RU2045095C1 - Process of optimum formation of visible image - Google Patents
Process of optimum formation of visible image Download PDFInfo
- Publication number
- RU2045095C1 RU2045095C1 RU9494033708A RU94033708A RU2045095C1 RU 2045095 C1 RU2045095 C1 RU 2045095C1 RU 9494033708 A RU9494033708 A RU 9494033708A RU 94033708 A RU94033708 A RU 94033708A RU 2045095 C1 RU2045095 C1 RU 2045095C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- processors
- processor
- cost
- pixels
- frames
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T1/00—General purpose image data processing
- G06T1/20—Processor architectures; Processor configuration, e.g. pipelining
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
- Television Signal Processing For Recording (AREA)
- Processing Or Creating Images (AREA)
- Multi Processors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для цифрового оптимального синтеза и воспроизведения изображений, звукового сопровождения и других восприятий в реальном времени с возможностью записи на носитель (видеолента, диск) или вывода на экран. The invention relates to computer technology and is intended for digital optimal synthesis and reproduction of images, sound and other perceptions in real time with the ability to record to a medium (video tape, disk) or output to the screen.
Из технического решения [1] известен способ параллельной обработки видеоинформации, в котором в кадре выбирают нечетное число пикселей: число пикселей по горизонтали (2k+1) и вертикали (2L+1), в результате чего образуется решетка прямоугольных пикселей; вычислению подвергается пиксел, находящийся в центре этой решетки (картины). Для производства вычислений требуется (2L+1)(2k+1) вычислительных блоков (процессоров). From a technical solution [1], a method for parallel processing of video information is known in which an odd number of pixels is selected in a frame: the number of horizontal pixels (2k + 1) and vertical pixels (2L + 1), resulting in a grid of rectangular pixels; A pixel located in the center of this lattice (pattern) is subjected to calculation. To perform the calculations, (2L + 1) (2k + 1) computing units (processors) are required.
Недостатком данного способа является не оптимальные с точки зрения минимизации аппаратные затраты на его реализацию, так как число процессоров однозначно определяется площадью обрабатываемой картины, в центре которой расположена искомая точка, но размеры самой картины не оптимизируются, а выбираются произвольно. The disadvantage of this method is not optimal in terms of minimizing hardware costs for its implementation, since the number of processors is uniquely determined by the area of the processed picture, in the center of which the desired point is located, but the dimensions of the picture itself are not optimized, but are chosen arbitrarily.
Из технического решения [2] являющегося ближайшим аналогом, известен способ построения визуального изображения (геометрических фигур) на экране компьютера, включающий непрерывное восстановление массива пикселей и образование заданной последовательности кадров с помощью однородных процессоров. From the technical solution [2], which is the closest analogue, there is a known method for constructing visual images (geometric shapes) on a computer screen, including continuous restoration of an array of pixels and the formation of a given sequence of frames using homogeneous processors.
Недостатком данного способа является следующее:
1. Способ может создавать на экране только изображения геометрических фигур, построенных отрезками прямых линий, но не в состоянии создавать изображения, содержащие естественные компоненты (фото, видеофильмы и т.д.).The disadvantage of this method is the following:
1. The method can create on the screen only images of geometric figures constructed by segments of straight lines, but is not able to create images containing natural components (photos, videos, etc.).
2. Способ не гарантирует использование всех ресурсов схемы при построении изображения: распараллеливание вычислений достигается в нем разбиением экрана на квадраты, каждый из которых обслуживается своим процессором, и если в каком-то квадрате отсутствует соответствующий элемент геометрической фигуры, то процессор, отвечающий за этот квадрат, простаивает. 2. The method does not guarantee the use of all the resources of the circuit when constructing the image: parallelization of computations is achieved in it by dividing the screen into squares, each of which is serviced by its own processor, and if a corresponding element of the geometric figure is missing in a certain square, then the processor responsible for this square is idle.
3. Способ не гарантирует минимизации затрат на его аппаратную реализацию, т.к. число разбиений экрана на квадраты ничем не определяeтся. 3. The method does not guarantee minimization of costs for its hardware implementation, because the number of screen divisions into squares is not determined by anything.
