DE1225697B - Analog-Digital-Umsetzer fuer Bilduebertragungs-zwecke - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WWW PATENTAMT Int. CL:

H04n

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21 al-32/04

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

W 37063 Vni a/21 al

27. Juni 1964

29. September 1966

Die Erfindung bezieht sich auf einen Analog-Digigital-Umsetzer für Bildübertragungszwecke, der aus Analogsignalen, die die Helligkeitswerte eines mehrtonigen Bildes darstellen, digitale Binärsignale erzeugt, mit einem Abtaster zum Erzeugen eines Analogsignals, dessen Amplitude sich entsprechend dem jeweiligen Helligkeitstonwert des abgetasteten Bildes ändert, einem Schwellwertdedektor, der, auf oberhalb eines Schwellwerts liegende Amplituden des Analogsignals ansprechend, ein Schwellwertsignal erzeugt, und einem an den Detektor angeschalteten Binärsignalgenerator, der, auf das Fehlen oder Vorhandensein des Schwellwertsignals ansprechend, ein Binärsignal der einen bzw. der anderen Bewertung überträgt.

Das grundsätzliche Problem der Erfindung liegt in der in binärer Digitalform erfolgenden Übertragung einer ausreichenden Informationsmenge mit dem Ziel, schattierte Gebiete oder Grautöne eines Bildes in einer Form zu reproduzieren, so daß diese subjektiv wieder als Schattierungen oder Grautöne empfunden werden.

Die über einen Kanal vergleichsweise kleiner Bandbreite und mit vergleichsweise niedriger G' schwindigkeit erfolgende Übertragung von Bildsignalen, die allgemein als Faksimile-Übertragung bekannt ist, kann bei ausreichend aufwendigem apparativem Kodier-und Dekodieraufwand sowohl Punktzu-Punkt-Details als auch Punkt-zu-Punkt-Intensitätsänderungen eines Bildes festhalten. Ist bei der Reproduktion nur das Schwarzweißdetail von Interesse, dann kann der Kodier- und Dekodieraufwand stark verringert werden, weil Bildelemente, die entweder vollständig schwarz oder vollständig weiß sind, unter Verwendung nur eines Bildinformationsbits pro Bildpunkt übertragen werden können. In einem derartigen System werden diejenigen beim Abtasten eines Bildes erzeugten Analogsignale, deren die Intensitäten schattierter Gebiete oder Grautöne des Bildes repräsentierenden Amplituden einen bestimmten Schwellwert überschreiten, als mit dem einen Binärwert bewertetes Informationsbit, z. B. als Impuls, übertragen, während diejenigen Signale, deren Amplitude diesen Schwellwert nicht erreichen, als mit dem anderen Binärwert bewertetes Informationsbit, ζ. B. als Impulslücke, übertragen werden. In vielen Anwendungsfällen, z. B. gedruckten Texten, Strichzeichnungen usw., ist eine solche Übertragungsweise zufriedenstellend.

Jedoch ist aber auch in vielen anderen Fällen eine Vernachlässigung von Grautondetails nicht zulässig, wenn dieselben für den Charakter des Bildes wesent-Analog-Digital-Umsetzer für Bildübertragungszwecke

Anmelder:

Western Electric Company Incorporated,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,

Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Als Erfinder benannt:
William Rae Young jun.,
Middletown, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 24. Juli 1963 (297454)--

lich sind. In diesem Fall müssen diese Grautöne bei der Reproduktion auch wieder als Grautöne erscheinen. Dieser Forderung wird im allgemeinen dadurch Genüge getragen, daß mehr als ein Informationsbit pro Bildpunkt verwendet wird. Eine solche, einem Bildpunkt zugeordnete Bitgruppe kann nun in Serienform oder in Parallelform übertragen werden. Im ersteren Fall nimmt die Übertragungsgeschwindigkeit entsprechend ab, im zweiten Fall sind entsprechend viel Ubertragungskanäle notwendig. Es ist auch bekannt, Grautöne mit Hilfe von Impulsen digital gestaffelter Amplitude und/oder digital gestaffelter Wiederholungsrate zu übertragen. Allen diesen bekannten Maßnahmen ist es aber gemeinsam, daß der hierfür erforderliche apparative Kodier- und Dekodieraufwand stark zunimmt; die Anforderungen an den Ubertragungskanal werden kritischer, insbesondere hinsichtlich der Bandbreite und des Rauschverhaltens, die Übertragungsgeschwindigkeit kann sogar kleiner werden, und eine Bitgruppen-Synchronisation kann erforderlich werden.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, diesen offensichtlichen Widerstreit zu lösen, nämlich den Konflikt zwischen einer wünschenswerten mehrtonigen Bildreproduktion einerseits und der Forderung nach nur einfachem apparativem Aufwand anderer-

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seits. Demgemäß soll eine mehrtonige Bildreproduktion gleichfalls mit Hilfe nur eines Informationsbits pro Bildpunkt ermöglicht werden.

