CS212976B1 - Single-purpose analog computer for calculation (51) Int. Cl. 'G 06 G 7/22 Discrete Cosine Transforms - Google Patents

Single-purpose analog computer for calculation (51) Int. Cl. 'G 06 G 7/22 Discrete Cosine Transforms Download PDF

Info

Publication number
CS212976B1
CS212976B1 CS479580A CS479580A CS212976B1 CS 212976 B1 CS212976 B1 CS 212976B1 CS 479580 A CS479580 A CS 479580A CS 479580 A CS479580 A CS 479580A CS 212976 B1 CS212976 B1 CS 212976B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
block
analog
calculation
discrete cosine
analog computer
Prior art date
Application number
CS479580A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Vaclav Regner
Original Assignee
Vaclav Regner
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaclav Regner filed Critical Vaclav Regner
Priority to CS479580A priority Critical patent/CS212976B1/en
Publication of CS212976B1 publication Critical patent/CS212976B1/en

Links

Landscapes

  • Complex Calculations (AREA)

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.The invention relates to the field of communication technology and cybernetics. The invention solves the problem of reducing redundancy and irrelevance of data transmitted by a television telecommunications system. It can also be used to pre-process image information at the input of a recognition device. The essence of the invention is analog computing power, which solves the discrete cosine, or Fourier or Walsh-Hadamard transformation of input data.

Description

Vynález se týká jednoúčelového analogového počítače, u nějž se řeáí diskrétní kosinové transformace vstupních dat pomocí analogové počítací sítě.The present invention relates to a dedicated analog computer in which discrete cosine transforms of input data are solved using an analog computing network.

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.Previously known single-purpose computers, which perform cosine transformation of input data, work on the principle of digital, digital information processing. Since these dedicated computers are usually designed to process video information in the online mode, high demands are placed on their speed. Although some of these computers use an algorithm similar to the so-called Pourier transform algorithm, their speed is insufficient.

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.The above drawback is overcome by a dedicated analog computer for calculating the discrete cosine transform according to the invention, which consists of a series connection of an analog memory block, an analog calculation block and an analog digital converter block, the analog calculation block comprising a large computing network and operational amplifier block. involved in the era.

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.The advantage of using an analog computing network is that the calculation of discrete cosine transformation is accelerated, so that it is possible to implement a method of transforming data into real-time systems.

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.Fig. 1 shows a block diagram of a dedicated analog computer according to the invention. Fig. 2 shows the connection of a computer network and operational amplifiers. Fig. 3 shows a block diagram of a 4x2 analog cosine transformation analog calculation block.

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.The electrical signals f (x ^) to be transformed are applied either directly or via the analog buffer 6 (see FIG. 1) to the input of the analog calculation block X. The block χ comprises a large counting network 200 composed of resistors 11 to 41, See Fig. 2, connected to the input signal buses 50 to 53 and the operational amplifier block 100. The computer network consisting of resistors 10 to 43 is designed so that block X performs discrete cosine or Walsh-Hadamard or S-transformers of input give.

Z bloku 100 operačních zesilovačů jsou vedeny výstupní signály na vstup bloku 2 analogově-číalicových převodníků, který je převádí do binárního tvaru.From the operational amplifier block 100, the output signals are routed to the input of the analog-to-analog converter block 2, which converts them into a binary form.

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:We will now describe in detail the specific case where we require Block 1 to perform a discrete fourth order cosine transformation. For the calculation of one-dimensional spectral coefficients c (0), c (k) of a discrete cosine transformation, the following formulas apply:

c(0) =c (0) =

n=0 f(n)n = 0 (f)

N-l pro kč{l,2,..« N-l^N-1 for k (1, 2, N-1)

ΈΞΟ f(n)cosF (n) cos

2n + 1 k2n + 1 k

212 976212 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 vztahIf we interpret a one-dimensional discrete cosine cosine transformation of the sequence of N elements of the signal f (n), nt £ o, l, ... N-lj algebraically as a transformation of vector coordinates in N-dimensional metric space, then between the column matrix of vectors , the column matrix of the transformed signal vector ccJ and the transformer core [Cj] applies the relation

Ol W · M ·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:This transformation relationship assigns the base vectors of the transformed spectral system for the respective base system vectors. Coordinates of transformation vectors represent directly the elements of the corresponding row of the transformation matrix C ^ (j) of this transformation matrix are calculated according to the formulas:

cos i + 1, 2N kde ié [o,l, ... N - l] je Jl,2, ... N - ljcos i + 1, 2N where ié [o, l, ... N - 1] is J1, 2, ... N - lj

Provedeme-li konkrétní výpočet pro N vektorů transformace:If we perform a concrete calculation for N vectors of transformation:

C°(0) cJ(O) cj(o) cJ(O) cj(l) cjd) ojd) cjd) cj(2) cj,(2)C ° (0) cJ (O) cj (o) cJ (O) cj (1) cjd) ojd) cjd) cj (2) cj, (2)

C2(2) cj(2) cj(3) C4Í3) C 2 (2) cj (2) cj (3) C 4 13 )

4, obdržíme následující hodnoty souřadnic4, we get the following coordinate values

0,50.5

0,50.5

0,50.5

0,50.5

0,6530,653

0,2700.270

-0,270-0.270

-0,653-0.653

0,50.5

-0,5-0.5

-0,5-0.5

0,50.5

0,2700.270

-0,653-0.653

212 976212 976

C2(3) = 0,653 cj(3) = -0,270C 2 (3) = 0.653 c (3) = -0.270

Hodnoty odporů 3,0 až 43 počítací sítě, obr. 2, volíme nyní tak, aby platil vztahThe values of resistors 3.0 to 43 of the counting network, Fig. 2, are now chosen so that the relation holds

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.R 10 = K 'C ° (0) R 11 K * C 4 (0) etc., generally B ii, 1' K · where R 1, is the ohmic value of the resistor having its position in Figure 2, and a suitable proportionality constant 1 Jj.

