CZ13715U1

CZ13715U1 - Device for endless zero-loss data modification

Info

Publication number: CZ13715U1
Application number: CZ200213776U
Authority: CZ
Inventors: Petr Kovář
Original assignee: Petr Kovář
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2003-10-06

Description

Technické řešení se týká zařízení k nekonečné bezztrátové modifikaci užitečných datových řetězců, jakými jsou zvukové, obrazové nebo datové informace, a to jak jejich kódování, tak dekódování. Zařízení k modifikaci dat podle technického řešení je využitelné i pro synchronní šifrování informace, tzn. ztotožnění veřejného klíče adresáta s privátním klíčem.The technical solution relates to a device for endless lossless modification of useful data strings, such as audio, video or data information, both their encoding and decoding. The device for data modification according to the technical solution is also usable for synchronous encryption of information. identification of the recipient's public key with the private key.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Komprimace užitečných datových řetězců pomocí dosud existujících prostředků je možno rozdělit podle způsobu provádění na komprimace ztrátové a bezztrátové.Compression of useful data strings using existing means can be divided into lossy and lossless compression according to the method of execution.

Ztrátové komprimace využívají nedokonalosti lidského vnímání obrazu a zvuku. Vstupní datové řetězce jsou zařízením pro ztrátovou komprimaci kráceny vypouštěním skupiny dat tak, aby výstupní datové řetězce splňovaly požadavky kvality v závislosti na požadavku délky těchto výstupních datových řetězců. Toto se může dít frekvenčně, případně jinými sugestivními dojmy. Nevýhodou zařízení provádějících tyto komprimace je však skutečnost, že zde dochází k trvalé ztrátě identity původního vstupního datového řetězce. To znamená, že takové komprimace nelze aplikovat na data, u nichž je třeba, aby identita původního řetězce zůstala zachována.Lossy compression uses the imperfections of human perception of image and sound. The input data strings are reduced by the loss-compression device by dropping the data group so that the output data strings meet the quality requirements depending on the length requirement of these output data strings. This can happen in frequency or by other suggestive impressions. However, a disadvantage of devices performing these compressions is that there is a permanent loss of identity of the original input data string. This means that such compression cannot be applied to data that needs to retain the identity of the original string.

Bezztrátové komprimace zachovávají původní identitu vstupního datového řetězce. Při kompresi je snaha odstranit redundanci (nadbytečnost) informace. Odstranění veškeré redundance je problém značně komplikovaný, existuje mnoho metod zhušťování dat - metoda opakování znaků, metoda kruhového zásobníku, stromová struktura pro ukládání informace, aritmetická komprese a jiné. Dokonalejší prostředky a zařízení pro kompresi využívají dva na sebe navazující algoritmy komprese, primární na kompresi původního souboru a sekundární na dodatečnou kompresi. Kvalita zhuštění informace je u těchto kompresních prostředků chápána jako neměnná, to znamená, že již dále neobsahuje žádné redundance.Lossless compression maintains the original identity of the input data string. In compression, there is an effort to remove redundancy (redundancy) of information. Removing all redundancy is a complicated problem, there are many data compression methods - character repetition method, circular stack method, tree structure for storing information, arithmetic compression, and others. More advanced compression tools and devices utilize two successive compression algorithms, the primary for the compression of the original file and the secondary for the post-compression. The compression quality of these compression means is understood to be invariant, that is, it no longer contains any redundancy.

Bezztrátové komprimace prováděné pomocí těchto zařízení nemají nekonečný charakter, sestávají zpravidla z uvedených dvou kroků, tedy jejich možnosti jsou omezené Podstata technického řešeníLossless compression performed using these devices is not infinite, they usually consist of the two steps, ie their possibilities are limited.

Uvedené nevýhody a nedostatky dosud známých prostředků a zařízení ke zhušťování dat do značné míry odstraňuje zařízení k nekonečné bezztrátové modifikaci dat podle technického řešení. Podstata technického řešení spočívá v tom, že zařízení je tvořeno soustavu kodéru, nosiče a dekodéru, navazující na vstupní terminál a zakončenou výstupem, přičemž všechny uvedené prvky na sebe navazují prostřednictvím rozdělovačů a za první rozdělovač je zařazen podmínkový blok.These disadvantages and drawbacks of the prior art data compression devices and devices are largely eliminated by the device for endless lossless data modification according to the invention. The principle of the technical solution consists in that the device consists of a system of encoder, carrier and decoder, connected to the input terminal and terminated by the output, all of said elements being connected by means of splitters and after the first splitter is a conditional block.

Nosič pro zařízení podle technického řešení obsahuje s výhodou pole modifikovaných řetězců, z nichž každý s výhodou obsahuje záhlaví, které v závislosti na vstupní proměnné nese informaci o pozici v řetězci, o volitelném počtu shodných porovnávacích členů nebo o volitelné délce řetězce dat.The carrier for the device according to the invention preferably comprises an array of modified strings, each preferably including a header which, depending on the input variable, carries information about the position in the string, a selectable number of identical matching members or a selectable length of data string.

Nosič podle technického řešení s výhodou u každého modifikovaného řetězce obsahuje index, který u vyšších číselných soustav nese informaci porovnávacího členu. Dále tento nosič s výhodou obsahuje soubory dat pro nekonečně násobnou modifikaci užitečných vstupních datových řetězců, jakými jsou zvukové, obrazové nebo datové informace.The carrier according to the invention preferably comprises, for each modified string, an index which carries a comparative member information in higher number systems. Further, the carrier preferably comprises data sets for infinitely multiplying the useful input data strings, such as audio, video or data information.

V souvislosti s objasněním podstaty technického řešení na příkladech konkrétního provedení modifikace dat pomocí zařízení podle technického řešení je třeba především uvést, že tato modifikace předpokládá využití následujících operací:In connection with the explanation of the nature of the technical solution on the examples of concrete implementation of data modification using the device according to the technical solution, it should be noted above all that this modification assumes the use of the following operations:

- krácení datových řetězců,- shortening of data strings,

-1 CZ 13715 Ul-1 CZ 13715 Ul

- tvorba záhlaví zkrácených datových řetězců,- creation of shortened data string headers,

- tvorba indexů zkrácených datových řetězců,- creation of indexes of shortened data strings,

- tvorba souboru zkrácených datových řetězců,- creation of a set of truncated data strings,

- vyhodnocení efektivity krácení datových řetězců,- evaluation of the effectiveness of data string reduction,

- synchronní šifrování informace.- synchronous encryption of information.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

K bližšímu objasnění podstaty technického řešení slouží příklady konkrétního provedení dále popsané a znázorněné na přiloženém výkrese, kde značí:To illustrate the nature of the invention in greater detail, the examples of the specific embodiment described and illustrated in the accompanying drawing are provided in which:

- obr. 1 - příklad zařízení podle technické řešení,- Fig. 1 - example of equipment according to the technical solution,

- obr. 2 - funkce zařízení - schéma modelu vstupní proměnné pro komprimaci a dekomprimaci dat.- Fig. 2 - device function - diagram of the input variable model for data compression and decompression.

Příklady provedení technického řešeníExamples of technical solution

Příklad 1Example 1

Na obr. 1 je zobrazeno schéma zařízení podle tohoto technického řešení, jehož základními částmi jsou kodér 18, nosič 20 a dekodér 22. Toto provedení je určeno pro kódování, uchovávání a konečně dekódování sekvence vzorků či vícebitových znaků, které jsou odvozeny z audio či video signálu nebo z dat. Terminál 14 přijímá tok znaků, které mají v tomto příkladu velikost šestnácti bitů. První rozdělovač 15 rekurentně přesouvá tyto znaky do podmínkového bloku 16. Tento podmínkový blok 16 je vybaven jednoduchým programem na zjišťování efektivnosti komprimace, dále střádačem prošlých dat a dále obsahuje dvě paměti. Do těchto pamětí se ukládá informace o velikosti prošlých dat s kontrolou parity a velikost komprimovaného souboru vyhodnocením efektivity při daném nastavení vstupní proměnné. Na základě vyhodnocení efektivnosti komprimace a počtu nastavených komprimací dále podmínkový blok 16 obsluhuje přepínání vstupů rozdělovače 15, a přepínání výstupů pro usměrněný tok dat druhého rozdělovače 17 a třetího rozdělovače 19. Při vyhovujícím nastavení vstupní proměnné je toto nastavení předáno do kodéru 18. V opačném případě podmínkový blok 16 vygeneruje nové nastavení vstupní proměnné. Po těchto úkonech dá podmínkový blok 16 povel pro usměrněný tok dat ze střádače. Druhý rozdělovač T7 usměrňuje tok dat podle příkazů podmínkového bloku 16 - při vyhovujícím nastavení vstupní proměnné na kodér 18, při nevyhovujícím nastavení vstupní proměnné zpět na první rozdělovač 15.Fig. 1 shows a schematic of a device according to the present invention, the basic parts of which are the encoder 18, the carrier 20 and the decoder 22. This embodiment is intended for encoding, storing and finally decoding a sequence of samples or multi-bit characters derived from audio or video. signal or data. Terminal 14 receives a character stream having a size of 16 bits in this example. The first splitter 15 recursively moves these features to the conditional block 16. This conditional block 16 is equipped with a simple compression efficiency program, a data storage stack, and further includes two memories. These memories store information about the size of passed data with parity check and the size of the compressed file by evaluating the efficiency of the input variable setting. Further, based on the evaluation of the compression efficiency and the number of compression set, the conditional block 16 manages the switching of the splitter inputs 15, and the switching of the outputs for the rectified data flow of the second splitter 17 and the third splitter 19. condition block 16 generates a new input variable setting. After these operations, the conditional block 16 commands a directed flow of data from the storage. The second splitter T7 directs the data flow according to the conditional block commands 16 - when the input variable is set to the encoder 18, when the input variable is set back to the first splitter 15.

