Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ научных предпосылок решения задачи распознавания мультимедийных данных. Постановказадачи и выбор направлений исследований 13
1.1. Общая характеристика развития мультимедийных технологий 13
1.2. Анализ особенностей стандарта isoaec 13818 19
1.3. Обзор технических средств распознавания транспортных потоков мультимедийных данных ISO/EC 13818 38
1.4. Обзор способов распознавания сложноструктурированных сигналов и особенности используемого подхода 40
Выводы 44
2. Эталонная продукционная модель транспортных потоков мультимедийных данных 45
2.1. Особенности эталонного метаграмматического описания транспортных потоков і80лес 13818-1 systems 45
2.2. Особенности формальных грамматик, входящих в общее структурно-лингвистическое описание транспортного потока ISO 13818-1 Systems 50
Выводы 67
3. Способ распознавания транспортных потоков ISO/1EC 13818-1 Systems ...68
3.1. Комбинированный структурно-лингвистический способ распознавания тп і50лес 13818-1 systems 68
3.2. Алгоритмы неполного синтаксического анализа транспортных потоков І80 ЛЕС 13818-1 systems 71
3.3. Алгоритм полного синтаксического анализа транспортных потоков ISO/IEC 13818-1 systems 79
3.4. Оценки достоверности алгоритмов неполного и полного синтаксического анализа для разработанного способа распознавания транспортных потоков мультимедийных данных 82
Выводы 90
4. Структурно - функциональная организация устройства распознавания транспортных потоков мультимедийных данных 91
4.1. Особенности организации средств обработки мультимедийных данных 91
4.2. Структурно-функциональная организация устройства распознавания транспортных потоков системного уровня isoaec 13818 92
4.3. Особенности реализации блоков устройства распознавания тпisoaec 13818-1 Systems 96
4.4. Экспериментальные исследования средств распознавания тп iso/iec 13818-1 Systems 105
Выводы 112
Заключение 113
Список литературы
- Анализ особенностей стандарта isoaec 13818
- Особенности формальных грамматик, входящих в общее структурно-лингвистическое описание транспортного потока ISO 13818-1 Systems
- Алгоритмы неполного синтаксического анализа транспортных потоков І80 ЛЕС 13818-1 systems
- Структурно-функциональная организация устройства распознавания транспортных потоков системного уровня isoaec 13818
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время при создании устройств вычислительной техники в распределенных системах управления, вычислительных сетях, геоинформационных системах интенсивно внедряются технологии обработки, передачи и хранения мультимедийной информации.
При переходе к аппаратной поддержке мультимедийных технологий произошло существенное усложнение вычислительных процедур синхронной обработки и передачи разнородной сложноструктурированной информации. Для мультимедийных форматов данных характерны: сложные структуры вложенных данных, применение априорно неизвестных структур и параметров формирования и обмена информацией, обеспечение синхронизации разнородных данных (аудио, видео, текста), высокие скорости обработки и передачи, что определяет необходимость создания способов и устройств обработки и распознавания структуры и параметров мультимедийных данных.
Проведенный анализ применимости известных методов и устройств распознавания и обработки мультимедийной и других видов информации показал, что в них в контексте обработки правил формирования и передачи данного подкласса цифровых сигналов задача создания способов и устройств распознавания широко внедряемых на практике стандартов ISO/IEC 13818 решена лишь частично.
Таким образом, существует противоречие между повышением требований по оперативности и достоверности распознавания и обработки мультимедийной информации и недостаточной разработкой способов и технических средств распознавания и обработки этого достаточно нового типа данных, имеющего сложноструктурированную организацию.
В связи с вышеизложенным актуальным является решение задач распознавания потоков мультимедийных данных и создание специализированных устройств распознавания структур данного подкласса цифровых сигналов.
