CC BY
51
31
3 0 Э 0 ill
32
Практическое использование модели и (или) результатов
моделирования _.
33 1
Реализация
1--------
34
35
Регистрация хода осуществления проекта и его результатов, а также д окуме нтир ование процесса создания и использования модели
36
Документирование
Г"
37
/Результаты, 7 отчетность, / опыт /
(в)
Рис. 2, а-в. Алгоритмическая модель предлагаемого решения системы ИМ (TO-BE): новизна старшего ранга (блок оценки ситуации) обозначена серым фоном, новизна второго ранга (подблок управленческой деятельности) и улучшение второго ранга (подблок графической деятельности)
обозначены уголком
Малышева Екатерина Николаевна -
Гольдштейн Сергей Людвигович
ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет -УПИ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», аспирант, katyona@bk.ru
ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет -УПИ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой, vtsl@dpt.ustu.ru
УДК 621.3.085.42
КОДОВЫЕ ШКАЛЫ НА ОСНОВЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ УГЛОВЫХ
ПЕРЕМЕЩЕНИЙ А.А. Ожиганов, П. А. Прибыткин
Рассматривается метод построения однодорожечных кодовых шкал на основе нелинейных двоичных последовательностей для преобразователей угловых перемещений. Приводится пример построения шкалы с использованием предлагаемого метода.
Ключевые слова: М-последовательность, нелинейная последовательность, кодовая шкала, считывающие элементы.
Введение
В работах [1-4] предложены кодовые шкалы (КШ) для преобразователей угловых перемещений, названные псевдослучайными кодовыми шкалами (ПСКШ) и строящиеся на основе использования теории псевдослучайных двоичных последовательностей максимальной длины (М-последовательностей). ПСКШ имеют всего одну информационную кодовую дорожку, выполненную в соответствии с символами М-последовательности а0а1...ам-1, и п считывающих элементов (СЭ), размещенных вдоль дорожки. Считывающие элементы дают возможность получить при полном обороте шкалы М = 2п -1 различных п-
КОДОВЫЕ ШКАЛЫ НА ОСНОВЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ..
разрядных кодовых комбинаций и обеспечивают разрешающую способность преобразователя угловых перемещений на основе ПСКШ 5 = 3600 / М .
Как следует из метода построения ПСКШ, ее разрешающая способность определяется длиной М-последовательности М = 2п -1. Очевидно, что при любой разрядности шкалы теряется одна (нулевая) кодовая комбинация. Однако при построении некоторых технических систем с использованием преобразователей угловых перемещений необходимо обеспечить разрешающую способность последних, кратную 2". Ниже предлагается метод построения КШ на основе нелинейных двоичных последовательностей, обеспечивающий разрешающую способность шкалы 5 = 3600 / 2".
Теоретические основы метода
Нелинейная последовательность - это последовательность двоичных символов {а,} длины В=2", удовлетворяющих рекурсивному соотношению [5]
= © а^ ©П , / = 0,1,..., в - п -1, (1)
1=0 ,=1
где знак Ф означает суммирование по модулю два, а индексы при символах последовательности берутся по модулю В. Начальные значения символов аоа1...ап_1 последовательности выбираются произвольно.
В (1) кг - коэффициенты, зависящие от вида примитивного полинома степени п с коэффициентами поля Галуа ОЕ(2) [6], т. е.
к(х) = Х кХ , (2)
1 = 0
где к0=кп=1, а кг=0,1 при 0 < г < п,
'и+/
П
1 - I 1, если все аг +, = 1,
а1+■ =1 (3)
г=1 [0 - в других случаях.
Первое слагаемое в (1) определяет правило образования линейной по отношению к оператору суммирования по модулю 2 М-последовательности, а второе слагаемое указывает на операцию умножения значений п-1 кодовых символов. Это приводит к тому, что полученная последовательность символов становится нелинейной и в ней появляется комбинация, содержащая п последовательных нулей. Таким образом, нелинейная последовательность может быть получена из М-последовательности, если к ней в месте расположения п-1 нулей добавить 0.
Метод построения кодовых шкал на основе нелинейных двоичных последовательностей
Сформулируем метод построения п-разрядной однодорожечной КШ на основе нелинейной последовательности. В дальнейшем изложении будем называть такие шкалы нелинейными кодовыми шкалами (НКШ).
1. В зависимости от требуемой разрядности шкалы п выбирается полином к(х) степени п [6].
