Ривожланиш босқичлари
Download 178,73 Kb. Pdf ko'rish
|
1 2
Bog'liqМаъруза №12
|
7.1. Сигналларга ишлов бериш назария ва техикасининг ривожланиш босқичлари Сигналларга рақамли ишлов бериш назария ва техникаси ривожланишининг бутун тарихи, информатика фани каби, бевосита дискрет схемотехника ва компьютер технологиялари соҳасидаги ютуқлар билан боғлиқ. Узлуксиз маълумотларни вақт бўйича дискретлаш ва сатх бўйича квантлаш ахборотни самарали кодлаш, ўзгартириш, узатиш ва архивлаш асосидир. Узлуксиз маълумотларга ишлов бериш муаммоларини соддароқ ўзгартириш масалалари ёрдамида ҳал қилишда XX асрнинг 30-50 йиллар олимларининг илмий ишлари катта ахамиятга эга. Биринчи ЭҲМларнинг пайдо бўлиши ҳисоблаш математиканинг янги фундаментал илмий йўналиши ривожланишига сабабчи бўлди. Бу йўналишнинг асосий бўлимларидан бири деб маълумотларга рақамли ишлов бериш машинали алгоритмлари деб ҳисоблаш мумкин. Аммо олдинги йилларда фойдаланилган чекланган ҳисоблаш ресурслари маълумотларга ишлов бериш жараёнини реал масштаб вақтида амалга ошириш имкониятини бермас эди. Фақатгина реал динамик жараёнларни моделлаштириш мумкин эди. 60- йилларда бошқариш масалаларини ишлашга ва маълумотларга реал вақт масштабида ишлов беришга йўналтирилган ЭҲМ авлоди пайдо бўлиши билан вазият кескин ўзгара бошлади. Аналог сигналларни рақамли усуллар билан ЭҲМ ёрдамида қайта ишлов бериш, ўзгартириш ва узатиш потенциал имконияти кўп соҳаларда ишлайдиган, айниқса алоқа, акустика ва нутқ сигналларига ишлов бериш соҳасидаги мутахассисларнинг эътиборини жалб этди. Шундан бошлаб Сигналларга рақамли ишлов бериш назарияси муаммо ва масалалари мустақил илмий йўналиш шаклида шакллана бошлади. Кейинчалик бу йўналиш кўпбосқичли жараёнлардан ўтиши кўзда тутилмоқда. Юқорида кўрсатилган ривожланиш босқичида сигналларга рақамли ишлов бериш (СРИБ) назариясининг асосий предмет соҳаси деб рақамли фильтрлаш ва спектрал таҳлил жараёнлари эди (7.1-расм). Рақамли ишлов бериш назариясиинг асосий принциплари дискрет тизимлари ва занжирлар назариясига асосланган эди. У пайтда маълум бўлган бир қатор машина алгоритмлари ва айниқса тез Фурье ўзгартириш (ТФЎ) алгоритмлари бу жараёнда кенг қўлланилган. Ўша йилларда самарали ечимига эга бўлган асосий муаммолар қаторига қуйидагилар тегишли: натижавий (охирги импульс ҳарактеристикали (ОИХ) - фильтрли) ва чексиз (чексиз импульс ҳарактеристикали (ЧИХ)-фильтрли) импульс таснифга эга бўлган рақамли фильтрларни узатиш функциясининг аппроксимацияси, тезкор свёртка алгоритмларини ишлаб чиқиш, чизиқли фильтрлар ва ТФЎ алгоритмларидан фойдаланиш натижаларига асосланган рақамли спектроанализаторларни тузиш. Сигналларга рақамли ишлов бериш СРИБ техник нуқтаи назаридан амалга ошириш имкониятларини хақиқий вақт режимида машинали моделлаштириш деб тавсифлаш мумкин. Бу жараёнда мини-ЭҲМ ёки ўрта даражали интеграл схемалари асосида тузилган махсус қурилмалардан фойдаланилган. Биринчи рақамли қурилмалар бугунги тасаввур нуқтаи назаридан паст самарадорликга эга бўлган ва чекланган микдорда, асосан ҳарбий технологиялар соҳасида қўлланилган. 