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).If we apply to the input signal buses 50 to 53 of this designed analog voltage calculation block proportional to the signals f (1) to f (4), 60 to 63 voltages appear at the outputs of the operational amplifiers, proportional to the spectral coefficients c (0) to c ( 3).

Obdobným způsobem lze navrhnout počítací síť pro výpočet kosinové transformace vyěěího řádu.In a similar way, it is possible to design a computing network for the calculation of the higher order cosine transformation.

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.It is also possible to design a two-dimensional discrete cosine transform computation network on the same principle. First, the submatrices N Cu, v (x, y) are calculated transform transform matrix N N Cu, v (x, y) 3 for x, y, u, v ^ O 0 í 1-N 1 and the values of submatrix elements are assigned corresponding values of the resistance of the computer network. Upon returning, the cell is assumed that the output signals of the analog computation block, proportional to the spectral coefficients c (u, v), u ≥ 0 - M - 1j, νζ £ θ- ~ -Ν - 1j, will be taken in parallel, ie. the operational amplifiers must be equal to χ χ N, or M amplifiers and a number of N - pole switches of analog signals - see Fig. 3 are shown. This figure shows an analogue calculation block of two - dimensional, cosine transforms of the order of 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^.The block comprises the input signal buses 50 to 22 of the small counting network 300 and 400, the analog signal switch group 500, controlled by the control block 501, and the operational amplifier block 100. The control block 501 and the group of analog signal switches provide cyclic connection of the computer network outputs to the operational amplifier inputs. At the time of the first small counting network 300 being connected, signals proportional to the spectral coefficients o (u, 1) are taken from the outputs of the operational amplifiers. 3).

Podobným způsobem lze za pomoci příslušných vzorců také navrhovat počítací sítě jiných transformací, například Walsh - Hadamardovy, Fourierovy, nebo S - transformace.Similarly, computation networks of other transformations, such as Walsh - Hadamard, Fourier, or S - transforms, can also be designed using appropriate formulas.

Vynálezu je možno využít pro digitální kódování a redukci redundance a irelevace Obrazových Signálů V oblasti televizní přenosové techniky a automatizace.The invention can be used to digitally encode and reduce the redundancy and irrelevation of video signals in the field of television transmission technology and automation.

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.A single-purpose analog computer for discrete cosine transformation calculation, characterized in that it consists of a series connection of an analog memory block (3) of an analog calculation block (1) and an analog-to-digital converter block (2), a network (200) and a block (100) of operational amplifiers connected in series. 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).A single-purpose analog computer for calculating the discrete cosine transform according to claim 1, characterized in that the large computing network in the analogue calculation block (1) consists of at least two small computing networks (300, 400) and small computing networks (300, 400). a group (500) of analogue signal switches connected to their control block (501) by their control inputs.
CS479580A 1980-07-04 1980-07-04 Single-purpose analog computer for calculation (51) Int. Cl. 'G 06 G 7/22 Discrete Cosine Transforms CS212976B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS479580A CS212976B1 (en) 1980-07-04 1980-07-04 Single-purpose analog computer for calculation (51) Int. Cl. 'G 06 G 7/22 Discrete Cosine Transforms

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS479580A CS212976B1 (en) 1980-07-04 1980-07-04 Single-purpose analog computer for calculation (51) Int. Cl. 'G 06 G 7/22 Discrete Cosine Transforms

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS212976B1 true CS212976B1 (en) 1982-03-26

Family

ID=5391508

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS479580A CS212976B1 (en) 1980-07-04 1980-07-04 Single-purpose analog computer for calculation (51) Int. Cl. 'G 06 G 7/22 Discrete Cosine Transforms

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS212976B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8204927B1 (en) System and method for cognitive processing for data fusion
DasGupta et al. The power of approximating: a comparison of activation functions
Agarwal et al. Improved criterion for robust stability of discrete-time state-delayed systems with quantization/overflow nonlinearities
US3243582A (en) Computation unit for analog computers
US3582628A (en) Analog-digital computer interconnection system
JPH04250584A (en) Neuron flowing in reverse direction
CS212976B1 (en) Single-purpose analog computer for calculation (51) Int. Cl. 'G 06 G 7/22 Discrete Cosine Transforms
US5796921A (en) Mapping determination methods and data discrimination methods using the same
US5058049A (en) Complex signal transformation using a resistive network
NZ336184A (en) Multi-kernel neural network concurrent learning, monitoring, and forecasting system
US6141455A (en) Image encoding apparatus employing analog processing system
US5778153A (en) Neural network utilizing logarithmic function and method of using same
JPH05242069A (en) N-choice type neural network encoding and decoding apparatus
US3610896A (en) System for computing in the hybrid domain
RU2060550C1 (en) Range sampler
Murray Mechanisms and robots
GB2253290A (en) Signal processing apparatus using neural network
Levin et al. Identification of nonlinear dynamical systems using neural networks
EP0494536B1 (en) Multiplying apparatus
KR960035301A (en) Computer processors using algebraic transformations and how to use them
Svaricek An improved graph-theoretic algorithm for computing the structure at infinity of linear systems
US3366949A (en) Apparatus for decoding logarithmically companded code words
Mathia et al. Benchmarking an MIMD neural network processor
KR100563493B1 (en) Fast discrete cosine transform apparatus and method with the same positions of input data and the corresponding output data
Frantzeskakis et al. Time-recursive architectures and wavelet transform