Kodér 18 obsahuje program na komprimaci dat podle uváděných metod krácení. Vstupní proměnná byla předána podmínkovým blokem 16. Třetí rozdělovač 19 usměrňuje tok dat na základě příkazů podmínkového bloku 16, při opakované komprimaci zpět na první rozdělovač 15. Nosič 20 představuje samotné médium, které přijímá zakódovaná data. Toto se může realizovat ve vhodné kombinaci nosiče 20 se záznamovým mechanismem. Alternativně může být médium realizováno jako kopie masteru zakódovaného média, výlisek.The encoder 18 comprises a data compression program according to said truncation methods. The input variable was passed by the conditional block 16. The third splitter 19 directs the data flow based on the conditional block commands 16, when repeatedly compressed back to the first splitter 15. The carrier 20 is the medium itself that receives the encoded data. This can be realized in a suitable combination of the carrier 20 with the recording mechanism. Alternatively, the medium may be implemented as a copy of the master of the encoded medium, the compact.

Ve čtvrtém rozdělovači 21 budou znovu rekurentně přesouvány znaky z nosiče 20 do dekodéru 22. Tento dekodér 22 je vybaven programem na dekódování dat podle uvedených metod krácení. Porovnáním s prvními dekódovanými znaky podmínkový blok obslouží nastavení vstupů čtvrtého rozdělovače 21 a nastavení výstupů pátého rozdělovače 23. Po těchto úkonech dá podmínkový blok 16 povel pro usměrněný tok dat. Pátý rozdělovač 23 usměrňuje tok dat na základě povelů podmínkového bloku 16 při opakovaném dekódování na čtvrtý rozdělovač 21In the fourth distributor 21, the characters from the carrier 20 will be recurrently moved again to the decoder 22. This decoder 22 is equipped with a data decoding program according to the abbreviation methods. By comparison with the first decoded characters, the condition block serves to adjust the inputs of the fourth splitter 21 and to adjust the outputs of the fifth splitter 23. After these operations, the conditional block 16 commands a streamlined data flow. The fifth splitter 23 directs the data flow based on the conditional block commands 16 during repeated decoding to the fourth splitter 21

Na výstup 24 jsou usměrňována všechna dekódovaná slova v souladu s původním formátem. Z důvodu stručnosti byly vypuštěny popisy mechanických konfigurací vzájemných rozhraní různých subsystémů.All decoded words are rectified in accordance with the original format to output 24. For the sake of brevity, descriptions of the mechanical configurations of the interfaces of the different subsystems have been omitted.

-2CZ 13715 Ul-2EN 13715 Ul

Příklad 2Example 2

Na obr. 2 je schematicky znázorněna funkce zařízení podle technického řešení pomoci modelu vstupní proměnné pro komprimaci a dekomprimaci dat. Jeho hodnota je 65 bitů a poskytuje uživateli až 2⁴⁴ možností různých modifikací vstupního datového řetězce během jedné komprimace.Fig. 2 schematically illustrates the operation of a device according to the invention by means of an input variable model for data compression and decompression. Its value is 65 bits and provides the user with up to ^2,444 options for various modifications of the input data string during one compression.