Проведенные исследования показали, что для эффективного решения задач, возникающих при распознавании мультимедийных данных, наиболее целесообразно использовать структурно-лингвистический подход и, в и* частности, аппарат теории метаграмматик, применение которых позволит удовлетворить большинству основных предъявляемых требований к устройствам распознавания мультимедийных данных. Предварительный анализ моделей и методов синтаксического анализа, разработанных в рамках практических приложений теории метаграмматик, показал, что на данный момент не разработаны эталонные описания и методы синтаксического анализа, учитывающие структурно-лингвистические особенности построения транспортных потоков мультимедийных данных. Тем не менее, возможности jft) аппарата метаграмматик позволяют разработать структурно-лингвистический способ и на его основе устройство распознавания рассматриваемого класса цифровых сигналов, позволяющие производить адаптивную обработку сложноструктурированных вложенных разнородных мультимедийных данных.
Вопросы применимости отдельных подклассов грамматик и метаграмматик для описания сложноструктурированных объектов нашли отражение в работах Атакищева О.И., Городецкого В.И., Фу К., Сизова А.С., #
Фомина Я.А., Юсупова P.M., Харангозо Р.Н. и других ученых. Вместе с тем задача анализа и обработки транспортных потоков мультимедийных данных в прямой постановке в данных работах не рассматривалась.
Объект исследования. Процессы распознавания сложноструктурированных данных.
Предмет исследования, способ структурно-лингвистического анализа потоков мультимедийных данных и устройство его реализующее.
Целью диссертации является повышение достоверности и оперативности адаптивной обработки транспортных потоков мультимедийных данных на основе разработки структурно-лингвистического способа и устройства распознавания транспортных потоков мультимедийных данных. di Научной задачей работы является разработка способа и алгоритмов распознавания транспортных потоков мультимедийных данных на основе исследования и учета основных структурных особенностей данного подкласса цифровых сигналов, что предполагает решение следующих частных задач:
1. Анализ особенностей и ограничений процессов обработки мультимедийной информации и устройств, их реализующих. Постановка задачи и выбор направлений исследований.
2. Разработка эталонной продукционной модели распознаваемых |Ь) мультимедийных данных.
3. Разработка способа распознавания транспортных потоков мультимедийных данных на основе комбинации использования методов восходящего и нисходящего синтаксического анализа.
4. Разработка структурно-функциональной организации устройства распознавания потоков мультимедийных данных и анализ характеристик разработанного устройства.
Г| Методы и математический аппарат исследования. При проведении исследований использовались методы теории многоуровневых грамматических структур, формальных грамматик и метаграмматик, распознавания образов, теории вероятностей и математической статистики, теория проектирования ЭЦВМ.
Границы исследования. Цифровые сигналы мультимедийных данных в условиях априорной неопределенности их параметров и наличия искажений двоичной последовательности.
Научная новизна В ходе исследований и разработок получены следующие теоретические результаты:
1. Разработана эталонная продукционная модель транспортных потоков системного уровня ISO/ГЕС 13818 на основе регулярных метаграмматик, впервые позволяющая в продукционной форме описывать сложную иерархическую многоуровневую систему вложенных разнородных синхронизированных потоков мультимедийных данных, снижающая размерность конфликтного множества правил.
2. Разработан комбинированный структурно-лингвистический способ распознавания транспортных потоков мультимедийных данных, ориентированный на применение регулярных метаграмматик и совместное использование разработанных процедур восходящего и нисходящего неполного и полного синтаксического анализа. Разработанный способ позволяет проводить распознавание транспортных потоков системного уровня ISO/IEC 13818 с требуемой достоверностью и определение в процессе синтаксического анализа априорно неизвестных параметров и схем формирования полезной нагрузки.
3. На основе способа структурно-лингвистического анализа разработаны алгоритмы неполного синтаксического анализа, позволяющие осуществлять грамматический разбор потоков мультимедийных данных с использованием неполного набора правил подстановки, что обеспечивает повышение оперативности обработки.
4. Разработана структурно-функциональная организация устройства распознавания транспортных потоков мультимедийных данных, особенностью которой является распараллеливание работы блоков полного и неполного синтаксического анализа и дополнительное введение двух блоков памяти, применяемых для буферизации потока входных данных и организации блока продукционной модели.
