DE1537561B2

DE1537561B2 - Verfahren und schaltungsanordnung zur codierung von mit binaeren elektrischen signalen zu uebertragenden informati onen mit verringerter redundanz

Info

Publication number: DE1537561B2
Application number: DE19671537561
Authority: DE
Inventors: Stephen Earl Rochester NY Townsend (VStA)
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1966-08-01
Filing date: 1967-08-01
Publication date: 1971-08-12
Also published as: DE1537561A1; US3502806A; GB1184234A; NL155428B; NL6710445A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine kannt. Bei diesem Verfahren erfolgt eine mehrmalige

Schaltungsanordnung zur Codierung von mit binären Abtastung einer jeden Zeile eines Schriftstücks mit

elektrischen Signalen zu übertragenden Informationen hoher und konstanter Geschwindigkeit. Während

mit verringerter Redundanz, bei dem die binären eines jeden Abtastvorganges wird dabei nur ein Teil

elektrischen Signale auf Binärziffern eines ersten und 5 einer Zeile ausgewertet, während die nachfolgenden

eines zweiten Wertes geprüft werden und die Zahl Abtastvorgänge die restlichen Informationen dieser

aufeinanderfolgender Binärziffern des ersten Wertes Zeile auswerten. Die Abtastung liefert dabei ins-

gezählt und in ein Binärwort umgewandelt wird. gesamt alle Informationen der jeweiligen Zeile an

Ein Verfahren dieser Art ist beispielsweise durch einen Codierer, der ihnen entsprechende Signale mit das »Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung« von io konstanter, gegenüber der Abtastung jedoch viel K. Steinbuch, 1962, S. 83, bekannt. Es kann zur geringerer Geschwindigkeit abgibt. Dieses Verfahren Redundanzverringerung beispielsweise bei der Fak- erfordert jedoch Einrichtungen, die die übertragenen similetechnik angewendet werden. Zur Faksimile- Informationen im Empfänger hinsichtlich ihrer GeÜbertragung wird ein Schriftstück im Sender abge- schwindigkeit bei der Abtastung im Sender kenntastet, um die auf ihm enthaltenen Informationen in 15 zeichnen, so daß sie an der jeweils richtigen Stelle eine Reihe elektrischer Signale umzusetzen. Diese geschrieben werden können.

Videosignale können dann einem Träger aufmodu- Ein weiteres Verfahren zur Redundanzverringe-

liert und dem Eingang eines Übertragungskanals rung ist durch die USA.-Patentschrift 2 922 840 be-

zwischen Sender und Empfänger zugeführt werden. kannt. Dieses Verfahren ist speziell für die Faksimile-

Im Empfänger werden die Videosignale in Verbin- 20 übertragung von Wetterkarten entwickelt und ar-

dung mit geeigneten Synchronisationssignalen zur beitet derart, daß bei der senderseitigen Abtastung

selektiven Steuerung eines Schreibers verwendet, der der auf einer Wetterkarte enthaltenen Linien jeweils

ein Faksimile des übertragenen Schriftstückes her- das Vorhandensein oder Fehlen von Schnittpunkten

stellt. solcher Linien mit der Abtastzeile festgestellt wird-

Bei der Übertragung von Schriftstücken ist eine 25 Entsprechend werden zu übertragende Codesignale Redundanzverringerung deshalb wünschenswert, weil erzeugt, die in Gruppen aufgeteilt sind. Diese Grupdie gedruckte oder maschinengeschriebene Schrift in pen werden hinsichtlich des Vorhandenseins oder horizontalen Zeilen angeordnet ist und diese Zeilen des Fehlens eines Schnittpunktes gekennzeichnet, so einen wesentlich geringeren Flächenanteil des Schrift- daß eine Redundanzverringerung dadurch möglich Stücks bedecken, als er auf dessen gesamter Fläche 3° ist, daß solche Gruppen, die das Fehlen eines Schnittzur Verfügung steht. Der Raum zwischen den Zeilen punktes angeben, bei der Übertragung übersprungen sowie der obere und untere Rand des Schriftstücks werden. Dieses Verfahren ist speziell für die Überbleiben frei. Tastet man ein derartiges Schriftstück tragung solcher Schriftstücke geeignet, die extrem mit gleichbleibender Geschwindigkeit ab und über- wenig Informationen enthalten, wie es bei Wetterträgt man das Schriftstück dann über eine normale 35 karten der Fall ist. Für eine Übertragung von Schrift-Fernsprechleitung, so wird für einen Brief bei aus- informationen ist die mögliche Redundanzverringereichender Auflösung eine Zeit in der Größen- rung, gemessen an dem erforderlichen Aufwand, Ordnung von 6 bis 15 Minuten beansprucht. Diese nicht ausreichend.