70- чи йиллар бошида биринчи бир кристалли микропроцессорлар (МП) пайдо бўлиши, СРИБ техникаси ва компьютер технологияларининг ривожланишига сабабчи бўлди. (СРИБ назарияси тахминан 1975 йилдан 1985 йилгача навбатдаги ривожланиш босқичига кириб келди. Айнан шу давр давомида замонавий СРИБ назариясининг тўртта асосий ўзаро боғланган йўналишлари шаклланади (7.2-расм). Биринчи йўналиш – рақамли частотали таҳлил қилиш. Бу йўналиш рақамли полосали фильтрлар ва уларнинг йиғиндиларини лойиҳалаштириш соҳасидаги ютуқларни тизимлаштиради. Бу йўналиш бўйича биринчи ноёб илмий ишлар сигналларга кўп тезликли ишлов бериш назарияси ривожланиши билан боғлиқ бўлган. Бунда сигналларга кўп тезликли ишлов бериш вақт ва частота бўйича бўлиш самарадорлигига асосланган. Иккинчи йўналиш – сигналларга ишлов бериш (СИБ) тезкор алгоритмларини яратишга йўналтирилган. Улар ўзгартириш амалларининг Дискрет тизимлар назарияси Дискрет ўзгартириш Рақамли фильтрлаш Спектрал тахлил Квантлаш назарияси Илова ТФЎ РФ 7.1- расм. СРИБ назариясининг предмет соҳалари. «ортиқчалик» ҳолатларини инкор этиш ва мураккаб бажариладиган кўпайтириш амалларини қўшиш ва суриш амаллари билан ўзгартириш йўли билан (ТФЎ алгоритмининг модификацияси ва назарий-сонли ўзгартиришлар усуллари) амалга оширилган. Учинчи йўналиш – сигналларга адаптив ва оптимал ишлов бериш. Бу йўналиш ўз ичига оптимал фильтрлаш масалаларини ечиш (Винер, Кальман фильтрлари) ва ўрганилаётган динамик жараён тавсифининг априор ноаниқлик шароитида сигналларга ишлов бериш усулларининг кенг спектрини қамраб олади. Тўртинчи йўналиш – кўп ўлчамли сигналлар ва майдонларга ишлов бериш. Бу йўналиш кўп ўлчамли рақамли тизимлардаги бир ўлчамли сигналларга ишлов бериш босқичининг ривожланиши билан боғлиқ. Кейинги йилларда фан ва техниканинг мустақил соҳалари бўлмиш, тасвирларга ва товушли маълумотларга рақамли ишлов бериш тизимлари муваффақият билан ривожлана бошлади. Тасвирларга ишлов беришнинг рақамли усуллари самарадорлик нуқтаи назаридан аналог усуллардан устунроқ ҳисобланади. Тасвирларга чизиқли ишлов беришда маълумотлар ҳажмини имкон борича камайтирадиган турли икки ўлчамли унитар ўзгартиришлар: Фурье, косинусли, синусли, эгилувчан, Сигналларга рақамли ишлов бериш Рақамли сигналларни частотали селекциялаш Спектрал таҳлилнинг тезкор алгоритмлари Адаптив ва оптимал ишлов бериш Кўп ўлчамли сигналларга ишлов бериш Мулоқот ва товушларга рақамли ишлов бериш Тасвирларга рақамли ишлов бериш Илова 7.2- расм. СРИБ назариясининг тўртта йўналиши. Адамар, Хара, сингуляр ва бошқалари кенг қўлланилади. Карунен-Лоэв ўгартиришлари чизиқли тизимлар самарадорлигини баҳолашда кенг қўлланилади. Рақамли ишлов бериш тасвирларни тиклаш ва сифатини ошириш, тасвир қисмларини белгилаш, образларни аниқлаш ва таниш, рақамли ва кадрлараро кодлаш учун кенг ишлатилади. Товушли маълумотларга ишлов беришнинг рақамли усуллари нутқга ишлов бериш ва кодлаш ва шунингдек кенг полосали товуш сигналларини ўзгартиришда кенг қўлланилади. Хозирги пайтда кенг қўлланилаётган вокодерлар нутқли ахборотнинг ҳажмини ўн ва юз бараварига қисқартириш имкониятига эга. Товуш кенгполосали сигналларининг кодлаш қурилмалари самарадорлиги камроқ, аммо рақамли процессорлар товушни қайта тиклаш сифатини хақиқийсидан фарқлай олмайдиган даражада таъминлайди. Нисбатан қисқа муддат давомида сигналларга ишлов бериш рақамли процессорлари ёки сигнал процессорлари (СП) ривожланишда бир неча босқичлардан ўтишди. Биринчи бир кристалли СП (масалан, Texas Instruments фирмасининг TMS32010 модели) сўз хажми 16 бит, арифметик мантиқий қурилманинг (АМҚ) разрядлиги 32 бит, тезлиги секундига 5 млн. қўшиш ёки қўпайтириш амаллари, хотира 256 та сўз, доимий хотира қурилмаси дастури 4 К сўзгача, киритиш/чикариш каналларининг ўтказиш қобилияти секундига 50 Мбит, 16 битли 8 та ташқи портларга эга бўлган. Кейинчалик долзарб электрон технологиялар рақобат майдонига Motorola, Analog Devices, AT&T, SGS Thomson (США) каби фирмалар чиқишди. Фаол ишлаб чиқаришлар натижасида СП ҳисоблаш унумдорлиги