RU2482604C1 - Method of compressing digital information using reference electrical signal - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: method of compressing digital information using a reference electrical signal, which employs a preselected electrical compression signal S(N) and a reference electrical restoration key signal K(N), which are altered by an arithmetic logic unit (ALU) using electrical signals which correspond to information elements, the digital codes of which are compressed, resulting in an altered reference electrical compression signal S(n) and an altered reference electrical restoration key signal K(n), through which restoration of initial electrical signals is subsequently carried out, said initial electrical signals corresponding to information elements whose digital codes were compressed, wherein during compression, digital positions of the reference electrical signal represent any changes in the reference signal and therefore contain full information on electrical signals coming in for compression.

EFFECT: faster compression and restoration of electrical signals.

Description

Способ сжатия цифровой информации с помощью эталонного электрического сигнала относится к электронной технике и найдет применение в компьютерной технике, в каналах связи для передачи цифровых данных, создания любых видов радиосвязи, включая сотовую связь, в цифровом радио и цифровом телевидении.A method of compressing digital information using a reference electrical signal relates to electronic equipment and will find application in computer technology, in communication channels for transmitting digital data, creating any type of radio communication, including cellular communications, in digital radio and digital television.

Применение на практике предлагаемого способа сжатия позволит осуществлять передачу информации в сжатом виде, между источником и потребителем информации в объемах, которые от сотен и до десятков тысяч раз превосходят объемы, которые в настоящее время передают за единицу времени.The practical application of the proposed compression method will allow the transmission of information in a compressed form between the source and the consumer of information in volumes that are hundreds or tens of thousands of times greater than the volumes that are currently transmitted per unit of time.

Сжатие цифровой информации выполняют с помощью арифметического - логического устройства (АЛУ), которое используют как инструмент для сжатия электрических сигналов с цифровыми кодами, которые соответствуют элементам информации. При сжатии цифровой информации в качестве АЛУ используют: компьютер, микропроцессор, микроконтроллер, однокристальные микро-ЭВМ или специально изготовленное микропроцессорное устройство. В процессе сжатия исходной цифровой информации, микропроцессор выполняет функцию компрессора цифровой информации, а в процессе восстановления исходной цифровой информации микропроцессор выполняет функцию декомпрессора.Compression of digital information is performed using an arithmetic-logic device (ALU), which is used as a tool for compressing electrical signals with digital codes that correspond to information elements. When compressing digital information, the following are used as ALU: a computer, a microprocessor, a microcontroller, single-chip micro-computers or a specially made microprocessor device. In the process of compressing the original digital information, the microprocessor performs the function of a compressor of digital information, and in the process of restoring the original digital information, the microprocessor performs the function of a decompressor.

Применение способа сжатия цифровой информации с помощью эталонного электрического сигнала в компьютерной технике позволит сжать «длинные» данные и обрабатывать в сжатом виде. Другими словами, обработка сжатых данных позволит использовать специальную арифметику сжатых чисел. В результате получим увеличение быстродействия процессов обработки «длинных» данных.The use of a method of compressing digital information using a reference electrical signal in computer technology will allow you to compress "long" data and process it in a compressed form. In other words, processing compressed data will allow you to use special arithmetic of compressed numbers. As a result, we get an increase in the speed of processing processes of "long" data.

Применение предлагаемого способа сжатия в сети «Интернет» многократно увеличит его пропускную способность, быстродействие и криптографическую защиту передаваемой информации, а также практически сведет на нет смысл распространения компьютерных вирусов и хакерских атак. Это связано с тем, что в этом случае восстановление информации можно выполнять под контролем антивирусной программы, которая будет выполнять анализ цифрового кода восстанавливаемой информации и в случае определения кода вируса уничтожит его.The application of the proposed compression method on the Internet will significantly increase its throughput, speed and cryptographic protection of the transmitted information, as well as practically nullify the point of spreading computer viruses and hacker attacks. This is due to the fact that in this case, information recovery can be performed under the control of an antivirus program that will analyze the digital code of the information to be recovered and, if the virus code is determined, will destroy it.

В случае применения специального изготовленного микропроцессора для сжатия информации в сотовых телефонах, мы без проблем сможем передавать с камеры сотового телефона в режиме реального времени, как звук, так и изображение с качеством изображения, которое достигнуто в современном телевидении, и в результате чего получим сотовый видеотелефон.In the case of using a special manufactured microprocessor to compress information in cell phones, we can easily transmit from the cell phone camera in real time both sound and image with image quality achieved in modern television, and as a result we get a cell video phone .

Применив такой специальный микропроцессор в телевидении нового поколения, в этом случае телеприемники смогут выполнять без проблем как функцию телевизора, так радиоприемника. Такой телеприемник сможет принимать большое количество различных цифровых видео и радиопрограмм, используя для этого простое универсальное входное устройство. В этом случае передающий радиотелецентр, с помощью одного комплекта передающего оборудования, будет псевдоодновременно передавать различные видео- и радиопрограммы. Радио и телепрограммы в сжатом виде передают последовательно, применяя для этого разделение по времени, т.е. для каждой программы выделяют малый квант времени, а каждой из передаваемых программ присваивают свой номер. В результате получим высокоэффективное цифровое телевидение и радио.Applying such a special microprocessor in a new generation television, in this case, television receivers will be able to perform without a problem both the function of a television and a radio receiver. Such a television receiver will be able to receive a large number of various digital video and radio programs using a simple universal input device. In this case, the transmitting radio center, using one set of transmitting equipment, will pseudo-simultaneously transmit various video and radio programs. Radio and television programs in compressed form are transmitted sequentially using time division, i.e. a small time slice is allocated for each program, and each of the transmitted programs is assigned its own number. As a result, we get high-performance digital television and radio.