Zeit ist unerwünscht lang und wirkt sich im Hinblick Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein

auf die Fernsprechgebühren stark einschränkend auf 40 Verfahren zur Codierung mit verringerter Redundanz

die Wirtschaftlichkeit einer derartigen Übertragung anzugeben, das sich insbesondere zur Übertragung

aus. von Schriftinformationen oder Computerdaten eignet

Eine Redundanzverringerung kann auch bei der und bei geringem Aufwand auch für die Empfangs-Datenübertragung erforderlich sein. Diese wird bei- auswertung eine möglichst wirtschaftliche Ausspielsweise zur Übertragung der von einem Com- 45 nutzung des Übertragungskanals sicherstellt,
puter abgegebenen Daten an einen fernen Schreiber Ausgehend von einem Verfahren der eingangs gedurchgeführt. Hierzu wird ein Übertragungsnetz ahn- nannten Art, ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung Hch wie bei der Faksimiletechnik verwendet, das dadurch gelöst, daß binäre Kennzeichnungsziffern den Computer oder ähnliche Datenverarbeitungs- eines ersten Wertes erzeugt werden und eine jeweils Vorrichtungen mit fernen Datenverarbeitungsvorrich- 50 gleiche Anzahl dieser Kennzeichnungsziffern abwechtungen verbindet. selnd mit den das Binärwort bildenden Ziffern über-

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ermög- tragen wird und daß ferner ein die aufeinanderlicht eine Redundanzverringerung dadurch, daß an folgenden Binärziffern des zweiten Wertes kenn-Stelle der normalen binären Signale jeweils ein Binär- zeichnendes Signal übertragen wird,
wort übertragen wird, das die Länge aufeinander- 55 Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die folgender Binärziffern eines bestimmten Wertes an- Unterscheidung an der Empfangsstelle, welche übergibt. Hierbei wird die zu übertragende Nachricht ab- tragenen Zeichen die Codewortlänge einer gezählten hängig von dem Auftreten dieses binären Wertes in Anzahl aufeinanderfolgender Binärziffern des einen ungleich lange Stücke zerschnitten, die als Dual- Wertes angeben und welche übertragenen Zeichen zahlen konstanter Länge codiert werden. Dabei muß 60 den Binärziffern des anderen Wertes entsprechen, in jedoch an der Empfangsstelle eine Unterscheidung einfachster Weise. Für die Empfangsauswertung dahingehend getroffen werden, welche übertragenen kann eine Decodierschaltung verwendet werden, die Zeichen die Codewortlänge einer gezählten Anzahl für die erforderliche Unterscheidungsfunktion keinen aufeinanderfolgender Binärziffern des bestimmten besonderen Aufwand verursacht, da die Kennzeich-Wertes angeben und welche übertragenen Zeichen 65 nungsziffern nach einem fest vorgegebenen Muster den Binärziffern des anderen Wertes entsprechen. in den übertragenen Zeichen enthalten sind.

Ein weiteres Verfahren zur Redundanzverringe- Das die aufeinanderfolgenden Binärziffern des

rung ist durch die USA.-Patentschrift 2 909 601 be- zweiten Wertes kennzeichnende Signal wird zweck-

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mäßig durch Zählen der Anzahl der aufeinander- grundinformation und schwarzer oder Dateninfor-

folgenden Binärziffern des zweiten Wertes, Umsetzen mation zusammen mit den jeweiligen binären Kenn-

des Zählergebnisses in ein entsprechendes Binärwort, Zeichnungsziffern.

Erzeugung binärer Kennzeichnungsziffern des zweiten Bei einer zweiten und vorzugsweisen Ausführungs-Wertes und Übertragung einer jeweils gleichen An- 5 form des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die zahl dieser Kennzeichnungsziffern abwechselnd zwi- schwarze oder Dateninformation ohne Codierung sehen den das Binärwort bildenden Ziffern abgeleitet. oder Zählung direkt auf den Ausgang übertragen, Diese Art der Signalerzeugung ermöglicht die teil- und zwar in der am Eingang auftretenden Signalweise Mitverwendung von Einrichtungen, die bereits form. Wie noch eingehender beschrieben wird, wird zur Codierung der Binärziffern des ersten Wertes io durch die Übertragung der schwarzen oder Datenvorhanden sind. information ohne Codierung der Gesamtkompres-

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfah- sionsfaktor des Systems abhängig von der Verteilung

rens sowie eine Codierschaltung zu dessen Durch- der Dateninformation im Eingangssignal erhöht. Dies

führung werden im folgenden an Hand in den Fi- bedeutet, daß bei im Vergleich zu der weißen oder

guren dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben. 15 redundanten Untergrundinformation kurzen Durch-

Es zeigt lauflängen der Dateninformation eine Übertragung

F i g. 1 ein Flußdiagramm, das den gemäß der ohne Codierung vorteilhafter ist als mit Zählung und

Erfindung ausgebildeten Codiervorgang zur Über- Codierung in der für die weiße Information durch-

tragung von Daten eines Faksimilesenders oder an- geführten Weise. Für diese Ausführungsfonn besteht

derer binärer Information darstellt, 20 daher das codierte Ausgangssignal aus codierten

F i g. 2 das Blockschaltbild eines gemäß der Erfin- Binärwörtern, die die weiße oder Untergrundinfor-

dung arbeitenden Datenübertragungssystems, mation angeben sowie aus Binärwörtern, die die

F i g. 3 die Darstellung eines Teiles eines Daten- tatsächliche schwarze oder Dateninformation an-

verlaufes, der gemäß der Erfindung codiert wird, geben, wie sie im Eingangssignal erscheint.

F i g. 4 einen Teil eines Datenverlaufes, der gemäß 25 In F i g. 2 ist das Blockschaltbild für ein Überanderer Ausführungsform der Erfindung codiert tragungssystem für graphische Informationen darwird, gestellt, das gemäß der Erfindung arbeitet. Im Sende-

F i g. 5 A das Blockschaltbild eines gemäß der Er- teil dieses Systems ist eine Informationsquelle 201

findung ausgebildeten Binärcodierers, vorgesehen, die aus einer Faksimileabtasteinrichtung,

F i g. 5 B ein in der Schaltung gemäß F i g. 5 A 30 einem elektronischen Computer od. ä, bestehen kann,

verwendetes Zeitdiagramm, Ein Faksixnileabtaster liefert bei normalem Betrieb

Fig. 6 A und 6B Diagramme zum Verständnis der Impulse, die den schwarzen und weißen Bild-Funktion, des in Fig. 5 A gezeigten Binärcodierers. elementen oder Bildpunkten des abgetasteten Bildes

In F i g. 1 ist das Flußdiagramm für verschiedene entsprechen. Die Abtasteinrichtung kann eine der Möglichkeiten zur Durchführung des erfindungs- 35 bekannten mechanischen oder elektronischen Angemäßen Verfahrens dargestellt. Die von einem Fak- Ordnungen sein, die die Dichte der Flächenelemente simileabtaster, einem elektronischen Computer od. ä. des abgetasteten Bildes in Signalverläufe umsetzen, erhaltene Dateninformation wird in noch zu be- Sie kann vorteilhaft mit einer Lichtquelle in Form schreibender Weise in Seriendarstellung gespeichert einer Kathodenstrahlröhre, einem optischen System und nacheinander auf das Vorhandensein von Infor- 40 zum zeilenweisen Abtasten der Flächenelemente, mationsdaten, die einer Schriftinformation ent- einer Einrichtung zur Erzeugung einer Bewegung sprechen, geprüft. Bei der einen Möglichkeit zur zwischen Bild und Abtasteinrichtung in zwei Rich-Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens tungen und einer lichtempfindlichen Auswerteeinrichwird die Untergrund- oder redundante Information tung mit zugeordneten Auswerteschaltungen befestgestellt, und die aufeinanderfolgenden Binär- 45 stehen. In einer Abtasteinrichtung sind die normalen ziffern, die eine derartige redundante Information Faksimileschaltungen vorgesehen, beispielsweise Abdarstellen, werden zur Fortschaltung eines Zählers lenkschaltungen, Synchronisationsschaltungen und um jeweils eine Stufe für jede Binärziffer verwendet, Zeitgeberschaltungen, die die analoge Information in die in der Durchlauflänge festgestellt wird. Das ge- ein digitales Ausgangssignal umwandeln,
zählte Wort wird dann vor der Übertragung mit bi- 50 Die Informationsquelle 201 kann ferner aus einem nären Identifizierungsziffern gekennzeichnet. Die elektronischen Computer bekannter Art bestehen. Kennzeichnungsziffern werden derart angewendet, Ein derartiger Computer enthält die normalen Adresdaß der Empfänger den Unterschied zwischen einer sierungs-Betriebs- und Ausgangsschaltungen zusamcodierten gezählten Anzahl aufeinanderfolgender, men mit den Digitalisierungs- und Zeitgeberschaltunden weißen Zustand oder den Untergrund angeben- 55 gen, so daß er ein binäres digitales Ausgangssignal der redundanter Ziffern und der den schwarzen Zu- liefert, wenn er analoge Signale verarbeitet. Der verstand angebenden Information erkennt. wendete Computer muß die Ausgangssignale in

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Seriendarstellung abgeben oder mit einem Parallel-

Verfahrens wird die schwarze Information festgestellt Serien-Wandler versehen sein, so daß die Codier-

und in einer ähnlichen Weise wie die weiße oder 60 einrichtung in noch zu beschreibender Weise eine

redundante Information gezählt. Nach Zählung der wirksame Verringerung der in den Ausgangssignalen

aufeinanderfolgenden Ziffern, die den schwarzen Zu- vorhandenen Redundanz ermöglichen kann. Das

stand angeben oder die Dateninformation darstellen, Ausgangssignal der Informationsquelle 201 wird

wird das sich aus der Zählung ergebende Wort durch einem Binärcodierer 203 zugeführt, der in Verbineine unterschiedliche binäre Ziffer gekennzeichnet 65 dung mit Fig. 5A noch eingehender beschrieben

und an den Empfänger übertragen. Hierbei besteht wird.

das codierte Ausgangssignal aus sich abwechselnden Das Ausgangssignal des Binärcodierers 203 wird

Zählwörtern aufeinanderfolgender weißer oder Unter- einem Pufferspeicher in einer an Hand von F i g. 5 A

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noch zu beschreibenden Weise zugeführt. Das Signal simileabtastung die weiße oder die Untergrundinforwird im Pufferspeicher 205 vor der Übertragung an mation angeben, während die Binärziffern Eins die den Empfänger vorübergehend gespeichert. Der schwarze oder gedruckte Information angeben. Im Pufferspeicher 205 kann aus einer Anordnung Ausgangssignal eines Computers stellen die Binärlogischer Flip-Flop-Schaltungen oder einer Magnet- 5 ziffern Eins die Information dar, während die Binärkernmatrix bestehen. Der codierte Signalverlauf wird ziffern Null die restliche redundante Untergrundwährend des Codiervorganges auf den Pufferspeicher information darstellen.

205 übertragen. Die über den Übertragungskanal zu In der Grundform des beschriebenen Codes beübertragende Information wird jedoch aus dem steht das Ausgangssignal aus zwei Arten von binären Pufferspeicher mit einer Geschwindigkeit ausgespei- io Ziffern, die abwechselnd auftreten. Die Bits »A« sind chert, die der im Hinblick auf die Bandbreite des Kennzeichnungsbits, während die Bits »S« die binär-Übertragungskanals maximal möglichen Ubertra- codierte gezählte Zahl darstellen. Der Wirkungsgrad gungsgeschwindigkeit entspricht. kann erhöht werden, wenn man berücksichtigt, daß,

Am Eingang und am Ausgang des Übertragungs- wenn für jede gezählte Zahl die erforderliche Ankanals 209 sind Schaltungen 207 und 211 zur An- 15 zahl binärer Ziffern verfügbar ist, das wichtigste Bit, passung zwischen Sender bzw. Empfänger und dem nämlich immer die erste binäre Eins, nicht über-Ubertragungskanal vorgesehen. Diese Schaltungen tragen werden muß, sondern in einem binären Debewirken eine Impedanzanpassung und Leistungs- codierer automatisch eingesetzt werden kann. Eine verstärkung und/oder eine Modulation. Sie können Komplikation entsteht jedoch dadurch, daß es nicht Leitungsverstärker oder Einrichtungen zur Frequenz- 20 möglich ist, zwischen Durchlauflängen von eins und umtastung enthalten. Ferner kann ein Taktgenerator zwei, geschrieben 1 und 10, zu unterscheiden, da bekannter Frequenz zur Synchronisation des Über- es ein nichtvorhandenes Bit »5« nicht gibt. Diese tragungsvorganges vorgesehen sein. Schwierigkeit kann beseitigt werden, indem zu allen

Die übertragene digitale Information wird von der festgestellten Durchlauflängen ein numerischer ■

Anpassungsschaltung 207 über den Übertragungs- 25 Zählerstand von eins addiert wird, so daß eins und

kanal 209 in der Anpassungsschaltung 211 empfan- zwei als 10 und 11 oder bei Weglassen des wich-

gen. Diese überträgt die Information aus der Über- tigsten Bits als 0 und 1 geschrieben werden,

tragungsform in die dem Betrieb' des Empfängers Der in F i g. 3 gezeigte Teil des Dateninformations-

angepaßte Darstellungsform. Der Eingangspuffer- Verlaufes besteht aus einer Durchlauflänge von fünf

speicher 213, der ähnlich dem Ausgangspuffer- 30 binären Nullen, einer binären Eins, zwölf binären

speicher 203 ausgebildet ist, empfängt die Infor- Nullen und zwei binären Einsen, gelesen von rechts

mation von der Anpassungsschaltung 211 und gibt in zeitlicher Folge. Wie bereits beschrieben wurde,

sie an den binären Decodierer 215 weiter, der ent- kennzeichnen die binären Nullen die weiße oder

sprechend dem binären Codierer 203 ausgebildet redundante Untergrundinformation, während die bi-

ist und den Signalverlauf mit der zugehörigen Re- 35 nären Einsen die schwarze oder Dateninformation

dundanz wiederherstellt. kennzeichnen. In den Zeilen b und c ist der binäre

Mit dem binären Decodierer 215 ist die Druck- Zustand der Durchlauflänge, schwarz oder weiß,

einrichtung 217 verbunden. Diese kann aus einem sowie die Länge des Durchlaufes selbst dargestellt.

Kathodenstrahlabtaster bestehen, der ähnlich dem Wie im vorhergehenden Absatz ausgeführt wurde,

im Sender vorgesehenen Abtaster eine Kathoden- 4° ist es vorteilhaft, das wichtigste Bit wegzulassen, da

strahlröhre enthält. Der Elektronenstrahl der Ka- dieses durch die Decodiereinrichtung als vorhanden

thodenstrahlröhre im Drucker wird abhängig von angenommen werden kann. Durchlauflängen von

den Datensignalen selektiv hell gesteuert, wodurch eins und zwei sind jedoch nicht unterscheidbar, und

eine mit der Information modulierte Quelle von daher muß ein numerischer Zählerstand von eins zu

Lichtstrahlen zur selektiven Beleuchtung von 45 jeder festgestellten Durchlauflänge addiert werden.

Flächenelementen eines lichtempfindlichen Aufzeich- So wird die in der Zeile c dargestellte Durchlauf-

nungsträgers einer xerographischen Schreibeinrich- ^ " länge von fünf zu einer Codewortlänge von sechs,

tung gebildet wird. Eine derartige xerographische .' die Durchlauflänge von eins wird zu einer Codewort-Faksimileschreibeinrichtung ist beispielsweise in der länge von zwei usw.

USA.-Patentschrift 3 149 201 von C. L. Huber 5° Fig. 3 zeigt als Beispiel die Codierung des Einu. a. beschrieben. Eine derartige Einrichtung ist hier gangsvideosignals für den schwarzen und den weißen jedoch nur beispielsweise genannt, und es können Informationsanteil, so daß gemäß einer Ausführungsandere Druckeinrichtungen bekannter Art zur Durch- form der Erfindung die festgestellten Durchlaufführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwen- längen der Daten- und der Untergrundinformation det werden. 55 in die entsprechenden äquivalenten Binärzahlen um-

F i g. 3 zeigt die Darstellung eines Teiles eines gewandelt werden. So wird die Codewortlänge von Datenverlaufes und seiner zugehörigen codierten sechs zur binären Äquivalentzahl 110, die Codewort-Form, die durch Anwendung des erfindungsgemäßen länge von zwei wird zur Binärzahl 10, die Codewort-Verfahrens erhalten wird. Das beschriebene Codier- länge von dreizehn wird zur Binärzahl 1101 und die verfahren vernngert die Anzahl der zur Darstellung 60 Codewortlänge von drei wird zur Binärzahl 11.
einer Nachricht in digitaler Datenform erforderlichen Da die Decodiereinrichtung nicht in der Lage ist, Binärziffern. Das Verfahren ist am wirksamsten, den Unterschied zwischen einer Schwarz-Zahl und wenn die zu übertragenden Daten aus Gruppen einer einer Weiß-Zahl festzustellen, müssen vor der Übervorbestimmten Anzahl aufeinanderfolgender Binär- tragung die Kennzeichnungsbits eingesetzt werden, ziffern desselben Wertes bestehen und wenn die 65 Die binäre Eins wird als Kennzeichnungsbit für Gruppen eines Wertes in der Überzahl vorhanden schwarz verwendet, während die binäre Null als sind. Als Definition wird festgelegt, daß die Binär- Kennzeichnungsbit für weiß verwendet wird, erforziffern Null in der Überzahl auftreten und bei Fak- derlichenfalls kann diese Bezeichnungsweise jedoch

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auch umgekehrt werden. In der Zeile / ist die Pia- register oder als Zähler abhängig von der Identifiziezierung der Bits »A« oder Kennzeichnungsbits zu rung der Information der in das Schieberegister 505 erkennen. Da die Durchlauflängen um einen nume- eingespeicherten binären Signale bewirken. Die rischen Wert von eins erhöht wurden, so daß das Speicher- und Zählsteuerung 503 steuert den Rewichtigste Bit bei jeder binären Äquivalentzahl weg- 5 gisterzähler 501 derart, daß entsprechend bestimmten gelassen werden kann, ist die Folge hierfür in der logischen Befehlen bei der Feststellung von schwarzer Zeile g dargestellt. Beispielsweise wird für eine Code- oder Dateninformation eine Schiebespeicherung in wortlänge von sechs, die weiße Information angibt, bestimmten Stufen erfolgt und daß bei weißer oder die binäre Äquivalentzahl 110 in das Wort 10 um- redundanter Untergrundinformation eine Zählung gewandelt, wobei die erste wichtige Binärziffer weg- io erfolgt. Auf diese Weise werden die schwarzen Inforgelassen wird und sich das Wort aus den Bits »B« mationen im Schieberegister 505 und im Registerergibt, zähler 501 gemeinsam eingespeichert und weiter-

Für jede Binärziffer »ß«, die die codierte binäre geschoben, während die Anzahl der binären Ziffern Äquivalentzahl bildet, muß ein zugehöriges Bit »^4« für die weißen Informationen bei ihrem Auftreten vorhanden sein. Die in Zeile h dargestellte Folge 15 im Eingangssignalverlauf im Registerzähler 501 gebesteht deshalb aus einer Kombination der Bits »A« zählt wird.

und »23«, wie sie in den 'Zeilen / und g dargestellt Durch die Darstellung der schwarzen Inforsind. Die Zeile i zeigt den Ausgangsvideosignalverlauf mationen in Form binärer Einsen und der weißen in binärer äquivalenter Form von vierzehn Binär- Informationen in Form binärer Nullen werden für ziffern. Für den dargestellten kurzen Teil des Ein- 20 festgestellte/ schwarze Informationen im Schiebegangsvideosignals wurden die zwanzig Binärziffem register 505 binäre Einsen und im Registerzähler 501 durch Codierung in Form von vierzehn Binärziffern binäre Nullen gespeichert. Bei Feststellung weißer dargestellt, wodurch sich ein resultierender Korn- Informationen wird die Schiebespeicherung unterpressionsfaktor von 1,43 :1 ergibt. brachen, da der Registerzähler 501 die Anzahl der

In Fig. 4 ist der in Fig. 3 dargestellte Teil eines 25 binären Nullen im Eingangssignal zählt, während das

Dateninformationsverlaufes nochmals dargestellt. Schieberegister 505 binäre Nullen neben den

Hier werden jedoch nur die weißen und redundanten Speicherplätzen für die im Registerzähler 501 er-

Untergrundinformationssignale codiert, während die reichte Zählstufe einspeichert,

schwarzen oder Dateninformationen in ihrer ur- Im Betrieb stellt daher die Speicher- und Zähl-

sprünglichen Darstellungsart übertragen werden. In 30 steuerung 503 die invertierten oder »nicht«-Aus-

ähnlicher Weise werden daher, wie bereits im Hin- gangssignale der Stufen A bis K des Schieberegisters

blick auf F i g. 3 beschrieben wurde, die Durchlauf- 505 fest. Da die Eingangsinformationen sich dauernd

längen der weißen Information um eins erhöht, wie ändern, werden an Stelle einer Beschreibung eines

in Zeile d dargestellt, in ihre in Zeile e gezeigte bi- bestimmten Teilverlaufes des Eingangssignals die

näre Äquivalentzahl umgewandelt, gemäß den Zeilen 35 logischen Gleichungen für die einzelnen Funktionen

/, g und h die Binärziffem »A« und »ß« bestimmt angegeben. Die Bedingungen für den Zählvorgang

und die Umwandlung in deren binäre Äquivalentzahl in den Stufen L bis W des Registerzählers 501 sind

in Zeile i vorgenommen. Die schwarze Information gegeben, wenn die folgenden Gleichungen erfüllt

wird jedoch nicht codiert oder in irgendeiner Weise sind:

verarbeitet, sondern lediglich in den Ausgangssignal- 4° „ ₁ _ T₇ -3-.

verlauf in der im Eingangssignal entsprechenden * ~ L,''

Folge eingesetzt. Bei dieser Abwandlung des erfin- ίς-rVHV·

dungsgemäßen Verfahrens werden die ankommenden J: 11 — T7"77?r^r'F·

ω zwanzig Binärziffem durch Codierung in Form von ττ ¹^ ~~ A-B-C .. .λ.,

^ dreizehn Binärziffern dargestellt, wodurch sich ein 45 in denen V = schwarz, V = weiß und A und B usw.

resultierender Kompressionsfaktor von 1,54:1 er- die invertierten Ausgangssignale des Schieberegi-

gibt. sters 505 sind.

Es ist daraus zu erkennen, daß bei gegenüber den Mit der vorstehend angegebenen Zählfunktion

Längen der weißen oder Untergrundinformation lautet die Speicherfunktion für die Speicherstelle A:

kurzer Länge der schwarzen Information der Korn- 50 _, ., . ,^,_Ύ -^₁-, ^, „,τ ■,,-., -^

pressionsfaktor verbessert wird, wenn die schwarzen Speicher A = (A +f-'B+L'M-C+L-M-N-D

f ih di d l

p f
Informationen nicht codiert, sondern als normale UKA-T M N ' ''W\V
Videoinformation übertragen werden. Wie beschrie- U -K+L-M-Iw .. . W)V ,
ben wurde, muß der Informationsinhalt des Video- in der A, B, C usw. die Ausgangssignale der jeweilieingangssignals bestimmt werden, bevor entschieden 55 gen Stufen der Register 505 bzw. 501 sind,
werden kann, ob die schwarze Information codiert Da die Zählfunktion und die Speicherfunktion oder nicht codiert werden soll. nicht gleichzeitig auftreten können, werden innerhalb In F i g. 5 ist das Ausführungsbeispiel eines Co- einer Bitzeit zwei besondere Taktimpulse zur Erzeudierers als Blockschaltbild dargestellt, der nach dem gung der erforderlichen Funktionsimpulse verwendet, erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet. Die von einer 60 wie in F i g. 5 B dargestellt ist. Die Videoinformation Faksimileabtasteinrichtung oder einer anderen Quelle tritt am Eingang des Gatters 523 und am Eingang zugeführten binären Informationsdaten werden dem des Schieberegisters 505' auf. Entsprechend der vorSchieberegister 505, dem ODER-Gatter 523 und stehend angegebenen Speicherfunktion für den nach Inversion im Inverter 527 der Speicher- und Speicherplatz A wird das UND-Gatter 521 durch Zählsteuerung 503 zugeführt. Diese ist mit dem 65 den Taktimpuls C_A geöffnet, wodurch die Schiebe-Schieberegister 505 verbunden und besteht aus logi- signale auf den Registerzähler 501 und das Schiebeschen Verknüpfungsschaltungen, die eine Steuerung register 505 gelangen. Ferner stellt das Ausgangsdes Registerzählers 501 zur Funktion als Schiebe- signal des UND-Gatters 521 den bei den Taktzeiten

C_A in den Registerzähler 501 jeweils eingespeicherten Signalpegel dar. Bei der Eingabe weißer Informationen werden die Zählbefehle für jede Stufe des Registerzählers 501 entsprechend der vorstehend angegebenen Zählgleichung erzeugt. Der Taktimpuls C_B wird über das ODER-Gatter 525 zugeführt und erzeugt das Zahl- bzw. Schiebesignal abhängig von den Videoeingangssignalen. Auf diese Weise empfängt das Schieberegister 505 die schwarzen oder Dateninformationen, während der Registerzähler 501 die weißen Informationen zählt, wobei der Schiebevorgang im richtigen Zwischenraum zwischen den Änderungen von schwarz nach weiß oder von weiß nach schwarz erfolgt. Der Registerzähler 501 und das Schieberegister 505 können aus üblichen logischen Schaltungen aufgebaut sein, während die Speicherund Zählsteuerung durch den Fachmann entsprechend den vorstehend angegebenen logischen Gleichungen aufgebaut ist.

Zum besseren Verständnis der in F i g. 5 A dargestellten Anordnung dienen die Fig. 6A und 6B, welche den Codiervorgang für einen Teil des Videoeingangssignals darstellen. Die schwarzen oder Dateninformationen werden ohne Codierung übertragen, die weißen Informationen oder binären Nullen werden gezählt und gemäß der Erfindung codiert. Fig. 6A zeigt den Aufbau der Codewörter, die die im Registerzähler 501 erhaltenen Zählwerte darstellen. Wird im dargestellten Falle die schwarze Information in Form binärer Einsen als unveränderte Faksimileinformation übertragen, so müssen die Codewörter für die Zählergebnisse der binären Nullen zwischen den Binärziffern der Codewörter die besonderen binären Nullen enthalten, so daß der Empfänger ein binärcodiertes Wort für die weiße Information von der unverändert übertragenen schwarzen Information unterscheiden kann. Die in Fig. 6A unterstrichenen Ziffern sind die tatsächlichen Codeziffern, während die anderen binären Nullen die zum Zwecke der Codierung der Zählergebniswörter eingesetzten Kennzeichnungsziffern darstellen.

Fig. 6B zeigt den Zusammenhang der im Schieberegister 505 und im Registerzähler 501 gespeicherten Informationen, wenn die ersten Binärziffern des Eingangssignals durch den letzten Speicherplatz dieser beiden Register 505 und 501 geschoben werden. Als Beispiel zeigt Fig. 6B einen Signalverlauf von drei schwarzen, acht weißen, drei schwarzen, zwei weißen und einer schwarzen Informationsziffer im Eingangssignal. Es ist zu erkennen, daß im Schieberegister 505 die zur Länge der schwarzen Informationen dienenden binären Einsen gespeichert werden. Im Registerzähler 501 werden binäre Nullen in die den Speicherplätzen des Schieberegisters 505 für die schwarzen Informationsziffern entsprechenden Speicherplätze eingegeben. Binäre Nullen werden in das Schieberegister 505 in die den Speicherplätzen für die codierten Wörter im Registerzähler 501 entsprechenden Speicherplätze eingespeichert.

Die drei binären Einsen im Schieberegister 505 repräsentieren die ersten drei Binärziffern für schv/arz im Eingangssignal. Das codierte Wort für die acht binären Nullen für weiß wird im Registerzähler 501 gespeichert. Wie aus F i g. 6 A hervorgeht, entspricht die Zahl und das Codewort für acht dem im Registerzähler 501 gespeicherten Codewort. Die nächsten drei Binärziffern sind Einsen, welche den Zustand schwarz für die nächsten drei Ziffern angeben und entsprechend im Schieberegister 505 gespeichert werden. Das nächste Codewort in Form einer binären Eins gibt eine Zahl von zwei weißen Ziffern an und wird im Registerzähler 501 gespeichert. Der letzte Speicherplatz des Schieberegisters 505 enthält eine binäre Eins für ein schwarzes Informationselement.

Mit der in Fig. 6B gezeigten Besetzung der

ίο Speicherplätze des Schieberegisters 505 und des Registerzählers 501 wird nun die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5A eingehender beschrieben, um anzugeben, wie die gespeicherten Informationen auf den in F i g. 2 dargestellten Ausgangspufferspeicher 205 übertragen werden. Die in Fig. 6B dargestellten ersten drei binären Einsen im Registerzähler 501, von rechts gesehen, öffnen das NAND-Gatter 507. Eine in F i g. 5 B dargestellte Taktimpulsquelle, die Taktimpulse mit der Geschwindigkeit des Eingangs-

ao signals erzeugt, ist auf den anderen Eingang des NAND-Gatters 507 geschaltet. Steht an beiden Eingängen eine binäre Eins, so erscheint am Ausgang des NAND-Gatters 507 eine binäre Null, die das Eingangssignal des NAND-Gatters 509 bildet. Das ^

Rückstell- oder Nullausgangssignal des Schiebe-* registers 505 öffnet das NAND-Gatter 509. So werden die ersten drei binären Einsen aus dem Registerzähler 501 ausgespeichert, und zwar über das NAND-Gatter 509 zum Ausgangspufferspeicher.

Mit dem Taktimpuls am einen Eingang und der binären Eins der ersten drei binären Einsen im Schieberegister 505 am zweiten Eingang gibt das NAND-Gatter 511 abhängig vom Takt ein Ausgangssignal vom Wert eins ab. Dieses wird als Schiebeimpuls für den Ausgangspufferspeicher 205 (F i g. 2) verwendet, so daß die Informationsdaten am Ausgang des NAND-Gatters 509 jeweils bei ihrem Auftreten in den Pufferspeicher eingespeichert werden. Mit einem Taktsignal der doppelten Taktfrequenz am einen Eingang und dem Rückstellsignal des Schieberegisters 505 am anderen Eingang wird das NAND-Gatter 517 geöffnet.· Das Null-Ausgangssignal dieses Gatters erscheint auf der Schiebebefehlsleitung für den Ausgangspufferspeicher. Eine wirksame Einspeicherung zusätzlicher Daten vom NAND-Gatter 509 bewirkt jedoch nur das vom Takt abhängig durchgeschaltete Eins-Signal des NAND-Gatters 511.
Die nächsten drei Binärziffern im Registerzähler 501 geben die codierte Zahl aufeinanderfolgender binärer Nullen an. Durch die in Form von Nullen abgegebenen Signale des Registerzählers 501 wird das NAND-Gatter 507 nun gesperrt. Sein Ausgangssignal in Form einer binären Eins sperrt das NAND-Gatter 509 zusammen mit dem binären Null-Signal des Rückstellausganges dies Schieberegisters 505. Mit einer binären Eins an beiden Eingängen wird das NAND-Gatter 509 durchgeschaltet und gibt als Ausgangssignal eine binäre Null ab. Das NAND-Gatter 517 wird mit der binären Null des Schieberegisters 505 und der doppelten Taktfrequenz angesteuert. Sein Ausgangssignal erscheint als mit der doppelten Taktfrequenz, solange Information ausgespeichert wird, die die gezählte weiße Information angibt.

Das Ausgangssignal des NAND-Gatters 517 ist der Schiebeimpuls für den Ausgangspufferspeicher. Dieser Impuls bewirkt eine Einspeicherung der vom NAND-Gatter 509 abgegebenen binären Null als ein

Codebit zusammen mit einer zusätzlichen binären Null als Steuerziffer. Dies ist gemäß der Erfindung erforderlich, wie aus dem abgegebenen gezählten Wort aus Fig. 6A zu ersehen ist. Der Schiebevorgang wird fortgesetzt, wobei die schwarze oder Eins-Information direkt in den Pufferspeicher eingeschoben wird. Die die Zahl der aufeinanderfolgenden binären Nullen angebenden Zählwörter werden zusammen mit ihren binären Nullen als Kontrollziffern eingespeichert.

Vorstehend wurde ein Verfahren und eine Schaltung zur Verringerung der in einem digitalen Datenübertragungssystem vorhandenen redundanten Informationen beschrieben. Während die Ausführungsbeispiele an Hand einer Codierung der Informations- daten in Form des binären Äquivalenzwertes, getrennt durch Kennzeichnungsbits, beschrieben wurden, kann auch entsprechend der zu erwartenden Informationsverteilung des Datenverlaufes jede andere Verteilung der binären Kennzeichnungsbits verwendet werden, die das Codierverfahren verbessert. Ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken können für ähnliche Codeverteilungen andere logische Schaltungen verwendet werden. Als solche wurden logische NAND-Gatter zusammen mit Flip-Flop-Schaltungen beschrieben. Selbstverständlich können jedoch auch andere logische Schaltungen zur Durchführung der beschriebenen Funktionen vom Fachmann aufgebaut werden. Die binären Äquivalenzzahlen sind in der vorstehenden Beschreibung nach dem strengen Binärsystem aufgebaut, es können jedoch auch andere Darstellungsformen, beispielsweise die Gray-Skala od. ä. verwendet werden.

Claims

Patentansprüche: 35

1. Verfahren zur Codierung von mit binären elektrischen Signalen zu übertragenden Informationen mit verringerter Redundanz, bei dem die binären elektrischen Signale auf Binärziffern eines ersten und eines zweiten Wertes geprüft werden und die Zahl aufeinanderfolgender Binärziffern des ersten Wertes gezählt und in ein Binärwort umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß binäre Kennzeichnungsziffern eines ersten Wertes erzeugt werden und eine jeweils gleiche Anzahl dieser Kennzeichnungsziffern abwechselnd mit den das Binärwort bildenden Ziffern übertragen wird und daß ferner ein die aufeinanderfolgenden Binärziffern des zweiten Wertes kennzeichnendes Signal übertragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die aufeinanderfolgenden Binärziffern des zweiten Wertes kennzeichnende Signal durch Zählen der Anzahl der aufeinanderfolgenden Binärziffern des zweiten Wertes, Umsetzen des Zählergebnisses in ein entsprechendes Binärwort, Erzeugung binärer Kennzeichnungsziffern des zweiten Wertes und Übertragung einer jeweils gleichen Anzahl dieser Kennzeichnungsziffern abwechselnd zwischen den das genannte Binärwort bildenden Ziffern abgeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Binärziffer höchster Stellenwertigkeit eines jeden Binärwortes weggelassen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Zählschritt die Addition einer Zifferneinheit zum Zählergebnis der aufeinanderfolgenden Binärziffern einschließt.

5. Codierschaltung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Schieberegister (505) zur Serienspeicherung der die Dateninformation bildenden Binärziffern eines ersten Wertes und einen Registerzähler (501) zur Zählung der Anzahl aufeinanderfolgender, die redundante Information bildender Binärziffern eines zweiten Wertes, denen Steueranordnungen (503, 521, 523, 525, 527) zur Schiebesteuerung des Schieberegisters (505) um eine Speicherplatzzahl entsprechend der Binärstellenzahl des jeweiligen Zählerstandes im Registerzähler (501) und zur Schiebesteuerung des Registerzählers (501) um eine der Speicherplatzzahl für die Binärziffern des ersten Wertes im Schieberegister (505) entsprechende Zahl zugeordnet sind, durch eine den Speicherinhalt des Schieberegisters (505) und des Registerzählers (501) an einen Ausgangspufferspeicher (205) übertragende, mit diesem verbundene erste Gatterschaltung (509), durch eine erste Taktimpulsquelle bestimmter Frequenz, die über eine mit dem Schieberegister (505) verbundene zweite Gatterschaltung (511) die Eingabe der Speicherinhalte in den Ausgangspufferspeicher (205) steuert, und durch eine zweite Taktimpulsquelle mit mindestens doppelter Taktfrequenz der ersten Taktimpulsquelle, die über eine mit dem Schieberegister (505) verbundene dritte Gatterschaltung (517) die Eingabe der Speicherinhalte in den Ausgangspufferspeicher (205) derart steuert, daß zwischen die Ziffern der Binärzahl des im Registerzählei (501) erhaltenen Zählergebnisses zu jeweils einer Taktzwischenzeit der ersten Taktimpulsquelle eine binäre Kennzeichnungsziffer eingesetzt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen