DE2020639A1

DE2020639A1 - Verfahren zur elektrischen UEbertragung von Bildvorlagen

Info

Publication number: DE2020639A1
Application number: DE19702020639
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl-Ing Prause; Rolf Dipl-Ing Sost
Original assignee: Robert Bosch Elektronik GmbH
Current assignee: Robert Bosch Elektronik GmbH
Priority date: 1970-04-28
Filing date: 1970-04-28
Publication date: 1971-11-18
Also published as: GB1339609A; US3715475A

Description

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24. 4. 1970

ROBERT BOSCH ELEKTRONIK GMBH Berlin und Stuttgart

Verfahren zur elektrischen Übertragung von Bildvorlagen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur elektrischen Übertragung von Bildvorlagen mit schwarzen, weißen und grauen Helligkeitswerten mittels einer senderseitig durdh zeilenweise fotoelektrische Abtastung der Bildvorlage entstehenden, den I jeweiligen Helligkeitswerten proportionalen Abtastspannung, die empfängerseitig eine nur Schwarzwerte und Weißwerte wiedergebende Vorrichtung zur Bildwiedergabe, ζ, B. einen. Faksimileschreiber, steuert.

Zur elektrischen Übertragung einer schwarze, weiße und graue Helligkeitswerte aufweisenden Bildvorlage, z» B» einer Fotograf ie, kann unter anderem ein einen Bildsender und einen Bildempfänger umfassendes Faksimilesystem dienen, bei dem senderseitig die Bildvorlage mit einem fotoelektrischen Abtaster linienförmig abgetastet und eine durch die Abtastung erhaltene, den Jeweiligen Helligkeitswerten der Bildvorlage proportionale * Biideignalspannung ausgesendet wird, Empfängerseitig zeichnet dann ein durch die Bildsignalspannung gesteuerter Faksimilesehreiber synchron zu der Abtastung ein Abbild der Bildvorlage auf» Da aber die üblichen Faksimileschreiber nur Schwarzwerte und Weißwerte wiedergeben können, erscheinen alle Helligkeitswerte zwischen dem Weißwert und z. B. einem mittleren Grau der BiId-

vorlaBe

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vorlage als Weiß und alle Helligkeitswerte zwischen dem mittleren Grau und dem Schwarzwert als Schwarz·

Während bei Bildvorlagen, die nur schwarze und weiße Einzelheiten zeigen« wie z. B. technische Zeichnungen und Schriftstücke, eine Beschränkung auf eine Wiedergabe von Schwarzwerten und Weißwerten keinen Nachteil ergeben würde, entsteht bei der Wiedergabe von Bildvorlagen mit schwarzen, weißen und grauen Helligkeitswerten durch den Verzicht auf die Wiedergabe der Grauwerte ein erheblicher Informationsverlust.

Es gibt zwar Bildempfänger mit einem Faksimileschreiber, der neben dem Schwarzwert und dem Weißwert auch alle Grauwerte wiedergibt; solche Geräte setzen aber einen verhältnismäßig großen technischen Aufwand voraus, so daß deren Einsatz sich nur in Sonderfällen lohnt.

Es ist auch vorgeschlagen worden, die beim zeilenweisen Abtasten einer Bildvorlage sich ergebende analoge Abtastspannung in Amplitudenbereiche aufzuteilen und jedem Amplitudenbereich eine bestimmte Impulsfolge zuzuordnen. Die Impulsfolgen unterscheiden sich dabei durch die Summe der Impulsbreiten pro Zeiteinheit, und zwar ist diese Summe um so größer, je größer die dem Amplitudenbereich zugeordneten Amplituden sind. Hit solchen Impulsfolgen läßt sich ein Faksimileschreiber, der an sich nur schwarze und weiße Helligkeifcswerte wiedergeben kann, derart steuern, daß sein Schreifee,lament nur während der Dauer der Impulse eine Aufzeichnung bewirkt, so daß also zu einem grauen

Helligkeitswert gehörende Amplituden als unterbrochene Linie aufgezeichnet werden» die das Auge des Betrachters zu einem Grauwert integriert.

Damit die mit dem PaksimiIeschreiber aufgezeichneten Grauwerte dem Auge des Betrachters möglichst gleichmäßig erscheinen, müssen die kleinsten Impulsdauern und Impulspausen der Impulsfolgen so klein wie möglich sein, d. h. sie benötigen zur Übertragung eine verhältnismäßig große Bandbreite. Dem steht Jedoch eine üblicherweise begrenzte Kanalkapazität des Übertragungsweges, ζ · B. einer Fernsprechleitung, zwischen dem Bildsender und dem Bildempfänger entgegen.

Der Erfindung liegt im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bildübertragung zu entwickeln, bei dem ein an sich nur Schwarzwerte und Weißwerte wiedergebender Schreiber auch möglichst gleichmäßig erscheinende Grauwerte wiedergibt, ohne daß dadurch die Kanalkapazität erhöht oder die Zeit für die Bildübertragung Verlängert werden muß.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zur elektrischen Übertragung von Bildvorlagen mit schwarzen, weißen und grauen Helligkeitswerten mittels einer senderseitig durch zeilenweise 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 gelöst, daß die

109847/0830 Amplituden

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Amplituden der Abtastspannung auf der Senderseite in einen, die kleinen Amplituden umfassenden Weißbereich, einen, die großen Amplituden umfassenden Schwarzbereich sowie in mindestens einen zwischen dem Weißbereich und dem Schwarzbereich liegenden Graubereich aufgeteilt werden, der die den grauen Helligkeitswerten der Bildvorlage entsprechenden mittleren Amplituden umfaßt, daß jedem Bereich ein anderes diskretes Signal zugeordnet wird, daß die Signale übertragen werden und daß die zum Graubereich gehörenden Signale auf der Empfängerseite je eine Impulsfolge zur Steuerung des Schreibers auslösen, wobei jede Impulsfolge ein anderes Verhältnis von Impulsdauer zu Impulspause hat und dieses Verhältnis um so kleiner ist, je kleiner die einem Signal zugeordneten Amplituden der Abtastspannung sind.

Das Prinzip sowie nähere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand einiger in der Zeichnung dargestellter Diagramme erläutert. In der Zeichnung bedeuten:

Pig. 1 a ein Diagramm, das den zeitlichen Verlauf einer kontinuierlich ansteigenden Abtastspannung U. zeigt,

Fig. 1 b eine in sieben gleichmäßige Bereiche aufgeteilte Abtastspannung U. gemäß Pig. I a,

Fig. 2 a ein Diagramm einer Impulsfolge, die einem Bereich zugeordnet ist, der die dem Helligkeitswert "Weiß" entsprechende Amplitude der Abtastspannung enthält,

Fig. 2 b 109847/03?0

Pig. 2 b ein Diagramm einer Impulsfolge, die einem Bereich zugeordnet ist, der eine dem Helligkeitswert "Hellgrau" entsprechende Amplitude enthält,

Fig. 2 c ein Diagramm einer Impulsfolge, die einem mittleren Bereich zugeordnet ist, der die dem Helligkeitswert "Mittelgrau" entsprechende Amplitude enthält,

Fig. 2 d ein Diagramm einer Impulsfolge, die einem Bereich zugeordnet ist, der die dem Helligkeitswert "Dunkelgrau" entsprechende Amplitude enthält,

Fig. 2 e ein Diagramm einer Impulsfolge, die einem Bereich zugeordnet ist, der die dem Helligkeitswert "Schwarz" entsprechende Amplitude enthält, und

Fig. 3 ein Blockschaltbild, das in stark vereinfachter Form den Aufbau eines Bildsenders und eines Bildempfängers zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens zeigt.

In einem Faksimilesystem liefert ein, z. B. fotoelektrischer, Abtaster eines Bildsenders bei linienförmiger Abtastung einer schwarze, weiße und graue Helligkeitswerte enthaltenden Bildvorlage eine den genannten Helligkeitswerten proportionale Abtastspannung. Bei der Abtastung einer Linie, in der Si₁Ch die Helligkeit vom Helligkeitswert" "Weiß" ausgehend kontinuierlich über die grauen Helligkeitswerte bis zum Helligkeitswert "Schwarz" ändert, verläuft die Abtastspannung U. gemäß dem Diagramm in Fig. 1 a.

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Nach der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe sollen nicht nur die dem Schwarzwert und dem Weißwert entsprechenden Amplituden der Abtastspannung vom Bildsender zum Bildempfänger übertragen werden, sondern es sollen vielmehr auch mindestens einige Grauwerte mit übertragen und empfängerseitig wiedergegeben werden, damit das wiedergegebene Bild auch Grauabstufungen erkennen läßt, was einem Informationsgewinn gleichkommt. Da das vorliegende Faksimilesystem im Bildempfänger einen Faksimileschreiber enthält, der an sich nur schwarze und weiße Bildeinzelheiten wiedergeben kann, läßt sich die gewünschte Grauwertwiedergabe nur durch die Anwendung besonderer Maßnahmen erreichen, und zwar wird die Abtastspannung U. im Bildsender in mehrere, z. B. sieben, Bereiche aufgeteilt; vgl. Fig. 1 b. Ein erster Bereich (l) mit den kleinsten Amplituden der Abtastspannung U. umfaßt die dem Helligkeitswert "Weiß" entsprechende Amplitude, und der letzte Bereich (7) mit den größten Amplituden umfaßt die dem Helligkeitswert "Schwarz" entsprechende Amplitude. Zwischen den vorgenannten Bereichen (l) und (7) befinden sich mehrere Bereiche, die verschiedenen Grauwerten von hellgrau über mittelgrau bis zu dunkelgrau entsprechen.

Jedem Bereich ist ein anderes Signal, z. B. eine Ziffer, zugeordnet, die beispielsweise in binär codierter Form störsicher über den Übertragungskanal zwischen dem Bildsender und dem Bildempfänger übertragen werden kann. Als Übertragungskanal dient beispielsweise eine Fernsprechleitung oder ein Funkkanal. Die verfügbare Bandbreite des Übertragungskanals reicht auch dann

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für die Übertragung des Zifferncodes aus, wenn die Anzahl der die Amplituden der Abtastspannung aufteilenden Bereiche verhältnismäßig groß ist.

Aus den mit einem Bildempfänger empfangenen Signalen wird je eine Impulsfolge zur Steuerung eines Faksimileschreibers gebildet. Die einzelnen Impulsfolgen unterscheiden sich durch jeweils ein anderes Verhältnis von Impulsdauer zu Impulspause, und zwar ist dieses Verhältnis um so kleiner, je kleiner die einem Signal zugeordneten Amplituden der Abtastspannung sind. Da ein mit einer Impulsfolge gesteuertes Schreibelement des Faksimileschreibers nur während der Dauer der Impulse eine Aufzeichnung bewirkt, wird jeder Grauwert als eine unterbrochene Linie aufgezeichnet, die das Auge des Betrachters zu einem Grauwert integriert. Je nachdem, ob eine Impulsfolge eine große oder kleine Summe von Impulsdauern t. pro Zeiteinheit aufweist, ergibt sich ein dunkleres oder helleres Grau; vgl. Impulsdiagramme in den Fig. 2 a bis 2 e.

Das dem Bereich (l) in Fig. 1 b zugeordnete Signal löst empfängerseitig eine Impulsfolge I, aus, die aus einer kleinen, konstanten Gleichspannung besteht und einer dauernden Impulspause entspricht. Das Schreibelement des mit der Impulsfolge I, gesteuerten Schreibers bewirkt auf einem weißen Aufzeichnungsträger keine Aufzeichnung, so daß der Helligkeitseindruck "Weiß" entsteht.

Das z, B. dem Bereich (2) in Fig. 1 b zugeordnete Signal löst im Bildempfänger eine Impulsfolge I₂ (Fig. 2 b) aus, die sich aus

109847/0830 verhältnismäßig

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verhältnismäßig kleinen Impulsdauern t., und großen Impulspausen t , zusammensetzt. Die Summe der Impulsdauern t., pro Zeiteinheit ist in diesem Fall gering, und die hur während der Impulsdauer t.. entstehenden Aufzeichnungen ergeben in Verbindung mit den den Impulspausen t , entsprechenden "weißen Aufzeichnungen" für den Betrachter den Helligkeitseindruck "Hellgrau" .

Das einem mittleren Bereich, z. B. dem Bereich (4), zugeordnete Signal wird im Empfänger in eine Impulsfolge I, mit gleichlangen Impulsdauern t_i2 und Impulspausen t ₂ umgewandelt. Eine dieser Impulsfolge entsprechende Aufzeichnung erscheint dem Betrachter als "Mittelgrau".

In analoger Weise ergibt ein, z. B. dem Bereich (6) in Fig. 1 b zugeordnetes, Signal eine Impulsfolge I₂* (Fig. 2 d) mit verhältnismäßig langen Impulsdauern t., und kurzen Impulspausen t ,, wodurch ein Helligkeitswert "Dunkelgrau" aufgezeichnet wird.

Das dem Bereich (7) in Fig. 1 b zugeordnete Signal löst im Bildempfänger eine Impulsfolge I,- (Fig. 2 e) aus, die gewissermaßen einem dauernden Impuls, das heißt einer größeren konstanten Gleichspannung, entspricht. Die Gleichspannung steuert den Faksimileschreiber in der Weise, daß dessen Schreibelement eine schwarze Aufzeichnung bewirkt.

Aus den den Bereichen (5) und (5j der Abtastspannung zugeordneten Signalen wird je eine weitere Impulsfolge abgeleitet, die jedoch in der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber weggelassen

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wurden.

wurden. Die zuletzt genannten Impulsfolgen haben je eine Summe von Impulsdauern pro Zeiteinheit, die zwischen der der Impuls- ' folgen Ip und I, bzw. I, und In liegen und die bei der Wiedergabe einen Helligkeitseindruck zwischen "Hellgrau" und "Mittelgrau" bzw. einen Helligkeitseindruck zwischen "Mittelgrau" und "Dunkelgrau" hervorrufen. ■

Die kleinsten Impulsdauern, z. B. t., und t.g bzw. die kleinsten Impulspausen, z. B. t ₂ und ^p* lassen sich bei dem vorliegenden Verfahren so bemessen, daß das Auge des Betrachters die aufgezeichneten, durch Lücken unterbrochenen Linien zu möglichst gleichmäßigen Grautönen integrieren kann. Zu diesem Zweck wird die kleinste Impulsdauer bzw. die kleinste Impulspause aller Impulsfolgen so klein wie möglich festgelegt. Eine Grenze setzt nur das Auflösungsvermögen des Schreibers. Diese Grenze gestattet jedoch grundsätzlich die Anwendung einer kleineren Impulsdauer oder Impulspause, als wenn die Impulsfolgen bereits im Sender gebildet wurden; denn dann wäre die kleinste, über den Übertragungskanal zwischen Bildsender und Bildempfänger zu übertragende impulsdauer oder Impulspause immerhin noch so groß zu bemessen, daß die durch die in der Praxis verhältnismäßig geringe Kanalkapazität z. B. einer Fernsprechleitung gegebene Grenze nicht überschritten wird.

Schaltungsmäßig kann eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens im Prinzip folgendermaßen aufgebaut sein (Fig. 2):

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Ein zu einem Bildsender 1 gehörender Abtaster 2 liefert beim zeilenweisen Abtasten einer schwarze« weiße und graue Helligkeitswerte enthaltenden Bildvorlage eine dem jeweiligen Helligkeitswert proportionale Abtastspannung, z. B. U. in Fig. 1 a,

n.

die in mehrere, z. B. sieben, Amplitudenbereiche aufgeteilt werden soll; vgl. Pig* 1 b. Hierzu dient z. B. ein Analog-Digitalwandler 3, der je nachdem, in welchen Amplitudenbereich der jeweilige Momentanwert der Abtastspannung fällt, ein be- ^ stimmtes Signal, z. B. eine dem jeweiligen Amplitudenbereich zugeordnete Gleichspannung,erzeugt. Die Gleichspannung wird in einer Codiereinrichtung 4 codiert, d. h. beispielsweise in eine von der Höhe der jeweiligen Gleichspannung abhängige, binär codierte Ziffer umgewandelt, bevor sie ausgesendet wird.

Da nicht die Momentanwerte der Abtastspannung, sondern nur die einzelnen Amplitudenbereiche kennzeichnende codierte Ziffern übertragen werden, kann die Geschwindigkeit beim zeilenweisen Abtasten der Bildvorlage verhältnismäßig hoch sein, ohne daß W bei der Übertragung die obere Grenze der Kanalkapazität des Ubertragungskanals zwischen dem Bildsender 1 und einem Bildempfänger 5 überschritten wird. Im Bildempfänger 5 wird der empfangene Zifferncode mittels eines Auswerters 6 in ein von der jeweiligen Ziffer abhängiges Signal, z. B. in einen Gleichspannungswert, umgewandelt, durch den jeweils ein, der Ziffer bzw. der Gleichspannung fest zugeordneter Impulsgenerator J bis eingeschaltet wird. Mit den Impulsgeneratoren 7 bis 9 ist nur ein Teil der erforderlichen Impulsgeneratoren dargestellt, deren

Anzahl 109847/0830

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Anzahl sich nach der Zähl der Ämplitudenbereiche, vgl. Fig. Ib, richtet. Zu dem Bereich mit deii kleinsteh und den größten Amplituden der Abtastspannung (l) und (7) bzw. zu den diesen Bereichen zugeordneten Ziffern gehören keine Impulsgeneratoren, sondern lediglich eine Schalteinrichtung 10, die immer dann, wenn der dem Bereich (7) zugeordnete Gleichspannungswert an ihrem Eingang liegt, eine der Fig. 2 e entsprechende große Gleichspannung bzw. wenn der dem Bereich (l) zugeordnete Gleichspannungswert Vorliegt, eine der Fig. 2 a entsprechende, kleine Gleichspannung liefert. Die Impulsgeneratoren 7* 8* 9 erzeugen die gewünschten Impulsfolgen I«, I,, Ij,, die sich durch ein jeweils anderes Verhältnis von Impulsdauer zu Impulspause unterscheiden; vgl. Diagramme in Fig. 2 b bis Fig. 2 d. Die Ausgänge der Impulsgeneratoren und der Schalteinrichtung 10 sind mit dem SteuerungsanschluQ 11 eines an sich nur schwarze und weiße Helligkeitswerte wiedergebenden Schreibers 12 verbunden.

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Claims

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Patentansprüche

Verfahren zur elektrischen Übertragung von Bildvorlagen mit schwarzen, weißen und grauen Helligkeitswerten mittels einer senderseitig durch zeilenweise fotoelektrische Abtastung der Bildvorlage entstehenden, den jeweiligen Helligkeitswerten proportionalen Abtastspannung, die empfängerseitig eine nur Schwarzwerte und Weißwerte wiedergebende Vorrichtung zur Bildwiedergabe, ζ. Β. einen Faksimileschreiber, steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden der Abtastspannung (U.) auf der Senderseite in einen, die kleinen Amplituden umfassenden Weißbereich, einen, die großen Amplituden umfassenden Schwarzbereich sowie in mindestens einen zwischen dem Weißbereich und dem Schwarzbereich liegenden Graubereich aufgeteilt werden, der die den grauen Helligkeitswerten der Bildvorlage entsprechenden mittleren Amplituden umfaßt, daß jedem Bereich ein anderes diskretes Signal zugeordnet wird, daß die Signale übertragen werden und daß die zum Graubereich gehörenden Signale auf der Empfängerseite je eine Impulsfolge zur Steuerung des Schreibers (12) auslösen, wobei jede Impulsfolge ein anderes Verhältnis von Impulsdauer zu Impulspause hat und dieses Verhältnis um so kleiner ist, je kleiner die einem Signal zugeordneten Amplituden der Abtastspannung (ü_A) sind,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinste Impulsdauer (t^) oder Impulspause (t ) dem maximalen Auflösungsvermögen des Schreibers (12) möglichst angenähert

wird.

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J. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes einem Bereich zugeordnete Signal aus einer« z, B. binär codierten« Ziffer besteht,

4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildsender (l) eine Reihenschaltung aus einem die Abtastspannung (U.) liefernden Abtaster (2), einem die Amplituden der Abtastspannung in Amplitudenbereiche aufteilenden und das vom jeweiligen· Amplitudenbereich abhängige Signal liefernden Analog-Digitalwandler (3) sowie einer zum Codieren und Aussenden der Signale dienenden Codiereinrichtung (4) enthält.

5. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildempfänger (5) mit einem die codierten Signale in von diesen abhängige Gleichspannungswerte umwandelnden Auswerter (6) versehen ist, an dessen Ausgang eine Parallelschaltung aus je einem Graubereich bzw. einem Gleichspannungswert des Auswerters (6) zugeordneten, die Impulsfolgen (I« bis Ih) liefernden Impulsgeneratoren (7# 8, 9) und aus einer Schalteinrichtung (10) angeschlossen ist, die bei denjenigen Gleichspannungswerten des Auswerters (6), die senderseitig dem Weißbereich und dem Schwarzbereioh entsprechen, eine kleine bzw. eine große Gleich-, spannung liefert, und daß die Ausgänge der Impulsgeneratoren und der Schalteinrichtung mit dem Schreiber (12) verbunden sind.

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