2. Используя рекурсивное соотношение (1), генерируется последовательность {а,}.
3. Элементарные участки (кванты) шкалы 5 выполняются в соответствии с символами нелинейной последовательности {а,}, где символам 1 последовательности соответствуют активные, а символам 0 -пассивные участки информационной дорожки. Для определенности символы последовательности отображаются на информационной дорожке по направлению движения часовой стрелки в порядке аф\...ав-\.
4. Осуществляется размещение на шкале п считывающих элементов с шагом, равным одному кванту, т.е. в соответствии с полиномом размещения
Г(Х) = § Х™ . (4)
т=0
Единственность такого размещения объясняется нелинейными свойствами рассматриваемой последовательности.
Покажем, что круговые однодорожечные НКШ позволяют строить на своей основе преобразователи перемещения, использующие метод параллельного считывания. Для этого сформулируем следующие утверждения.
Утверждение 1. НКШ позволяют получить ровно В различных п-разрядных кодовых комбинаций, соответствующих последовательности из В квантов перемещения.
Доказательство. Рассмотрим фрагмент нелинейной последовательности из п последовательных символов. Он соответствует некоторой кодовой комбинации a;a;■+\...a/+n-\, воспроизводимой с информационной дорожки НКШ считывающим узлом из п элементов. Считывающие элементы на НКШ расположены
с шагом в один квант, положение кодированного элемента - произвольное. После перемещения шкалы на к квантов (к<В) с информационной дорожки шкалы считывающим узлом будет воспроизводиться п-разрядная кодовая комбинация а,+ка;+к+1...а;+к+п.1. Условие равенства этих кодовых комбинаций, т.е.
а,а,+1 • • • а]+п — 1 а] +ка,+к+1 • • • а]+к+п — 1 :
(5)
означает, что период нелинейной последовательности равняется к. Это противоречит свойству нелинейной последовательности (полученной, в свою очередь, из М-последовательности), по которому ее период В = 2" [5]. Следовательно, эти кодовые комбинации должны быть различны. Так как число символов нелинейной последовательности равно В, то каждому перемещению НКШ на один квант соответствует своя п-разрядная кодовая комбинация, и их будет равно В, что и требовалось доказать.
Утверждение 2. Разрешающая способность однодорожечной НКШ определяется соотношением
5 =
360" В
(6)
Доказательство. Доказательство очевидно, так как НКШ имеют кодовую дорожку с числом квантов В = 2" и позволяют получить при полном обороте шкалы В различных п-разрядных кодовых комбинаций.
Пример построения кодовой шкалы
Продемонстрируем метод построения круговой однодорожечной НКШ примером (см. рисунок), для простоты ограничившись четырьмя разрядами преобразования.
Информационная дорожка шкалы выполнена в соответствии с символами нелинейной последовательности {а,} = а0а1...а15 = 0000100110101111 длины В=2п=24=16, для построения которой использован примитивный полином Н(х) = х4 + х +1, а символы а4+, последовательности а при начальных значениях а0=а\=а2=а3=0 удовлетворяют рекурсивному соотношению а4+,=а1+,®а,® а1+, а2+, а3+, ,=0,1,...,11. В примере размещение четырех СЭ вдоль кодовой дорожки определяется полиномом г(х) = 1 + х + х2 + х3.
рСЭ1
Рисунок. Четырехразрядная НКШ с размещением СЭ в соответствии с полиномом г (х) = 1 + х + х2 + х3
Фиксируя считывающими элементами СЭ1, СЭ2, СЭ3 и СЭ4 последовательно кодовую комбинацию при перемещении шкалы циклически на один элементарный участок, например, против направления движения часовой стрелки, получаем шестнадцать различных четырехразрядных кодовых комбинаций: 0000, 0001, 0010, 0100, 1001, 0011, 0110, 1101, 1010, 0101, 1011, 0111, 1111, 1110, 1100, 1000.
Заключение
Рассмотренный в данной работе метод построения кодовых шкал на основе нелинейных двоичных последовательностей может быть положен в основу построения преобразователей угловых перемещений, работающих по методу считывания. При этом предлагаемые НКШ имеют всего одну информационную кодовую дорожку и разрешающую способность, равную классическим КШ, маска которых выполнена в обыкновенном двоичном коде или в коде Грея. Следует также отметить, что предложенный метод полностью инвариантен к разрядности преобразователя.
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ СБИС ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВИДЕОДАННЫХ..
Литература
1. Ожиганов А.А. Псевдослучайные кодовые шкалы // Изв. вузов. Приборостроение. - 1987. - Т. 30. -№ 2. - С. 40-43.
2. Ожиганов А.А. Алгоритм размещения считывающих элементов на псевдослучайной кодовой шкале // Изв. вузов. Приборостроение. - 1994. - Т. 37. - № 2. - С. 22- 27.
3. Ожиганов А.А., Тарасюк М.В. Размещение на псевдослучайной кодовой шкале считывающих элементов с постоянным шагом // Изв. вузов. Приборостроение. - 1994. - Т. 37. - № 11- 2.
4. Ожиганов А.А., Тарасюк М.В., Медунецкий В.М. Преобразователи угла на основе композиции из псевдослучайных кодовых шкал // Изв. вузов. Приборостроение. - 1995. - Т. 38. - № 5-6. - С. 20-23.
5. Агульник А.Р., Мусаелян С.С. Построение нелинейных двоичных последовательностей // Радиоэлектроника. - 1983. - № 4. - С.19- 28.
6. Макуильямс Ф.Д., Слоан Н.Д. Псевдослучайные последовательности и таблицы // ТИИЭР. - 1976. -Т. 64. - № 12. - С. 80-95.
Ожиганов Александр Аркадьевич - Санкт-Петербургский государственный университет информационных
технологий, механики и оптики, доктор технических наук, профессор, ojiganov@mail.ifmo.ru
Прибыткин Павел Александрович - ОАО «Авангард», начальник сектора, pavel.pribitkin@gmail.com
УДК 621.391
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ СБИС ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВИДЕОДАННЫХ А.А. Умбиталиев, Н.Н. Шишлов, С.М. Ибатуллин, Ш.С. Фахми
Рассматривается новый подход к распространению компрессированного видеоконтента с одновременным использованием двух альтернативных технологий сжатия движущихся изображений: 1) на основе трехмерного дискретного косинусного преобразования (не стандартизованная на сегодняшний день технология); 2) на основе двумерного дискретного косинусного преобразования цифрового телевизионного сигнала (технология, предусмотренная стандартами MPEG-2, MPEG-4/AVC, Н.264). В рамках указанного подхода предлагается метод и сложно-функциональный блок быстрого преобразования потока видеоданных, сжатых по технологии трехмерного дискретного косинусного преобразования, в компрессированный поток стандартного формата MPEG-2. Ключевые слова: дискретное косинусное преобразование, СФ-блок, транскодер.
Введение
По данным исследований, суммарный поток видеоданных (IPTV, видео по требованию, обмен индивидуальными видеоматериалами) составит в 2013 г. не менее 90% пользовательского телекоммуникационного трафика, а на долю только лишь интернет-видео придется более 60% всего пользовательского трафика Сети. В связи с указанной тенденцией чрезвычайно актуальной становится проблема эффективного сжатия видеоданных в магистральных телекоммуникационных сетях с использованием новых прогрессивных технологий компрессии телевизионного сигнала при сохранении обширной инсталлированной базы цифровых абонентских приемников, телеприставок и видеоплееров. В успешном решении данной проблемы заинтересованы практически все субъекты мультимедийного рынка: магистральные операторы, Интернет-провайдеры, операторы кабельного телевидения и конечные пользователи. Действительно, повышение степени сжатия передаваемого видеоматериала без ухудшения его качества может обеспечить существенное увеличение доходов магистральных операторов и Интернет-провайдеров, предоставляющих мультимедийные услуги по сбалансированным ценам, поскольку в этом случае становится возможным значительный рост удельного объема услуг, приходящихся на единицу сетевого трафика. В то же время окажутся защищенными инвестиции операторов кабельного телевидения и интересы миллионов потребителей видеоконтента, эксплуатирующих абонентское оборудование стандартов MPEG-2, MPEG-4/AVC, Н.264.
Актуальность проблемы
К числу современных решений в сфере многоуровневого кодирования распространяемого видеоконтента следует отнести транскодеры Cisco ART [1], позволяющие преобразовывать видеопоток MPEG-4/AVC в формат MPEG-2, не выходя за рамки общей для указанных стандартов технологии компрессии видео на основе двумерного дискретного косинусного преобразования отсчетов (2ДКП-технология). 2ДКП-технология компрессии видео применяется обычно в сочетании с теми или иными методами предсказания и компенсации движения [2]. С теоретической точки зрения предсказание движения относится