Используя микропроцессор для передачи сжатой информации в каналах передачи данных, получают возможность передавать огромный объем цифровой информации за единицу времени. Передача в сжатом виде большого объема цифровой информации за единицу времени эквивалентна расширению полосы пропускания существующих каналов связи в сотни или тысячи раз (эффективная полоса пропускания каналов увеличивается в количество раз, которое примерно равно коэффициенту сжатия). При этом, цифровая информация, передаваемая в сжатом виде, будет иметь превосходную криптографическую защиту.Using a microprocessor to transmit compressed information in data channels, it is possible to transmit a huge amount of digital information per unit time. The compressed transmission of a large amount of digital information per unit of time is equivalent to expanding the bandwidth of existing communication channels hundreds or thousands of times (the effective bandwidth of the channels is increased by a number of times, which is approximately equal to the compression ratio). At the same time, digital information transmitted in compressed form will have excellent cryptographic protection.

Применение предлагаемого способа сжатия в архивном деле, где хранят большие объемы информации, позволит сократить в десятки тысяч раз число физических носителей для хранения информации. Это связано с тем, что физические носители увеличат объем хранимой информации в количество раз, примерно равное коэффициенту сжатия информации, а значит, позволит существенно сократить финансовые затраты за хранение информации.Application of the proposed compression method in archiving, where large volumes of information are stored, will reduce by tens of thousands of times the number of physical media for storing information. This is due to the fact that physical media will increase the amount of stored information by a factor of approximately equal to the compression ratio of information, which means that it will significantly reduce the financial costs of storing information.

Дополнительным достоинством предлагаемого способа сжатия является превосходная криптографическая защита цифровой информации, которая не имеет аналогов и по степени защиты превосходит все известные способы.An additional advantage of the proposed compression method is the excellent cryptographic protection of digital information, which has no analogues and surpasses all known methods in terms of protection.

В процессе сжатия, каждому элементу сжимаемой информации создают свой ключ восстановления. Все ключи восстановления объединяют в сжатый электрический сигнал, цифровой код которого позволяет восстановить исходные электрические сигналы всех элементов информации, цифровые коды которых были сжаты.In the process of compression, each element of compressible information creates its own recovery key. All recovery keys are combined into a compressed electrical signal, the digital code of which allows you to restore the original electrical signals of all information elements whose digital codes have been compressed.

Производство специального микропроцессорного устройства, которое используют для сжатия цифровой информации в различной электронной аппаратуре, обеспечит достаточно низкую себестоимость и позволит получать достаточно высокую прибыль предприятию производителю. Это связано с тем, что рынок сбыта электронной аппаратуры, которая выполняет сжатие цифровой информации с большим коэффициентом сжатия, высоким быстродействием и с высокой криптографической защитой информации, станет огромным, а другой электронной аппаратуры с аналогичными характеристиками просто нет.The production of a special microprocessor device, which is used to compress digital information in various electronic equipment, will provide a fairly low cost and will allow a sufficiently high profit to be made to the manufacturer. This is due to the fact that the market for electronic equipment that compresses digital information with a large compression ratio, high speed and high cryptographic protection of information will become huge, and there is simply no other electronic equipment with similar characteristics.

Способ сжатия цифровой информации с использованием эталонного сигнала был испытан с использованием устройства на основе микропроцессора Atom фирмы Intel и был получен прекрасный результат.A method of compressing digital information using a reference signal was tested using an Intel Atom microprocessor based device and an excellent result was obtained.

Известны несколько способов, которые осуществляют сжатие цифровой информации и описаны в статье «Сжатие данных» (см. журнал «Мир ПК» №2, 1991 г., стр.46) и в статье «Сожмите ваши данные» (см. журнал «HARD и SOFT» №4, 1995 г.). Существенным недостатком одного способа сжатия, изложенного в одной статье, является низкая степень сжатия цифровых данных, а недостатком другого способа сжатия, изложенного в другой статье, это отсутствие полной сохранности исходной информации в сжатом виде.There are several methods that compress digital information and are described in the article “Data Compression” (see the PC World magazine No. 2, 1991, p. 46) and in the article “Compress your data” (see the HARD magazine and SOFT "No. 4, 1995). A significant drawback of one compression method described in one article is the low degree of compression of digital data, and a disadvantage of another compression method described in another article is the lack of complete preservation of the original information in a compressed form.

Наиболее близким по своей технической сущности является способ, изложенный в моей международной заявке на изобретение PCT/RU/2004/000473, по которой был выполнен международный поиск и получено положительное решение более чем в ста семидесяти государствах. Эта заявка была опубликована, номер международной публикации WO 2006/019331 А1. Способ сжатия, который предложен в этой заявке обладает, высокой степенью сжатия цифровой информации и хорошей степенью криптографической защиты информации.The closest in technical essence is the method described in my international application for invention PCT / RU / 2004/000473, by which an international search was carried out and a positive solution was received in more than one hundred and seventy countries. This application has been published, international publication number WO 2006/019331 A1. The compression method proposed in this application has a high degree of compression of digital information and a good degree of cryptographic protection of information.