Целью изобретения является повышение быстродействия построения изображения, минимизация стоимости аппаратных затрат при его реализации и расширение его возможностей. The aim of the invention is to increase the speed of image construction, minimizing the cost of hardware costs during its implementation and expanding its capabilities.
Это достигается тем, что в способе построения визуального изображения, заключающемся в непрерывном восстановлении массива пикселей, образующих заданную последовательность кадров, с помощью однородных процессоров, число процессоров выбирают, исхoдя из условия:
kpt ≅ n ≅ , где n число процессоров,
k число кадров в 1 с;
р число пикселей в кадре,
t0 время восстановления (обработки) одного пиксела одним процессором,
С0 стоимость коллективно используемых компонентов схемы;
С1 стоимость одного процессора и используемого только им оборудования.This is achieved by the fact that in the method of constructing a visual image, which consists in the continuous restoration of an array of pixels forming a given sequence of frames using homogeneous processors, the number of processors is selected based on the condition:
kpt ≅ n ≅ where n is the number of processors
k number of frames in 1 s;
p is the number of pixels in the frame,
t 0 recovery time (processing) of one pixel by one processor,
With 0, the cost of collectively used circuit components;
With 1, the cost of one processor and equipment used only by it.
Выбор значения верхней и нижней границ, определяющих выбор оптимального числа процессоров, основывается на следующих посылках. The choice of the upper and lower bounds determining the choice of the optimal number of processors is based on the following premises.
Конечным результатом реализации способа, как указывалось выше, является минимизация стоимости схемы, реализующей способ, при гарантии достижения заданного параметрами k и р качества изображения и достижения минимальной стоимости единицы времени работы схемы при гарантии сохранения качества изображения. The end result of the implementation of the method, as mentioned above, is the minimization of the cost of the circuit that implements the method, while guaranteeing the achievement of the image quality specified by the parameters k and p and achieving the minimum cost per unit of the circuit time while guaranteeing the preservation of image quality.
В обоих случаях инструментом оптимизации является число процессоров n. In both cases, the optimization tool is the number of processors n.
Время обработки одного кадра обратно пропорционально числу процессоров, но не может быть меньше времени вычисления параметра одного пиксела одним процессором. Тогда справедливо равенство:
a+ , (1) где а и b коэффициенты, определяемые как:
(a + b/n) t0, откуда а t0.The processing time of one frame is inversely proportional to the number of processors, but cannot be less than the time to calculate the parameter of one pixel by one processor. Then the equality is true:
a + , (1) where a and b are coefficients, defined as:
(a + b / n) t 0 , whence a t 0 .
При n 1, 1/k pt0, откуда следует
b + t0 pt0 или
b (p 1)t0, где t0 время обработки одного пикселя.For
b + t 0 pt 0 or
b (p 1) t 0 , where t 0 is the processing time of one pixel.
Учитывая, что р > > 1 и приняв а t0 (1) можно записать в виде
t0+ , откуда следует
n kpt0 (2)
Так как правая часть равенства (2) содержит произведение kp, определяющее качество изображения, уменьшение величины n по отношению к условию, задаваемому (2), приведет к нарушению качества изображения, что не допустимо. Таким образом, допустимым является такое число процессоров n, для которого справедливо:
n≥ kpto (3)
Как отмечалось выше, время формирования одного кадра определяется выражением t . Если положить, что стоимость единицы времени прибора линейно зависит от числа используемых процеcсоров n и определяется зависимостью вида С0+ С1n1, то стоимость Q формирования одного кадра устройством, содержащим n однородных процессоров, равна:
Q qt0(C0 + C1n)(1 + p/n), (4) где q коэффициент пропорциональности.Given that p> 1 and taking a t 0 (1) can be written in the form
t 0 + from where
n kpt 0 (2)
Since the right-hand side of equality (2) contains the product kp, which determines the image quality, a decrease in n with respect to the condition specified by (2) will lead to a violation of image quality, which is not permissible. Thus, the number of processors n that is valid is valid for which:
n≥ kpt o (3)
As noted above, the formation time of one frame is determined by the expression t . If we assume that the unit cost per unit of time linearly depends on the number of processors used n and is determined by the dependence of the form C 0 + C 1 n 1 , then the cost Q of forming one frame by a device containing n homogeneous processors is:
Q qt 0 (C 0 + C 1 n) (1 + p / n), (4) where q is the coefficient of proportionality.