Практическая ценность и реализация Разработанный способ позволяет проводить высокоскоростной анализ мультимедийных данных с выделением на этапах распознавания априорно неизвестных параметров и схем формирования данного подкласса цифровых сигналов. Предложенный способ может найти широкое применение при построении DVB-систем; серверов интерактивных программ; видеосерверов MPEG-2/DVB; генераторов тестовых транспортных потока ISO/IEC 13818; анализаторов потоков ISO/IEC 13818; серверов VOD (Video on demand); организации передачи IP-данных через DVB-системы. Разработанные алгоритмы неполного синтаксического анализа применяются для высокоскоростной обработки символьной информации.
Результаты диссертационной работы использованы в НИР «Исследование научно-технических путей обеспечения поддержки принятия решений и обмена координатно-привязанной информацией в перспективных территориально распределенных геоинформационных системах», НИР «Исследование и создание многофункциональных адаптивных средств демультиплексирования сигналов цифровых иерархий для информационно-телекоммуникационных систем» и внедрены в ОКБ «Авиаавтоматика», в учебный процесс КурскГТУ, в ФГУП «Курский НИИ» МО РФ.
Достоверность и обоснованность полученных в диссертации результатов подтверждается апробацией, а также соответствием результатов экспериментальных исследований основным теоретическим положениям и выводам, полученным в диссертации.
Апробация и публикация. Материалы диссертационной работы обсуждались на научной конференции «Распознавание-2001» (Курский ГТУ, 2001 г.), XXIV научной конференции (в/ч 45807-Р2, 2002 г.), на научной конференции «Распознавание-2003» (Курский ГТУ, 2003 г.), на научной конференции «Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий» (Улан-Удэ, 2004 г.). По теме диссертационной работы опубликовано 9 работ, в том числе: 3 статьи, 4 тезиса докладов на научных конференциях, 2 отчета о НИР.
Личный вклад автора. В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискателем разработано эталонная продукционная модель ISO/IEC 13818 на основе регулярных метаграмматик [9, 10, 67], разработан способ структурно-лингвистического распознавания мультимедийных потоков [59, 60, 63, 11], разработана структурно-функциональная организации устройства распознавания потоков мультимедийных данных [61].
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованной литературы (83 наименования). Текст диссертации включает 124 страницы, из них ПО страниц основного текста.
Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель, задачи исследований, научная новизна, практическая ценность, а также приведено краткое содержание каждого из разделов.
В первом разделе на основе анализа особенностей хранения и обработки мультимедийной информации в существующем и перспективном оконечном оборудовании вычислительных сетей и базах данных осуществлена постановка задачи и выбор направлений исследований.
Второй раздел посвящен выбору основных подклассов метаграмматик, используемых для построения эталонной продукционной модели распознаваемых потоков мультимедийных данных на основе регулярных метаграмматик, учитывающих сложную иерархическую многоуровневую схему формирования ISO/1EC 13818, позволившей в компактной продукционной форме задать основные правила формирования структур распознаваемого подкласса цифровых сигналов.
В третьем заделе разработан способ распознавания транспортных потоков мультимедийных данных системного уровня ISO/TEC 13818 (ТП ISO/IEC 13818-1 Systems), а также на основе способа разработаны два типовых алгоритма неполного синтаксического анализа и алгоритм полного синтаксического анализа ТП ISO/TEC 13818-1 Systems.
Четвертый раздел посвящен структурно-функциональной организации устройства распознавания транспортных потоков системного уровня ISO/IEC 13818.
В заключении излагаются основные результаты диссертационной работы.
Основные положения, выносимые на защиту.
Эталонная продукционная модель транспортных потоков системного уровня ISO/IEC 13818 на основе регулярных метаграмматик, впервые позволяющая описывать сложную иерархическую многоуровневую систему вложенных разнородных синхронизированных потоков мультимедийных данных.
Способ распознавания транспортных потоков мультимедийных данных на основе комбинации использования методов восходящего и нисходящего полного и неполного синтаксического анализа, позволяющий проводить анализ транспортных потоков мультимедийных данных и определять в процессе синтаксического анализа априорно неизвестные параметры и схемы формирования данного подкласса сигналов.
