (фиг . 1) сумматор I, счетчик 2, блок 3 управления, первый регистр 4, второй регистр 5, умножитель 6, блок

7 сравнения, второй сумматор 8, третий сумматор 9, четвертый сумматор

10, вычитатель 11, преобразователь .

12 кода.

Блок 3 управления имеет первый

13, второй 14, третий 15 и четвертый 16 выходы, первый — четвертый

17-20 входы.

Устройство также содержит шину 21 лог ич еской "1 " .

Блок 3 управления содержит (фиг.3) элементы И-НЕ 22 и 23, элемент И 24, регистр 25, дешифратор 26, элементы

ИЛИ 27 и 28 и инвертор 29.

Устройство осуществляет сжатие данных путем аппроксимации отрезками прямых ломаной линии, которая получается путем соединения отрезками прямых соседних точек 7;, e;, (i — О, I, 2,3,...) . Y; — это знач ен ие

5 i-го отсчета, t; — соответствующее значение аргумента. Последовательности значений Y, t; являются .данными, которые подвергаются сжатию.

Предполагается, что t, = О, а также

lÎ что t; = QP t;, где Qt;

1=1

Аппроксимация осуществляется по критерию равномерного приближения с погрешностью . Погрешность обеспечивается при установке на входе устройства о /3 значения 8 = о /3.

Чтобы реализовать указанную аппроксимацию в устройстве вычисляется значение функции Г в соответствии с выражением

Б; =Г;, +АГ;, (1), где ЬГ; = ау ; „— y;, (2)

25 где в свою очередь

hÓ; = Y; — Y;11 у,.,= ;, — Y. (4)

Значения (Р; ) совпадают со значениями разности Д S (t ) в известном устройстве.

При поступлении каждого i-го отсчета 7; вычисляется значение функ35 ции Р и проверяется выполнение неравенства

jF,/» П;, (5)

1 где Э; =,) О at = », t; (6)

1с 1

1474716

Если неравенство (5) на i — ом шаге, не нарушается, то аппроксимируемая ломаная, прредставленная 1 звеньями, может быть аппроксимирована с погрешностью 3 отрезком прямой линии, or— раниченным с одной стороны точкой

У, и, а с другой — точкой У;, Процесс обработки в этом случае не прерывается.

Если неравенство (5) íà i†- ом ша—

re нарушается,то ломаная может и не аппроксимироваться с погрешностью 3 указанным отрезком прямой. Процесс аппроксимапии в этом случае прерыва- 15 ется и устройство аппроксимирует ломаную, представленную (i-1) -ми звеньями, отрезком прямой, orраниченным точками Уо, tà и 7; „ t . При этом фиксируется очередной существенный 20 отсчет 7> = 7;, и соответствующее значение аргумента tN = t, . На следующем интервале апп рок симации значение У; будет представлять У;, а

Y, .— — У

Сумматор 8 (комбинационный) выполняет формирование разности (4) .

В счетчике 2 формируется значение аргумента

Блок 3 управления управляет про- 30 цессами приема данных от источника вычислений и выдачи сжатых данных потребителю, Фукнционирование блока управления описывает (фиг . 2) блоксхема алгоритма, которая однозначно 35 определяет входные и выходные последовательности управляющих сигналов.

Первый регистр 4 предназначен для хранения значений предыдущего отсчета У;, 40

Второй регистр 5 предназначен для хранения значения 7, (или значения предыдущего существенного отсчета) .

Умножитель 6 формирует значение произведения Aif; — 1 для вычHcJIe 45 ния выражения (2).

Блок 7 сравнения проверяет выполнение неравенства (5) .

Первый сумматор 1 (комбинационный) выполняет формирование разности (3) .

В третьем (накапливающем) сумматоре 9 вычисляются значения D. в соответствии с (6) .

Четвертый (накапливающий) сумматор 1 0 реализует Вычисление значений

F. в соответствии с выражением (1) .

В вычитателе 11 осуществляется вычисление значений p F в соответствии с выражением (2) .

Преобразователь 12 кода предназня( чен для формирования абсолют»oro значения функции Р, . В качестве его может быть использован преобразователь прямого кода числа в дополнительный.

Устройство работает следующим образом °

Перед чачалом рабо..b; ня задающем ходе о /3 устройства задается требу-. с Ф. емое значение о, на входе У приема текущих отсчетов У; устанавливается начальное нулевое значение, в исходное состояние устанавливаются с1 етчик 2, блок 3 управления, первый регистр 4. В результате величинь1 7, Y,, t, принимают начальные нулевые значения, а бчок 3 уп,равления попадает в состояние Al (фиг . 2)

В состоянии Al блок 3 управления формирует команду на выходе 14.

При этом по сигналу считывания с выхода пСчитывание" устройства существенный отсчет Yq и соответствующее ему значение аргумента t„ с выходов

Y g u. tq устройства считываются п от ре бит елем.

2. Затем блок 3 управления (в состоянии А2) выдает команду с выхода 16, что приводит к обнулению сумматора 9 (D, = О), сумматора 0 (F; = О) и счетчика 2;

3. Далее блок 3 управления (в состоянии АЗ) осуществляет выдачу команды с выхода 13. по которой происходит следующее: в первый регистр 4 зяписывае-. ся с входа Y устройства значение гекуzего отсчета У;, которое после этого становится предыдущим отсчетом У;,; в счетчик 2 добавляется единица и тем cBMbN вычисляется соответствующее новому значению У;, зняч ен ие

t; ! ° II с выхода Запрос устройства в источник данных выдается сигнал япроса очередного отсчета, что вы-.bíãeò формирование источником д"".ííûõ н:.: входе 1 7 уст ройс тва у ро в и я лог ич еского "0".