Při simulaci komprimace každého takového nastavení během jedné vteřiny trvalo by více jak 557 000 let odzkoušení všech těchto nastavení v sekci jedné komprimace.In simulating the compression of each such setting in one second, it would take more than 557,000 years to test all of these settings in a single compression section.

První bit - pozice 1 - rozlišuje šifrovanou zprávu od běžně modifikované zprávy. V případě šifrované zprávy jsou ostatní pozice součástí uživatelského kódového klíče. Dalších deset bitů označených pozicí 2 jsou počítadlem opakování komprimací, dekomprimaci. Protože je metoda založena na nekonečně násobné komprimaci, tato informace je užitečná pouze u nižšího počtu komprimací. Ve skutečnosti nelze rozpoznat celistvý násobek těchto komprimací. Pro běžné užívání je však tato hodnota počtu komprimací dostačující. Pozice 3 určuje vyšší číselné soustavy. Je vyjádřena třemi bity a slouží k porovnávání shodných porovnávacích členů v řetězci dat o velikosti maximálně jednoho znaku (bytu). Pozice 4 tvořená osmi bity je vyjádřením předpisu pro kombinaci těchto vyšších číselných soustav. Tři bity pozice 5 určují způsob metody krácení (podle délky řetězců a/nebo podle počtu shodných porovnávacích členů) ajejich kombinace. Na tyto tři bity navazují pozice 6, 7, 8 které mají shodnou velikost 10 bitů. Význam je proměnlivý, závisí na předchozím zadání volby metody krácení. Pozice 9 tvořená 10 bity určuje zbytek vstupních dat, která nejsou modifikována. Pozice 10 představuje patnáct bitů proměnnou pro metodu krácení podle počtu shodných porovnávacích členů. Pozice 11 představuje patnáct bitů proměnnou pro metodu krácení podle délky řetězců.The first bit - position 1 - distinguishes the encrypted message from the commonly modified message. In the case of an encrypted message, the other positions are part of the user code key. The other ten bits indicated by position 2 are a compression counter, decompression. Because the method is based on infinitely multiple compression, this information is only useful for a lower number of compressions. In fact, we cannot recognize the integral multiple of these compressions. However, this value is sufficient for normal use. Position 3 determines the higher number systems. It is expressed in three bits and is used to compare matching comparators in a data string of at most one character (byte). Position 4, made up of eight bits, is an expression of the formula for the combination of these higher number systems. The three bits of position 5 determine the method of the truncation method (according to the length of the strings and / or the number of matching comparators) and their combinations. These three bits are followed by positions 6, 7, 8 having the same size of 10 bits. The meaning is variable, depending on the previous selection of the truncation method. Position 9, consisting of 10 bits, determines the rest of the input data that is not modified. Position 10 represents the fifteen bits variable for the truncation method according to the number of matching comparators. Position 11 represents a fifteen bit variable for the string length truncation method.

Kvalita zhuštění informace obecně vzrůstá se vstupní délkou řetězce dat. Příklady zde uváděné pracují s velmi krátkými řetězci, proto i kvalita zhuštění je minimální. Použitá metoda komprimace a/nebo dekomprimace je však shodná u libovolné délky řetězců dat.The quality of information compression generally increases with the input length of the data string. The examples given here work with very short chains, therefore the quality of densification is minimal. However, the compression and / or decompression method used is the same for any length of data strings.

Claims

An apparatus for endless lossless modification of input data, characterized in that it comprises a set of encoder (18), carrier (20) and decoder (22), connected to an input terminal (14) and terminated by an output (24), the elements are connected to each other by means of distributors (15, 17, 19, 21, 23) and a conditional block is placed after the first distributor (15)

30 (16).

Device carrier according to claim 1, characterized in that it comprises an array of modified strings, each preferably including a header which, depending on the input variable, carries information about the position in the string, a selectable number of identical matching members or a selectable length data strings.

35

3. The carrier of claim 2, wherein each modified string comprises an index that carries a comparator for higher numbered systems.

A carrier according to claim 2, characterized in that it comprises data sets for infinitely multiplying the useful input data strings, such as audio, video or data information.