3. Алгоритмы неполного синтаксического анализа, позволяющие осуществлять динамический выбор приоритетных правил и управлять процессом выделения текущего нетерминального символа в мультимедийных потоках.
4. Структурно-функциональная организация устройства распознавания транспортных потоков мультимедийных данных, позволяющая за счет введения блоков памяти осуществлять буферизацию потока входных данных и обрабатывать сложноструктурированные мультимедийные данные.
Анализ особенностей стандарта isoaec 13818
Исследованию вопросов формирования, передачи, приема, распознавания и обработки мультимедийной информации, решению задач поиска и распознавания в ней различных классов сообщений посвящены работы [14, 18, 27,35,37,43,45,49,65,77-83].
Однако сложность решения задач формирования, передачи, приема, распознавания и обработки мультимедийной информации определяется недостаточной исследованностью особенностей передачи этих сигналов.
В данном подразделе проводится анализ особенностей стандарта ISO/IEC 13818 согласно [9, 14, 18, 22, 23, 27, 37,43-45, 65, 72,76, 81, 83].
Изначально, стандарт ISO/IEC 13818 (MPEG-2) разрабатывался для кодирования ТВ сигналов вещательного телевидения. Дальнейшее его развитие привело к использованию MPEG-2 как технологии спутникового телевещания. ISO/IEC 13818 сегодня является признанным международным стандартом доставки цифровых программ пользователям (на нем основаны системы цифрового наземного и спутникового ТВ-вещания; в MPEG-2 производится запись на DVD-диски), также он используется для доставки программных материалов в центры видеопроизводства и для обмена программами между телецентрами. Стандарт 1SO/IEC 13818 состоит из 10 частей, первые 3 получили статус международного стандарта: ISO/IEC 13818-1 -Systems, ISO/ШС 13818-2-Video, ISO/IEC 13818-3-Audio, ISO/IEC 13818-4 - Conformance Testing, ISO/IEC 13818-5 - Software Simulation, ISO/IEC 13818-6 - DSM-CC, ISO/IEC 13818-7 - Advanced Audio Coding (AAC), ISO/IEC 13818-8- 10-Bit Video (dropped!), ISO/IEC 13818-9 - Real Time Interface For Systems Decoders, ISO/IEC 13818-10 -Digital Storage Media Command and Control (DSM-CC) Conformance. Часть 1 стандарта описывает системный уровень кодирования. Она была разработана для описания элементарных потоков, в которых передаются аудиовизуальные данные, описанные в частях 2 и 3 стандарта. Системный уровень включает в себя 5 основных функций: - синхронизация мультиплексированных скомпрессир о ванных потоков при декодировании, - мультиплексирование компрессированных потоков в один поток, - инициализация буферизации в начале декодирования, - непрерывное управление буфером, - определение временных параметров.
В стандарте ISO/IEC 13818 в спецификации Systems описаны два вида потоков: транспортный (Transport Stream) и программный (Program Stream). Программный поток используется в средах, свободных от ошибок, в нем не используется помехоустойчивое кодирование. Он обычно состоит из больших пакетов переменной длины. Транспортный поток применяется в каналах передачи данных с ошибками (шумами). В нем применяется помехоустойчивое кодирование (код Рида-Соломона, сверточное кодирование). Формирование транспортных и программных потоков мультимедийных данных ISO/IEC 13818 изображено на Рис. 1.2.
Спецификация 13818-1 регламентирует элементарные потоки. При формировании единого потока данных из транспортных или программных потоков первым шагом мультимедийные и системные данные преобразуются в пакетные элементарные потоки. Этот вид потоков был разработан в рамках стандарта MPEG-1, ISO/IEC 11172. В стандарте MPEG-2 этот поток был использован для обеспечения совместимости со стандартом MPEG-1. Пакетный элементарный поток PES (packetised elementary stream) состоит из последовательности PES-пакетов. PES-пакет может быть переменной длины и состоит из заголовка и полезных данных.
