Устройство для сжатия данных

 

Изобретение относится к технике сбора и передачи информации, может быть использовано при необходимости сокращения избыточности данньк. Цель изобретения - повьппение 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, IT, блок 12 ключей, сумматор 13. Введение новых элементов позволяет исключить переходный процесс . 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

союз созктских социАлистичесних я."Спуь.лин ц ц G 08 С 19/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и A BTOPCiHQMV СвйДЕ 7ЕЛЬСТВУ гссудд ственный комитент г1о изои кткниям и оти ытиям п1 и гкнт ссср (61) 1089609 (21) 4191982/24-24 (22) 04.02.87(46) 07 02.89. Бюл. И - 5 (72) В,М.Кужельный, В.Н.Миронов и В.И.Мовчан (53) 621.398 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1089609, кл. G 08 С 19(28, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖАТИЯ ДАННЫХ (57) Изобретение относится к технике сбора и передачи информации, может быть использовано при необходимости

„„SU„„3456983 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.

1456983

Изобретение относится к технике сбора и передачи информации, может быть использовано при необходимости сокращения избыточности данных и rrsляется усовершенствованием устройства по авт. св. Р 1089609.

Цель изобретения — повышение информативности и надежности устройства. 10

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг,, 2 — выполнение . блока управления.

Устройство содержит (фиг. 1) ана лого-цифровой преобразователь 1 вы- 15 читатель 2, блок 3 сравнения, блок 4 памяти, блок 5 управления, реверсивные, счетчики 6 и 7 со знаковым разрядом, сумматор 8, цифроаналоговый преобразователь 9, регистры 10 и 11, 20 блок 12 ключей, сумматор 13.

Блок 5 управления содержит (фиг.2) генератор 14 импульсов, регистр 15 сдвига. элемент ИЛИ 16, элементы И

17 и 18, регистр 19 сдвига, элемент

ИЛИ 20, элемент И 21, регистр 22, элемент ИЛИ 23, элементы И 24-30, элемент ИЛИ 31, элемент И 32, элемент

НЕ 33, элемент ИЛИ 34.

После включения и установки исход- 30 ного состояния устройство для сжатия данных работает следующим образом.

Поступающий на вход сигнал подается на вход аналого-цифрового преобразователя 1 и первый вход вычитателя35

2. Алгоритм работы устройства определяет блок 5 управления, который форми рует на своих выходах управляющие импульсы, синхронные с тактовыми импульсами. Тактовые импульсы выра- 40 батываются в самом блоке 5 управления и их частота выбрана в четыре раза большей, чем требуемая частота временной дискретизации данных.

Первый (it) после начала работы 45 тактовый импульс появляется на пятом выходе блока 5 и поступает на второй вход аналого-цифрового преобразователя 1, фиксируя в его выходном регистре код первого отсчета (число N,), который и поступает на первые входы первого регистра 10, второго регистра 11 и через блок 12 ключей на вторую группу входов первого сумматора 8.

Второй тактовый импульс появляется55 на восьмом и третьем выходах блока

5. При этом импульс, поступивший с восьмого 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 N1, 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 N; и Д;, поступающих в виде кодов на его вторую и первую группу входов. Так как второй реверсивный счетчик 7 продолжает оставаться в исходном состоянии (d; =

= О), то в счетчик 6 из сумматора 8 будет переписан код, соответствующий и "у N1

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 (i=2) тактовый импульс появляется на пятом выходе блока 5 и вновь вызывает фиксацию в выходном регистре аналого-цифрового преобразователя 1 кода числа N< 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 N<, подаваемого на его первые входы от аналого-цифрового преобразователя 1. Импульс же, поступивший с третьего выхода блока 5 на третий вход счетчика 6, разрешает

1456983 запись в него кода, поступающего с группы выходов сумматора 8. В результате в счетчике 6 окажется записанным код числа N

В сумматоре 13 осуществляется алгебраическое вычитание N --N с учетом

1 знака получаемой разности, код которой с группы его выходов поступает на группу входов счетчика 7. 10

Седьмой тактовый импульс появляется на четвертом, седьмом и шестом выходах блока 5 управления. При этом импульс, поступивший с четвертого выхода, является сигналом "Признак вы- 1В борки", который разрешает выдачу кода числа N 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 íà nего из сумматора 13. Импульс с шестого выхода блока 5, поступающий на второй вход аналого-цифрового преобразовате- 25 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 d <, а на входах второй группы входов — код

ЗЬ числа N, то в счетчик 6 будет записан код числа N + 1, 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- 4В няется и в работе они участия не принимают.

