1998 – Volume 23 – Nos 1-2
Degradation mechanisms in multigeneration of MPEG
compressed video
Mécanismes de dégradation
en compression vidéo MPEG multi-génération
Hani Z. Sorial and William E. Lynch, Centre for Signal Processing and
Communications, Department of Electrical & Computer Engineering, Concordia
University, 1455 de Maisonneuve Blvd. West, Montreal, Quebec H3G 1M8. E-mail:
sorial@ece.concordia.ca and blynch@ece.concordia.ca
Pages: 5-9
This paper describes
mechanisms that cause degradation in multigeneration of MPEG compressed video.
We present five mechanisms that contribute to the continued degradation in
multigeneration: pixel domain quantization (PDQ), pixel domain clipping (PDC),
compression control parameters variation (CCPV), motion vector re-estimation
(MVR) and error propagation due to motion compensation (EPMC). Multigeneration
error introduced by PDQ is larger for higher-bit-rate video. We observe that
PDC affects mainly the DC coefficient. For CCPV, we notice that using the
quantization scaling parameters of the first generation results in an increase
in the average peak signal-to-noise ratio of lower-bit-rate video (compression
ratio „ 6:1) while maintaining the specified target bit rate relatively
constant. For MVR, multigeneration error is reduced when the motion vectors of
the first generation are used for each subsequent generation. For EPMC,
multigeneration errors in reference pictures propagate to frames that are
predicted from them. Consequently, EPMC multiplies the effect of other
mechanisms. It also results in error propagation between predicted frames from
generation to generation.
Cet article décrit les mécanismes qui causent la dégradation dans les
protocoles de compression vidéos MPEG multi-générations: Quantification des
Domaines de Pixels (QDP), Écrêtage des Domaines de Pixels (EDP), Variation de
la Compression des Paramètres de Contrôle (VCPC), Ré-estimation du Vecteur de
Déplacement (RVD) et Propagation de l¹Erreur à cause de la Compensation du
Déplacement (PECD). La production d¹erreurs introduite par la QDP est plus
grande pour les débits de bits vidéos plus importants. Nous observons que le
EDP affecte surtout le coefficient DC. Pour le VCPC, nous notons qu¹en
employant une quantification étalée des paramètres de la première génération on
obtient un accroissement du rapport signal sur bruit pour les débits de bits
vidéos plus faibles (taux de compression „ 6 : 1) tout en maintenant un
objectif de débit de bits vidéo relativement constant. Pour le RVD, l¹erreur
multi-génération est réduite lorsque les vecteurs de déplacement de la première
génération sont employés pour chaque génération subséquente. Pour le PECD, les
erreurs multi-génération dans les images de référence se propagent aux trames
prédites à partir d¹elles. Ainsi, la PECD multiplie l¹effet des autres
mécanismes. Il en résulte aussi une propagation d¹erreur entre les images
prédites d¹une génération à l¹autre.
Subjective evaluation of the digital HDTV Grand
Alliance System
Évaluation subjective du
système numérique Grande Alliance de Télévision haute définition
Annu Chopra, Philip Corriveau, Robert Leafloor and Lew Stelmach, Advanced Television Evaluation Laboratory,
Communications Research Centre, 3701 Carling Ave., P.O. Box 11490, Station H,
Ottawa, Ontario K2H 8S2. E-mail: phil.corriveau@crc.doc.ca and
lew.stelmach@crc.doc.ca
Pages: 11-16
Subjective evaluations of the
digital high-definition television (HDTV) Grand Alliance System were performed
by the Advanced Television Evaluation Laboratory of the Communications Research
Centre in Otlawa, Ontario. The overall quality of the Grand Alliance Syslem in
both interlaced and progressive modes was examined. Additional tests were
conducted to assess the ability of the system to co-exist with NTSC and to
support scan conversion at the receiver. The system met or exceeded the
specified requirements.
Le Laboratoire d¹évaluation des systèmes avancés de télévision du Centre
de Recherches en Communications à Ottawa a procédé à l¹évaluation subjective du
système numérique Grande Alliance de télévision haute définition. La qualité
globale du système Grande Alliance a été examinée à la fois dans les modes
entrelacés et progressifs. Des tests additionnels ont été conduits pour évaluer
la capacité de coexistence du système avec le NTSC et de supporter la
conversion en mode ligne au récepteur. Le système a rencontré ou dépassé les
exigences des spécifications.
HVS-based image compression using the wavelet
transform
Compression d¹image basée
sur le système visuel humain avec la transformée par ondelettes
I. Rabinovitch and A. N. Venetsanopoulos, Department of Electrical and
Computer Engineering, University of Toronto, Toronto, Ontario M5S 3G4. E-mail:
rabinovi@dsp.toronto.edu and anv@dsp.toronto.edu
Pages: 17-22
A simple image-compression
scheme based on the wavelet transform and properties of the human visual system
(HVS) is proposed. The scheme attempts to achieve better performance results
than those achieved with the well-established JPEG compression technique for
very high image-quality levels. To achieve this, the wavelet scheme tries to identify
the wavelet filter that will result in the smallest number of non-zero
coefficients (thus giving a high compression ratio), uses an HVS-based
processing module to adaptively quantize wavelet coefficients, and efficiently
codes the processed wavelet transform. The results show that the scheme does
outperform JPEG in terms of the achievable compression ratios and image
quality. Also, the scheme produces very high-quality reconstructed images,
which can in fact be considered to be perceptually lossless.
On propose un système simple de compression d¹image basé sur la
transformée par ondelettes et les propriétés du système visuel humain (SVH),
avec l¹objectif d¹atteindre une performance meilleure qu¹avec la technique de
compression bien établie JPEG pour de très hauts niveaux de qualité d¹image.
Dans ce but, le système cherche à identifier le filtre par ondelette qui
résulterait dans le plus petit nombre de coefficients non-nuls (donnant ainsi
un fort taux de compression), utilise un module SVH pour quantifier de façon
adaptative les coefficients d¹ondelettes, et code efficacement la transformée.
Les résultats montrent que ce système surpasse le JPEG en termes de taux de
compression et de qualité d¹image. Le processus produit des images
reconstruites de très haute qualité, qu¹on peut à vrai dire considérer comme
perceptuellement sans perte.
Muscle-based analysis/synthesis video coding
Analyse/synthèse de codage
vidéo basé sur un modèle musculaire
John A. Robinson, Jason Fischl
and Bryan Miller, Faculty of
Engineering and Applied Science, Memorial University, St. John Œs, Newfoundland
A1B 3X5. E-mail:john@engr.mun.ca
Pages: 23-30
We present an
analysis/synthesis coding scheme for visual telephony, based on a wire-frame
and simulated-muscle model of the human head. Anatomically accurate muscles
control facial synthesis from a stored texture map, providing economical
representation of human facial expressions. Our main contribution is the
development of a steepest-descent analysis algorithm that accurately and
robustly tracks head movement and facial expression in a moving sequence, in
terms of muscle parameters. Coding of the head part of the ³Miss America²
sequence is achieved at below 1000 bits/frame, with most of the data allocated
to texture updates for the eyes and mouth.