Транспортный поток (ТП) представляет собой более высокий уровень организации данных и имеет сложную многоуровневую иерархическую схему формирования. В ТП пакетированные элементарные потоки, принадлежащие разным программам, переносятся в различных транспортных пакетах небольшой длины, снабженных кодозащитой для передачи в каналах с ошибками. Ошибки канала могут быть в виде ошибочной передачи битов или потери пакетов. Один транспортный поток может переносить несколько программ, не связанных единой временной базой, каждая из нескольких компонентов. Передача оказывается, по сути дела, асинхронной и потому не может управляться единым синхронизирующим сигналом. Транспортный поток может иметь как фиксированную, так и переменную скорость. В обоих случаях составляющие его элементарные потоки могут также обладать либо постоянной, либо переменной скоростью. Синтаксические и семантические ограничения, накладываемые на поток, совпадают в обоих случаях. Скорость транспортного потока определяется значениями и расположением полей ссылок на программные часы (Program Clock Reference -PCR), которые в общем случае отдельны для каждой программы. Создание и поддержание транспортного потока, обслуживающего несколько программ с различной временной базой при переменной общей скорости потока является сложной задачей.
Особенности формальных грамматик, входящих в общее структурно-лингвистическое описание транспортного потока ISO 13818-1 Systems
В данном подразделе предложен способ распознавания транспортных потоков мультимедийных данных, ориентированный на применение разработанной во втором разделе эталонной продукционной модели ТП ISO/ГЕС 13818-1 Systems на основе регулярных метаграмматик, а также ориентированных на этот класс метаграмматик методов синтаксического анализа.
Исходя из особенностей распознаваемого класса цифровых сигналов, разработаем общую процедуру распознавания ТП ISO/IEC 13818-1 Systems, реализующую предложенный способ.
1. Из общего потока данных необходимо выделить потоки мультимедийной информации. Выделение можно производить по некоторым стандартным значениям заголовков (например, по байту синхронизации в начале транспортного пакета).
2. По заголовку транспортного пакета необходимо определить структуру транспортного пакета - вид полезной нагрузки.
3. Для дальнейшего распознавания ТП необходимо определить некоторые параметры транспортного потока (например, информацию о программах, содержащуюся в пакетах с РГО=0х00)
4. В зависимости от определенных на первых этапах параметров и схем формирования проводится синтаксический анализ транспортного потока и на этапах распознавания выделение и сохранение в буфере значимых параметров и характеристик пакетов. Причем в силу особенностей структурно-лингвистического описания ТП ISO/ШС 13818-1 Systems шаги 1-3 процедуры можно реализовать с помощью алгоритмов неполного синтаксического анализа, а шаг 4 - алгоритмами полного и неполного синтаксического анализа.
Сущность предлагаемого способа заключается в организации комбинированного (двунаправленного) характера восходящего и нисходящего разборов структуры ТП и применении критерия выбора направления. Способ ориентирован на применение разработанной во втором разделе многоуровневой регулярной метаграмматики с TSP правилами согласования грамматик различных уровней для сегментации и структурно-лингвистического описания ТП ISO/IEC 13818-1 Systems [59, 60, 63].
Комбинированное использование методов неполного и полного восходящего и нисходящего синтаксического анализа позволяет в полном объеме учесть все требования, предъявляемые к средствам распознавания транспортных потоков мультимедийных данных.
Выделение потоков мультимедийных данных из общего потока данных производится путем анализа нескольких полей во входном потоке данных методом нисходяще-восходящего неполного синтаксического анализа.
Определение типа полезной нагрузки осуществляется путем анализа полей заголовка транспортного пакета методом нисходяще-восходящего неполного синтаксического анализа. При этом терминалы / уровня метаграмматики сохраняются в буфере для использования на следующих шагах синтаксического анализа, а также являются определяющими в построении схем формирования пакетов ТП ISO/IEC 13818-1 Systems, определение которых осуществляется на основании ТР правил согласования разработанной регулярной метаграмматики. После определения основных параметров и схем формирования структур сигналов с использованием методов полного и неполного синтаксического анализа осуществляется разбор транспортных потоков мультимедийных данных с одновременным занесением всех характеристик в буфер для дальнейшего использования.