Die Lösung dieses Problems beruht auf der Beobachtung, daß Halbtöne nur selten ein feines Bilddetail repräsentieren und deshalb mit wesentlich geringerer Genauigkeit hinsichtlich Lage und Ausdehnung wiedergegeben werden können, als dies für feine Details erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Lösung für einen Analog-Digital-Umsetzer der eingangs beschriebenen Art ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsgenerator zum Erzeugen eines Variationssignals vorgesehen ist, dessen Amplitude sich entsprechend einem vorgeschriebenen Programm ändert, und daß ein zwischen den Abtaster, den Hilfsgenerator und den Schwellwertdetektor geschalteter Mischer vorgesehen ist, der das Analogsignal mit dem Variationssignal zu einem für den Schwellwertvergleich vorgesehenen Gesamtsignal kombiniert.

Das vom Hilfsgenerator oder — wie dieser im folgenden bezeichnet werden soll — vom Funktionsgenerator gelieferte Variationssignal hebt also die einem und demselben Grauton zugeordnete Signalamplitude in bestimmten Zeiträumen über den Schwellwert an. Dies ist gleichbedeutend mit einer zeitlichen Variation des Schwellwerts selbst, und zwar entsprechend der Variationsvorschrift, wie diese durch die das Variationssignal definierende Funktion, oder kurz durch das »Funktions «-Signal, des Funktionsgenerators bestimmt ist. Der Grauton wird also als eine Folge schwarzer und weißer Bildpunkte übertragen. Durch geeignete Auswahl des dabei entstehenden Punktrasters und durch Ändern der Punktdichte desselben entsprechend verschiedener Grautöne erscheint die Reproduktion subjektiv gesehen als Halbtonbild. Mit mehreren ausgewählten Grautönen ist das reproduzierte Bild selbstverständlich näher dem Faksimile des Originals. Jedoch ist bei dem Kodierprogramm der Erfindung die Bitgeschwindigkeit der einer binären Reproduktion äquivalent, wobei nur eine vergleichsweise einfache Kodiervorrichtung erforderlich ist. Zur Realisierung dieser Überlegungen wird der Schwellwert, der normalerweise zur Zuordnung der Signale zur schwarzen oder weißen Kategorie eines binären Übertragungssystems verwendet wird, entsprechend einem vorgegebenen Programm periodisch eingestellt, so daß eine Grauinformation, deren Pegel zwischen denen für absolutes Schwarz und absolutes Weiß liegt, als eine bestimmte Folge regulärer kurzer Impulse »schwarzer« Amplitude übertragen wird.

Es ist daher möglich, Grautöne eines Bildes als eine entsprechende ausgewählte Folge schwarzer Punkte zu kodieren, so daß eine Grautonreproduktion mit nur einem Bildinformationsbit pro Bildpunkt, d.h. mit Hilfe einer binären Digitaldarstellung, erfolgen kann.

Da das kodierte Faksimile-Signal direkt in jedem Faksimüe-Reproduzierer verwendet werden kann, der in der Lage ist, schwarze und weiße Bildsignale zu erzeugen, findet das Kodieren nur auf der Senderseite statt. In ihrer einfachsten Form weist die Kodiervorichtung gemäß der Erfindung eine Schwellwertschaltung für zugeführte Videosignale auf und eine Einrichtung zum Modifizieren des Schwellwertes, und zwar entweder zeitlich kontinuierlich oder diskontinuierlich. So wurden beispielsweise bei einer einfachen Ausführungsform der Erfindung, ein Drei-Niveau-System, die von einer Fotozelle des Faksimile-Abtasters erzeugten Signale durch eine Zwei-Niveau-Schwellwertschaltung hindurchgeschickt. Die

5 oberhalb des oberen Schwellwertes gelegenen Signale werden immer als »schwarze« Signale übertragen, während unterhalb des unteren Schwellwertes liegende Signale immer als »weiße« Signale übertragen werden. Signale, deren Amplitude zwischen den beiden

ίο Schwellwerten liegt, werden »graue« Signale bezeichnet und werden übertragen, nachdem sie entsprechend einem vorgeschriebenen Programm in eine Folge schwarzer und weißer Signale transformiert worden sind. Zu diesem Ende wird ein Funktionsgenerator programmiert, so daß eine Rechteckwelle vorgeschriebener Impulslänge und vorgeschriebenen Impulsabstandes erzeugt wird. Das Schwellwertfunktionssignal wird mit dem Fotozellensignal vor dem Schwellwertvergleich kombiniert, und zwar additiv,

ao so daß Grautonsignale in den schwarzen Bereich während eines bestimmten Teiles jedes vorgeschriebenen Zyklus gedrückt werden, d. h. während einer Zeitdauer, die durch die Länge jedes Rechteckwellenimpulses bestimmt ist. Während des übrigen Teiles jedes Zyklus werden diejenigen Signale der Fotozelle, die nicht den schwarzen Schwellwert überschreiten, als weiße Signale übertragen. Auf der Empfängerseite wird daher ein Halbtonpunktmuster in einem üblichen Reproduziergerät erzeugt, das subjektiv grau erscheint. Durch Einstellen des Verhältnisses zwischen Impulslänge und Impulsabstand des Schwellwertfunktionssignals kann der Helligkeitswert des erscheinenden Grautones gesteuert werden.
Im wesentlichen wird gemäß der Erfindung ein Mehrfachquantisierer durch eine Hilfsimpulsfolge eingestellt, so daß einer oder mehrere bestimmte Amplitudenbereiche erzeugt werden, die aber nichtsdestoweniger mit nur einem Bit pro Bildpunkt kodiert werden. Von einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung her gesehen, wird ein Eingangssignal durch eine vorgeschriebene Impulsfolge derart moduliert, daß die Anzahl effektiver Niveaus eines Quantisierers vergrößert wird.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben; es zeigt

F i g. 1 eine der Erläuterung der Erfindung dienende Darstellung, bei der in der Zeile α ein repräsentatives Bild und in den Zeilen & und c verschiedene binäre Impulsfolgen dargestellt sind, um das Bild für verschiedene Faksimile-Reproduktionen im einzelnen zu bestimmen,

F i g. 2 ein schematisches Blockschaltbild eines Bildsignalkodierers entsprechend der Erfindung,
Fig.3 verschiedene Impulsprogramme durch die verschieden hell erscheinende Grautöne für Bildreproduktionssignale erzeugt werden können,

Fig.4 eine Darstellung der durch die nach den Programmen der F i g. 3 kodierten Signale reproduzierten Bildmuster und

Fig.5 ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Funktionsgenerators, wie er in der Schaltung nach Fig. 2 verwendet werden kann.

In der F i g. 1 ist graphisch die zur Verbesserung der Faksimile-Übertragung gemäß der Erfindung verwendete Kodiertechnik dargestellt. In der Zeile a der F i g. 1 ist eine repräsentative Bildanordnung nahegestellt, die Schwarz, Weiß und ein Grauton-

gebiet aufweist. Bei dem Beispiel soll der Hintergrund auf einem willkürlich festgelegten »Weiße-Niveau liegen, die Umrißlinie des Bildes auf einem willkürlich festgelegten »Schwarz«-Niveau liegen, und das von der schwarzen Umrißlinie begrenzte Gebiet soll einen gleichmäßigen Grauton aufweisen. Beim Druckverfahren, das zur Reproduzierung der Figur verwendet wird, ist das Grautongebiet notwendigerweise ein Halbtondruck, d. h., es ist grau infolge in zufälliger Verteilung vorhandener, das Gebiet überdeckender schwarzer Punkte. Eine repräsentative Abtastlinie s-s ist durch das Bild hindurchgelegt. Beim normalen Faksimile-Abtasten werden sehr viele solcher Linien, die parallel und zueinander im Abstand liegen, zur Abtastung des ganzen Bildes verwendet. Typischerweise wird die Intensität des abgetasteten Bildes, d. h. der Intensitätswert des einzelnen Bildpunktes, der auf einer von Weiß bis Schwarz reichenden Grautonskala liegt, in eine Analogspannung zur Übertragung umgewandelt. Bei einem binären System sind nur zwei Signalwerte zugelassen, die mit Schwarz bzw. Weiß bezeichnet sind. In der Zeile b der F i g. 1 ist die kodierte Darstellung der Abtastlinie s-s für ein binäres System gezeigt. In dem dargestellten Beispiel geben nur völlig schwarze Signale Anlaß zum Auftreten von Impulsen einer Amplitude h. Die grauen Teile des Bildes werden hierbei willkürlich als weiß angenommen. Ein unter diesen Bedingungen reproduziertes Bild ist rechts von der Impulsform der Zeile dargestellt. Es ist hierbei nur die Umrißlinie des ursprünglichen Bildes reproduziert worden, während das Grautongebiet als weiß erscheint. In der Zeile c ist der Schwellwert zwischen Schwarz und Weiß so eingestellt, daß das Grautongebiet als schwarz erscheint. Infolgedessen ist das reproduzierte Bild völlig schwarz. Weder die Umrißstrichzeichnung der Zeile b noch die völlig schwarze oder Schattenrißreproduktion der Zeile c gibt daher den im Original vorhandenen Grauton wieder.

Gemäß der Erfindung wird das Grautongebiet des Originals durch ein Muster oder Raster schwarzer Punkte repräsentiert. Die längs einer Abtastlinie resultierende Wellenform ist in Zeile d für ein einfaches Beispiel dargestellt. Eine Reproduktion, die mit Hilfe dieses Signals hergestellt worden ist, ist rechts in der Zeile d dargestellt und enthält eine systematische Verteilung schwarzer Punkte längs jeder Abtastzeile. Es ist offensichtlich, daß die Faksimile-Darstellung der Zeile d das Original weit ähnlicher wiedergibt, als dies die Reproduktionen der Zeilen b und c tun.

Im wesentlichen wird der Schwellwert zwischen Schwarz und Weiß im binären Signal der Linie d modifiziert, in diesem Fall freilich diskontinuierlich, so daß das gesamte Graugebiet zwischen der vollständig schwarzen Umrißlinie als eine Serie schwarzer Punkte in einem weißen Feld repräsentiert wird. Auf der Basis eines Programms wird der Schwellwert, der normalerweise an der dunklen Kante des Graugebietes liegt, für einen Bildpunkt zur hellen Kante des Graugebietes hin geändert. Während dieser Intervalle wird ein Grauton, der innerhalb dieses Bereiches liegt, als schwarz kodiert und am Empfänger als schwarz reproduziert. In den anderen Intervallen wird ein derartiger Grauton als weiß kodiert und als weiß reproduziert. Falls gewünscht, kann der Schwellwert für eine Abtastzeile von mehreren, z. B. drei Abtastlinien gefolgt werden, in denen die Funktion konstant gehalten wird. Aus einer solchen Zeile würden die Graugebiete als weiß kodiert werden. Die Wirkung dieses Programms ist diejenige, daß das Graugebiet in der Reproduktion als ein Feld erscheint, in dem einer von je sechzehn Bildpunkten schwarz ist. Dies stellt daher ein helleres Grau dar.
Eine Kodiervorrichtung, die diese Überlegungen in

ίο Rechnung stellt, ist in der F i g. 2 dargestellt. Ein Analogsignal, das von einem Faksimile-Abtaster 20 üblicher Bauart herrührt, ist an einen Kombinierkreis angeschaltet. Dieses Signal ist eine Spannung (oder ein Strom), die (bzw. der) alle Grautöne vom reinen

is Weiß bis zum reinen Schwarz des zu übertragenden Bildes repräsentiert. Eine speziell geformte Spannungsfunktion (oder Stromfunktion), die von einem Funktionsgenerator 22 erzeugt wird, wird einem zweiten Anschluß des Kombinierkreises 21 zugeführt, und die algebraische Kombination der beiden Größen wird einem Mehrfachschwellwertkreis 23 zugeführt. Der Schwellwertkreis 23 dient zum Erzeugen eines Ausgangssignalwertes für jeden positiven Eingang und eines zweiten, hiervon verschiedenen Ausgangswertes für jeden negativen Eingang (Fehlen eines positiven Einganges). Der Einfachheit halber werden die beiden Ausgangssignale des Schwellwertkreises 23 als »weiß« bzw. »schwarz« bezeichnet. Diese Signale dienen zur Betätigung eines Bildpunkt- und Haltekreis 24. Ein Bildpunkt- und Haltekreis, der beispielsweise eine Multivibratoranordnung od. dgl. sein kann, spricht auf die Größe der zu diskreten Zeiten zugeführten Signale an, erzeugt ein Ausgangssignal eines von zwei diskreten Werten, und zwar in Abhängigkeit vom Bildpunktwert, und hält diesen Wert, d. h. und erzeugt einen kontinuierlichen Ausgang während eines vorgeschriebenen Intervalls. Eine derartige Vorrichtung ist allgemein bekannt. Infolgedessen erscheint ein Digitalsignal an der Ausgangsklemme 25. Die binären Zustände des Digitalsignals werden gleichfalls der Einfachheit halber mit Weiß und Schwarz bezeichnet.

Ein Bit-Taktgeber 26 steuert die zeitliche Lage des Ausgangsbitstromes und die des Funktionsgenerators 22. Die Dauer eines Bits wird bequemerweise auf die Hälfte derjenigen Zeitspanne eingestellt, die zum Durchführen eines vollständigen Überganges von reinem Weiß über reines Schwarz zu reinem Weiß im Abtaster erforderlich ist und stellt daher das kleinste elementare Bildsigment dar, das das System auflösen kann. In der üblichen Weise kann die Körnigkeit des Faksimile-Bildes mit Hilfe einer Regulierung der Frequenz des Bittaktgebers gesteuert werden. Der Bildpunkt- und Haltekreis 24 wird durch den Ausgang des Schwellwertkreises 23 nur zu Beginn eines Bitintervalls eingestellt. Weitere Änderungen im Schwellwertkreis, die vor dem Beginn des nächsten Bitintervalls auftreten, werden vernachlässigt. Daher bleibt das Ausgangssignal des BiId- punkt- und Haltekreises 24, das zugleich auch das Signal ist, das über das digitale Übertragungssystem zum Empfänger gesendet werden soll, während jedes Bitintervalls fixiert. Bei den meisten üblichen An-•wendungen ist es für das Bitsignal, das vom Taktgeber 26 herrührt, der auch den Funktionsgenerator 22 steuert, von Vorteil, außer Phase mit dem Signal zu sein, das den Bildpunkt- und Haltekreis 24 steuert, so daß die vom Funktionsgenerator herrührenden

Spanmmgssprünge zu anderen Zeiten auftreten als die Bildpunktbits.

Der Funktionsgenerator 22 erzeugt die Basis für das Grautonmuster. Ist der Ausgang des Generators im einfachsten Fall ein fixierter konstanter Wert, so wird ein konstanter Schwellwert im Kombinierkreis 21 erzeugt, entweder schwarz oder weiß, so daß Analogsignale, die vom Abtaster 20 herrühren, nach ihrer Kodierung am Ausgang 25 entweder in der Form der Zeile b oder der Zeile c der F i g. 1 erscheinen. Daher werden alle Grautöne, die heller als ein bestimmter Grauton sind, als weiß und alle dunkleren Grautöne als schwarz kodiert. Wenn das Schwellwertfunktionssignal des Generators 22 nach einem Programm geändert wird, so ändert sich der Schwellwert zwischen dem hellen Bereich und dem dunklen Bereich, und es wird ein Signal erzeugt, das die Form des in Zeile d der F i g. 1 dargestellten Signals oder ein anderes Grautonmuster haben kann.

Eine typische Schwellwertmustergruppe, die zum Erzeugen einer mehrtonigen Reproduktion eines mehrtonigen Originals geeignet ist, ist in der F i g. 3 dargestellt. Der Einfachheit halber sind die Schwellwertmuster (die die dynamischen Schwellwerte hinsichtlich des Abtasterausganges repräsentieren) das Negativ der erforderlichen Schwellwertsignale, die vom Funktionsgenerator 22 erzeugt werden. Ferner ist die dargestellte Mustergruppe nur eine von vielen möglichen Mustern, nach denen in gleicher erfindungsgemäßer Weise gearbeitet werden kann. Beim Beispiel der F i g. 3 sind fünf verschiedene Grautonbereiche (a-b, b-c, c-d, d-e und e-f) möglich. Jeder Grautonbereich wird verschieden kodiert. Der Bereich a-b ist immer einem »Weiß«-Signal zugeordnet und der Bereich e-f immer einem »Schwarz«-Signal Das Funktionsmuster, das für jede Zeile in der Figur dargestellt ist, wiederholt sich in vier Bit-Intervallen längs dieser Tastzeile. Es unterscheidet sich von Zeile zu Zeile und wiederholt sich nach jeder vierten Zeile über das ganze Feld.

Es sei bemerkt, daß das Schwellwertfunktionsmuster der ZeileI₁ wie in der Fig. 3 dargestellt ist, sicherstellt, daß Analogsignale, die oberhalb des Niveaus b liegen, das Bit eins als weißes Signal kodiern und Analogsignale, die unterhalb des Niveaus b liegen, das Bit eins als schwarzes Signal kodieren. Für das Bit zwei werden oberhalo des Niveaus d liegende Analogsignale als weiß und unterhalb des Niveaus d liegende Analogsignale als schwarz kodiert werden.

Die Analogsignale für das Bit drei, die oberhalb des Niveaus c liegen, werden als weiß und unterhalb c als schwarz kodiert. Für das vierte Bit ist der Schwellwert auf das Niveau e reduziert. Dieses vier Bits aufweisende Muster wiederholt sich mit für die Bits eins, fünf, neun usw. wirksamem Schwellwertniveau b, mit für die Bits zwei, sechs, zehn usw. wirksamem Schwellwertniveau d, mit für die Bits drei, sieben, elf usw. wirksamem Schwellwertniveau c und mit für die Bits vier, acht, zwölf usw. wirksamen Schwellwertniveau e. Ein zwischen c und d liegender Grauton wird daher in Bit zwei und drei als weiß, in jedem anderen Bit als schwarz kodiert, ein zwischen d und e liegender Grauton liefert eine Schwarzkodierung für drei Bits, während das vierte Bit als weiß kodiert wird.

Bei dem für die Zeile2 der Fig. 3 maßgebenden Muster ist das Schwellwertniveau ei maßgebend für die Bits eins, zwei und drei und das Schwellwertniveau e maßgebend für das Bit vier. Für die Zeile 3 ist das Niveau c das des Schwellwertes für die Bits eins und drei, das Niveau d für das Bit zwei und das Niveau e für das Bit vier. In der Zeile 4 ist der Schwellwert für >die Bits eins bis vier auf das Niveau e eingestellt.

Das resultierende Bildpunktmuster für die verschiedenen Bereiche unter Verwendung der illustrativen vierzeiligen Schwellwertfunktion der F i g. 3 ist

ίο in Fig.4 dargestellt. Danach ist für zwischen den Niveaus b und c liegende Bereiche ein Bitgebiet von je vier längs der Abtastzeile liegenden Gebieten schwarz, und das Muster wiederholt sich in jeder vierten Zeile. Für den Grautonbereich c-d wird jedes übernächste Bitgebiet in jeder übernächsten Abtastzeile schwarz, und für den Grautonbereich d-e sind je drei von vier Bitgebieten in je drei von vier Abtastzeilen schwarz. Es sei bemerkt, daß die in der Fig.4 dargestellten Bildpunktelemente der Klarheit halber stark vergrößert sind. Üblicherweise ist die Körnigkeit jedes der Bildmuster klein im Vergleich zur gesamten Bildgröße.

Es sei bemerkt, daß dieses Muster lediglich illustrativ für ein Funktionsmuster gemäß der Eras findung ist. Es kann auch jedes andere Zeilenmuster verwendet werden, beispielsweise ein sich in jeder Zeile, in jeder zweiten Zeile oder allgemein in jeder η-ten Zeile wiederholendes Muster sein. Es können auch weitere Kombinationen eines oder mehrerer verschiedener Muster in jeder gewünschten Folge verwendet werden. Der Aufwand des Funktionsgenerators hängt naturgemäß von der Anzahl Grautonbereiche ab, die verarbeitet werden sollen, und von der Natur der jeweils verwendeten Muster, um Grautöne im reproduzierten Bild nachzuzeichnen.

In der F i g. 5 ist ein Funktionsgenerator (22 in Fig.2) zum Erzeugen des sich in je vier Zeilen wiederholenden Musters mit fünf Grautönen (F i g. 3) dargestellt. Jeder mit der Bitfolge auftretende Taktimpuls, der vom Taktgeber26 der Fig.2 herrührt, erregt einen Ring- oder Stufenzähler 50 der jeweils gewünschten Bauart, der seinerseits an seinen vier Ausgangsklemmen 51 bis 54 einen Impuls der AmplitudeZ? und annähernd einer der Bitdauer entsprechenden Dauer in aufeinanderfolgenden Bitzeiträumen erzeugt. Sonach erscheint ein Impuls der Amplitude E zur Zeit 1 nur an der Klemme 51, zur Zeit 2 nur an der Klemme 52 usw. Impulssignale, die vom Ringzähler 50 erzeugt werden, werden selektiv zur Erregung von ODER-Gattern 55 und 56 zugeführt, die ansprechen, wenn ein Impuls an einem der Eingänge derselben auftritt. Die von der Zählerklemme 51 und den ODER-Gattern 55 und 56 herrührenden Impulse werden selektiv UND-Gattern 57, 58 und 59 zugeführt. Die UND-Gatter erzeugen ein Ausgangssignal nur dann, wenn ihre beiden Eingänge gleichzeitig erregt werden. Bei geeigneter Erregung erzeugen die UND-Gatter 57, 58 und 59 ein Impulssignal, das eine Spannung (oder Strom) an Potentiometern 60, 61 und 62 entwickelt. Das Potential E liegt am Potentiometer 63 zu jeder Zeit. Die Potentiometer repräsentieren je die Amplituden-Einstel- * lungen für die Grautonbereiche b-c, c-d, d-e und e-f.

Sie werden daher dazu verwendet, um die Größe der Impulse im Funktionsmuster einzustellen.

Mit Hilfe von Widerständen 64, 65, 66 und 67 werden die an den Potentiometern eingestellten

Spannungen linear kombiniert und einem Verstärker 68 zugeführt und von dort aus beispielsweise zu dem Kombinierkreis 21 der F i g. 2.

Am Ende jeder Abtastlinie wird ein Signal erzeugt, und zwar im allgemeinen von der Abtastvorrichtung 20 der F i g. 2, das dazu dient, über eine in F i g. 2 nicht dargestellte Verbindungsleitung zwischen den Schaltungsbauteilen 20 und 22 einen Zähler 70 zu erregen, der mit vier Ausgangsklemmen 71, 72, 73 und 74 versehen ist. Der Zähler 70 erzeugt bei jedem Zeilenimpuls ein Signal an einer seiner Klemmen, das während der ganzen Zeilenperiode bestehenbleibt. Daher ist während der Dauer der Abtastung der Zeile 1 ein Impulssignal der Amplitude E an der Klemme 71 verfügbar, wohingegen während der Abtastdauer der Zeile 2 ein Impuls an der Klemme 72 verfügbar ist usw. Das an der Klemme 71 erscheinende Signal· wird direkt dem UND-Gatter 57 zugeführt, ferner, über ein ODER-Gatter 75, dem UND-Gatter 58, sowie, über ein ODER-Gatter 76, dem UND-Gatter 59. Das während der Abtastdauer der Zeile 2 von der Klemme 72 verfügbare Signal wird über das ODER-Gatter 76 dem UND-Gatter 59 zugeführt, während der Impuls, der während der Abtastdauer der Zeile 3 auftritt, über die ODER-Gatter 75 und 76 den UND-Gattern 58 bzw. 59 zugeführt wird.

Es ist offensichtlich, daß mit HiUe dieser Anordnung (F i g. 5) das Funktionsmuster der F i g. 3 erzeugt werden kann. Sonach führt während der Abtastdauer der Zeile 1 das an der Klemme 71 des Ringzählers 70 vorhandene Signal einen Erregungsimpuls den UND-Gattern 57, 58 und 59 sowohl direkt als auch über die entsprechenden ODER-Gatter zu. Danach erscheint während der Dauer des Bits eins ein Signal an den zweiten Eingängen aller dreier UND-Gatter, so daß Signale an allen vier Potentiometern 60 bis 63 erscheinen, kombiniert und dem Verstärker 68 zugeführt werden. Infolgedessen ist für das Bit eins der Schwellwert auf das Niveau & eingestellt. Während des Erscheinens des Bits zwei wird nur das ODER-Gatter 56 erregt, so daß nur das UND-Gatter 59 ein Signal dem Potentiometer 62 zuführt. Der Schwellwert für das Bit zwei ist daher auf das Niveau d eingestellt. Während des Erscheinens des Bits drei werden die ODER-Gatter 55 und 56 erregt, so daß nur die UND-Gatter 58 und 59 den Potentiometern 61 und 62 Signale zuführen. Daher wird der Schwellwert für das Bit drei auf das Niveau c eingestellt. Während des Erscheinens des Bits vier wird nur das Potentiometer 63 erregt und der Schwellwert auf das Niveau e eingestellt.

Während der Abtastung der Zeile 2 wird nur das ODER-Gatter 76 erregt, so daß, wenn die durch den Bitzähler 50 erzeugte Impulsfolge fortschreitet, nur das UND-Gatter 59 betätigt wird, so daß als das Schwellwertniveau für die Bits eins, zwei und drei das Niveau d und als Schwellwertniveau für das Bit vier das Niveau e eingestellt wird. In ähnlicher Weise werden während der Abtastung der Zeile 3 nur die UND-Gatter 58 und 59 in Übereinstimmung mit dem Bitzählprogramm erregt, so daß für die Bits eins und drei der Schwellwert auf das Niveau c eingestellt wird, ferner für das Bit drei der Schwellwert auf das Niveau d und für das Bit vier der Schwellwert auf das Niveau e. Während der Abtastdauer der Zeile 4 wird der Schwellwert für die Bits eins bis vier auf das Niveau e eingestellt. Der nächste das Ende einer Abtastung einer Zeile anzeigende Impuls, der dem Zähler 70 zugeführt wird, leitet den vorbeschriebenen Zyklus erneut ein, und zwar durch Erzeugen eines Erregungssignals an der Klemme 71.

Durch Ändern der einzelnen Amplitudenprogramme, d. h. durch Ändern der Einstellung der Potentiometer 60 bis 63 und durch Programmieren der Ereignisfolge, die zur Erregung der Potentiometer führen, kann eine große Vielfalt von Punktmustern erzeugt werden. Dies ist möglich, da das kodierte Signal eine algebraische Kombination des analogen Bildsignals mit einem Schwellwertfunktionsmuster darstellt. Ein analoges Bildsignal wird in der Tat durch ein Schwellwertmuster gemäß der Erfindung derart moduliert, daß eine Mehrfachniveau-Schwellwertvorrichtung dazu verwendet werden kann, einen weiten Bereich analoger Signalamplituden für eine binäre Übertragung zu klassifizieren. Ferner kann, da der Funktionsgenerator nur auf das Grautonmuster im kodierten Signal anspricht, d. h., da die vorgesehene Punktfolge nur auf der Senderseite erzeugt wird, der Empfänger ohne jede Abwandlung betrieben werden, um die gewünschte Halbtonreproduktion zu erhalten.

Obgleich die Erfindung an Hand einer diskontinuierlichen Schwellwertfunktion beschrieben worden ist, d. h. an Hand einer Punktfolge bestimmter Dichte für bestimmte Grautöne, können auch kontinuierliche Schwellwertfunktionen verwendet werden. Beispielsweise sind auch fortlaufende Sägezahn- oder Dreieckwellenformen hierfür geeignet. In manchen Fällen ist es einfacher, eine derartige kontinuierliche Funktion zu steuern. Die Steuerung der Steigung einer derartigen Welle ist hierbei die einzige Maßnahme, die notwendig ist, um den Abstand aufeinanderfolgender Punkte des vorbeilaufenden Musters durch die Schwellwertschaltung festzulegen. Auch kann das Punktmuster leicht von einer Dichte auf eine andere, durch bloßes Regulieren der effektiven Amplitude des kontinuierlichen Schwellwertmusters geändert werden.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Aanalog-Digital-Umsetzer für Bildübertragungszwecke, der aus Analogsignalen, die die Helligkeitswerte eines mehrtonigen Bildes darstellen, digitale Binärsignale erzeugt, mit einem Abtaster zum Erzeugen eines Analogsignals, dessen Amplitude sich entsprechend dem jeweiligen Helligkeitstonwert des abgetasteten Bildes ändert, einem Schwellwertdetektor, der, auf oberhalb eines Schwellwerts liegende Amplituden des Analogsignals ansprechend, ein Schwellwertsignal erzeugt, und einem an den Detektor angeschalteten Binärsignalgenerator, der, auf das Fehlen oder Vorhandensein des Schwellwertsignals ansprechend, ein Binärsignal der einen bzw. der anderen Bewertung überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsgenerator (22) zum Erzeugen eines Variationssignals vorgesehen ist, dessen Amplitude sich entsprechend einem vorgeschriebenen Programm ändert, und daß ein zwischen den Abtaster (20), den Hilfsgenerator und den Schwellwertdetektor (23) geschalteter Mischer (21) vorgesehen ist, der das Analogsignal mit dem Variationssignal zu einem für den Schwellwertvergleich vorgesehenen Gesamtsignal kombiniert.

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   -2. Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein periodische Taktsignale liefernder Generator (26) zum Synchronisieren des Hilfsgenerators (22) und des Binärsignalgenerators (24) vorgesehen ist.

   3. Umsetzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsgenerator (22) dafür ausgelegt ist, ein periodisches Funktionssignal zu liefern, das sich entsprechend einem vorgeschriebenen Programm zeitlich zwischen diskreten Amplitudenwerten ändert.

   4. Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsgenerator (22) dafür ausgelegt ist, daß das Funktionssignal bestimmende Programm abzuändern, und zwar ansprechend auf ein am

   Ende jeder abgetasteten Bildzeile vom Abtaster (20) erzeugtes Signal.

   5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsgenerator zum Erzeugen einer periodischen Folge von Rechteckwellen ausgelegt ist, von denen jede im wesentlichen während eines Taktintervalls erscheint und eine von mehreren dis^- kreten Amplitudenniveaus besitzt, die zwischen den die maximale und minimale Intensität der analogen Bildsignale repräsentierenden Niveaus liegen.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Französische Patentschrift Nr. 1 300 718.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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