Nous présentons un système de codage pour la téléphonie visuelle, basé
sur un maillage 3-D et un modèle musculaire simulé de la tête humaine. Une
représentation précise des muscles commande la synthèse faciale à partir d¹une
carte de textures pré-enregistrés, fournissant une représentation économique
des expressions faciales humaines. Notre principale contribution est le
développement d¹un algorithme d¹analyse basé sur la méthode du gradient qui
poursuit avec précision et robustesse, dans une séquence de mouvements, le
mouvement de la tête et l¹expression faciale en termes des paramètres
musculaires. Le codage de la tête de la séquence «Miss America» est obtenu à
moins de 1000 bits/trame, la plus grande partie des données étant consacrée aux
mise à jour de la texture pour les yeux et la bouche.
A perturbation analysis and performance bound for
the estimation of 3-D camera translation direction
Analyse des perturbations
et limite de performance pour l¹estimation de la direction de translation d¹une
caméra 3-D
A. Mark Earnshaw and Steven D. Blostein, Department of Electrical and
Computer Engineering, Queen¹s University, Kingston, Ontario K7L 3N6. E-mail:
earnshaw@ee.queensu.ca and sdb@ee.queensu.ca
Pages: 31-42
The estimation of the 3-D
displacement of a moving camera relative to a scene is critical for
applications in robotics as well as object-based video compression. By
estimating the relative motion within a scene, one can accurately predict
object positions for the future, thereby reducing the amount of information
which must be coded. This problem has an inherently nonlinear nature and can
therefore be computationally expensive. However, several related linear methods
which use optical flow to recover the translation direction of a moving camera
have been previously presented. These algorithms all depend on solving a
constrained least-squares minimization problem. In this paper, we investigate
the effects of noise perturbations on eigenvector and eigenvalue estimates for
least-squares solutions, including a necessary modification to the Cramér-Rao
lower bound (CRLB), which specifies the minimum possible covariance matrix for
constrained estimators. We propose a computationally simple nonlinear algorithm
which produces near-optimal translation-direction estimates (in the sense that
the mean vector is unbiased and the covariance matrix approaches the CRLB).
Sample numerical results are used to compare the various techniques and
illustrate the agreement between predicted and observed values. Finally, some
remaining problems meriting further investigation are discussed.
L¹estimation du déplacement 3-D d¹une caméra en mouvement par rapport à
une scène est critique en robotique et aussi en compression vidéo basée sur les
objets. En estimant le déplacement relatif dans une scène, la position future
des objets peut être prédite de façon précise, réduisant ainsi la quantité
d¹information devant être codée. Ce problème est de nature intrinsèquement
non-linéaire, ce qui nécessite des calculs intensifs pour le solutionner.
Cependant, certaines méthodes assimilables à des méthodes linéaires employant
le flux optique pour récupérer la direction de déplacement d¹une caméra en
mouvement ont été présentées précédemment. Ces algorithmes dépendent tous de la
résolution d¹un problème de minimisation des moindres carrés. Dans cet article,
nous étudierons les effets du bruit sur les valeurs propres et sur leurs
estimés dans les solutions par moindre carrés, en incluant la modification nécessaire
à la limite inférieure de Cramér-Rao (LICR) qui spécifie le nombre minimum
possible d¹estimateurs contraints de la matrice de covariance. Nous proposons
un algorithme non-linéaire à traitement simple qui produit une estimation de
direction de translation presqu¹optimale (dans le sens d¹un vecteur moyen non
biaisé et d¹une matrice de covariance approchant la LICR). Des exemples de
résultats numériques sont employés pour comparer les différentes techniques et
illustrer l¹accord entre les valeurs prédites et observées. Finalement,
quelques problèmes méritant une recherche future sont discutés.
Gray-scale and colour image
segmentation via region growing and region merging
Segmentation d¹images
couleur et en ton de gris via les techniques des régions croissantes et des
régions fusionnantes
N. Ikonomakis*, K.N.
PlataniotisÝ and A.N. Venetsanopoulos*,
(* Department of Electrical and Computer
Engineering, University of Toronto, Toronto, Ontario M5S 3G4.
Ý School of Computer Science, Ryerson Polytechnic University,
Toronto, Ontario M5B 2K3)
Pages: 43-47
This paper introduces image
segmentation as an important first task of any image-analysis process. A seeded
region-growing and -merging algorithm is created to segment gray-scale and
videophone-type colour images. The approach starts with a set of seed pixels,
and from these grows regions by appending to each seed pixel those neighbouring
pixels that satisfy a certain predicate. Small regions of far-away values are
merged into neighbouring regions. Regions of similar value are also merged.
Homogeneity functions are introduced for both gray-scale and colour images. The
colour-image segmentation approach utilizes the HSI (hue, saturation,
intensity) colour space because of its close relation to the way in which
people describe the perception of colour,
Cet article introduit la segmentation d¹images comme un item de première
importance lors de tout processus d¹analyse d¹images. Un algorithme utilisant
une région initiative qui croît et se fusionne est développé pour segmenter des
images en ton de gris et de type vidéophone couleur. L¹approche consiste
àprendre un ensemble de pixels comme semence, puis à faire croître les régions
en prenant les pixels environnants aux pixels de semence qui satisfont certains
critères. Les petites régions de valeurs lointaines seront fusionnées avec les
régions voisines. Les régions de valeur similaire seront aussi fusionnées. Des
fonctions d¹homogénéité sont introduites à la fois pour des images en ton de
gris et en couleur. La segmentation d¹images couleurs utilise l¹espace des
couleurs HSI à cause de la relation proche avec la manière dont les gens
décrivent leur perception des couleurs.
An algorithmic study on context modelling for lossless
image compression
Étude algorithmique du
contexte de modélisation de la compression sans perte d¹images
Xiaolin Wu, Department of Computer Science,
University of Western Ontario, London, Ontario N6A 5B7, and Paul Bao, Department of Computing, Hong Kong
Polytechnical University, Kowloon, Hong Kong
Pages: 49-53
Statistical context modelling
is a powerful and versatile technique for lossless image coding. A key issue in
context modelling is how to increase the order of model without drastically
increasing the model cost. We take an algorithmic approach to address the issue
and propose a few heuristical optimization techniques that fine tune models of
relatively few parameters in the sense of entropy minimization. Our
experimental results indicate that these techniques are quite effective and
achieve the lowest lossless bit rates so far over a variety of test images.
La modélisation statistique de contexte est une technique puissante et
versatile pour le codage sans perte d¹images. Une question-clé qui se pose dans
la modélisation de contexte est d¹augmenter l¹ordre du modèle sans en accroître
considérablement le coût. Nous adoptons une approche algorithmique et nous
proposons quelques techniques heuristiques d¹optimisation qui affinent les
modèles avec relativement peu de paramètres dans le sens de la minimisation de
l¹entropie. Nos résultats expérimentaux indiquent que ces techniques sont assez
efficaces et permettent le plus bas taux de bits non-erronés obtenu à date sur
une grande variété d¹images test.