4. После этого 6JIOK 3 . >1 рявления переходит в состояние А4 ожидания очередного отсчета от источника данных. Источник данных на входе У; устройства устанавливает значение оч ередног о отсч ета (в дои олн итель ном коде) и извещает об этом устройст1474716

ЬС; том и рерывать или и родолжать процесс ! обработки на данном интервале аппрона ксимации: если будет обнаружена лоает гическая "1", то работа будет продолжена, начиная с пункта 1, если

10 будет обнаружен логический "0", то ! 0 работа будет продолжена, начиная с ции пункта 3. (! ) 10

Фо рм ула и з о б ре т е н и я во сжатия установкой на входе уровня логической "1", 5. Обнаружив логическую "1" входе 17, блок 3 управления вьщ в состоянии А5 с выхода 15 на уп равляющие входы сумматоров 9 и команду, по которой в сумматоре формируется новое значение функ

F, в соответствии с выражением а в сумматоре 9 — новое значение D, в соответствии с выражением (6) .

Значение AFÄ формируется на информационном входе четвертого сумматора 1 О. Формирование начинается с момента подачи на вход У; устройства значения текущего отсчета У, 1

Бычисление разности (3) первым сумматором производится следующим образом: на второй вход сумматора поступает значение Y, с входа У, устройства, на первый вход — инвертированный код числа Y„ с инвертирующего выхода первого регистра 4, а на вход переноса — логическая "1", Вычисление разности (4) вторым сумматором 8 выполняется следующим образом: на второй вход сумматора 8 поступает прямой.код числа Y 1 с прямого выхода первого регистра 4, на первый — инвертированный код числа

У с выхода второго регистра 5, а на вход переноса — логическая "1 ".

Умножитель 6 вычисляет произведение

Д у; 1:; „, причем первый сомножитель поступает на умножитель с выхода сумматора 8, а второй — с выхода счетчика 2. Значение этого произведения поступает на первый вход вьиитателя

11, значение у„, — на второй вход вычитателя 11 и таким образом на его выходе формируется значение ДР, .

Команда с выхода 15 блока 3 управления выдается после того, как значение Д F; будет сформировано (условие выполнимо путем подбора тактовой частоты в блоке управления) .

6. После того, как на выходах сумматоров 9 и 10 будут сформированы значения Г„и Р;, блок ? сравнения осуществляет проверку выполнения условия (5) Если условие выполняется, то на выходе схемы формируется логический "0", в противном случае — логическая "!". Блок 3 управления анализирует сигнал, поступающий на его вход 18 с выхода блока 7 сравнения, и в зависимости от

его значения принимает решение о

l . Устройство для сжатия информации, содержащее первый регистр, первый выход которого соединен с

15 первым входом первого сумматора, выход которого соединен с первьм входом умножителя, второй регистр, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, третий

Z0 сумматор, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, и счетчик, о т л и. ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности устройства, в него вве25 дены четвертый сумматор, вычитатель, преобразователь кода, шина логической единицы и блок управления, первый вход которого является управляющим входом устройства, первый вы30 ход блока управления соединен с первыми входами первого регистра и счетчика и является входом "Запрос" устройства, второй выход блока управления соединен с первым входом второго регистра и яВляется ВыхОдОм Считы вание" устройства, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого сумматоров и

40 вторыми входами счетчика и третьего и четвертого сумматоров, вторые входы первого регистра и первого сумматора объединены и являются первым информационным входом устройства, 45 второй выход первого регистра соединен с вторыми входами второго регистра и второго сумматора и является информационным выходом устройстваа, выход сч етч ика является втоgg рым информационным выходом устройства и соединен с вторым входом умножителя, выход которого соединен с первым входом вычитателя, второй вход которого соединен с выходом второго

55 сумматора, выход вычитателя соедийен с третьим входом четвертого сумматора, выход которого через преобразователь кода соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого

147471 6 15 соединен с вторым входом блока управления, третьи входы первого и второго сумматоров подключены к шине логической единицы, третий вход третьего сумматора является задающим входом устройства, третий и четвертый входы блока управления являются соответственно тактовым входом и входом начальной установки 10 устройства.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч ающе е с я тем, что. блок управления выполнен на регистре, дешифраторе, элементах ИЛИ, И, И-НЕ и инверторе, выход которого соединен с первым входом элемента И, выходы первого и второго элементов

ИЛИ соединены с первыми входами одноименных элементов И-НЕ, выходы которых и выход элемента И соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами регистра, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами дешифрато- 25 ра, выходы -нулевого и первого разрядов которого соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И-НЕ и треть им входом второго элемента И-НЕ и являются соответственно вторым и пер— вым выходами блока, выход второго разряда дешифратора соединен с первыми входом второго элемента ИЛИ и входом инвертора, выходы третьего и четвертого разрядов дешифратора соединены соответственно с третьим входом первого элемента И-HE и перBbIM входом первого элемента ИЛИ и являются соответственно четвертым и третьим выходами блока, вторые входы второго элемента ИЛИ и элемента И и второй вход первого элемента ИЛИ являются соответственно первым и вторым входами блока, синхровходы регистра и дешифратора и установочный вход регистра являются соответственно третьим и четвертым входами блока.

1474716

Составитель Н. Бочарова

Редактор Л. Гратилло Техред И.Дидык Корректор И. Муска

Заказ 1898/50 Тираж 518 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 ! Фъ-с tt

Производственно-издательский комбинат патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101