Таким образом, два первых отсчета входного сигнала поизнаны устройством существенными и по ним установ - 0 лены начальное состояние счетчика 6, в котором записан код очередного предсказываемого значения N<+ d< =N» и счетчика 7, в котором записан код приращения Л, 55

Работа устройства в последующем происходит так.

На входы вычитателя 2 поступают входной сигнал и предсказанное эначение сигнала с выхода цифроаналоговог о преобразовать тя 9. Разностный сигнал с выхода нычитателя 2 подается на блок 3 сравнения, где сравнивается с пороговым сигналом, который поступает из блока 4 памяти и определяет допустимую погрешность. Если разностный 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 одном или другом выходе блока 3 сравнения в зависимаСти от того, эа нижний или за верхний предел допуска вышел разностный сигнал.

Блок 5 управления фиксирует факт наличия (или отсутствия) сигналов, поступающих из блока 3 сравнения, в очередные i-e моменты отсчетов (т.е. в моменты наличия девятого, тринадцатого, семнадцатого и т.д, тактовых импульсов) и хранит эту информацию до окончания операций со следующей (i+1)-й выборкой.

В зависимости от поступивших в блок 5 сигналов сравнения он вырабатывает (или не вырабатывает) на своих первом или втором выходах корректирующие сигналы; синхронные с очередным тактовым импульсом (десятый, четырнадцатый, восемнадцатый и т.д.).

Таким образом, если на блок 5 управлЕния поступил сигнал, который показывает, что разностный сигнал больше (или меньше) допустимых значений сигнала, то сигналами с первого.(или второго) выхода блока 5 к содержимому счетчиков 7 и 8 прибавляется (вычитается) единица.

В момент появления очередного тактового импульса (одиннадцатого, пятнадцатого, девятнадцатого и т.д.) в блоке 5 управления, если в нем зафиксирован сигнал, поступивший с блока

3 сравнения, вырабатывается сигнал

"Признак выборки", означающий, что данная выборка является существенной и она должна быть передана по каналу связи (или записана в накопительном устройстве), Если же сигналов сравнения не поступало, то данная выборка является несущественной и может не передаваться. Однако каждая выборка, следующая после существенной, не- . зависимо от результатов сравнения в блоке 3 признается существенной за счет хранения .в блоке 5, как было

5 14569 указано, сигналов сравнения, посту- пивших в момент предь|дущей 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, шестнадцатого, двадцатого и т.д.) вырабатывается импульс на третьем выходе блока 5, который, поступив на третий вход счетчика 6, разрешает -апись в, него из сумматора 8 кода очередного 16 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- 25 вательность работы состоит из следующих операций: первый шаг — фиксация в аналого-цифровом преобразователе 1 кода числа N, первого отсчета; второй шаг — перепись кода числа N из 30

1 сумматора,8 в счетчик 6, запись его в первый регистр 10у 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 N< (промежуточный шаг) .

На втором начальном этапе выполняются следующие операции: первый 40 шаг — фиксация в преобразователе кода числа N< второго отсчета; второй шаг — перепись кода числа N из L сумматора 8 в счетчик 6, запись его во второй регистр 1 третий шаг— выдача сигнала "Признак выборки" (выдача второго отсчета), стирание результата в преобразователе 1, запись кода числа 4 = N -Б„ из сумматора 13 в счетчик 7; четвертый шаг — щ запись из сумматора 8 кода числа N> =

N + 4 (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.е ° отсчет су83 6 щественный, или ноль — если сигналы сравнения на выходе блока 3 отсутствуют, т.е. выборка является несущест-. венной); 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 mar перепись результата из сумматора 8 в счетчик .6 (подготовка очередного предсказываемого значения).

Последовательность функционирования устройства определяет блок 5 управления, который работает следующим образом.

При установке исходного состояния в младший разряд двухразрядного регистра 22 записывается единица. С началом работы запускается генератор

14 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 поступает на элементы И 29 и 30. На второй вход элемента И 30 в это же время поступает единица с первого выхода регистра 22 через элемент ИЛИ 31, поэтому первый тактовый импульс поступает с восьмого выхода блока 5 на первый вход аналого-цифрового преобразователя, вызывая фиксацию в нем кода числа N . Через элемент И 29 первый тактовый импульс не проходит, так как на его втором входе присутствует сигнал ноль, поступающий с элемента НЕ 33, на вход которого поступает единица с выхода регистра

22 через элемент ИЛИ 31.