В соответствии с разработанной схемой эталонной метаграмматики общая схема распознавания ISO/IEC 13818-1 Systems может быть представлена в виде общей многоэтапной процедуры грамматического разбора (рис. 3.1), причем существует строгое соответствие между уровнями метаграмматики, а также входящими в неё регулярными грамматиками, и подпроцедурами, входящими в общую процедуру разбора. Управление анализом осуществляется с помощью процедуры управления, предназначенной для выбора режима распознавания и порядка следования подпроцедур распознавания ТП.
Блок-схема разработанной системы структурно-лингвистического распознавания ТП ISO/IEC 13818-1 Systems представлена на рис. 3.2. Особенностью предложенной системы распознавания информации является наличие в ней дополнительных блоков, отражающих специфику способа синтаксического анализа ТП ISO/IEC 13818-1 Systems.
При теоретических и экспериментальных исследованиях разработанного способа было выяснено, что данный способ позволяет оперативно и с достаточной степенью достоверности распознавать ТП ISO/IEC 13818-1 Systems. Однако при наличии в сигналах ошибок типа вставки-выпадения бит необходимо проводить дополнительные исследования. Также решение задачи распознавания ТП ISO/IEC 13818-1 Systems может быть осуществлено с помощью аппарата стохастических метаграмматик. В таком случае в разработанную эталонную продукционную модель необходимо ввести вероятностные меры продукций, а также доработать способ распознавания ТП и входящие в него алгоритмы полного и неполного синтаксического анализа. В рамках способа распознавания ТП ISO/IEC 13818-1 Systems необходимо разработать алгоритмы полного и неполного синтаксического анализа.
Алгоритмы неполного синтаксического анализа транспортных потоков І80 ЛЕС 13818-1 systems
При решении задачи распознавания ТП ISO/IEC 13818-1 Systems, исходя из особенностей структур рассматриваемого класса цифровых сигналов, необходимо построить высокоскоростные эффективные алгоритмы для решения типовых задач, заключающихся в следующем:
1. Выделение потоков мультимедийной информации из общего потока данных. Производится путем определения стартового байта в начале транспортного пакета.
2. Выделение заголовков из пакетов транспортного потока. Производится путем определения полей заголовка транспортного пакета ТП ISO/IEC 13818-1 Systems.
Для решения таких задач в рамках структурно-лингвистического подхода может быть применен метод неполного синтаксического анализа (НСА), основанный на использовании ограниченного множества продукций и производящий анализ лишь части входной цепочки, что значительно повышает быстродействие обработки входных последовательностей [59, 60, 63]. Распознавание TS ISO/IEC 13818
Блок-схема системы структурно-лингвистического распознавания ISO/IEC 13818-1 Разработаем алгоритмы НСА в соответствии с разработанной во втором разделе эталонной продукционной моделью на основе регулярных метаграмматик.
Сущность алгоритмов заключается в следующем: В соответствии с эталонной продукционной моделью ТП ISO/IEC 13818-1 Systems производится нисходяще-восходящий синтаксический анализ слева направо по TS/TP правилам согласования [3, 4] входной цепочки двоичных символов до тех пор пока не будет принято решение о распознавании или не закончится входная цепочка двоичных символов.
Первый алгоритм НСА предназначен для выделения потоков мультимедийной информации из общего потока данных. Блок-схема алгоритма представлена на рис. 3.3. Алгоритм заключается в следующем: Установка начальных значений параметров работы алгоритма. Из входной битовой последовательности выделяется цепочка символов. Проводится грамматический разбор предъявленной цепочки входных символов с использованием продукций вида А, atAi грамматики G$. В случае если грамматический разбор удачен, по инверсному правилу TS управление передается на 2 уровень грамматике G$?. Так как проводится НСА, то для анализа используется только крайняя левая ветка дерева грамматического разбора грамматики G. Далее по правилу TS управление передается на 1 уровень грамматике G\ Аналогично, по правилу TS управление передается на О уровень грамматике G }. В случае, если грамматический разбор не удачен, входная битовая последовательность сдвигается влево на 1 бит и алгоритм повторяется с первого шага.
Шаги выполняются до тех пор, пока не будет принято решение о распознавании подкласса сигналов ТП.
