聚縮醛組合物及其制備方法

專利名稱:聚縮醛組合物及其制備方法
本發明是關于一種用于數字輸入信號的一組N輸入樣本離散余弦變換系數的實時計算的裝置。該裝置特別適宜對數字化視頻信號進行變換編碼，以降低其位率。以下稱這種裝置為DCT裝置。
本發明還涉及到從如此求得的系數計算出原N個輸入樣本用的裝置。這個裝置以下稱之為IDCT裝置。
如通常大家所知道的那樣，變換編碼是簡化數據的一種方法，這種方法是將電視圖象劃成多個N×N象素塊，把各象素塊視為一系列(N×N)個彼此正交的基本圖象B(i，k)的總和，其中i，k＝0，…N-1，其各自的加權因子為y(i，k)。這里進行數據簡化是可能的，這是因為由于在象素塊中的各象素具有相關性，因而信息只集中于數量有限的非相關性基本圖象上，所以只有各有關權因子是重要的，其它可以不予考慮。
為從數學上說明各加權因子的計算方法，用N×N矩陣X表示N×N的象素塊，在N×N矩陣Y中安排各加權因子，限定N×N變換矩陣A使其與各基本圖象B(i，k)有關。更詳細地說，下列關系式成立(1)…B(i，k)＝AiATk。式中，Ai表示一個各列等于變換矩陣A第i列的矩陣，ATk表示一個各行等于矩陣A第k行的矩陣。這時，所述各加權因子是從矩陣乘法(2)…Y＝ATXA得出的。(2)式中，AT表示經過轉置后的矩陣A。有關上述內容更詳細的資料，見參考資料1。
要按(2)式計算各加權因子，原變換矩陣A及其轉置后的形式A必須是已知的。但(2)式與(3)式…XT＝(XA)TA等效，因而要將該矩陣相乘只需應用變換矩陣A。更詳細地說，可以先計算積陣P＝XA，然后將P轉置，最后計算YT＝PTA。進行(3)式矩陣乘法用的裝置在，例如，參考資料2中有介紹。要轉置P可利用一個中間存儲器。將P在該中間存儲器中逐行寫入，逐列讀取。由于X和PT都乘以同一個矩陣A，因而可以用同一個電路進行以上兩個乘法。
為從這樣獲得的各加權因子還原成各原象素塊，必須對這些加權因子進行如下的逆轉換(4)…X＝AYAT按照以上所述，(4)式與(5)式等效(5)…X＝A(AYT)T應該指出，諸如(3)式中的P＝XA和YT＝PA，或(5)式中的P′＝AYT和X＝APT等積陣是從一系列矢量矩陣乘法求得的。實際上是將，例如，X的各行乘以A，以求出P的對應行。
我們發現，這種變換中不能忽略的各加權因子的數目與所選用的各基本圖象的結構有密切關系，因而也與所選用的變換矩陣有密切關系。目前經常使用的最佳變換矩陣是離散余弦變換矩陣，這種矩陣各元素a(i，k)的定義如下(6)…ai，k＝Qe(k)COS｛π(2i+1)k/2N｝，i，k＝0，1，2，…N-1若k＝0，則e (K ) = 1 /2]]>若k＞0，則e(k)＝1Q是比例常數，若該矩陣用以計算正變換的各加權因子，則Q＝2/N，若該矩陣用以計算逆變換的加權因子，則Q＝1。
將兩個N×N矩陣彼此按一般方法相乘時(這叫做直接法)，為了積陣的各N積元素需要做N2個乘法運算，還需要N(N-1)個加法運算。例如，參數資料3中就介紹了根據該直接法工作的DCT裝置。參考資料4和5介紹了所謂快速法，這種方法用少得多的乘法和加法運算得出所希望的結果。例如，采用參考資料5所述的方法時，若N＝8，則只需進行13次乘法和29次加法運算。這些公知方法的缺點在于，計算過程中的中間結果，由于以后還要經過若干處理步驟，因而必須非常準確(這就是說，這些中間結果的字長必然很長)。這里所說的還需要進行的若干處理步驟顯然是乘法。
本發明的目的是提供一種DCT裝置的另一種實施方案，這個實施方案對各中間結果精確度的要求不怎么嚴，與參考資料與所介紹的DCT裝置相比，需要進行的數學運算次數雖然可能有所增加，但增加的次數卻是可以接受的。
本發明的DCT裝置包括-合成裝置，一行N×N象素塊的N個象素及若干輔助樣本即加到此合成裝置，以便加上或減去預定的象素組合，和加上或減去的預定輔助樣本的組合，從而產生和數樣品和差數樣本;
-選擇裝置，用以接收該和數樣本及差數樣本，并提供所述輔助樣本和轉移樣本，各輔助樣本由從所述和數及差數樣本中選取的樣本組成，轉移樣本則由剩下的和數及差數樣本組成。
-乘法裝置，用以接收各轉移樣本，并將各轉移樣本只乘從多個預定的加權因子中選取的一個加權因子以產生積樣本;
-累積裝置，用以接收積樣本，并累加各給定樣本以產生各項系數。
采用本發明則各輸入象素只需用一些數乘一次(在此為變換矩陣的乘法因子)，因而各中間結果的精確度要求不大于各系數所要求的精確度。但這一來，數學運算的次數增加了(至少與參考資料5所述的DCT裝置比較是如此)。事實上，本發明的這種DCT裝置在N＝8時需要進行約22次乘法運算和34次加法運算(包括20次累加運算)，而這些運算次數在實用中還是可以接受的。
參考資料
1.彩色電視的實時正交變換;
H.Bacchi，A.Moreau.
