Różnicowa DCT w zagadnieniach przetwarzania sygnałów

• Autorzy: Pogribny, W. , Drechny, M.

Warianty tytułu

EN

Differential DCT in signal processing issues

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Dyskretna transformata kosinusowa (DCT) jest szeroko stosowana do analizy i kompresji sygnałów. Klasyczne algorytmy DCT bazują na obliczeniach wykonywanych w wielobitowym formacie PCM (Pulse Code Modulation). Ograniczeniem zastosowania formatu PCM w DCT jest użycie wielobitowych operacji mnożenia, co często utrudnia jego wykorzystanie w systemach czasu rzeczywistego. Z drugiej strony, użycie niektórych niskobitowych rodzajów modulacji delta (DM) zapewnia taką samą dokładność obliczeń jak w przypadku użycia wielobitowego formatu PCM, lecz takie podejście nie zostało wystarczająco zbadane. Celem pracy było opracowanie i zbadanie efektywnych różnicowych algorytmów i struktur procesorów DCT pracujących w czasie rzeczywistym. W pracy tej przedstawiono nowe szybkie różnicowe algorytmy DCT. Szczególną uwagę skupiono na możliwości wyeliminowania w zaproponowanych algorytmach czasochłonnych operacji mnożenia i zastąpienia ich szybkimi operacjami bitowego przesunięcia SHIFT. Zastosowanie przesunięć umożliwiają kroki kwantowania będące potęgą liczby 2. Do zbadania dokładności zaproponowanych algorytmów wykorzystano sygnały szumu różowego oraz mowy. Zaproponowane zostały szybkie i efektywne struktury procesorów specjalizowanych realizujące opracowane algorytmy. Wyniki symulacji komputerowych potwierdziły efektywność opracowanych podejść.

EN

Discrete Cosine Transform (DCT) is widely used in analysis and signal compression. The classical DCT algorithms are based on calculations in multibit PCM (Pulse Code Modulation) format. The restriction of using PCM format in DCT is the application of multibit multiplication operations, which often limits the usage of PCM in real time systems. On the other hand, using some low bit kinds of delta modulation (DM) ensures the same calculation accuracy as in case of the multibit PCM format, however this approach has not been examined sufficiently yet. The purpose of the work was working out and studying the effective differential DCT algorithms and processors structures working in real time. In this work are presented new fast differential DCT algorithms. The particular attention was paid to the possibility of eliminating the multiplication operations in the proposed algorithms and replacing them by fast SHIFT operations. The application of shifts is done on the basis of the quantization steps, which are the power of number 2. To study the accuracy of proposed algorithms pink noise and voice signals were used. The authors proposed fast and effective structures of specialized processors realizing the worked out algorithms. The results of computer simulations confirm the efficiency of the presented approach.

Słowa kluczowe

PL

dyskretna transformata cosinusowa; modulacja delta; DPCM

EN

discrete cosine transform; delta modulation; DPCM

• Czasopismo: Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 52, z. 4
• Strony: 493-509
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., wykr.

Twórcy

autor

Pogribny, W.

• Akademia Techniczno-Rolnicza w Bydgoszczy, Wydział Telekomunikacji i Elektrotechniki al. Prof. S. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz,

autor

Drechny, M.

• Akademia Techniczno-Rolnicza w Bydgoszczy, Wydział Telekomunikacji i Elektrotechniki al. Prof. S. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz,

Bibliografia

• 1. R.N. Bracewell: The Fourier Transform and its Applications. Singapore, McGraw Hill, 2000.
• 2. J.W. Cooley, J.W. Tukey : An algorithm for the machine calculation of complex Fourier series, Mathematics of Computation, vol. 19, 1965, pp. 297-301.
• 3. N. Ahmed, T. Natarajan, K.R. Rao: Discrete Cosine Transform, IEEE Transaction on Computers, vol. 23, January 1974, pp. 90-93
• 4. L.P. Yaroslavsky: Digital Picture Processing - an introduction, Berlin Heidelberg, Springer-Verlang 1985, pp. 99-110.
• 5. K.R. Rao, P. Yip: Discrete Cosine Transform - algorithms, advantages, applications, San Diego, Academic Press, 1990.
• 6. K. Sayood: Introduction to Data Compression, San Francisco, Morgan Kaufman Publishers, 2000.
• 7. W. Pogribny, A. Rajs: Kodowanie i odtwarzanie sygnałów losowych z wykorzystaniem ekonomicznych modulacji różnicowych, Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji, tom 48 zeszyt 1, ss. 7-25.
• 8. W. Pogribny, A. Rajs: Dokładność algorytmów modulacji delta z krokami kwantowania będącymi potęgą liczby 2, Krajowe Sympozjum Telekomunikacji, Bydgoszcz, 1999, ss. 44-50.
• 9. P.J. van Grewen, W.F.G. Mecklenbräuker, N.A.M. Verhoeckx, F.A.M. Snijders, H.A. van Essen: A New Type of Digital Filter for Data Transmission, IEEE Transaction on Communications, vol. 23 no. 2, February 1975, pp. 222-234.
• 10. W. Pogribny: Delta Modulacja w cyfrowym przetwarzaniu sygnałów, Moskwa, Radio i Swiaź, 1990 (w języku rosyjskim).
• 11. S.O. Rice: Mathematical analysis of random noise, Bell System Technical Journal, vol. 23, no 3, 1944, pp. 282-232.
• 12. R. Tadeusiewicz: Sygnał mowy, Warszawa, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 1987.
• 13. W. Jassem, D. Gembiak: Subiektywne prawdopodobieństwo wyrazów polskich, Poznań, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1980