Второй тактовый импульс появляется на четвертом выходе регистра 15 и поступает на объединенные входы элементов И 26-28. На второй вход элемента И 27 одновременно поступает единица с первого выхода регистра

22, состояние которого продолжает оставаться исходным. Поэтому второй тактовый импульс с шестого выхода блока

5 управления поступает на вход регистра 10, разрешая запись .в нем кода числа N а также через элемент ИЛИ

23 с третьего выхода блока 5 посту14569 пает на счетчик 6, разрешая запись в нем числа N поступающего из сумматора 8. Через элемент И 26 второй тактовый импульс не проходит, так как .

5 на его второй вход подан ноль с .выхода элемента НЕ 33. Не проходит этот импульс и через элемент И 28,,так как íà его втором входе — сигнал ноль, поступающий с второго выхода 1п регистра 22. Третий тактовый импульс появляется на третьем выходе регистра 15 и поступает на объединенные входы элементов И 24 и 25. Он проходит лишь через элемент И 25, открытый к этому времени по второму входу, и поступает с девятого выхода блока 5 на второй вход преобразователя 1, обеспечивая стирание в нем ранее записанного 2п результата. Одновременно этот импульс через элемент ИЛИ 34 с четвертого выхода блока 5 поступает на выход устройства как сигнал "Признак выборки", разрешая передачу с группы выхо- 25 дов устройства кода числа N, Четвертый тактовый импульс появляется на втором выходе регистра 15 и через элемент ИЛИ 23 поступает с третьего выхода блока 5 на третий вход 30 счетчика 6 (при этом в нем происходит перезапись кода числа N ). .Одновременно этот импульс поступает на сдвигающий вход регистра 22, сдвигая его содержимое на один разряд. 35

Пятый тактовый импульс появляется как и первый, на пятом выходе регистра 15 и проходит только через эле мент И 30 на восьмой выход блока 5, обеспечивая фиксацию в преобразовате- 4б ле 1.кода числа N .

Шестой тактовый импульс появляется, как и второй, на четвертом выходе регистра 22, но проходит теперь только через элемент И 28, открытый по второму входу сигналом с второго выхода регистра 22. Этот импульс с седьмого выхода блока 5 поступает на вход регистра 11, обеспечивая запись в .нем кода числа N . Одновременно через элемент ИЛИ 23 этот же импульс с третьего выхода блока 5поступает на третий вход счетчика 6, обеспечивая запись в нем кода числа

Н,. 55

Седьмой тактовый импульс, как и третий, появляется на третьем выходе егистра 15 и проходит через элемент

И 25 на девятый выход блока 5, обес83

8печивая 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 dg = И -N,, поступающего из второго сумматора 13.

Восьмой тактовый импульс, как и четвертый появляется на втором вьпсо де регистра ° 15 и через элемент 23 с третьего выхода блока 5 поступает на третий вход счетчика 6, обеспечивая запись в нем кода числа Ng

Nz+ л, 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 последующем не изменяется. Поэтому в дальнейшем открытыми по второму входу все время остаются элементы И-24, 26 и 29 . Устройство переходит к этапу циклическогб функционирования..

При 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, ипи 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

И17и 18.

Кажцый третий тактовый импульс проходит через элемент И 24 на вход эле 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.

1456983

Таким образом, после начальных этапов устройство в дальнейшем функционирует циклически. При этом, если период дискретизации выбран так, что изменение приращения сигнала в течение этого времени не превьппает шага квантования по уровню, то устройство "отслеживает" входной сигнал, обеспечивая алгоритм сжатия с экстра- 10 поляцией первого порядка. Дополнительное введение новых элементов позволяет исклю ать переходный процесс, имевший местб в известном устройстве, при его включении. За счет этого повьг1 шается информативность устройства, так как все время функционирования полезно используется для передачи данных, объектнвно отражающих ловедение сигнала. Кроме того, исключение 20 переходного процесса за счет дополнительного введения новых элементов повышает надежность функционирования устройства, так как исключается возможность нарушения его устойчивос- 25 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

Ф о р м у л а и з о б р е т е н.и я

1. Устройство для сжатия данных по авт.св. Р 10896Î9, 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 K вхОду устрОйства р пя 40 тому и шестому выходам блока управления соответственно, выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с соответствующими первьпи вхо» дами 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 . входами соответственно первой и второй групп входов .второго сумматора, груп а 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 вхо дом, 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 входами 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 входами 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.

14 56983 ф м О а

Составитель Н.Бочарова

Редактор С.Пекарь Техред М. Ходаииц Корректор Н. Гунько

Заказ 7490/48 Тираж 518 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4