ва ички ресурслари сезиларли даражада кўтарилди, микропроцессорли СРИБ тизимларини қувватлайдиган кучли дастурий ва аппарат воситалар пайдо бўлди. Сигналларга ишлов бериш процессорларининг нархи пасайиши ва фукционал имкониятларининг кенгайиши инсоннинг турли илмий ва ишлаб чиқариш фаолиятида СРИБ усулларини кенг фойдаланилишига олиб келди. Замонавий СП қуйидаги кўрсаткичларга эга: такт частота – 1 ГГц ва ундан юқори, кўп ядроли архитектура, икки сатҳли кэш-хотиранинг мавжудлиги, хотирага тўғридан-тўғри мурожаат қиладиган ички кўп каналли контроллерлар, тезлиги минглаб MIPS ва MFLOPS ларга тенг. СРИБ техникасининг базавий қўллаш соҳалари қуйидагича: нутқга, товушга, тасвирга рақамли ишлов бериш (сиқиш, синтез, идрок этиш, идентификациялар, ёпиш), шунингдек радиотехникада статистик СРИБ, алоқа ва бошқариш (спектрал баҳолаш, адаптив фильтрлаш, рақамли қабул қилиш/узатиш) каби соҳаларидир. Сигналларга ишлов бериш усуллари ва техникаси ривожланишининг замонавий босқичи СП нинг кўп процессорли тизимларининг янги ноёб имкониятлари (TMS320C80 авлоди) ва шунингдек дастурланадиган мантиқий интеграл схемалар (ДМИС) қўлланиши билан ифодаланади. ДМИС кристалида 1 милионгача мантиқий вентиллар мавжуд бўлиб, ички такт частотаси бир неча юз ички такт частотада ишлаш имкониятига эга. Сигналларга ишлов бериш ДМИС махсус буюртмали СБИС ва универсал СП орасида мустахкам жой эгаллаган ва шу билан қайта дастурланадиган қурилмалар ва процессорларнинг кенг қўлланишига олиб келди ва юқори технологиялар бозорида универсал сигнал процессорларини сиқиштира бошлади. Бугунги кун нуқтаи назаридан СРИБ назария ва техникасининг долзарб масалаларига қуйидагилар тегишли: − Турли йўналишлар бўйича рақамли сигналларга ишлов бериш усул ва алгоритмларини тизимлаштириш ва СРИБ тизимларини автоматлаштирилган лойиҳалаштиришига мўлжалланган амалий дастурлар пакетларини яратиш; − Сигнал процессорлари ва ДМИС асосида СРИБ тизимларини оптимал даражада лойиҳалаштиришга мўлжалланган усуллар ва амалий дастурлар пакетларини ишлаб чиқиш; − СРИБ назариясининг асосий йўналишлари бўйича янги концепцияларни ривожлантириш – яъни кўп тезликли ишлов бериш, тезкор алгоритмлар, адаптив ишлов бериш, спектрал баҳолаш, частота-вақт бўйича ишлов бериш, Вейвлет ва фрактал ўзгартириш, чизиқли бўлмаган фильтрлаш, кўп ўлчамли сигналларга ишлов бериш. Ҳозирги пайтда сигналларга рақамли ишлов беришнинг самарали амалга оширилиши мисоли шаклида видеомаълумот тизимларига айтиш мумкин. Рақамли ишлов бериш тизимларига ва фойдаланувчиларга видео ва товушни етказиб беришга ўтиш эхтиёжи нафақат қайта тикланаётган ахборот сифатига талаблар ва эскирган алоқа ва тарқатиш воситаларини ўзгартириш сабабчи бўлди, балки алоқа каналаридан иқтисодий нуқтаи назаридан унумли фойдаланиш заруриятидир. Видеомаълумотларга эҳтиёж кўтарилди, ҳар бир аҳоли пунктида бир вақтни ўзида трансляция қилинадиган телевизион дастурларнинг сони кўйпайиши талаб қилинмоқда. Шу каби рақамли тизимларининг кенг кўлланилиши мамлакат алоқа тармоқ ва тизимларини умумдунёвий телекоммуникация рақамли тизимларига интеграллашига имкон беради, булар қуйидагиларни яратишни талаб этади: − бир неча дастурларни битта стандарт телевизион канал бўйича узатиш имкониятига эга бўлган кўп дастурли телевидение тизимлари ва тармоқлари; − амалдаги частота режаларини сақлаган ҳолда юқори сифатли телеведения тизимлари ва тармоқлари; − интерактив тизимларни ўз ичига қамраб олган ҳолда компьютер сервис ТВ-тармоқлари; Download 178,73 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|
1 2