Основным недостатком этого способа сжатия является то, что он имеет достаточно низкое быстродействие это с тем, что при непосредственном сжатии электрических сигналов с помощью счетно-решающего устройства используют цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), которые входят в состав счетно-решающего устройства и имеют низкое быстродействие, по сравнению с быстродействием микропроцессорной техники.The main disadvantage of this compression method is that it has a fairly low speed, which means that when directly compressing electrical signals using a computer, a digital-to-analog converter (DAC) and an analog-to-digital converter (ADC) are used, which are part of the -decision device and have a low speed, compared with the speed of microprocessor technology.

При непосредственном сжатии электрических сигналов с помощью счетно-решающего устройства, цифровые коды электрических сигналов преобразуют в аналоговую форму. Далее выполняют непосредственное сжатие аналоговых электрических сигналов. Полученный в результате преобразования сжатый аналоговый электрический сигнал, с помощью аналого-цифрового преобразователя преобразуют в цифровой электрический сигнал. Преобразование цифровых электрических сигналов в аналоговые электрические сигналы и обратное преобразование аналоговых электрических сигналов в цифровые электрические сигналы, требует значительного времени, поэтому способ непосредственного сжатия электрических сигналов имеет низкое быстродействие.When directly compressing electrical signals using a computer, digital codes of electrical signals are converted into analog form. Next, direct compression of the analog electrical signals is performed. The resulting compressed analog electrical signal is converted into a digital electrical signal using an analog-to-digital converter. The conversion of digital electrical signals to analog electrical signals and the reverse conversion of analog electrical signals to digital electrical signals requires considerable time, therefore, the method of directly compressing electrical signals has a low speed.

В предлагаемом способе сжатия, как и в прототипе, для сжатия цифровой информации используют функции сжатия и функции восстановления. Функция сжатия определяет последовательность операций, выполнение которых приводит к сжатию электрических сигналов, которые соответствуют элементам информации. Функция восстановления определяет последовательность операций, выполнение которых приводит к восстановлению электрических сигналов с исходными цифровыми кодами, которые соответствуют элементам информации и были сжаты.In the proposed compression method, as in the prototype, compression functions and recovery functions are used to compress digital information. The compression function determines the sequence of operations, the implementation of which leads to the compression of electrical signals that correspond to information elements. The recovery function determines the sequence of operations, the implementation of which leads to the restoration of electrical signals with source digital codes that correspond to information elements and have been compressed.

При этом каждой конкретной функции сжатия соответствует своя конкретная функция восстановления, т.к. функции сжатия и восстановления связаны между собой взаимнооднозначно. Поскольку функции сжатия и функции восстановления связаны между собой взаимнооднозначно, тогда и восстановление исходной информации возможно только при условии совместного использования значений их электрических сигналов.In addition, each specific compression function has its own specific recovery function, since compression and recovery functions are interconnected. Since the compression functions and the recovery functions are interconnected, then the restoration of the initial information is possible only if the values of their electrical signals are shared.

В процессе сжатия цифровой информации, в качестве цифрового формата данных, с помощью которого электрические сигналы отображают свои цифровые коды, может быть использован байт (восемь) цифровых разрядов, цифровое слово (два байта) или любое другое количество цифровых разрядов.In the process of compressing digital information, a byte (eight) of digital digits, a digital word (two bytes), or any other number of digital digits can be used as a digital data format by which electrical signals display their digital codes.

Предлагаемый способ сжатия цифровой информации с помощью эталонного электрического сигнала не имеет недостатков, которые свойственны прототипу. Степень сжатия цифровой информации зависит от объема исходной информации, которую нужно сжать. Например, коэффициент сжатия составляет 2 или 3 раза при сжатии 50 байт информации, а при сжатии 100 мегабайт коэффициент сжатия может составлять более 1000000 (миллиона) раз.The proposed method of compressing digital information using a reference electrical signal does not have the disadvantages that are characteristic of the prototype. The degree of compression of digital information depends on the amount of source information that needs to be compressed. For example, the compression ratio is 2 or 3 times when compressing 50 bytes of information, and when compressing 100 megabytes, the compression ratio can be more than 1,000,000 (million) times.

При этом, степень сжатия определяют, как отношение общего количества числовых разрядов, которые соответствуют элементам информации и поступили для сжатия, к количеству значащих числовых разрядов которые содержит цифровой код сжатого электрического сигнала.In this case, the compression ratio is determined as the ratio of the total number of numerical digits that correspond to the information elements received for compression to the number of significant numerical digits that contains the digital code of the compressed electric signal.

Основное достоинство предлагаемого способа сжатия электрических сигналов состоит в том, что его применяют для сжатия, как текстовой информации представленной в цифровом виде, так и для сжатия цифровой видеоинформации, при этом способ сжатия электрических сигналов с помощью эталонного электрического сигнала отличается от прототипа тем, что информацию о сжатии электрических сигналов содержат значения кодов которые получают в цифровых разрядах эталонного электрического сигнала который изменяют с помощью АЛУ электрическими сигналами которые соответствуют элементам информации цифровые коды которых сжимают при этом в процессе сжатия цифровые разряды эталонного электрического сигнала отображают любые изменения эталонного сигнала и следовательно содержат полную информацию об электрических сигналах которые поступили для сжатия при этом в процессе изменения эталонного электрического сигнала в цифровых разрядах АЛУ получают как избыток информации так и недостаток информации и в случае получения электрического сигнала избытка который содержит сжатую информацию и полученный в каком-либо разряде АЛУ тогда значение электрического сигнала избытка передают из этого разряда в старшие разряды АЛУ а значение электрического сигнала недостатка информации полученного в каком-либо разряде АЛУ компенсируют тем что сжатую информацию из старших разрядов АЛУ передают в младшие разряды при чем разряды АЛУ образуют цифровой формат данных и логически связаны между собой потому что любой старший разряд АЛУ содержит не меньше информации чем общий объем информации которую содержат все младшие разряды при этом электрические сигналы цифровой код которых соответствуют элементам информации представляют фиксированным цифровым форматом данных с количеством разрядов Z а сжатый электрический сигнал представляют расширенным цифровым форматом данных с количеством разрядов Z+X и в процессе сжатия эталонный электрический сигнал S(N) записывают в цифровой регистр АЛУ который имеет расширенный цифровой формат данных и выполняет роль запоминающего цифрового устройства для хранения результатов преобразования и одновременно выполняет функцию источника данных которые подают на один вход данных АЛУ на другой вход данных АЛУ подают электрический сигнал I(N) который соответствует N-му элементу исходной информации с цифровым кодом который нужно сжать а на входы управления АЛУ подают электрические сигналы функции сжатия U(t) которые управляют работой АЛУ и под воздействием которых АЛУ изменяет эталонный электрический сигнал S(N) электрическим сигналом I(N) и в результате преобразования получают измененный эталонный электрический сигнал S(N+1) который находится в цифровом регистре АЛУ в процессе преобразования эталонного электрического сигнала сжатие получают следующим образом это связано с тем что для хранения максимального количества информации из фиксированного формата данных состоящего из Z разрядов требуется только один (Z+1)-й разряд в расширенном цифровом формате данных а поскольку расширенный цифровой формат данных имеет на Х разрядов больше фиксированного формата данных а это значит что расширенный цифровой формат данных может содержать объем два в степени Х раз больше по сравнению с объемом информации которую может содержать фиксированный формат данных в результате чего и получают высокую степень сжатия при этом в случае необходимости с целью дополнительного увеличения степени сжатия информации уже предварительно сжатый электрический сигнал вновь подвергают сжатию в результате чего и получают еще более высокую степень сжатия а цикл сжатия электрических сигналов выполняют для каждого элемента информации цифровые коды которых нужно сжать и когда выполнен цикл сжатия цифрового кода электрического сигнала для последнего элемента информации тогда в цифровом регистре АЛУ получают измененный эталонный электрический сигнал сжатия S(n) который соответствует сжатому электрическому сигналу и содержит полную информацию о всех элементах исходной информации цифровые коды которых были сжаты или другими словами измененный эталонный сигнал S(n) содержит в себе «отпечатки» всех электрических сигналов цифровые коды которых были сжаты при этом сжатый электрический сигнал S(n) имеет гораздо меньше числовых разрядов по сравнению с общим количеством числовых разрядов которые соответствуют Элементам информации и поступили для сжатия а для того чтобы однозначно восстановить из сжатого электрического сигнала S(n) все исходные электрические сигналы элементов информации I(N) цифровые коды которых были сжаты необходимо получить электрические сигналы ключей восстановления при этом каждому элементу сжимаемой информации в сжатом виде соответствует свой ключ восстановления для этого электрический сигнал I(N) исходный цифровой код которого соответствует N-му элементу информации подают на один вход данных АЛУ на другой вход данных АЛУ подают электрический сигнал H(N) значение которого зависит от номера исходного элемента I(N) в информационном сообщении и выбранной функции сжатия Y(t) ключей восстановления для чего на входы управления АЛУ подают электрические сигналы функции сжатия Y(t) которые управляют работой АЛУ в результате преобразования получают измененный электрический сигнал ключа восстановления J(N) для N-го элемента информации который служит в качестве эталонного электрического сигнала K(N) ключа восстановления для N+1-го элемента информации который записывают запоминающий регистр АЛУ далее электрический сигнал I(N+1) исходный цифровой код которого соответствует (N+1)-му элементу информации подают на один вход данных АЛУ на другой вход данных АЛУ подают электрический сигнал H(N+1) на входы управления АЛУ подают электрические сигналы функции сжатия Y(t) которые управляют работой АЛУ в результате преобразования получают измененный электрический сигнал ключа восстановления J(N+1) для (N+1)-го элемента который подают на вход данных АЛУ на другой вход данных АЛУ подают электрический сигнал K(N) ключа восстановления на входы управления АЛУ подают электрические сигналы функции сжатия Y(t) под воздействием которых АЛУ изменяет электрический сигнал K(N) и в результате преобразования получают измененный электрический сигнал K(N+1) который соответствует ключу восстановления для (N+1)-го элемента информации далее цикл получения измененного электрического сигнала ключей восстановления выполняют для каждого элемента информации цифровые коды которых нужно сжать и когда получен измененный эталонный сигнал функции ключа восстановления для последнего элемента информации K(n) который имеет значительно меньше разрядов по сравнению с количеством разрядов которые соответствуют элементам информации и поступили для сжатия при этом цифровой код измененного эталонного электрического сигнала K(n) в сжатом виде содержит полную информацию о всех ключах восстановления для элементов информации цифровые коды которых были сжаты при этом в процессе сжатия информации электрические сигналы S(n) и K(n) по времени получают в любых сочетаниях а для восстановления исходных электрических сигналов элементов информации I(N) цифровые коды которых были сжаты используют измененный эталонный электрический сигнал сжатия S(n) для элементов информации и измененный электрический сигнал ключей восстановления K(n) с помощью которых однозначно восстанавливают исходные цифровые коды электрических сигналов которые соответствуют элементам информации и были сжаты для этого на один вход данных АЛУ подают измененный эталонный электрический сигнал S(n) на другой вход данных АЛУ подают исходный эталонный электрический сигнал S(N) на входы управления АЛУ подают электрические сигналы функции восстановления V(t) и в результате преобразования получают электрический сигнал изменений D1(N) вышеизложенную последовательность операций для получения сигнала D1(N) не выполняют если в частном случае когда эталонный электрический сигнал S(N) в качестве исходного значения имеет значение равное нулю так как в этом случае электрический сигнал S(n) равен электрическому сигналу D1(N) и далее электрический сигнал изменений D1(N) подают на один вход данных АЛУ на другой вход данных АЛУ подают электрический сигнал L(N) значение которого зависит от объема сжимаемой информации и в результате преобразования получают вспомогательный электрический сигнал W(N) который содержит полную информацию как об элементах информации которые были сжаты так и о ключах сжатия который подают на один вход данных АЛУ на другой вход данных АЛУ подают измененный эталонный электрический сигнал для ключей восстановления K(n) на входы управления АЛУ подают электрические сигналы функции восстановления V(t) в результате получают электрический сигнал D2(N) который содержит дополнительную информацию как об элементах информации так и о ключах сжатия при чем электрический сигнал D2(N) можно получить двумя способами второй вариант получения электрического сигнала D2(N) для этого электрический сигнал I(N) исходный цифровой код которого соответствует N-му элементу информации подают на один вход данных АЛУ на другой вход данных АЛУ подают электрический сигнал R(N) значение которого определяет его порядковый номер в информационном сообщении который сжимают на входы управления АЛУ подают электрические сигналы функции сжатия U(t) которые управляют работой АЛУ в результате преобразования получают электрический сигнал D2(i) для i элемента информации который подают на один вход АЛУ на другой вход АЛУ подают электрический сигнал D2(i+1) для (i+1)-го элемента на входы управления АЛУ подают электрические сигналы функции сжатия U(t) в результате получают общий сжатый сигнал далее эту последовательность получения общего электрического сигнала выполняют для каждого элемента информации а совокупность всех общих электрических сигналов D2(n) для всех N элементов исходной информации составляет общий электрический сигнал D2(N) при этом получение электрического сигнала D2(N) по второму варианту требует больше времени по сравнению с временем затрачиваемым на получение электрического сигнала D2(N) по первому варианту далее выполняют цикл восстановления исходных электрических сигналов для элементов информации для этого электрический сигнал D2(N) который подают на один вход данных АЛУ на другой вход данных АЛУ подают электрический сигнал изменений D1(N) на входы управления АЛУ подают электрические сигналы функции восстановления V(t) в результате получают первый промежуточный электрический сигнал P1(N) далее измененный электрический сигнал K(n) подают на один вход данных АЛУ на другой вход данных АЛУ подают электрический сигнал изменений D1(N) на входы управления АЛУ подают электрические сигналы функции восстановления V(t) в результате получают второй промежуточный электрический сигнал P2(N) который подают на один вход данных АЛУ на другой вход данных АЛУ подают вспомогательный электрический сигнал W(N) на входы управления АЛУ подают электрические сигналы V(t) результате получают электрический сигнал который подают на один вход данных АЛУ на другой вход данных АЛУ подают первый промежуточный электрический сигнал P1(N) на входы управления АЛУ подают электрические сигналы функции восстановления V(t) в результате получают исходный электрический сигнал I(N) для N-го элемента информации с исходным цифровым кодом который был сжат или электрический сигнал (k,I(N)) при этом промежуточные электрические сигналы P1(N) и P2(N) по времени получают в любых сочетаниях а цикл восстановления исходных электрических сигналов для элементов информации по второму варианту выполняют следующим образом для чего электрические промежуточные сигналы Р(1) и Р(2) получают способом аналогичным первому варианту далее промежуточный электрический сигнал P1(N) подают на один вход данных АЛУ на другой вход данных АЛУ подают вспомогательный электрический сигнал W(N) на входы управления АЛУ подают электрические сигналы V(t) результате получают электрический сигнал который подают на один вход данных АЛУ на другой вход данных АЛУ подают электрический сигнал P2(N) на входы управления АЛУ подают электрические сигналы V(t) в результате получают исходный электрический сигнал I(N) или электрический сигнал (k,I(N)) и третий вариант восстановления исходного электрического сигнала I(N) для N-го элемента информации отличается тем что электрические промежуточные сигналы Р(1) и Р(2) получают способом аналогичным первому варианту далее на один вход данных АЛУ подают Р(1) на другой вход данных АЛУ подают электрический сигнал Р(2) на входы управления АЛУ подают электрические сигналы V(t) в результате получают общий промежуточный электрический сигнал Р который подают на один вход данных АЛУ на другой вход данных АЛУ подают электрический сигнал W(N) на входы управления АЛУ подают электрические сигналы V(t) в результате получают исходный электрический сигнал I(N) или электрический сигнал (k,I(N)) для N-го элемента информации значение которого отличается от исходного цифрового кода на некоторое конкретное наперед заданное значение k тогда электрический сигнал (k,I(N)) изменяют на это значение k и получают исходный электрический сигнал I(N) далее полученное значение электрического сигнала I(N) используют для коррекции значений электрических сигналов W(N) D1(N) D2(N) P1(N) и P2(N) коррекцию этих электрических сигналов выполняют в любых сочетаниях и когда окончен цикл восстановления исходного электрического сигнала для всех элементов информации тогда получают первоначальное информационное сообщение с цифровыми кодами которые были сжаты.The main advantage of the proposed method of compressing electrical signals is that it is used to compress both text information presented in digital form and to compress digital video information, while the method of compressing electrical signals using a reference electrical signal differs from the prototype in that the information compression of electrical signals contain the values of the codes that are received in digital bits of the reference electrical signal which is changed using ALU electrical signals to which correspond to information elements, the digital codes of which compress while the digital bits of the reference electric signal during compression process display any changes in the reference signal and therefore contain complete information about the electrical signals received for compression while receiving changes in the process of changing the reference electric signal in digital bits. ALUs information and lack of information and in the case of receiving an electrical excess signal that contains compressed information and the scientist in any category of ALU then the value of the electrical signal of excess is transferred from this category to the upper bits of ALU and the value of the electrical signal of the lack of information received in any bit of ALU is compensated by the fact that the compressed information from the senior bits of ALU is transferred to the lower bits form a digital data format and are logically interconnected because any senior bit of the ALU contains no less information than the total amount of information that all the least significant bits contain at the same time The natural signals, the digital code of which correspond to the information elements, are represented by a fixed digital data format with the number of digits Z and the compressed electrical signal is represented by an expanded digital data format with the number of digits Z + X and in the process of compression, the reference electric signal S (N) is written into the ALU digital register which has extended digital data format and acts as a digital storage device for storing conversion results and at the same time serves as a data source which supply one ALU data input to another ALU data input supply an electric signal I (N) which corresponds to the N-th element of the initial information with a digital code to be compressed and electrical signals U (t) that control the operation ALU and under the influence of which ALU changes the reference electrical signal S (N) by the electrical signal I (N) and as a result of the conversion, a modified reference electrical signal S (N + 1) is obtained which is in the ALU digital register during the conversion For the reference electric signal, compression is obtained as follows, because for storing the maximum amount of information from a fixed data format consisting of Z digits, only one (Z + 1) -th digit is required in the extended digital data format, and since the extended digital data format has X bits are larger than the fixed data format, which means that the expanded digital data format may contain two to the power of X times more than the amount of information that may contain l a fixed data format as a result of which a high compression ratio is obtained, and if necessary, in order to further increase the information compression ratio, the already pre-compressed electrical signal is again compressed, as a result, an even higher compression ratio is obtained, and the compression cycle of the electrical signals is performed for each information element digital codes which need to be compressed, and when the compression cycle of the digital code of the electric signal for the last information element is performed In the ALU register, they receive a modified reference electrical compression signal S (n) which corresponds to a compressed electrical signal and contains complete information about all the elements of the initial information whose digital codes were compressed or, in other words, the modified reference signal S (n) contains “fingerprints” of all electrical signals, digital codes of which were compressed while the compressed electric signal S (n) has much fewer numerical digits compared to the total number of numerical digits that correspond to formations and were received for compression, and in order to unambiguously recover from the compressed electrical signal S (n) all the original electrical signals of information elements I (N) whose digital codes were compressed, it is necessary to obtain electrical signals of recovery keys, while each element of compressible information in a compressed form corresponds to own recovery key for this electric signal I (N) the source digital code of which corresponds to the Nth information element is fed to one input of ALU data to another input of ALU data is fed to a critical signal H (N) whose value depends on the number of the source element I (N) in the information message and the selected compression function Y (t) of the recovery keys; for this purpose, electrical signals of the compression function Y (t) that control the operation of the ALU in as a result of the conversion, a modified electrical signal of the recovery key J (N) for the N-th information element that serves as a reference electric signal K (N) of the recovery key for the N + 1-th information element that is recorded is received ALU register then an electrical signal I (N + 1) whose initial digital code corresponds to the (N + 1) th information element is fed to one data input of the ALU to another data input of the ALU, an electrical signal H (N + 1) is supplied to the ALU control inputs electrical signals of the compression function Y (t) that control the operation of the ALU as a result of the conversion receive the modified electrical signal of the recovery key J (N + 1) for the (N + 1) -th element that is fed to the ALU data input to another ALU data input K (N) recovery key to inputs ALU controllers supply electric signals of the compression function Y (t) under the influence of which ALU changes the electric signal K (N) and as a result of the conversion, a modified electric signal K (N + 1) is obtained which corresponds to the recovery key for the (N + 1) -th information element Further, the cycle of obtaining the changed electrical signal of the recovery keys performs digital codes for each information element that need to be compressed, and when the modified reference signal of the recovery key function is received for the last information element and K (n) which has significantly fewer bits compared to the number of bits that correspond to information elements and were received for compression, while the digital code of the modified reference electric signal K (n) in compressed form contains complete information about all recovery keys for information elements, digital codes which were compressed in the process of information compression, the electrical signals S (n) and K (n) are received in time in any combination, and to restore the original electrical signals of information elements I (N) digital The new codes of which were compressed use the modified reference electric compression signal S (n) for information elements and the modified electric signal of the recovery keys K (n) with the help of which they uniquely restore the original digital codes of electrical signals that correspond to the information elements and were compressed for this to one input ALU data is supplied with a modified reference electric signal S (n) to another input of data ALU is supplied with an initial reference electric signal S (N) at ALU control inputs are supplied with electrical signals All recovery functions V (t) and, as a result of the conversion, receive an electrical signal of changes D1 (N), the above sequence of operations to obtain a signal D1 (N) is not performed if in the particular case when the reference electrical signal S (N) has a value equal to the initial value zero, since in this case the electric signal S (n) is equal to the electric signal D1 (N) and then the electric signal of changes D1 (N) is fed to one data input of the ALU; the other signal of the ALU data is supplied with an electric signal L (N) whose value depends t from the volume of compressible information and, as a result of the conversion, an auxiliary electrical signal W (N) is received that contains complete information about both the information elements that were compressed and the compression keys that are fed to one data input of the ALU; the changed reference electric signal is fed to the other data input of the ALU for the recovery keys K (n), the ALU control inputs are supplied with electrical signals by the recovery function V (t); as a result, an electrical signal D2 (N) is received which contains additional information about information elements and compression keys whereby the electrical signal D2 (N) can be obtained in two ways; the second option is to obtain an electrical signal D2 (N) for this an electrical signal I (N) whose original digital code corresponds to the N-th information element is fed to one input ALU data to another ALU data input, an electric signal R (N) is supplied, the value of which determines its serial number in an information message that is compressed at the control inputs. ALU supplies electric signals of the compression function U (t) that control the operation As a result of the conversion, the ALU receives an electrical signal D2 (i) for the i element of information that is fed to one input of the ALU to another input. The ALU supplies an electric signal D2 (i + 1) for the (i + 1) th element to the ALU control inputs. the compression functions U (t) as a result receive a common compressed signal, then this sequence of obtaining a common electrical signal is performed for each information element, and the set of all common electrical signals D2 (n) for all N elements of the initial information is a common electric while the signal D2 (N) in this case, obtaining the electric signal D2 (N) according to the second embodiment requires more time than the time taken to obtain the electric signal D2 (N) according to the first embodiment, the next cycle of restoring the original electrical signals for information elements for this electric a signal D2 (N) which is fed to one input of ALU data to another input of ALU data is fed an electrical signal of changes D1 (N) to the control inputs of ALU are supplied electrical signals of the recovery function V (t) as a result the first intermediate electrical signal P1 (N), then the changed electrical signal K (n) is supplied to one ALU data input to another ALU data input; an electrical change signal D1 (N) is supplied to the ALU control inputs; electrical signals of the recovery function V (t) result receive a second intermediate electrical signal P2 (N) which is supplied to one ALU data input to another ALU data input; an auxiliary electrical signal W (N) is supplied to the ALU control inputs; electrical signals V (t) are received; the signal that is fed to one input of ALU data to another input of ALU data is supplied by the first intermediate electrical signal P1 (N) to the ALU control inputs are supplied with electrical signals of the recovery function V (t) as a result, the initial electrical signal I (N) for the Nth element is obtained information with the original digital code that was compressed or an electrical signal (k, I (N)) while the intermediate electrical signals P1 (N) and P2 (N) are received in time in any combination and the recovery cycle of the original electrical signals for information elements of the second This variant is carried out as follows: for this, the electrical intermediate signals P (1) and P (2) are obtained in a manner analogous to the first embodiment, then the intermediate electrical signal P1 (N) is supplied to one data input of the ALU and the auxiliary electrical signal W (N ) the ALU control inputs provide electrical signals V (t); as a result, an electrical signal is obtained which is fed to one ALU data input; the P2P N signal is supplied to another ALU data input; the electric signal P2 (N) is supplied to the ALU control inputs; t) as a result, the initial electrical signal I (N) or the electrical signal (k, I (N)) is obtained, and the third option for reconstructing the original electrical signal I (N) for the Nth information element is different in that the electrical intermediate signals P (1) and P (2) are obtained in a manner analogous to the first embodiment, then P (1) is supplied to one ALU data input; an electric signal P (2) is supplied to another ALU data input; electrical signals V (t) are supplied to the ALU control inputs; as a result, a common intermediate electrical signal is obtained signal P which is fed to one in One of the ALU data sends an electrical signal W (N) to another ALU data input; the ALU control inputs supply electric signals V (t); as a result, the initial electric signal I (N) or the electric signal (k, I (N)) for N- of the information element whose value differs from the original digital code by a certain specific predetermined value k then the electrical signal (k, I (N)) is changed to this value k and the initial electrical signal I (N) is received, then the obtained value of the electrical signal I (N ) are used to correct values electrical signals W (N) D1 (N) D2 (N) P1 (N) and P2 (N), the correction of these electrical signals is performed in any combination, and when the recovery cycle of the original electrical signal for all elements of information is completed, then an initial information message with digital codes that have been compressed.

Применение способа сжатия цифровой информации с помощью эталонного электрического сигнала, позволило многократно увеличить быстродействие процессов сжатия и восстановления электрических сигналов и увеличить степень сжатия электрических сигналов. Сжатый цифровой код любого элемента информации I(N), если этот элемент в информационном сообщении используется несколько раз, всегда имеет различное значение в сжатых электрических сигналах S(n) и K(n). Кроме этого использование эталонного электрического сигнала, как дополнительной переменной величины, позволило в десятки тысяч раз повысить степень стойкости криптографической защиты по сравнению с защитой, которую обеспечивает прототип. Криптографическая защита информации, которую получают при использовании способа сжатия с помощью эталонного электрического сигнала, не имеет аналогов и по степени защиты превосходит все известные способы.The use of a method for compressing digital information using a reference electric signal has made it possible to repeatedly increase the speed of compression and recovery of electrical signals and increase the degree of compression of electrical signals. The compressed digital code of any element of information I (N), if this element is used several times in an information message, always has a different meaning in the compressed electric signals S (n) and K (n). In addition, the use of a reference electric signal, as an additional variable, allowed tens of thousands of times to increase the degree of resistance of cryptographic protection compared to the protection provided by the prototype. Cryptographic protection of information that is obtained using the compression method using a reference electric signal has no analogues and surpasses all known methods in terms of protection.