Второй алгоритм неполного синтаксического анализа (рис. 3.4) предназначен для распознавания определенных типов мультимедийной информации на основе обработки полей заголовка ТП ISO/1EC 13818-1 Systems. Полученные в результате синтаксического анализа терминальные и нетерминальные символы определяют параметры формирования полезной нагрузки пакетов ТП ISO/IEC 13818-1 Systems (рис. 3.5).
Алгоритм заключается в следующем: Установка начальных значений параметров работы алгоритма. Как параметры могут приниматься терминальные и нетерминальные символы, распознанные на предыдущих шагах. Из входной битовой последовательности выделяется цепочка символов. Проводится грамматический разбор предъявленной цепочки входных символов с использованием продукций вида А, atAj грамматики G}. В случае если грамматический разбор удачен, по инверсному правилу TS управление передается на 2 уровень грамматике G%?. После срабатывания грамматики G терминалы (8 терминалов) грамматики G,2) сохраняются в буфер для выходных значений параметров. Эти параметры будут определять ТР правила согласования для грамматики четвертого уровня G , а также являться самостоятельными выходными данными. Далее по ТР правилу согласования и в соответствие с заданными начальными параметрами работы алгоритма управление передается на 4 уровень грамматике G . В случае, если грамматический разбор удачен, управление передается на 1 уровень грамматике GJV. Аналогично, по правилу TS управление передается на О уровень грамматике GJ . В случае, если грамматический разбор не удачен, входная битовая последовательность сдвигается влево на 1 бит и алгоритм повторяется с первого шага. Шаги выполняются до тех пор, пока не будет принято решение о распознавании подкласса сигналов ТП.
Структурно-функциональная организация устройства распознавания транспортных потоков системного уровня isoaec 13818
Приведем общее описание и схему работы устройства распознавания ТП ГЗО/ГЕС 13818-1 Systems [61]. Устройство распознавания ТП (рис. 4.2) содержит блок управления и настройки, три буферных ОЗУ, блок предобработки, два блока синтаксического анализа, блок эталонный описаний, блок генераторного оборудования, блок принятия решения.
Соответствие блоков устройства с блоками декодера (рис, 4.1) организовано следующим образом: блок управления и настройки -микропроцессор, блок 1 синтаксического анализа - селектор синхроимпульсов, Построение таблиц: PAT, РМТ, DVB, блок 2 синтаксического анализа - РШ-фильтрация.
Устройство работает следующим образом. Имеется два режима работы. Первый - режим настройки и диагностики, второй - режим распознавания потоков. В первом режиме блок управления и настройки инициирует запись эталонной продукционной модели в блок эталонных описаний. Сигналы записи поступают на входы блока эталонных описаний и записываются в него по текущему адресу. После этого на вход нового адреса блока управления и настройки поступает сигнал, который поступает на соответствующий вход генераторного оборудования, изменяя состояние его счетчика. Далее запись данных в блок эталонных описания осуществляется, так же как описано выше по новому адресу.
Для определения правильности настройки блока эталонных описаний сигналом установки в ноль счетчик позиций блока генераторного оборудования устанавливается в исходное состояние. После чего сигналами контроль и чтение блок управления и настройки осуществляет чтение из блока эталонных описаний по текущему адресу. Считанные данные сравниваются с исходными. Далее осуществляется смена адресов блока эталонных описаний и считывание данных из блока эталонных описаний по новому адресу. В случае удачной проверки устанавливается сигнал эталон записан.
Далее осуществляется перевод устройства в режим работы. На тактовый вход блока генераторного оборудования поступают тактовые импульсы с соответствующего входа устройства. На адресные входы блока эталонных описаний с адресных выходов блока генераторного оборудования поступают сигналы счета, при этом на его выходах формируются соответствующие сигналы. По сигналу с выхода «конца пакета» в блоке генераторного оборудования осуществляется синхронная установка в исходное состояние счетчика позиций тактовым импульсом с тактового входа устройства, следующим за появлением данного сигнала. Сигналы с информационных выходов блока эталонных описаний, а так же тактовые и информационные импульсы с тактового и информационного входов устройства поступают на соответствующие входы блок 1 синтаксического анализа ТП.