Multimedia communications: Reaching a critical
threshold
Communications multimédia: l¹atteinte
d¹un seuil critique
David C. Coll, Department of Systems and Computer
Engineering, Carleton University, Ottawa, Ontario K1S 5B6. E-mail:
coll@sce.carleton.ca
Pages: 55-59
Maturation of communication
and computer technology in four related, converging areas has recently created
an environment in which the basic necessary and sufficient functionality is in
place to provide universal multimedia communication services, including video
teleconferencing. This paper reviews a number of very recent and current
activities in an attempt to indicate that a threshold capability has been
reached. The paper advances the hypothesis that the technology that has
converged to create the current information environment is necessary and
sufficient unto the task. The areas of progress are communications connectivity
through the Internet; broadband, multimedia networks; personal computer
hardware and software; and Web-centric information systems.
Video-conferencing systems are reviewed as an example of the maturation of
integrated multimedia communications.
La maturité conjointe des communications et de la technologie
informatique dans quatre domaines reliés et convergents a créé récemment un
environnement dans lequel les bases nécessaires et une fonctionnalité
suffisante sont en place pour pouvoir fournir des services universels de
communication multimédia, incluant les vidéo-conférences. Cet article revoit un
certain nombre d¹activités courantes ou récentes dans le but de montrer que les
capacités minimales sont atteintes. On avance l¹hypothèse que la technologie
qui a convergé pour créer l¹environnement actuel en information est nécessaire
et suffisante. Les domaines en progrès sont la connectivité des communications
à travers Internet; les réseaux multimédia à large bande; les capacités
électroniques et logicielles des ordinateurs personnels; et finalement, les
systèmes d¹information centrés sur le web. Les systèmes de vidéo-conférences
sont revus comme un exemple de la maturité des communications intégrés
multimédia.
Efficient MPEG-2 encoding of interlaced video
Encodage MPEG-2 efficace en
vidéo interlacé
Yuen-Wen Lee, Faouzi Kossentini and Rabab Ward, Department of Electrical and Computer
Engineering, University of British Columbia, Vancouver, B.C. V6T 1Z4
Pages: 61-67
The MPEG-2 standard provides
the enabling technology for a wide variety of applications such as satellite
broadcasting and CATV. We present an MPEG-2-compliant interlaced video encoder
that employs an efficient macroblock coding mode selection method, a simple
motion vector prediction technique, and a computation constrained motion vector
search algorithm. The macroblock coding mode is selected based on a rate-distortion
criterion. However, a computational analysis as well as predictive and
statistical modelling techniques are introduced that lead to substantially
better computation-performance trade-offs. The proposed MPEG-2 video encoder is
shown experimentally to outperform the MPEG-2 TM5 encoder, expressed in a
15-60% reduction in bit rate and/or a 1.5-2.5 dB increase in objective quality.
Besides its compression advantage, our encoder requires less than 0.5% of the
number of computations required by the TM5.
Le standard MPEG-2 est la base technologique d¹une foule d¹applications
telles que la transmission par satellite et la télévision par câble. Nous
présentons un encodeur pour le vidéo interlacé compatible avec le standard
MPEG-2 qui emploie une méthode efficace de sélection du codage des macro-blocs,
une technique simple de prédiction du vecteur de direction et un algorithme de
recherche du vecteur de déplacement limité en temps de calcul. Le mode de
codage des macro-blocs est sélectionné à partir d¹un critère basé sur le taux
de distorsion. Cependant, une analyse du temps de calcul, de même que des
techniques de modélisation prédictives et statistiques sont introduites,
améliorant substantiellement les compromis entre la quantité de calculs requis
et les performances. L¹encodeur MPEG-2 vidéo qui est proposé démontre une
supériorité expérimentale par rapport à l¹encodeur MPEG-2 TM5 en termes de
réduction du taux de bit de 15 à 60% et/ou d¹une augmentation de 1.5 à 2.5 dB de la qualité
objective. En plus de son avantage en compression, notre encodeur requiert
moins de 0.5% du nombre de calculs requis parte TM5.
A generalized class of fractal-wavelet transforms
for image representation and compression
Une classe généralisée de
transformées fractales-ondelettes pour la représentation d¹images et la
compression
Edward R. Vrscay, Department of Applied
Mathematics, Faculty of Mathematics, University of Waterloo, Waterloo, Ontario
N2L 3G!. E-mail: ervrscay@links.uwaterloo.ca
Pages: 69-83
The action of an affine
fractal transform or (local) Iterated Function System with gray-level Maps
(IFSM) on a function f(x) induces
a simple mapping on its expansion coefficients, cij, in the
Haar wavelet basis. This is the basis of the discrete fractal-wavelet
transform, where subtrees of the
wavelet coefficient tree are scaled and copied to lower subtrees. Such
transforms, which we shall also refer to as IFS on wavelet coefficients (IFSW), were introduced into image processing with
other (compactly supported) wavelet basis sets in an attempt to remove the
blocking artifacts that plague standard IFS block-encoding algorithms. In this
paper a set of generalized 2-D fractal-wavelet transforms is introduced. Their
primary difference from usual IFSW transforms lies in treating ³horizontal,²
³vertical² and ³diagonal² quadtrees independently. This approach may seem
expensive in terms of coding. However, the added flexibility provided by this
method, resulting in a marked improvement in accuracy and low degradation with
respect to quantization, makes it quite tractable for image compression. As in
the one-dimensional case, the IFSW transforms are equivalent to recurrent IFSM
with condensation functions. The net result of an affine IFSW is an
extrapolation of high-frequency wavelet coefficients which grow or decay
geometrically, according to the magnitudes of fractal scaling parameters αij. This provides a connection between the αij and the
regularity/irregularity properties of regions of the image. IFSW extrapolation
also makes possible ³fractal zooming.² The results of computations, including
some simple compression methods, are also presented.
L¹effet d¹une transformée fractale affine ou d¹un Système de Fonctions
Itératif - SF1 - (local) avec une correspondance par niveaux gray (SFIM) sur
une fonction f(x) induit une simple correspondance de ses coefficients cij
dans
la base de l¹ondelette de Haar. C¹est le principe de la transformée discrète
Fractale-Ondelette dans laquelle les sous-ensembles des coefficients de l¹arbre
de l¹ondelette sont affectés d¹un facteur d¹échelle et copiés dans les arbres
inférieurs. De telles transformées, auxquelles nous référerons sous le vocable
des coefficients de l¹ondelelte sur le SF1 (SFIO), sont introduites en
traitement d¹images avec d¹autres ensembles d¹ondelettes élémentaires
(supportés de façon compacte) pour enlever les artefacts de blocs qui sont un
désavantage majeur des algorithmes standards d¹encodage par blocs en SFIO. Dans
cet article, un ensemble de transformées 2D généralisées ondelette-fractales
est introduit. La différence essentielle par rapport aux transformées SFIO
usuelles est liée au fait que l¹on traite ici les arbres quaternaires
³horizontaux², ³verticaux² et ³diagonaux² indépendamment. Cela peut sembler
coûteux en termes de codage. Cependant la flexibilité accrue fournie par cette
méthode résulte en une nette amélioration de la précision et une faible
dégradation de la quantification, ce qui en fait une méthode propice en
compression d¹images. Tout comme le cas uni-dimensionnel, les transformées SFIO
sont équivalentes aux transformées récurrentes par SFIM avec des fonctions de
condensation. L¹effet net d¹un SFIO affine est une extrapolation des
coefficients haute-fréquences des ondelettes qui croissent ou décroissent
exponentiellement selon l¹amplitude des paramètres d¹échelle αij. Ceci fournit un lien entre les
αij et les propriétés de
régularité/irrégularité des régions de l¹image. L¹extrapolation SFIO rend aussi
possible ³l¹agrandissement-fractal². Les résultats des calculs incluant des
méthodes simples de compression sont aussi présentés.
Multi-program video coding
with joint rate control
Méthode de codage conjointe
pour transmission vidéo multi-programme sur le même canal
Limin Wang, André Vincent and Phil Corriveau, Communications Research Centre,
3701 Caarling Ave., Ottawa, Ontario K2H 8S2. E-mail: andre.vincent@crc.doc.ca
Pages: 85-88
This paper presents a joint
coding scheme for multi-program video transmission in which the channel
capacity is distributed among programs according to their content complexities.
The program-dependent bit allocation is achieved by using the same quantization
parameter for all the programs at each frame. The joint coding implements a
joint rate control which controls the sum of the bit rates for all the
programs, instead of each individual bit rate. Computer simulations demonstrate
that joint coding is able to maintain a relatively stable quality among the
programs as well as within a program, as compared to independent coding.
Cet article présente une méthode de codage conjointe, pour la
transmission de plusieurs programmes vidéo sur un même canal, qui distribue la
capacité du canal entre les différents programmes selon leur complexité respective.
La répartition des bits s¹effectue en utilisant le même paramètre de
quantification pour tous les programmes, à chaque image. Le codage conjoint
utilise un contrôleur de débit qui maintient constant la somme des taux de
bits, plutôt que les taux de bits individuels de chaque programme. Des
simulations sur ordinateur ont démontré que le codage conjoint permet de
maintenir une qualité d¹image plus uniforme, lorsque comparé au codage
indépendant.
Motion field estimation using segmentation and
consistency constraint
Estimation de champs de
mouvements réels utilisant la segmentation et une contrainte de consistance
Demin Wang, Peter Haighton, Limin Wang and André
Vincent, Communications Research Centre, 3701 Carling Ave., Ottawa, Ontario
K2H 8S2
Pages:
89-94
This paper presents an
approach to realistic motion field estimation. With this approach, an image is
first segmented into homogeneous regions using a new multiscale gradient
algorithm followed by watershed transformation. The multiscale gradient
algorithm efficiently solves the oversegmentation problem of watershed
transformation, increases segmentation accuracy and reduces the computational
cost. The motion field is then estimated using block matching with a
consistency constraint. The consistency constraint function is defined by
neighbouring motion vectors and the segmentation map. Simulation results show
that motion fields generated by block matching with the consistency constraint
are very smooth within each object, approaching realistic motion fields, even
when a small block size is used.
Cet article présente une approche pour estimer des champs de mouvements
réels. Par cette approche, une image est d¹abord segmentée en régions homogènes
par un nouvel algorithme de gradient multiscale suivi de la transformation
watershed. L¹algorithme de gradient multiscale résout efficacement le problème
de sur-segmentation de la transformation watershed. Il augmente la précision de
la segmentation et diminue le coût de calcul. Ensuite, le champ de mouvement
est estimé par block matching avec une contrainte de consistance. La contrainte
de consistance est fonction des vecteurs de mouvement voisins et de la carte de
segmentation. Les résultats des simulations montrent que les champs de
mouvement obtenus par block matching avec la contrainte de consistance sont
très lisses à l¹intérieur de chaque objet et très semblable aux champs de
mouvement réels, même si la taille de bloc est petite.
Robust scene-change detection in MPEG compressed
domain
Détection robuste de
changement de scène dans le domaine MPEG comprimé
N. Gamaz, X, Huang and S. Panchanathan, Visual Computing and
Communications Laboratory, Department of Electrica Engineering, University of
Ottawa, Ottawa, Ontario K1N 6N5. E-mail: panch@elg.uottawa.ca; WWW: https://marge.genie.uottawa.ca
Pages: 95-99
Video is an important and
challenging medium and requires sophisticated indexing schemes for efficient retrieval
from visual databases. Video segmentation is a fundamental step in video
indexing and involves detection of scene changes. In this paper, we propose a
fast and robust algorithm for detecting video shot boundaries in the MPEG-2
compressed bit stream with minimal decoding.
Le vidéo est un médium de communication qui pose d¹importants défis, tel
celui de développer des systèmes d¹indexation sophistiqués pour la lecture
efficace des bases de données visuelles. La segmentation vidéo est une étape
fondamentale de l¹indexation vidéo et elle demande la détection des changements
de scène. Dans cet article, nous proposons un algorithme rapide et robuste pour
détecter, avec un minimum de décodage, les limites des scènes vidéo dans les
données MPEG-2 comprimées.
1998 – Volume 23 – No 3
Power deposition patterns of interstitial microwave
hyperthermia applicators having tapered dielectric sheaths
Diagrammes de rayonnement
de la puissance d¹applicateurs hyperthermiques micro-ondes intersticiels avec
différents fuselages du diélectrique
Peter C. Strickland, CAL Corporation, 1725 Woodward
Dr., Ottawa, Ontario K2C 0P9
Pages:
103-105
A coaxial dipole inserted
into a cylindrical dielectric sheath is widely used as an interstitial
microwave hyperthermia applicator. A means is described here of controlling the
current distribution along the dipole and consequently controlling the
distribution of the radiated power density by tapering the outside diameter of
the dielectric sheath. Numerical results have been obtained for nylon catheters
having three different cross-sections using the theory of linear, insulated
antennas embedded in electrically dense media. The inner diameter of the
dielectric sheath is the same in the three cases and is equal to the diameter
of the conductor. The outer diameter is uniform in case 1, linearly tapered in
case 2 and nonlinearly tapered in case 3. Numerical results were obtained at a
frequency of 915 MHz, assuming a relative permittivity in the ambient medium of
(51 - j31), which is typical of tissue having a high water content. The tapers
were selected such that the resonant length was the same in the three cases. It
was found that the power density close to the tip of the applicator was
increased considerably through the use of a linearly tapered sheath, with
further improvement being obtained using the nonlinear taper.
Un dipôle coaxial inséré dans un cylindre diélectrique est un
applicateur hyperthermique micro-onde largement utilisé. Nous proposons ici un
moyen de modifier la distribution du courant le long du dipôle et ainsi de
changer la distribution de la densité de puissance dans l¹interstice. Il s¹agit
de fuseler le diélectrique pour que celui-ci ait un diamètre variable le long
du dipôle. Des résultats numériques ont été obtenus pour des cathéters de nylon
avec trois sections différentes, en utilisant la théorie des antennes
linéaires, isolées et enveloppées dans un milieu électriquement dense. Le
diamètre interne du fuselage diélectrique est le même pour les trois cas
traités, lequel est égal à celui du conducteur. Le diamètre externe est
uniforme dans cas 1, varie linéairement dans le cas 2, et non-linéairement dans
le cas 3. Les résultats numériques ont été obtenus à la fréquence de 915 MHz en
supposant une permitivité complexe du milieu ambiant de (51 - j31), qui est
considérée typique pour les tissus ayant un fort contenu en eau. Les divers
fuselages ont été sélectionnés tels que la longueur de résonance soit la même
pour les trois cas. Il a été trouvé que la densité de puissance proche des
extrémités de l¹applicateur augmente considérablement avec le fuselage à
variation linéaire et peut même être améliorée avec une variation non-linéaire.
Étude comparative de
modèles multi-masses d¹entraînements électriques à moteur asynchrone
Comparative study of multi-mass models of electrical
drives with asynchronous motors
M.L. Doumbia*, G. Roy*, V.
RajagopalanÝ et V. Missurenkoý, (*Département de génie
électrique et de génie informatique, École Polytechnique de Montréal, C.P.
6079, Station Centre-Ville, Montréal (Québec) H3C 3A5. ÝChaire
Hydro-Québec et CRSNG, Université du Québec à Trois-Rivières, C.P. 500,
Trois-Rivières (Québec) G9A 5H7. ýChaire de la commande des moteurs
électriques, Université d¹État Lvivska Polytechnika, 290646, Lvov (Ukraine))
Pages: 107-112
La complexité d¹un entraînement électrique rend difficile son étude
globale tant à l¹étape de conception, qu¹au cours de son fonctionnement normal.
Pour surmonter cette difficulté, on procède généralement à des simplifications:
linéarisation de certaines caractéristiques, ajout des inerties de toutes les
parties mobiles à celle du moteur, etc. Pour certains types d¹entraînements (laminoirs,
grandes structures mobiles, bras flexibles de robots, etc.), à cause de la
rigidité finie des liaisons entre les différents éléments, il est important de
faire une représentation en plusieurs masses de la partie mécanique. Le présent
article est consacré à la modélisation de l¹ensemble moteur asynchrone-charge,
en tenant compte des couplages élastiques présents dans la structure mécanique
de plusieurs types d¹entraînement électrique. L¹analyse théorique tant du
mécanisme entraîné que du moteur asynchrone est présentée; fait suite une étude
comparative par simulation numérique à l¹aide du logiciel MATLAB/SIMULINK des
processus de démarrage et d¹application d¹une charge aux modèles d¹entraînement
à une, deux et trois masses; enfin, des observations et commentaires sont
donnés sur la pertinence d¹une telle modélisation.
The complexity of an
electrical drive is such that its global study represents a difficult task at
the design level as well as at the application level. To lighten this task, it
is common practice to perform some simplifications: linearization of some
characteristics, lumping of the distributed inertia of mobile parts with that
of the motor rotor, etc. Because of the finite stiffness in the links between
different pans of the mechanism in some types of drive (mills, large mobile
structures, flexible robotic limbs, etc.), it becomes important to realize a
multi-mass model of such a mechanism. This paper is about the elaboration of a
refined model of an asynchronous motor drive, which takes into account the
flexible links between the different parts of the load mechanism. First, a
theoretical analysis is presented of the asynchronous motor and the load
mechanism; second, a comparative analysis, based on numerical simulations
accomplished with MATLAB/SIMULINK, is performed on drive models with one, two
or three masses; then drive startup and the application of a step load are
shown in the simulations; and finally, observations and comments are given
about the benefits of such refined models.
The characteristics and operating regions of
distance relays in Z-plane
Les caractéristiques et les
régions de fonctionnement de relais à distance dans le plan Z
C.C. Maican, Senior Member, IEEE, CCM Electrical
Design Engineers, 3700 Caneff Cres., Mississauga, Ont. L5A 4B8
Pages: 113 - 117
This paper studies a new and
general method to determine the characteristics and operating regions of
distance relays for transmission lines in the complex plane (Z-plane). This method is easy to apply and seems not to be found
in the literature. In we presented
several particular applications for electromechanical and static distance
relays. Two general and important applications using the new method are given.
Cet article étudie une méthode nouvelle et générale pour déterminer les
caractéristiques et les régions de fonctionnement de relais à distance dans le
plan complexe (plan Z). Cette méthode est facile à appliquer et ne semble pas
se trouver dans la littérature scientifique. Nous avons présenté dans plusieurs applications particulières
pour les relais à distance électromécaniques et statiques. Nous présentons ici
deux applications générales et importantes de cette nouvelle méthode.
Comparisons between mesh and hierarchical ring
networks for shared-memory multiprocessors
Une comparaison de réseaux
en treillis et en anneau hiérarchisé dans des multicalculateurs à mémoire
partagé
Hong Jiang, Dept. of Computer Science and
Engineering, University of Nebraska-Lincoln, Lincoln, Nebraska 68588-0115,
U.S.A., and V. Carl Harnacher, Dept.
of Electrical and Computer Engineering, Queen's University Kingston, Ontario
K7L 3N6
Pages: 119-125
Communication performance
comparisons, in terms of message latency, between mesh and hierarchical ring
interconnection networks for shared-memory multiprocessors are developed.
Traffic in the networks is assumed to consist of the short, fixed-length
messages needed for remote-memory read/write operations and cache coherency
control. Square-mesh networks with bidirectional links and no end-around
connections are compared to two- and three-level hierarchical rings. Wormhole
routing is used in the meshes, with messages consisting of f flits, with each
flit containing b bits. In the
ring networks, each ring segment can contain a complete message of f x b bits.
Meshes and three-level rings provide comparable delays for system sizes of up
to 200 or 300 processor clusters. The delay comparisons are valid only for the
lightly loaded traffic case in which contention and blocking are low. This is
the situation in practical shared-memory multiprocessor systems with a low
cache miss rate and a high physical locality of reference in the global address
space.
Des comparaisons de la performance de transmission, en fonction du temps
d¹attente d¹un message, entre deux topologies de réseaux d¹interconnexion de
multicalculateurs à mémoire partagée, c¹est-à-dire en treillis (³mesh²) et en
anneau hiérarchisé, sont développées. On présume que le trafic dans les réseaux
consiste en de courts messages à longueur fixe, exigés par des opérations de
lecture-écriture de mémoire à distance et par la régulation de l¹intégrité
(³coherency²) de l¹antémémoire. Des réseaux en treillis carré (³square²) avec
des liens (³links²) bidirectionnels et sans connexion circulaire (³end-around²)
sont comparés aux réseaux annulaires, hiérarchisés à deux et trois niveaux. Un
acheminement de type ³wormhole² est employé dans des réseaux en treillis, des
messages consistant en f ³flits² où chaque ³flit² consiste en b bits. Dans des
réseaux annulaires, chaque segment peut contenir un message complet de f X b bits. Les anneaux à
trois niveaux et les treillis produisent des temps d¹attente comparables pour
des systèmes de jusqu¹à 200 ou 300 grappes de processeurs. Les comparaisons du
temps d¹attente ne sont valables que dans le cas d¹une charge faible, ce qui
rend peu élevé le taux de conflit d¹utilisation. C¹est précisément le cas dans
des systèmes pratiques de multicalculateurs à mémoire partagée, à taux faible
d¹absence dans l¹antémémoire, et à groupement matériel des consultations dans
l¹espace mémoire commune.
A new approach for computing higher-order moments on
linear systolic arrays
Une nouvelle approche pour
le calcul des moments d¹ordre élevés dans des réseaux linéaires systoliques
M.A. Aloqeely, Computer Engineering Dept., King
Saud University, P.O. Box 51178. Riyadh 11543, Saudi Arabia, M.A. Al-Turaigi and S.A. Aishebeili, Dept. of Electrical Engineering,
King Saud University P.O. Box 800, Riyadh 11421, Saudi Arabia
Pages: 127-131
The last few years have
witnessed significant advances in the use of higher-order moments in various
signal processing applications. As a result, the demand for efficient
architectural designs for these functions is on the rise. In this paper we
present a new formulation for implementing third- and fourth-order moments on
linear systolic arrays. In the proposed approach the moments are computed as
elements of a matrix which are obtained after a series of matrix multiplication
operations. The resultant architecture is a simple linear array that can be
implemented efficiently in VLSI.
Ces dernières années, des progrès significatifs dans l¹usage des moments
d¹ordre élevé pour diverses applications de traitement du signal ont été
accomplis. Ainsi, la demande pour des designs d¹architecture efficace est en
croissance. Dans cet article, nous présentons une nouvelle formulation pour
l¹implantation des moments d¹ordre trois et quatre pour des réseaux systoliques
linéaires. L¹approche proposée effectue le calcul des moments comme des
éléments d¹une matrice obtenus à la suite d¹une succession d¹opérations de
multiplications de matrices. L¹architecture résultante est un réseau simple qui
peut être implantée efficacement en VLSI.
α -CORDlC: An
adaptive CORDIC algorithm
α -CORDIC: un algorithme CORDIC adaptatif
Fayez Elguibaly, Dept. of Electrical and Computer
Engineering. University of Victoria, P.O. Box 3055, Victoria, B.C. V8W3P6
Pages: 133-138
In this work we briefly
review the basic CORDIC algorithm and its drawbacks. Next, we propose an
adaptive CORDIC algorithm (α -CORDIC) which removes all the CORDIC drawbacks: (a)
the number of iterations is reduced, (b) full machine accuracy is assured, (r)
the scale-factor problem is eliminated, (d) the operating range is unlimited,
(e) computation noise is reduced, and (f) ability to utilize the fast
multiply/accumulate instructions now prevalent in digital signal processing
(DSP) chips is added. The new algorithm uses a better strategy for choosing the
step size in each iteration, but requires a parallel multiplier and extra
look-up tables. This condition is easily satisfied in most new microprocessor
chips. Simulation results, assuming 32-bit floating-point data format, are
presented which clearly show the advantages of the proposed algorithm.
Dans ce travail nous rappelons brièvement les bases de l¹algorithme
CORDIC ainsi que ses désavantages. Par la suite nous proposons un algorithme
CORDIC adaptatif (α-CORDIC) qui élimine tous les
désavantages de l¹algorithme CORDIC original: (a) le nombre d¹itérations est
réduit, (b) la précision maximale de la machine est assurée, (e) le problème du
facteur d¹échelle est éliminé, (d) la plage de travail devient illimitée, (e)
le bruit relié au processus de calcul est réduit et (f) l¹utilisation des
instructions de multiplications/accumulations rapides disponibles dans les
circuits intégrés DSP devient possible. À chaque itération le nouvel algorithme
utilise une meilleure stratégie pour la sélection de l¹incrément, ce qui
nécessite toutefois un multiplicateur parallèle et des tables ³look-up²
supplémentaires. Ceci est cependant disponible dans la plupart des
microprocesseurs. Les résultats de simulations, en supposant un format de
données en point flottant sur 32 bits, sont présentés et montrent clairement
les avantages de l¹algorithme proposé.
1998 – Volume 23 – No 4
Applications of noniterative least absolute value
estimation for forecasting annual peak electric power demand
Application de l¹estimation
à valeur absolue minimum pour la prédiction de la demande annuelle de pointe en
énergie électrique
H.K. Temraz and K.M. El-Nagar, Electrical Power and Machines Engineering Dept.,
Ain-Shams University Abassia, Cairo, Egypt, and M. M .A. Salama, Dept. of Electrical and Computer
Engineering, University of Waterloo, Waterloo, Ontario N2L 3G1
Pages: 141-146
A noniterative least absolute
value (LAV) technique for estimating the parameters of a selected electric load
forecasting model is utilized. The selected forecasting model with the
estimated parameters is employed in forecasting the demand of a given data set.
The main feature of the LAV technique is its capability of rejecting any bad
data in the parameters estimation process without any previous knowledge of
their location. To illustrate the efficiency of the LAV technique in electric
load forecasting, two types of applications are considered. In the first
application, the adequacy of the LAV technique for estimating reliable electric
load forecasting model parameters is illustrated. Results have shown that
models with parameters estimated using the LAV technique generate better
forecasting results than those using least-squares-technique—estimated
parameters. In the second application, the efficiency of the LAV technique in
estimating good forecasting model parameters for given bad data is demonstrated.
The results have shown that the model with parameters estimated using the LAV
technique produces quite reasonable forecasting results; whereas the model with
least-squares-technique—estimated parameters generates completely
unacceptable forecasting results due to the effect of bad data.
Une approche non itérative de valeur absolue minimum (VAM) est utilisée
pour l¹estimation des paramètres d¹un modèle de prévision de charge électrique.
