CS212976B1 - Jednoúčelový analogový počítač pro výpočet (51) Int. Cl.’ G 06 G 7/22 diskrétní kosinové transformace - Google Patents

Abstract

Vynález se týká oboru sdělovací techniky a kybernetiky. Vynález řeší problém redukce redundance a irelevance dat přenášených televizním telekomuni kačním systémem. Rovněž může sloužit k předzpracování obrazové informace na vstupu rozpoznávacího zařízení. Podstatou vynálezu je analogová počítací síl, které řeší diskrétní kosi novou, případně FourieroVu či Walsh-Ha- damardovu transformaci vstupních dat.

Description

Vynález se týká jednoúčelového analogového počítače, u nějž se řeáí diskrétní kosinové transformace vstupních dat pomocí analogové počítací sítě.

Dosud znémé jednoúčelové počítače, provádějící kosinovou transformaci vstupních dat, pracují na principu číslicového, digitálního zpracování informace. Vzhledem k tomu, že uvedené jednoúčelové počítače jsou obvykle určeny k zpracování obrazové informace v režimu on line, jsou kladeny vysoké nároky na jejich rychlost. Přesto, že některé z těchto počítačů využívají algoritmus obdobný algoritmu tzv. Pourierovy transformace, je jejich rychlost nedostatečná.

Výše uvedený nedostatek je odstraněn jednoúčelovým analogovým počítačem pro výpočet diskrétní kosinové transformace podle vynálezu, jehož podstatou je, že sestává ze sériového zapojení bloku analogové paměti, bloku analogového výpočtu a bloku analogové číslicových převodníků, přičemž blok analogového výpočtu obsahuje velkou počítací síť a blok operačních zesilovačů zapojené do eérie.

Výhoda použití analogové počítací sítě ja, že se výpočet diskrétní kosinové transformace urychlí, takže je možné zavést metodu transformace dat do systémů, pracujících v reálném čase.

Na obr. 1 je znázorněno blokové schéma jednoúčelového analogového počítače podle vynálezu. Na obr. 2 je nakresleno zapojení počítací sítě a operačních zesilovačů. Na obr. 3 je znázorněno schéma bloku analogového výpočtu dvourozměrné kosinové transformace řádu 4x2.

Elektrické signály f (x^, určené k transformaci, jsou přiváděny buď přímo, nebo přes analogovou vyrovnávací paměť £, viz obr. 1, na vstup bloku X analogového výpočtu. Blok χ obsahuje velkou počítací síť 200. složenou z odporů 11 až 41, víz obr. 2, připojených na vstůpní signálové sběrnice 50 až 53 a blok 100 operačních zesilovačů. Počítací síť, složená z odporů 10 až 43 je navržena tak, aby blok X prováděl diskrétní kosinovou, popřípadě Walsh-Hadamardovou nebo S-transf or mači vstupních dat.

Z bloku 100 operačních zesilovačů jsou vedeny výstupní signály na vstup bloku 2 analogově-číalicových převodníků, který je převádí do binárního tvaru.

Popíšeme si nyní podrobně konkrétní případ, kdy požadujeme, aby blok 1 prováděl diskrétní kosinovou transformaci čtvrtého řádu. Pro výpočet jednorozměrných spektrálních koeficientů c(0), c(k) diskrétní kosinové transformace platí vztahy:

c(0) =

n=0 f(n)

N-l pro kč{l,2,..« N-l^

ΈΞΟ f(n)cos

2n + 1 k

212 976

Interpretujeme-li jednorozměrnou diskrétní kosinovou transformaci posloupnosti N prvků signálu f(n), nt£o,l,... N-lj algebraicky jako transformaci souřadnic vektorů v N-rozměrném metrickém prostoru, potom mezi sloupcovou maticí vektorů originálních signálů £f], sloupcovou maticí vektoru transformovaného signálu £cJ a transformačním jádrem [Cjj] platí vztah

Ol W · M ·

Tento transformační vztah přiřazuje pro příslušné vektory báze signálové soustavy vektory báze transformované spektrální soustavy. Souřadnice vektorů transformace představují přímo prvky příslušné řádky transformační matice C^(j) této transformační matice se počítají podle vztahů:

cos i + 1, 2N kde ié [o,l, ... N - l] je Jl,2, ... N - lj

Provedeme-li konkrétní výpočet pro N vektorů transformace:

C°(0) cJ(O) cj(o) cJ(O) cj(l) cjd) ojd) cjd) cj(2) cj,(2)

C²(2) cj(2) cj(3) ^C4^Í3)

4, obdržíme následující hodnoty souřadnic

0,5

0,5

0,5

0,5

0,653

0,270

-0,270

-0,653

0,5

-0,5

-0,5

0,5

0,270

-0,653

212 976

C²(3) = 0,653 cj(3) = -0,270

Hodnoty odporů 3,0 až 43 počítací sítě, obr. 2, volíme nyní tak, aby platil vztah

R₁₀ = K ’ C°(0) ^R11 ^K * ^C4⁽⁰⁾ atd., obecně ^Bi.i, 1 ‘ ^K · kde R, , je ohmická hodnota odporu, majícího na obr. 2 pozici č. j i , a K je vhodná Jj ¹ konstanta úměrnosti.

Přivedeme-li na vstupní signálové sběrnice 50 až 53 takto navrženého bloku analogového výpočtu napětí, úměrná signálům f(l) až f(4), objeví se na výstupech operačních zesilovačů 60 až 63 napětí, úměrná spektrálním koeficientům c(0) až c(3).

Obdobným způsobem lze navrhnout počítací síť pro výpočet kosinové transformace vyěěího řádu.

Na stejném principu lze také provést návrh počítací sítě dvojrozměrné diskrétní kosinové transformace. Nejprve se vypočtou submatice ^NCu,v (x,y)· transformační matice £^NCu,v (x,y)3 pro x,y,u, v£ ^O-í-N- lj a hodnotám prvků submatic se přiřadí odpovídající hodnoty odporů počítací sítě. Při návratu se buň předpokládá, že výstupní signály bloku analogového výpočtu, úměrné spektrálním koeficientům c(u, v), u£ ^0~M - lj, νζ£θ-~-Ν - lj, budou odebírány paralelně, tj. .počet operačních zesilovačů musí být roven Μ χ N, nebo se použije M zesilovačů a řada N - pólových přepínačů analogových signálů - viz obr. 3. Na tomto obrázku je znázorněn blok analogového výpočtu dvojrozměrné, kosinové transformace řádu 4x2.

Blok obsahuje vstupní signálové sběrnice 50 až 22» malé počítací sítě 300 a 400. skupinu 500 přepínačů analogových signálů, ovládanou řídicím blokem 501. a blok 100 operačních zesilovačů. Řídicí blok 501 a skupina přepínačů analogových signálů zajišťují cyklické připojování výstupů počítacích sítí na vstupy operačních zesilovačů. V okamžicích připojené první malé počítací sítě 300 jsou z výstupů operačních zesilovačů odebírány signály, úměrné spektrálním koeficientům o(u,l), u£ joř3j, je-li připojena druhá malá počítací síť 400 jsou odebírány signály, úměrné koeficientům c(u,2), uč£oť3^.

Podobným způsobem lze za pomoci příslušných vzorců také navrhovat počítací sítě jiných transformací, například Walsh - Hadamardovy, Fourierovy, nebo S - transformace.

Vynálezu je možno využít pro digitální kódování a redukci redundance a irelevace Obrazových Signálů V oblasti televizní přenosové techniky a automatizace.

Claims (2)

1. Jednoúčelový analogový počítač pro výpočet diskrétní kosinové transformace vyznačený tím, že sestává ze sériového zapojení bloku (3) analogové paměti» bloku (1) analogového výpočtu a bloku (2) analogově číslicových převodníků, přičemž blok (1) analogového výpočtu obsahuje velkou počítací síť (200) a blok (100) operačních zesilovačů zapojené do série.

2. Jednoúčelový analogový počítač pro výpočet diskrétní kosinové transformace podle bodu 1, vyznačený tím, že velká počítací síť v bloku (1) analogového výpočtu je tvořena nejméně dvěma malými počítacími sítěmi (300, 400) a na malé počítací sítě (300, 400) je připojena skupina (500) přepínačů analogových signálů, které jsou svými řídicími vstupy připojeny na řídicí blok (501).