《菲利普技術評論》1978/1979年第8卷，第4/5期，第119-130頁。
2.彩色視頻信號數字化的方法及其裝置;
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3.多點離散余弦處理機;
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4.離散余弦變換的快速計算算法;
W.H.Chen，C.H.Smith，S.C.Fralick;
《電氣與電子工程師協會會刊-通信部分》1977年9月第COM-25卷，第1004-1009頁5.計算離散余弦變換的新算法，B.G.Lee;《電氣與電子工程師協會會刊-聲學、話音和信號處理部分》1984年，第ASSP-32卷，第6期，第1243-1245頁6.用圖象變換碼將時間離散視頻信號數字化的方法及裝置;J.H.Peters;美國專利4，398，217。
圖1是視頻信號變換和編碼裝置的示意圖;
圖2表示該諸信號采樣的時刻，也表示湊在一起形成一個塊的諸信號樣本;
圖3是變換裝置的一個實施例;
圖4是一個8×8DCT變換矩陣;
圖5表示一組8個輸入樣本Xi，k與8個變換系數Pi，k之間的關系;
圖6是新DCT算法的示意圖;
圖7是本發明按圖6算法的DCT裝置;
圖8是圖7的DCT裝置的又一個實施例;
圖9是可用于圖8裝置中的選擇電路;
圖10是說明圖8DCT裝置工作情況用圖圖11是本發明IDC裝置置示意圖。
圖1是視頻信號變換和編碼裝置示意圖。該裝置包括一個供應視頻信號
(t)的視頻信號源1。該信號加到取樣電路2，取樣電路2則在取樣脈沖S(qT)的控制下從該視頻信號對樣本
(qT)取樣。在此情況下，q＝…，-1，0，1，2…各取樣脈沖以fs＝1/T的頻率出現。然后將這些視頻信號樣本加到模/數轉換器3上。模/數轉換器3提供數字視信號樣本X(q)。這些樣本依次加到變換和編碼裝置4上，以產生所要求的變換加權因子。變換和編碼裝置4，更詳細地說，包括變換裝置5，變換裝置5接收視頻信號樣本x(q)并將它們轉換成變換加權因子y(m)。接著，這些變換加權因子加到字長可調的編碼器6，編碼器6則將各變換加權因子轉換成適當字長的代碼字z(m)。編碼器6包括一個輔助編碼器61，輔助編碼器61的作用是接收各變換加權因子，確保編碼真實。代碼字z(m)的字長由量b(j)確定，量b(j)則由位分配存儲器62提供。因此該輔助編碼器提供字長變化的代碼字z(m)，而且確保不考慮各給定變換加權因子y(m)，即在它們編碼時不采用任何位。參考資料6介紹了編碼器6一個特別值得推薦的實施方案。應該指出，從視頻信號取樣和從視頻圖象取樣的樣本在圖2中用點示意表示。
為完整起見，圖3顯示了變換裝置5的一個實施例，這是塊形成電路7和變換電路8的示意圖。塊形成電路7按例如圖2所示N＝8時的方法將圖象劃分成數個N×N象素(視頻信號樣品)塊。為此，塊形成電路7的輸入端70接收連續出現的視頻信號樣本X(q)。在輸入端70上連接有N-1(＝7)個級聯排列的延遲線路71(.)，各延遲線路的容量為R-8個視信號樣本。其中R是一電視行各視頻信號樣本的數目。該塊形成電路7的輸入端70和各延遲線路71(.)的輸出端都通過各“與”門電路72(.)接到“或”門電路73的輸入端。各“與”門電路也按這樣的方式接收八個控制脈沖，使得先是來自延遲線路71(7)的八個視頻信號樣本加到變換電路上，接著是來自延遲線路71(6)的八個視頻信號樣本，然后是來自延遲線路71(5)的八個視頻信號樣本，如此類推，先后加到變換電路上。這些控制脈沖由微型組件的64計數器74產生，取樣脈沖即加到模64計數器74中。解碼網絡75接到計數器74上，其八個輸出端75(.)接到各“與”門電路的輸入端。每次計數器的計數位置有1，2，3，…8中的任何一個位置時，解碼網絡75就在輸出端75(7)提供一個邏輯“1”。每次計數器的計數位置為9、10、11、…16等中的一個位置時，在輸出端75(6)就出現一個邏輯“1”。一個象素塊的各視頻信號就以這種方式逐行連續出現在“或”門電路73的輸出端上。
變換電路8由第一變換器9、存儲器10和第二變換器11組成。這些變換器結構相同，個個都由DCT裝置組成。在此情況下，變換器9提供積陣P＝XA(見(3)式)，積陣P是由諸系數Pi，k組成。這些系數在控制電路12控制下逐行寫入存儲器10中，逐列從該存儲器中讀出。轉置積陣PT即以這種方式取得，然后加到變換器11上。
在變換器9或11中，象素塊一行中的所有N個象素以DCT布局的形式都乘以DCT變換矩陣A的所有N列(矩陣A的各元素系限定于(6)式的范圍內)，N＝8時如圖4所示。在圖4中，很明顯DCT矩陣因測角函數所具有的周期特性而具有極其特殊的結構。當一個8×8象素塊的第i行的視頻信號樣本Xi，0、Xi，1，…Xi，7表示，積陣P第i行的各項系數用Pi，0、Pi，1、…Pi，7表示時，圖5中所示的關系適用于該兩者之間。在圖5中，DCT矩陣的各元素ai，k采用了簡化的寫法。各元素ai，k的量用變換元素Cmg代替，其定義如下(7)Cmg＝ 2/(N) Cos〔(m/q)π〕在上述情況下，N＝8，故q＝16。這時，下列關系成立，即C416等于 2/(N) cos(4π/16)當N＝8時，則ai , k= 2 / (N2)]]>。
圖6是圖5N＝8時所適用的算法。從圖6中可以看出，要計算各系數Pi，k，可以先加上或減去那些待乘以各相等變換元素Cmg的視頻信號樣本。這之后才真實地進行乘法運算。從圖6也顯然可以看出，若N＝8，則對每8個系數組成的一組所需進行的運算不超過22個乘法、14個加法和24個累加運算。在這方面應該指出的是，在圖上的任何分支中不出現兩個或兩個以上的乘法，這個性質在確定各中間結果的字長時非常重要。圖6中，這些中間結果用字母u、v、w、e表示。
圖7是根據圖6中所示的新DCT算法實施的DCT裝置的一個實施例。它包括一個混洗電路903，各視頻信號樣本即按xi，o、xi，1、…xi，7的順序加到該電路中。混洗電路903提供同樣的視頻信號樣本，但以不同的序列提供。更具體地說該順序為xi，0、xi，7、xi，3、xi，4、xi，1、xi，6、xi，2、xi，5。該諸視頻信號即以這種順序通過輸入端901加到混合電路90。輔助樣本也通過輸入端902加到混合電路90上。加法和減法運算是在這些視頻信號樣本和輔助樣本上進行的，從而得出和數樣本和差數樣本，這些樣本在圖6中以u0至u7表示，在圖5中用括弧括起來。這些樣本加到選擇電路91，選擇電路91則將圖6中所示的和數樣本u0、u1、u2、u3、v0、v1作為輔助樣本加到混合電路90的輸入端902上。差數樣本u4、u5、u6、u7、v2、v3、w1以及和數樣本w0都作為轉移樣本加到乘法電路92上，各轉移樣本即在乘法電路92中乘以圖6中所示的各有關變換元件，從而得出圖6中所示的z0至z21的積樣本。這些積樣本加到累加電路93，累加電路93則如圖6所示，將給定的各積樣本加起來，得出所要求的各系數pi，m。這些系數可暫時存儲在緩沖存儲器94中。
在所舉的實施例中，從實用的角度出發，在選擇電路91和乘法器電路92之間加了一個存儲器電路95。之所以這樣做是因為在混合電路90中進行數學運算的速率可以低于在乘法電路92中進行數字運算的速率。
圖8是DCT裝置更詳細的實施方案。此裝置運算情況的示意圖如圖10所示。更詳細地說，圖10中的第一列表示圖8中各存儲器的編號，其它各列表示出現時鐘信號之后該存儲器的內容。這些時鐘脈沖在第一行中從1一直編號到53。在圖8中，各視頻信號樣本和各系數不采用上面和圖6中使用過的腳標i。應該指出的是，圖10中短線“一”表示有關存儲器的內容不變。
在圖8所示的DCT裝置中，混洗電路903由兩個帶可尋址存儲單元的存儲器903(.)組成，例如，隨機存取存儲器RAM。每個存儲器903(.)接收視頻信號樣品xi，k。這些存儲器由讀寫地址指令WRj和Rj這樣控制，使得各給定的視頻信號都寫入這些存儲器中之一，同時，出現在其它存儲器中的視頻信號樣品則從該存儲器讀取。從該存儲器讀取的視頻信號樣品xi，0、xi，3、xi，1、xi，2在響應圖10中所示的其中一個時鐘脈沖1、7、13、19時臨時存儲在緩沖存儲器904(1)的混合電路90中，緩沖存儲器904(1)可制成一個鎖存器，由鎖存啟動指令LE1控制。在響應時鐘脈沖4，10，16，22，時從此存儲器903(.)讀取的視頻信號樣本在混合電路90中加到由鎖存啟動指令LE2控制的鎖存器904(2)上。兩鎖存器904(.)的實際內容在響應其它各時鐘脈沖6、12、18、24、30、36、45時通過選擇電路905(.)加到鎖存器906(.)，鎖存器906(.)在響應鎖存啟動指令LE3的出現時把這些實際內容接管過來。
各選擇電路905(.)以同樣方式構成，個個都有兩個輸入端9051(.)和9052(.)。各輸入端9052(.)接收視頻信號樣本，存儲在鎖存器904(.)中，各輸入端9051(.)。則接收各輔助樣本，通過各輸入端902(.)加到混合電路上。這些選擇電路905(.)也接收兩個控制指令SEL1和SEL2，該兩指令確保來自鎖存器904(.)的視頻信號或在輸入端905(.)的輔助樣本存儲在鎖存器906(.)中。如圖9所示，該選擇電路可僅僅由兩個“與”門電路9053(.)和9054(.)以及一個“或”門電路9055組成。在這種方式下，可以實現這樣的情況，例如，在出現時鐘脈沖6之后，鎖存器906(.)有視頻信號樣品xi，0和xi，7，同時在出現，例如，時鐘脈沖36之后這些鎖存器有輔助樣本u1和u2。
鎖存器906(.)中的樣本加到加法減法電路907中，該電路由加法指令AC和減法指令SC控制。此電路在每次該兩樣本出現在鎖存器906(1)和906(2)中時進行減法運算，從而得出差數樣本u3、u4、u6、u5、v3、v2、w1。同樣，將該兩樣品相加即得出和數樣本u0、u3、u1、u2、v0、v1、w0。各樣本加到選擇電路91上，在該電路中，這種樣本在響應鎖存啟動指令LE4(與時鐘脈沖3、9、12、15、18、21、24、27、30、33、36、39、42、28、51重合)時在鎖存器中被提出。各差數樣本和和數樣本w0接著直接作為轉移樣本加到緩沖器電路95上。其它和數樣本臨時存儲在三個鎖存器911(.)中的一個，這些鎖存器分別由鎖存啟動指令LE5、LE6和LE7控制。從圖10可以詳細看出哪一個和數樣本存儲在哪一個鎖存器中。從圖10中還可以看出何時進行存儲，何時將這種和樣本作為輔助樣本加到鎖存器906(.)中。例如，和數樣本u0和u3在響應時鐘脈沖30時分別存儲在鎖存器906(1)和906(2)中，以便接著提供差數樣本v3，差數樣本v3在響應時鐘脈沖33時存儲在鎖存器910中以便在響應時鐘脈沖34時順次傳送到緩沖器電路95中。加法減法電路在響應兩和數樣本u0和u3時所提供的和數樣本u0存儲在鎖存器910中以響應時鐘脈沖36，然后在響應時鐘脈沖37時將之存儲在鎖存器911(1)中，如此類推。從圖10中可以看出，所有八個視頻信號樣本xi，0至xi，7在52個時鐘脈沖之后被轉換成八個當時都出現在存儲器951(1)中的轉移樣本u4、u5、u6、u7、v2、v3、w0、w1。
緩沖器電路95也按混洗電路903同樣的方式組成，同樣也包括兩個分別受讀和寫地址指令Rj和WRj控制的RAM951(.)。在該情況下控制過程也是這樣進行，使得所有計算出來的轉移樣本，從存在于諸存儲器9031(.)中的某一給定組的視頻信號開始，都寫入諸存儲器951(.)中的一個存儲器中。在圖10中，假設實際計算出來的各轉移樣本都寫入存儲器951(1)中，且存儲器951(2)包括所有在上一個52時鐘脈沖周期中計算出來的轉移樣本。從圖10可以看出，這就是說，在第四個時鐘脈沖之后，存儲器951(2)包括一套全新的轉移樣本。
為計算所要求的各變換系數，也將這些轉移樣本加到乘法電路92上。此電路包括另外兩個分別受鎖存啟動指令LE8和LE9控制的鎖存器921和922。從一個存儲器924(例如ROM)接收諸變換元素Cmq的乘法器923是裝在該兩鎖存器之間。該ROM由一地址指令R5控制。鎖存器922的內容加到累加器電路93上，累加器電路93按公知的方式組成，它包括加法器電路931和存儲器932。存儲器932只能容納加法器931所提供的一個字，它借助于復位指令RES復位。加法器931所提供的和數在響在寫指令WR5時寫入該存儲器中。該和數也可借助另一個寫指令BE寫入緩沖存儲器94中。
從圖10中可以看到，各轉移樣本u7、u4、u6、u5在響應時鐘脈沖6，8，10和12時分別寫入鎖存器921中，分別乘以變換元素C116、C716、C316、C516，從而相繼得出積樣本z18、z6、z14、和z10，這些積樣本在累加器電路93中累加，從而使變換系數pi，1在響應時鐘脈沖16時可以寫入緩沖存儲器94中。與此相應求出其它各變換系數，使此緩沖存儲器94在響應時鐘脈沖52時容納一套全新的八個變換系數。如圖10所示，在第四時鐘脈沖出現之后的一瞬間出現同樣的情況。
上述時間脈沖的產生速率為，例如，視頻信號樣品產生時的取樣頻率的六倍。它們可借助于倍頻器電路96從脈沖源97所提供的取樣脈沖S(qT)中得出。這些時鐘脈沖也用以產生各種指令。因此它們就加到模48計數器上，該計數器的計數位置則作為加到帶若干可尋址存儲單元的存儲器99(例如ROM)的地址使用。各存儲單元包括所有指令的值“0”和“1”。這些指令借助由多條線組成的總線100加到各不同元件上。
在本說明書的開端已經說明，為收集原來各象素，需要對最后得出的各加權因子進行逆變換。要進行這個逆變換就要進行離散余弦逆變換。這可借助圖11所示的IDCT裝置進行。IDCT裝置與圖7DCT裝置的區別僅僅在于各電路組合90、91和92、93的配置上。
權利要求
1.一種聚縮醛組合物，該組合物含有68至99.8995重量百分數的聚縮醛，0.1至30重量百分數選自炭黑、碳纖維和石墨的一種碳質材料及0.0005至2重量百分數的一種堿金屬化合物或堿土金屬化合物。
2.根據權利要求
1的組合物，其中所述的化合物是碳酸鹽、磷酸鹽、氫氧化物或氧化物。
3.根據權利要求
1的組合物，其中所述的化合物是堿金屬碳酸鹽。
4.制備聚縮醛組合物的方法，該方法包括將0.0005至2重量百分數(基于所得組合物)的一種堿金屬化合物或堿土金屬化合物與聚縮醛混合，然后將所得混合物熔融，并在聚縮醛開始分解之前，混入0.1至30重量百分數(基于所得組合物)選自炭黑、碳纖維和石墨的一種碳質材料。裝置，N信號樣本或N系數即以第一系列的方式加到混洗裝置上，混洗裝置再以第二系列的方式提供這些對應于待加或減各樣本的組合的信號樣本或系數。
5.如權要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述混合裝置包括兩個存儲器，用以存儲第一和其次的第二樣本，這些樣本由一個選擇電路提供，加到一個加法減法電路上，選擇電路接收信號樣本或累加樣本和和輔助樣本，并將它們有選擇地加到該兩存儲器中。
專利摘要
一種聚縮醛樹脂組合物，該組合物含有0.1～30％按總組成重量計的一種、或兩種或多種的碳質材料(其中包括炭黑、碳纖維和石墨)及0.0005至2％(按總組合物重量計)的一種或兩種或多種選自堿金屬化合物和堿土金屬化合物的材料。
文檔編號C08K3/22GK87103642SQ87103642
公開日1987年11月25日 申請日期1987年5月16日
發明者奧城進, 池上榮太郎, 東山精一, 宮地裕之 申請人:聚塑料株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan