DE2017432A1

DE2017432A1 - Verfahren zur elektrischen Übertragung von Bildvorlagen mit schwarzen, weißen und grauen Helligkeitswerten

Info

Publication number: DE2017432A1
Application number: DE19702017432
Authority: DE
Inventors: Frank-A. 7054 Korb Heinrich
Original assignee: Robert Bosch Elektronik GmbH
Current assignee: Robert Bosch Elektronik GmbH
Priority date: 1970-04-11
Filing date: 1970-04-11
Publication date: 1971-10-28
Also published as: US3739084A; GB1276809A

Description

15/70 PLI Scht/Li

\ 10. 4. 1970

ROBERT BOSCH ELEKTRONIK GMBH Berlin und Stuttgart

Verfahren zur elektrischen Übertragung von Bildvorlagen mit schwarzen, weißen und grauen Helligkeitswerten

Die Erfindung bezieht sich'auf ein Verfahren zur elektrischen Übertragung von Bildvorlagen mit schwarzen« weißen und grauen Helligkeitswerten mittels einer senderseitig durch linienförmige fotoelektrische Abtastung der Bildvorlage entstehenden, den jeweiligen Helligkeitswerten proportionalen Abtastspannung, die empfängerseltig eine nur Schwarzwerte und Weißwerte wiedergebende Vorrichtung zur Bildwiedergabe, ζ. B* einen Faksimilesohreiber, steuert.

Zur Übertragung einer Bildvorlage dienen unter anderem Faksimilegeräte mit einem Bildsender und einem Bildempfänger. Im Bildsender wird die Bildvorlage fotoelektrisch abgetastet und eine durch die Abtastung erhaltene Bildsignalspannung ausgesendet, während empfangsseitig synchron zu der Abtastung ein Abbild der Bildvorlage aufgezeichnet wird. Dabei werden z. B, alle hellen Stellen der Bildvorlage als Information "Weiß" und alle dunklen Stellen als Information "Schwarz" übertragen, da gewöhnlich die empfangsseitige Vorrichtung zur Bildwiedergabe,

*■■,-·.- ■■■■■■ . ■ ■ ■ ■ ■ _ ■ ■ ··

ζ. B. ein Faksimileschreiber, nur Schwarzwerte und Weißwerte

wiedergeben kann. .,

Sofern die Bildvorlagen auch nur schwarze und weiße Einzelheiten aufweisen, wie ζ. B. Zeichnungen und Sohriftstüoke,

10984470727 bringt

bringt eine Beschränkung auf die Übertragung von Schwarzwerten und Weißwerten keinerlei Nachteile. Völlig andere Verhältnisse ergeben sich jedoch, wenn eine zu übertragende Bildvorlage neben dem Schwarzwert und dem Weißwert auch Grauwerte enthält, wie dies z. B. bei einer Fotografie oder dergleichen der Fall ist. Verzichtet man hierbei auf'die übertragung der Grauwerte, so entsteht dadurch ein erheblicher Informationsverlust im wiedergegebenen Bild»

Es gibt zwar auch Faksimileschreiber, mit denen Grauwerte aufgezeichnet werden können; aber diese Geräte setzen einen verhältnismäßig großen technischen Aufwand voraus, so daß deren Einsatz sich nur in wenigen Fällen rechtfertigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bildübertragungsverfahren zu entwickeln, mit dem sich neben dem Schwarzwert und dem Weißwert auch mindestens ein Grauwert wiedergeben läßt, obgleich als Faksimileschreiber eine Vorrichtung vorausgesetzt wird, die an sich aufgrund ihres Aufbaues nur Schwarzwerte und Weißwerte wiedergeben kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zur elektrischen Übertragung von Bildvorlagen mit schwarzen, weißen und grauen Helligkeitswerten mittels einer senderseitig durch linienförmige fotoelektrische Abtastung der Bildvorlage entstehenden, den jeweiligen Helligkeitswerten proportionalen Abtastspannung, die erapfängerseitlg eine nur Schwarzwerte und Weißwerte wiedergebende Vorrichtung zur Bildwiedergabe, z. B. einen Faksimile-