Le modèle de prédiction et ses paramètres sont utilisés pour prédire la demande
d¹un ensemble de données. La principale caractéristique de la méthode de VAM
est qu¹elle est en mesure de rejeter les mauvaises données dans l¹estimation
des paramètres sans connaissance a priori de leur position. Deux applications
sont utilisées pour démontrer la pertinence de la VAM pour l¹estimation de la
prédiction de la charge électrique. La première application illustre l¹intérêt
de la VAM pour l¹estimation des paramètres d¹un modèle fiable de prédiction de
la charge électrique. Les résultats démontrent que la méthode VAM est
supérieure à une méthode de moindres carrés. La seconde application démontre
l¹efficacité de la méthode VAM pour l¹estimation d¹un modèle de prédiction en
présence de données corrompues. Les résultats démontrent que cette approche
donne des résultats satisfaisants alors qu¹une approche par moindres carrés
produit det résultats inacceptables dans les mêmes conditions.
A comprehensive long-term power distribution system expansion
planning model
Un modèle exhaustif pour la
planification de l¹expansion des systèmes de distribution de puissance
H.K. Temraz, Electrical Power and Machines
Engineering Dept., Am-Shams University, Abassia, Cairo, Egypt, and M.M.A. Salama, Dept. of Electrical and Computer
Engineering, University of Waterloo, Waterloo, Ontario N2L 3G]
Pages: 147-153
A new long-term power
distribution system expansion planning model is developed. The model includes
accurate representation of the different nonlinear planning cost functions. The
cost of expanding an existing substation by adding transformer units is also
included in the planning cost formulation. Moreover, power-conservation,
voltage-drop and equipment-capacity constraints are explicitly included in the
planning problem formulation. The developed model is illustrated using a
numerical example and is tested for both efficiency and accuracy.
Un nouveau modèle de planification de croissance de système de
distribution de puissance est proposé. Le modèle inclut une représentation
précise des différentes fonctions non linéaires de coût. Le coût pour
l¹expansion d¹une sous-station existante par l¹ajout de transformateurs
additionnels est aussi inclut dans les fonctions de coût. De plus, la
formulation du modèle de planification prend également en compte la
conservation de l¹énergie, la chute de tension, et les contraintes reliées à
l¹équipement. Le modèle proposé est validé par un exemple numérique et a été
testé sur les plans de l¹efficacité et de la précision.
Design of first- and second-order Bode-type
wave-digital variable-amplitude equalizers
Conception d¹égalisateurs
de Bode du premier et du second ordre à amplitude variable
Arthur T.G. Fuller and Behrouz Nowrouzian, Department of Electrical and
Computer Engineering, University of Alberta, Edmonton, Alberta T6G 2G7
Pages: 155-162
This paper presents a
synthesis technique for the design of first- and second-order Bode-type
wave-digital (WD) variable-amplitude equalizers. The proposed first-order
equalizer consists of one unit-delay and two digital multipliers and produces a
fan-shaped magnitude-frequency response, while the proposed second-order
equalizer consists of two unit-delays and three digital multipliers and
produces a bump-shaped magnitude-frequency response. The salient feature of the
resulting WD equalizers is that only a single digital variable multiplier is
required to control the fan amplitude in the first-order equalizer and the
bump amplitude in the second-order equalizer without changing their other
important magnitude-frequency response characteristics (e.g., the cut-off
frequency in the fan equalizer and the centre frequency and quality factor in
the bump equalizer). Moreover, these equalizers remain bounded-input
bounded-output (BIBO) stable (under infinite-precision arithmetic) for all
possible values of the variable multiplier. In addition, they exhibit the
important practical feature that a geometrically symmetric change in the value
of the variable multiplier causes a corresponding arithmetically symmetric
change in the logarithmic magnitude-frequency response of the equalizer. Application
examples are given to illustrate the main results.
Cet article présente une approche pour la synthèse de circuits numériques
d¹égalisation à amplitude variable de type Bode du premier et du deuxième
ordre. L¹égalisateur du premier ordre est composé d¹un délai unitaire et de
deux multiplicateurs numériques et produit une réponse amplitude/fréquence en
éventail. L¹égalisateur de second ordre est composé de deux délais unitaires et
de trois multiplicateurs numériques et produit une réponse amplitude/fréquence
en
forme de bosse. L¹intérêt des égalisateurs est que la forme de la réponse
amplitude/fréquence ne dépend que de l¹utilisation d¹un
multiplicateur numérique variable et ne nécessite pas de modifier d¹autres
paramètres (par exemple, la fréquence de coupure de l¹égalisateur en éventail
ou la fréquence centrale de l¹égalisateur en bosse). De plus, les égalisateurs
demeurent stables (BIBO) pour toutes les valeurs du multiplicateur. Finalement,
un changement géométriquement symétrique de l¹ajustement du multiplicateur
variable résulte en un changement également symétrique de la réponse
logarithmique amplitude/fréquence de l¹égalisateur. Des exemples concrets
valident l¹utilité de la technique de design.
Geometrical interpretation of the localization
performance of a sonobuoy system
Interprétation géométrique
des performances de localisation des systèmes d¹hydrophones
B.L.F. Daku and J.E. Salt, Communication Systems Research Group, Department of
Electrical Engineering, University of Saskatchewan, 57 Campus Dr., Saskatoon,
Sask. S7N 5A9, and C.M. McIntyre, Defence
Research Establishment Atlantic, P.O. Box 1012, Dartmouth, N.S. B2Y3Z7
Pages: 163-170
This is an explorativepaper
which focuses on the accuracy of locating an underwater acoustic source using
the broadband information collected at arbitrarily positioned, submerged,
omnidirectional hydrophones. The paper presents expressions for the
localization-error covariance of an optimally weighted leastsquare-error
estimator for two sources of error: ocean acoustic noise and sensor
perturbations. The performance measure used for comparisons is the mean square
euclidean localization error, which is the trace of the localization-error
covariance matrix. Comparisons of performance are made between two specific
systems: one based on two sensors and the other based on three sensors. The
main contribution of the paper is the explanation of the improved performance
obtained by using a geometric approach to visualize the localization error.
This geometric interpretation method is demonstrated by an explanation of the
principles involved in the dramatic improvement in the mean square euclidean
error obtained by adding a third sensor to a two-sensor system. The geometric
interpretation is an approach based on the eigen structure of the sensor-system
covariance matrices. This is a very useful tool for visualizing the localization
error for any arbitrary source-sensor configuration.
Cet article s¹intéresse à la précision qu¹il est possible d¹obtenir pour
localiser une source sonore sous-marine en utilisant l¹information à large
bande recueillie par un ensemble d¹hydrophones omnidirectionnels positionnés de
manière arbitraire. L¹article présente les expressions de la covariance de
l¹erreur de localisation pour un estimateur optimal par moindres carrés pour
deux sources d¹erreur: le bruit acoustique océanique et les perturbations des
capteurs. L¹erreur de localisation euclidienne, qui est la trace de la matrice
de covariance de l¹erreur de localisation, est utilisée comme mesure de
performance. Les performances sont démontrées pour deux systèmes spécifiques à
deux ou trois capteurs. La principale contribution de l¹article est d¹expliquer
l¹augmentation de performance par une approche géométrique de visualisation de
l¹erreur de localisation. L¹intérêt de cette approche géométrique est démontré
par l¹illustration de l¹amélioration sensible de l¹erreur euclidienne lors de
l¹ajout d¹un troisième capteur à un système qui en possède déjà deux.