Блок управления и настройки инициирует запись потока в буферное ОЗУ 1. Когда буферное ОЗУ 1 заполняется, происходит переключение входного потока данных в буферное ОЗУ 2 (аналогично переключается входной поток в буферное ОЗУ1). Блок синтаксического анализа начинает считывание из буферного ОЗУ1 и инициируется процедура распознавания пакетов. Блок 1 синтаксического анализа ТП осуществляет определение начала потока мультимедийных данных путем грамматического разбора в соответствии с загруженными описаниями и поиска первого стартового байта «01000111» в заголовке ТП, и формирование результата сравнения на выходе положительного отклика. До принятия положительного решения о том, что «сигнал наш», обработанные данные поступают в буферное ОЗУ 3. Сигнал с выхода отклика блока 1 синтаксического анализа ТП поступает на соответствующий вход блока принятия решения, на другие входы которого поступают значения параметров принятия решения о распознавании сигналов.
Блок принятия решения о распознавании сигналов работает следующим образом. При отсутствии на его входе положительного отклика с соответствующего выхода блока 1 синтаксического анализа ТП, его реверсивный счетчик находится в нулевом состоянии. Сигналом с выхода нулевого состояния блока принятия решения разрешается работа удалителя такта в блоке генераторного оборудования. При поступлении положительного отклика на вход отклика с соответствующих выходов блока 1 синтаксического анализа ТП, его реверсивный счетчик устанавливается в режим положительного счета и увеличивает свое состояние на единицу. При этом сигналом с выхода нулевого состояния этого блока запрещается работа удалителя такта в блоке генераторного оборудования. Таким образом, реверсивный счетчик блока принятия решения увеличивает свое состояние на единицу, а при отсутствии уменьшает на единицу. Когда разность сигналов положительного и отрицательного откликов достигает заданного значения, при поступлении следующего положительного отклика, реверсивный счетчик устанавливается в максимальное состояние. Таким образом, устройство переходит в режим распознавания пакетов, о чем свидетельствует сигнал на выходе «Наш пакет». В этом режиме устройство находится до тех пор, пока разность сигналов положительного и отрицательного откликов не достигнет заданного значения. При этом блок принятия решения устанавливается в ігулєвое состояние, и устройство переходит в режим поиска пакета, как было описано выше.
Сигналом «Наш пакет» разрешается информационный выход блока 2 синтаксического анализа ТП. блок 2 синтаксического анализа ТП с учетом полученных параметров ТП и информации из PSI осуществляет распознавание входной информации в соответствии с загруженными описаниями. Данные с выхода блока 2 синтаксического анализа ТП поступают (опционально) в буферное ОЗУ 3, на выход устройства, а также (опционально) через блок управления и настройки могут быть введены в ПЭВМ для последующей программной обработки. В это время блок I синтаксического анализа ТП осуществляет распознавание новых пакетов TIX
Рассмотрим техническую реализацию отдельных блоков устройства распознавания ТП ISO/IEC 13818-1 Systems. Для организации хранения входных, выходных, промежуточных и эталонных данных предложено использовать однотипные статические ОЗУ SRAM 32Кх8.
Особенности структур данных и схем формирования ТП ISO/IEC 13818-1 Systems предполагают обработку достаточно большого количества служебной информации до начала полного анализа полезной нагрузки. В частности, необходимо загрузить в память таблицы с программной информацией PSI, определить отсчеты времени для синхронизации разнородной информации, определить формат передаваемых данных и пр. Следовательно, необходимо анализировать определенное количество пакетов ТП, прежде чем начать обработку полезной нагрузки. Для решения этой задачи, а также для повышения быстродействия устройства предложено осуществлять буферизацию входного потока данных от внешнего источника с последующей ее высокоскоростной передачей на обрабатывающие блоки устройства. Эта функция реализована двумя статическими ОЗУ и коммутатором (рис. 4.8). Входные данные в устройство поступают последовательно, из буферных ОЗУ на обрабатывающие блоки поступают параллельно по 8 разрядной шине данных (ШД).