._Λ »« - schreiber, 109844/0727 —*

schreiber« steuert, dadurch gelöst, daß die Abtastspannung entweder im Sender oder im Empfänger in mindestens drei Amplitudenbereiche aufgeteilt wird, von denen der die kleinen Amplituden umfassende Bereich einschließlich der z. B. dem Helligkeitswert ' "Weiß" entsprechenden Amplitude in eine, z. B. kleine, Gleichspannung, der die großen Amplituden umfassende Bereich einschließlich der z. B. dem Helligkeitswert "Schwarz" entsprechenden Amplitude in eine andere, z. B. größere, Gleichspannnung und mindestens ein zwischen den beiden Bereichen liegender, die mittleren Amplituden (Grauwerte) der Abtastspannung umfassender Bereich in eine periodische Impulsfolge umgewandelt werden, wobei im Falle der Aufteilung der mittleren Amplituden in mehrere Amplitudenbereiche jedem dieser Bereiche je eine Impulsfolge derart zugeordnet ist, daß die Summe der Impulsbreiten pro Zeiteinheit um so größer 1st, Je größer die dem Bereich zugeordneten Amplituden sind.

Das Prinzip sowie nähere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines in der Zeichnung als Blockschaltbild dargestellten Ausführungsbeispiels eines Bildsenders mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer schwarze, weiße und graue Helligkeitswerte einer Bildvorlage beinhaltenden Sendespannung erläutert.

In der Zeichnung bedeutet 1 einen fotoelektrischen Abtaster ' eines Faksimilesenders. Mit dem Abtaster 1 wird eine aus der Zeichnung nicht ersichtliche Bildvorlage, z. B. ein Schwarz-Weißoder Farbbild, linienförmig abgetastet, wobei am Ausgang 2 des

Abtasters 109844/0727

Abtasters eine durch die jeweiligen Helligkeitswerte modulierte Abtastspannung U. entsteht, die bei einem Helligkeitswert "Weiß" der Bildvorlage einen, z. B. etwas über Null liegenden, Betrag (Weißpegel) aufweist, während der Helligkeitswert "Schwarz" einem bestimmten, z. B. positiven, Spannungswert (Schwarzpegel) entspricht; vgl. Diagramm '5 unterhalb des Abtasters 1. Zwischen dem Weiß- und Schwarzpegel liegen die zu den verschiedenen Grauabstufungen (Grauwerten) gehörenden Spannungswerte. Für das vorliegende Übertragungsverfahren wird ein Faksimileempfänger mit einem Faksimileschreiber vorausgesetzt, der an sich nur schwarze und weiße Bildinformationen wiedergibt. Deshalb zeichnet z. B. der Faksimileschreiber bisher alle Helligkeitswerte oberhalb eines bestimmten mittleren Grauwertes der Abtastspannung als Information "Schwarz" auf, während alle unter diesem bestimmten Wert liegenden Helligkeitswerte keine Schwärzung des Aufzeichnungsträgers hervorrufen und ihn weiß lassen.

Damit mit einem Faksimileschreiber, der an sich nur schwarze und weiße Helligkeitswerte wiedergeben kann, auch eine Bildwiedergabe von Grauwerten möglich ist, werden folgende Maßnahmen ergriffen: Bei der linienförmigen Abtastung einer Bildvorlage mit schwarzen, weißen und grauen Bildeinzelheiten liefert der Abtaster 1 eine Abtastspannung U_A mit einer dem augenblicklichen Helligkeitswert proportionalen Amplitude. Die Abtastspannung U. wird einer in der Zeichnung durch strichpunktierte Linien umrahmten Einrichtung 4 zugeführt. Zu der Einrichtung gehören im wesentlichen vier mit ihren Eingängen parallel geschaltete

- Schwellwertschalter 109844/0727

Schwellwertschalter 5 bis 8, drei sich an je einen der Schwellwertschalter 6 bis 8 anschließende Impulsgeneratoren 9 bis 11 sowie eine logische Schaltung 12, deren Ausgang 13 gleichzeitig den Ausgang der Einrichtung 4 bildet*

Die Wirkungsweise der Schwellwertschalter und Impulsgeneratoren ist folgende: Der Schwellwertschalter 5 hat die Aufgabe« jeweils solange eine» z. B. positive, Gleichspannung 5 a an einen ersten Eingang 14 der logischen Schaltung 12 zu liefern, als die Abtastspannung U. einen bestimmten vierten Grenzwert, vgl. Punkt 4 * im Diagramm J>, erreicht oder überschreitet. Der zwischen dem Punkt 4 und der maximalen Amplitude (Schwarzwert) der Abtastspannung U. liegende Amplitudenbereich kennzeichnet den Helligkeitswert "Schwarz", d. h. alle Amplituden dieses Bereichs beeinflussen den Schwellwertschalter 5 in der Weise, daß er die« z. B. positive, Gleichspannung liefert, die einen Faksimileschreiber veranlaßt, auf einem, beispielsweise weißen, Aufzeichnungsträger eine schwarze Linie zu zeichnen.

Die Schwellwertspannung des Schwellwertschalters 6 stimmt" mit " dem zu Punkt 5 im Diagramm j> gehörenden dritten Grenzwert der Abtastspannung überein· Alle Amplituden der Abtastspannung U., die diese Schwellwertspannung erreichen bzw. überschreiten» schalten den Schwellwertschalter 6 um und damit den Impulsgenerator 9 ein, der eine Impulsfolge 9 a mit großem Tastver- * hältnis liefert, bei dem also die Breite b eines Impulses 15 -wesentlich größer ist, z. B. viermal so groß ist wie die Breite a j

109844/Oirt?

der Impulspause. Steuert die Impulsfolge 9 a einen Faksimileschreiber, so wird eine schwarze, durch kurze Pausen unterbrochene Linie aufgezeichnet, die das Auge des Betrachters bei einem bestimmten Abstand vom Aufzeichnungsträger zu einem dunklen Grau integriert. Dem Amplitudenbereich zwischen den Grenzwerten 5 und 4 gemäß Diagramm 5 wird somit bei der Bildwiedergabe der Helligkeitswert "Dunkelgrau" zugeordnet. Der Schwellwertschalter 7 besitzt eine Schwellwertspannung, die dem zum * Funkt 2 im Diagramm 2 gehörenden zweiten Grenzwert entspricht. Alle Amplituden der Abtastspannung U_A, die den Punkt 2 im Diagramm 3 erreiohen oder überschreiten, schalten den Schwellwertschalter 7 um, der dann den Impulsgenerator 10 einschaltet. Der Impulsgenerator 10 liefert eine Impulsfolge 10 a, deren Periodendauer (a + b) halb so groß ist wie die der Impulsfolge 9 a und die Impulse b und Impulspausen a gleicher Breite (a = b) hat. Bei dem durch diese Impulsfolge gesteuerten Faksimileschreiber wird die linienförmige Aufzeichnung in gleichmäßigen Intervallen unterbrochen, d. h. das Auge des Betrachters nimmt ein mittleres Grau wahr. Alle Amplituden im Bereich zwischen den Grenzwerten 2 und 5 gemäß dem Diagramm 2 werden somit als Helligkeitswert "Mittelgrau" wiedergegeben.

Die Schwellwertspannung des Schwellwertschalters 8 entspricht einem zu dem Punkt 1 im Diagramm j5 gehörenden ersten Grenzwert, d. h. alle Amplituden, die die Schwellwertspannung des Schwellwertschalters 8 'erreichen bzw· Überschreiten, schalten den Schwellwertschalter um und den Impulsgenerator 11 ein. Der Impulsgenerator 109844/072?

generator liefert eine Impulsfolge 11 a mit verhältnismäßig . kleinen Impulsbreiten b und großen Impulspausen a. Da der Faksimileschreiber nur für die Dauer der Impulsbreiten b eine schwarze Linie aufzeichnet und während der Impulspausen keine Aufzeichnung stattfindet« ergibt diese Impulsfolge bei der. Betrachtung der Aufzeichnung ein helles Grau. Dem Amplitudenbereich zwischen dem ersten und zweiten Grenzwert wird also der Helligkeitswert "Hellgrau" zugeordnet.

Solange die Amplituden der Abtastspannung U_A unter dem ersten * Grenzwert (Funkt 1 im Diagramm 5) liegen« spricht keiner der Schwellwertschalter 5 bis δ an, die Impulsgeneratoren 9 bis 11 liefern keine Impulsfolgen, und der Schwellwertschalter 5 gibt eine von der* z. B. positiven, Gleichspannung 5 a abweichende Spannung, d. h. beispielsweise eine Gleichspannung von Null Volt, ab, auf die der Faksimileschreiber nicht reagiert, was der Aufzeichnung des Helligkeitswertes "Weiß" entspricht.

Die Ausgänge der Impulsgeneratoren 9 bis 11 sind mit je einem Eingang 17, 18, 19 der logischen Schaltung 12 verbunden. Der g Zweck der logischen Schaltung 12 besteht darin, jeweils nur diejenige Ausgangsspannung der Impulsgeneratoren 9 bis 11 und des Schwellwertschalters 5 an den Ausgang 15 weiterzuleiten, die dem Amplitudenbereich mit dem höchsten Grenzwert, d. h. im vorliegenden Beispiel dem höchsten Grad der Schwärzung, entspricht. Erreicht die Abtastspannung U. beispielsweise den vierten Grenzwert (Punkt 4 im Diagramm 3), so sprechen zwar alle Schwellwertschalter

5 bis 109844/0727

5 bis 8 an. Am Ausgang IJ der logischen Schaltung 12 darf jedoch nur die Spannung 5 a erscheinen, dagegen nicht die zur gleichen Zelt erzeugten Impulsfolgen 9a, 10 a und 11 a.

Die kleinste Impulsbreite b, vgl. beispielsweise Impuls l6 der Impulsfolge 11 a, wird so gewählt, daß die zu deren Übertragung vom Faksimilesender zum Faksimileempfänger benötigte maximale Frequenz unter der maximal übertragbaren Frequenz des Übertragungskanals, z. B. einer Fernsprechleitung oder eines Funkkanals, liegt.

Als Schwellwertschalter 5 bis 8 eignen sich vorzugsweise elektronische Schwellwertschalter, z. B. Schmitt-Trigger.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Amplituden der Abtastspannung in fünf Amplitudenbereiche aufgeteilt, wodurch neben den Informationen "Schwarz" und "weiß" drei verschiedene Grauwerte, den Grenzwerten 1 bis 3 (Diagramm 3) entsprechend, wiedergegeben werden können. Die Praxis zeigt jedoch, daß schon die Einführung eines einzigen Grauwertes zwischen den Helligkeitswerten "Schwarz" und "Weiß" einen erheblich naturgetreueren Bindruck eines mit einem Faksimileschreiber wiedergegebenen Bildes entstehen läßt.

Weiterhin ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Einrichtung 4, die die kontinuierliche Abtastspannung U. in mehrere Amplitudenbereiche unterteilt, im Bildsender untergebracht, während der Bildempfänger einen Faksimileschreiber enthält, der sich

109844/0727

von den Im Handel befindlichen Faksimileschreibern nicht unterscheidet. Die Einrichtung 4 kann aber auch dem Bildempfänger zugeordnet sein. In diesem Fall läßt sich dann ein Bildsender in handelsüblicher Ausführung anwenden, während der Bildempfänger durch die Einrichtung Λ ergänzt wird und der Faksimileschreiber des Bildempfängers durch die Impulsfolge 12 a gesteuert wird.

Es sei schließlich noch erwähnt, daß die den verschiedenen Amplitudenbereichen zugeordneten Impulsfolgen alle die gleiche Impulsfolgefrequenz, jedoch verschiedene Tastverhältnisse haben können oder daß sie bei verschiedenen Tastverhältnissen konstante Impulspausen oder konstante Impulsbreiten aufweisen, wodurch sich unterschiedliche Impulsfolgefrequenzen ergeben.

- 10 -

Claims

15/70 - 10 - PLI Scht/Li.

10. 4. 1970

Patentansprüche

Verfahren zur elektrischen Übertragung von Bildvorlagen mit schwarzen, weißen und grauen Helligkeitswerten mittels einer

sendereeitig durch linienförmige fotoelektrische Abtastung der Bildvorlage entstehenden, den Jeweiligen Helligkeitswerten proportionalen Abtastspannung, die empfängerseitig eine nur Schwarzwerte und Weißwerte wiedergebende Vorrichtung zur Bildwiedergabe, z. B. einen Faksimileschreiber, steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastspannung entweder im Sender oder im Empfänger in mindestens drei Amplitudenbereiche aufgeteilt wird, von denen der die kleinen Amplituden umfassende Bereich einschließlich der z. B. dem Helligkeitswert "Weiß" entsprechenden Amplitude in eine, z. B. kleine, Gleichspannung, der die großen Amplituden umfassende Bereich einschließlich der z. B. dem Helligkeitswert "Schwarz" entsprechenden Amplitude in eine andere, z. B. größere, Gleichspannung und mindestens ein zwischen den beiden Bereichen liegender, die mittleren Amplituden (Grauwerte) der Abtastspannung umfassender Bereich in eine periodische Impulsfolge (z. B. 10 a) umgewandelt werden, wobei im Falle der Aufteilung der mittleren Amplituden in mehrere Amplitudenbereiche jedem dieser Bereiche je eine Impulsfolge derart zugeordnet ist, daß die Summe der Impulsbreiten (b) pro Zeiteinheit um so größer ist, je größer die dem Bereich zugeordneten Amplituden sind.

109844/07*1

- 11 -

15/70 — U-- ·

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Jeweils kleinste Amplitude eines Amplitudenbereichs als Grenzwert

dient, bei dessen Überschreiten die dem Jeweiligen Amplituden« '

bereich zugeordnete Gleichspannung oder Impulsfolge erzeugt wird* ;"

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den !

verschiedenen Amplitudenbereichen zugeordneten Impulsfolgen j alle die gleiche Impulsfolgefrequenz, Jedoch verschiedene Tast-

Verhältnisse haben. . ι

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den j verschiedenen Amplitudenbereichen zugeordneten Impulsfolgen bei <

verschiedenen Tastverhältnissen konstante Impulsbreiten oder !

konstante Impulspausen haben, wodurch sich unterschiedliche [

■ ι

Impulsfolgefrequenzen ergeben. i

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, I dadurch gekennzeichnet, daß Jedem Amplitudenbereich, mit ü Ausnahme des die kleinen Amplituden umfassenden Amplituden- \

bereichs, ein Schwellwertschalter (5 bis 8) zugeordnet ist, | dessen Schwellwertspannung Jeweils der als Grenzwert dienenden Amplitude entspricht und der beim Überschreiten seiner
Schwellwertspannung die den jeweiligen Amplitudenbereich kennzeichnende Gleichspannung oder Impulsfolge auslöst.

6. Einrichtung nach Anspruch 5/ dadurch gekennzeichnet, daß an
Jeden Schwellwertschalter (6, 7, 8), mit Ausnahme desjenigen
Schwellwertschalters (5), der dem Amplitudenbereich mit den

- 12 109344/0717

größten Amplituden der Aota^tspiyninung Zugeordnet ist, ^Je ein durch die Ausgangsspannung des Schwellwertschalters einsohaltbarer Impulsgenerator (9* 10, 11) smr Erzeugung der Impulsfolgen (9 a, IO a, 11 a) angeschlossen ist·

7. Einrichtung nach Anspruch 6_# dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Impulsgenerataren (9, 1$_# Jl) und der Ausgang desjenigen Schwellwertschalters (5), der ztt den größten Amplituden zugeordneten Amplitudenbereich gehört, an eine logische Schaltung (12) angeschlossen sind« die jeweils nur diejenige Impulsfolge oder spannung im den Ausgang der Binriehtung (#) die dem Araplitudenbereich init dem höchsten Grenzwert ent spricht,

!09844/0727 ' ' OWM^ W8PBCTS)