L¹interprétation géométrique repose sur la structure propre des matrices de
covariance du système de capteurs. L¹outil de visualisation est utile lors de
l¹interprétation de l¹erreur de localisation pour des configurations
arbitraires de sources.
Diagnosis and monitoring of high-voltage insulation
using computerized analysis of partial discharge measurements
Analyse numérique des
mesures de décharge partielle pour le suivi et l¹évaluation de l¹isolation de
haut voltage
R.S.D. Wahidabanu, M.A. Panneerselvam and K. Udayakumar, Anna University, Madras, 600 025
India
Pages: 171-177
Transmission of electrical
power requires various types of apparatus. All the apparatus and
transmission-line conductors must be insulated from the high and extra-high
voltages arising from the need of transmitting a large quantum of energy. As
the need grows, the quality and reliability of the insulator must also grow to
handle extra stresses. Hence an attempt is made to evaluate insulation in power
apparatus based on the computerized analysis of partial discharge (PD) testing
measurements and observations, leading to the identification of PD fault-sources
of electrical insulation degradation. The database offers a decision-making aid
for product development and supports condition monitoring, assessing the state
of insulation. By conducting suitable experiments on two-electrode models, one
does partial discharge characterization by considering one PD defect at a time.
Using the database extracted from the various PD distributions attained from
physical models fabricated, PD sources or defects in simple power apparatus
such as surge arrestors, current transformers and artificially created defects
such as slot models and rigid terminal connectors are identified successfully
and evaluated. Successful recognition rate is achieved with the developed
software package even in the presence of two PD sources; say, surface and
internal discharges contributing to electrical insulation degradation.
La transmission de l¹énergie électrique requiert plusieurs types
d¹appareils. Ces appareils et les lignes de transmission doivent être isolés
des hautes et ultra-hautes tensions survenant lors de la transmission de
quantités importantes d¹énergie. L¹accroissement des besoins en énergie impose
également un accroissement de la qualité et de la fiabilité des isolateurs. Cet
article présente une approche pour l¹évaluation de l¹isolation dans les
appareils reposant sur l¹analyse informatique de mesures de décharge partielle
(PD), conduisant à l¹identification des sources de dégradation de l¹isolation.
La base de données fournit une aide à la décision pour le développement de
produits et pour la supervision et l¹évaluation de l¹état des isolants. Par le
biais d¹expériences sur deux électrodes, nous effectuons la modélisation de
décharge partielle en ne considérant qu¹une seule décharge à la fois. Les
défauts sur les appareils simples tels les suppresseurs de surcharge, les
transformateurs de courant, et les défauts artificiels tels les modèles à
fentes et les connecteurs rigides sont identifiés et évalués correctement en
utilisant la base de données extraite des distributions de PD obtenues des
modèles physiques préalablement fabriqués. L¹évaluation est possible même en
présence de deux sources de PD telles la décharge de surface et la décharge
interne qui contribuent toutes deux à la dégradation de l¹isolation.
A decision-diagram-based synthesis procedure for
DCVS circuits
Une approche de synthèse de
circuits DCVS basée sur un diagramme de décision
A. Jaekel, School of Computer Science, University
of Windsor, Windsor, Ontario N9B 3P4
Pages: 179-184
Differential Cascode Voltage
Switch (DCVS) circuits are becoming an important emerging direction of research
in the quest for high-performance CMOS integrated circuits. Potential
advantages are higher circuit density and speed and lower power dissipation. In
this paper we introduce a new decision-diagram-based model, the 123 decision
diagram, which can be used to efficiently synthesize DCVS circuits. We compare
our approach to DCVS synthesis techniques based on reduced ordered binary
decision diagrams (ROBDDs) and show that our approach is guaranteed to perform
as well as or better than conventional OBDD-based methods. Experiments on
benchmark circuits show improvements of O to 48% with an average improvement of
14%.
Les circuits à interrupteur de voltage différentiel en cascode (DCVS)
prennent de plus en plus d¹importance dans la conception de circuits intégrés
CMOS. Leurs avantages comptent une plus grande densité d¹intégration, une plus
grande vitesse, et une dissipation d¹énergie plus faible. Cet article présente
le diagramme de décision l-2-3 pour la synthèse de circuits DCVS. L¹approche
proposée est comparée à la méthode des diagrammes de décision binaires réduits
et ordonnés (ROBDDs) et nous démontrons qu¹elle offre des résultats égaux sinon
meilleurs à celle-ci, soit une amélioration de 0% à 48% avec une
amélioration moyenne de 14%.
Characteristics of a fixed-frequency
series-parallel resonant converter operating on the utility line with and
without active control
Caractérisation des
convertisseurs résonnants série-parallèle à fréquence fixe fonctionnant sur une
ligne utilitaire avec et sans commande active
V. Belaguli and A. K. S. Bhat, Department of Electrical and Computer Engineering,
University of Victoria, Victoria, B.C V8W 3P6
Pages: 185-193
A single-phase high-frequency
transformer-isolated ac-to-dc controlled rectifier using a fixed-frequency
series-parallel (or LCC-type) resonant converter (SPRC) is presented. A simple
analysis and design procedure is used for designing the converter for low
line-current harmonic distortion and high power-factor (PF) operation. The
converter performance characteristics have been verified with SPICE simulations
and an experimental prototype SPRC, without using active control. These results
show that, although no active control is used, the converter operates with a
line-current total harmonic distortion (THD) of 13.5% at full load and 23.6% at half load, with line PF >
0.97. Active control has also been implemented in the experimental prototype to
achieve a line PF > 0.99 with a THD of < 16%, for variation in supply
voltage and load (full load to half load).
Un rectificateur isolé commandé par ac-dc avec transformateur à l-phase
à haute fréquence utilisant un convertisseur résonnant série-parallèle (SPRC) à
fréquence fixe est présenté dans cet article. Une méthode d¹analyse et de
conception simple est présentée pour concevoir un convertisseur dans le cas
d¹une faible distorsion harmonique de ligne et un haut facteur d¹opération. Les
performances du convertisseur ont été validées grâce à des simulations avec
SPICE et un prototype SPRC sans commande active. Les résultats démontrent que,
bien qu¹aucune commande active n¹intervienne, le convertisseur fonctionne avec une
distorsion harmonique de ligne de 13,5% à pleine charge et de 23.6% à charge
moyenne, avec un facteur d¹opération supérieur à 0,97. Une commande active a
également été implantée pour obtenir un facteur d¹opération supérieur à 0,99
avec une distorsion harmonique inférieure à 16%. àla fois pour des variations
de la tension d¹alimentation et de la charge (pleine charge et demi-charge).