Приравнивая нулю производную dQ/dn, получим точку экстремума, которая соответствует условию:
C1- 0, откуда следует
n (5)
Так как при любых значениях n вторая производная > 0 0, значение n, определяемое (4), соответствует минимальному значению Q.Equating the derivative dQ / dn to zero, we obtain an extremum point that corresponds to the condition:
C 1 - 0, whence
n (5)
Since for any values of n the second derivative > 0 0, the value of n determined by (4) corresponds to the minimum value of Q.
Так как увеличение числа процессоров тогда ведет к росту Q, справедливо неравенство:
n≅ (6)
Сочетание (3) и (6) приводит к уcтановлению значений нижней и верхней границ выбора оптимального числа n.Since an increase in the number of processors then leads to an increase in Q, the inequality holds:
n≅ (6)
The combination of (3) and (6) leads to the establishment of the values of the lower and upper boundaries for choosing the optimal number n.
В случае, если в результате реализации неравенств число n не окажется целым, а дробным, то оно округляется до ближайшего большего целого. If, as a result of the implementation of the inequalities, the number n is not integer, but fractional, then it is rounded to the nearest larger integer.
Кроме того, целое число n можно получить, осуществляя формирование числа процессоров пошагово в соответствии со следующим условием:
n n1 + n2 (7) где n1 entier(N)
n2 signum(N)
N kpt
Пример реализации изобретения показан на чертеже.In addition, an integer n can be obtained by forming the number of processors step by step in accordance with the following condition:
n n1 + n2 (7) where n1 entier (N)
n2 signum (N)
N kpt
An example implementation of the invention is shown in the drawing.
Устройство, реализующее способ, содержит входной коммутатора 1; канальные коммутаторы 2, 3, 4, управляющие соответственно, ключами 2.1-2.n, 3.1-3. n, 4.1-4.n; внешнюю память 5, систему управления 6, буферную память N1: блоки 7.1.11-7.n.21; процессоры 8.1-8.n; буферную память N2; блоки 9.1.12-9.n. 22; память 10 экрана и связи, показанные на этом рисунке. A device that implements the method includes an
Входящие в структуру устройства выполняют стандартные функции и реализуются с использованием стандартной элементной базы, например, блоки 1, 2, 3, 4, 6 могут быть выполнены на основе сходных по функции блоков из авт.св. [1] т.е. новых средств для своего осуществления предлагаемый способ не требует. The devices included in the structure perform standard functions and are implemented using a standard elemental base, for example,
Пошаговый алгоритм работы этого устройства осуществляется следующим образом. A step-by-step algorithm for the operation of this device is as follows.
Шаг 1. Параметру j (номер кадра) присваивается значение, равное единице.
Шаг 2. Если j 2entier(j/2), т.е. если j четно, то перейти к шагу 4, если же j нечетно то к шагу 3.
Шаг 3. Параметру d присвоить значение, равное нулю, и перейти к шагу 5.
Шаг 4. d 1. Step 4.
Шаг 5. Система управления устанавливает все коммутаторы следующим образом:
5.1. Коммутатор (1) разрешает чтение информации из внешней памяти и запись ее в буферную память N1, причем в те блоки, которые имеют номера i(2-d)1, где i 1,2.n. Запись в блоки с номерами i(d+1)1, i1, 2,n, запрещена.
5.1. Switch (1) allows reading information from external memory and writing it to buffer memory N1, and in those blocks that have numbers i (2-d) 1, where i 1,2.n. Writing to blocks with numbers i (d + 1) 1, i1, 2, n is prohibited.
5.2. Коммутатор 2 с помощью ключей 2i разрешает чтение информации из блоков буферной памяти N1 с номерами i(d+1)1, i 1,2,3,n, причем информация из i(d+1)1-го блока поступает в i-й процессор и, одновременно, запрещает чтение из блоков с номерами i(2-d)1, i 1,2,n. 5.2.
5.3. Коммутатор 3 с помощью ключей 3.i разрешает запись информации в блоки буферной памяти N2 с номерами i(2-d)2, i 1,2,n, поступающeй из i-го процессора, и одновременно запрещает запись в блоки буферной памяти N2 с номерами i(d+1)2, i 1,2,n. 5.3.
5.4. Коммутатор 4 с помощью ключей 4.i разрешает чтение информации из блоков буферной памяти N2 с номерами i(d+1)2, i 1,2,n и пересылку ее в соответствующие ячейки памяти экрана и, одновременно запрещает чтение из блоков буферной памяти N2 c номерами i(2-d)2. 5.4.
Шаг 6. По открытым коммутаторами 1-4 каналам:
а) информация о j-ом кадре считывается блоком "система управления" из блока "внешняя память" и распределяется между блоками буферной памяти N1 c номерами i(2-d)1, i 1,2,n.
a) information on the j-th frame is read by the control system block from the external memory block and distributed among the blocks of buffer memory N1 with numbers i (2-d) 1,
б) информация, содеpжавшаяся в блоке буферной памяти N1 c номером i(d+1)1, i 1,2,n, поступает в i-ый процессор (i 1,2,n) и после обработки записывается в блок буферной памяти N2 номером i (2-d)2;
в) информация, содержащаяcя в блоке i(d+1)2, i 1,2,n, переписывается в соответствующие ячейки памяти 10 экрана, формируя таким образом информацию для отображения (j-1)-го кадра.b) the information contained in the buffer memory unit N1 with the number i (d + 1) 1,
c) the information contained in block i (d + 1) 2,
Шаг 7. Величина j увеличивается на единицу. Step 7. The value of j increases by one.
Шаг 8. Если j превосходит максимальное допустимое значение, то перейти к шагу 9, в противном случае к шагу 2. Step 8. If j exceeds the maximum allowable value, go to step 9, otherwise, to step 2.
Шаг 9. Конец алгоритма. Step 9. The end of the algorithm.
Таким образом, указанный технический результат достигается в изобретении за счет распаpаллеливания вычислений путем рассредоточения процессоров по экрану так, что каждый обрабатывает свою группу пикселей, и выбора оптимального их числа. Thus, the indicated technical result is achieved in the invention by distributing the calculations by dispersing the processors on the screen so that each processes its own group of pixels, and choosing their optimal number.
Claims (2)
где n число однородных процессоров;
k число кадров в секунду;
p число пикселей в кадре;
t0 время восстановления одного пикселя одним процессором;
Co стоимость коллективного использования компонентов;
Ci стоимость одного процессора и используемого им оборудования.1. METHOD FOR OPTIMUM FORMATION OF A VISUAL IMAGE by continuously restoring an array of pixels forming a given sequence of frames using homogeneous processors, characterized in that the number of homogeneous processors is selected from the condition
where n is the number of homogeneous processors;
k frames per second;
p is the number of pixels in the frame;
t 0 recovery time of one pixel by one processor;
C o the cost of sharing components;
C i is the cost of one processor and the equipment it uses.
n=n1+n2,
где n1=entier(N),
n2=signum(N),
2. The method according to p. 1, characterized in that the determination of the number of homogeneous processors is carried out in accordance with the condition
n = n 1 + n 2 ,
where n 1 = entier (N),
n 2 = signum (N),
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9494033708A RU2045095C1 (en) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | Process of optimum formation of visible image |
KR1019940025754A KR960015504A (en) | 1994-09-14 | 1994-10-07 | Optimal Processing of Visual Information |
KR1019940025753A KR960015503A (en) | 1994-09-14 | 1994-10-07 | Visual information processing device |
PCT/RU1995/000203 WO1996008789A1 (en) | 1994-09-14 | 1995-09-14 | Method of optimizing the structure of a visual image |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9494033708A RU2045095C1 (en) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | Process of optimum formation of visible image |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2045095C1 true RU2045095C1 (en) | 1995-09-27 |
RU94033708A RU94033708A (en) | 1996-07-20 |
Family
ID=20160495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU9494033708A RU2045095C1 (en) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | Process of optimum formation of visible image |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
KR (2) | KR960015503A (en) |
RU (1) | RU2045095C1 (en) |
WO (1) | WO1996008789A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004095375A1 (en) * | 2003-04-21 | 2004-11-04 | Obschestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostyu 'r.T.S.-Servis' | Method for encoding co-ordinates of a video image moving along the display of a computing device |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4809347A (en) * | 1986-07-18 | 1989-02-28 | Hughes Aircraft Company | Computer vision architecture |
US4908751A (en) * | 1987-10-15 | 1990-03-13 | Smith Harry F | Parallel data processor |
SU1522240A1 (en) * | 1988-07-21 | 1989-11-15 | Институт автоматики и электрометрии СО АН СССР | Image generator |
SU1651299A1 (en) * | 1989-02-13 | 1991-05-23 | Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Video information concurrent processing block |
WO1993008525A2 (en) * | 1991-10-24 | 1993-04-29 | Intel Corporation | Data processing system |
GB9206126D0 (en) * | 1992-03-20 | 1992-05-06 | Maxys Circuit Technology Limit | Parallel vector processor architecture |
-
1994
- 1994-09-14 RU RU9494033708A patent/RU2045095C1/en active
- 1994-10-07 KR KR1019940025753A patent/KR960015503A/en active IP Right Grant
- 1994-10-07 KR KR1019940025754A patent/KR960015504A/en not_active Application Discontinuation
-
1995
- 1995-09-14 WO PCT/RU1995/000203 patent/WO1996008789A1/en active Application Filing
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1651299, кл.G 06F 15/66, 1991. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1522240, кл. G 06F 15/62, 1989. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004095375A1 (en) * | 2003-04-21 | 2004-11-04 | Obschestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostyu 'r.T.S.-Servis' | Method for encoding co-ordinates of a video image moving along the display of a computing device |
EA008749B1 (en) * | 2003-04-21 | 2007-08-31 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Активное Видео" | Method foe encoding co-ordinates of a video image moving along the display of a computing device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR960015503A (en) | 1996-05-22 |
KR960015504A (en) | 1996-05-22 |
WO1996008789A1 (en) | 1996-03-21 |
RU94033708A (en) | 1996-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3621152B2 (en) | Feature point identification apparatus and method | |
CA1313410C (en) | Image interpolator for an image display system | |
DE69933496T2 (en) | Image processing apparatus and method | |
CN104620581A (en) | Decoding and reconstruction of time-based and/or multidimensional signals in a hierarchical temporal hierarchy | |
JP3746311B2 (en) | Input video image data filtering method | |
CN112216236A (en) | Display panel compensation method, device and system | |
CN111260037A (en) | Convolution operation method and device for image data, electronic device and storage medium | |
CN103281537B (en) | A kind of dynamic range of images compression method and device | |
Bandt et al. | Two new parameters for the ordinal analysis of images | |
RU2045095C1 (en) | Process of optimum formation of visible image | |
US5555321A (en) | Image data binary coding method and apparatus | |
JP7324065B2 (en) | Motion vector detection device, imaging device, motion vector detection method, and program | |
US5311307A (en) | Image processing method | |
JP2738136B2 (en) | Blocking device | |
JP2522357B2 (en) | Image enlargement method | |
US20020173952A1 (en) | Coding | |
JP2023522845A (en) | Video coding method and system using reference region | |
TWI860944B (en) | Image processing device and image processing method for rendering images | |
JP3001754B2 (en) | Hierarchical motion vector detector | |
JP3403143B2 (en) | Image processing method, apparatus and storage medium | |
JPH0575867A (en) | Image data coder | |
JPH04245865A (en) | Picture processor | |
CN118075493A (en) | A volumetric video processing method and system based on dynamic NeRF | |
JP2552382B2 (en) | Image signal compression coding device | |
Song et al. | A fast DCT domain inverse motion compensation algorithm based on shared information in a macroblock |