Claims (1)

Способ сжатия цифровой информации с помощью эталонного электрического сигнала, включающий использование как функции сжатия, так и функции восстановления, которые между собой связаны взаимооднозначно, обладающий высокой степенью сжатия электрических сигналов и автоматически устанавливающий криптографическую защиту сжатой информации и отличающийся от прототипа тем, что, с целью увеличения быстродействия процессов сжатия и восстановления электрических сигналов и увеличения степени стойкости криптографической защиты информации, используют предварительно выбранные эталонный электрический сигнал сжатия S(N) и эталонный электрический сигнал ключей восстановления K(N), которые изменяют с помощью АЛУ электрическими сигналами, которые соответствуют элементам информации, цифровые коды которых сжимают и в результате получают измененный эталонный электрический сигнал сжатия S(n) и измененный эталонный электрический сигнал ключей восстановления K(n), с помощью которых в последствии выполняют восстановление исходных электрических сигналов, которые соответствуют элементам информации, цифровые коды которых были сжаты, при этом в процессе сжатия цифровые разряды эталонного электрического сигнала отображают любые изменения эталонного сигнала и следовательно содержат полную информацию об электрических сигналах, которые поступили для сжатия, причем в процессе изменения каждого из эталонных электрических сигналов в цифровых разрядах АЛУ получают как избыток информации, так и недостаток информации и при получении электрического сигнала избытка, который содержит сжатую информацию и полученный в каком-либо разряде АЛУ, в этом случае электрический сигнал избытка передают из этого разряда в старшие разряды АЛУ, а недостаток информации, который получен в каком-либо разряде АЛУ компенсируют тем, что сжатую информацию из старших разрядов АЛУ передают в младшие разряды, причем разряды АЛУ образуют цифровой формат данных и логически связаны между собой, потому что любой старший разряд АЛУ содержит не меньше информации, чем общий объем информации, которую содержат все младшие разряды АЛУ, при этом электрические сигналы, цифровой код которых соответствует элементам информации, представляют фиксированным цифровым форматом данных, а сжатый электрический сигнал представляют расширенным цифровым форматом данных. A method of compressing digital information using a reference electric signal, including the use of both the compression function and the recovery function, which are interconnected, having a high degree of compression of electrical signals and automatically setting cryptographic protection of the compressed information and differing from the prototype in that, in order to increase the speed of compression and recovery of electrical signals and increase the degree of resistance of cryptographic information protection, isp use the pre-selected reference electrical compression signal S (N) and the reference electrical signal of the recovery keys K (N), which are changed by the ALU with electrical signals that correspond to information elements whose digital codes are compressed and as a result receive the modified reference electrical compression signal S ( n) and a modified reference electrical signal of the recovery keys K (n), with the help of which, subsequently, the initial electrical signals that correspond to the elements and information, the digital codes of which were compressed, while in the process of compression the digital bits of the reference electric signal display any changes in the reference signal and therefore contain complete information about the electrical signals that were received for compression, and in the process of changing each of the reference electric signals in digital bits of the ALU receive both an excess of information and a lack of information, and upon receipt of an electrical signal of excess, which contains compressed information and received in any a number of ALUs, in this case, the excess electrical signal is transmitted from this category to the ALU high bits, and the lack of information that is received in any ALU bit is compensated by the fact that the compressed information from the ALU high bits is transmitted to the lower bits, and the ALU bits form digital the data format is logically interconnected, because any high-order bit of the ALU contains no less information than the total amount of information that all the low-order bits of the ALU contain, while electrical signals, the digital code of which corresponds to uet elements of information are fixed digital data format, and the compressed electrical signals represent advanced digital data format.