DE2214365C3 - Bandbreitebegrenzte Bildübertragung - Google Patents

Description

sondern höchstens mit nichtstörender Unscharfe sich bewegende Bildteile wiedergegeben werden.

Eine wirtschaftliche Variante der Erfindung besteht darin, daß die Bildaufnahmekamera nur jede n-ie Zeile mit der h-fachen Zeit abtastet.

Bei der Realisierung des erfindungsgemäßen Bildübertragungssystems erweist es sich als zweckmäßig, wenn (vor allem die digitale) Datenkompression so durchgeführt wird, daß pro übertragene Zeile eine vorgegebene Datenmenge nicht überschritten wird.

Weiterhin wird auf der Bildwiedergabeseite die Datenkompression wesentlich vereinfacht, wenn sie auf der Sendeseite so durchgeführt wird, daß pro übertragene Zeile eine konstante Datenmenge übertragen wird. Hierzu geeignete adaptive Quellcodierer und Recodierer sind aus der Literatur bekannt. Sie arbeiten vorwiegend digital und erreichen beispielsweise einen Kompressionsfaktor von 1 : 5.

Die Erfindung wird nun anhand der Abbildungen näher erläutert.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Bildübertragungssystem dargestellt mit Bildaufnahmekamera BAK, Selektor S, Pufferspeicher l'. Übertragungskanal K. Analog/Digital-Wandler AD, Adapter A, Umlaufspeicher Z, Digital/Analog-Wandler DA und Bildwiedergabegerät BWG. Die Datenkompression bzw. -dekompression ist hier nicht gezeichnet, sie ist jedoch in F i g. 2, einer Varianten der Fig. 1, mit Ko bzw. DKo bezeichnet.

In Fig. 1 liefert die Bildaufnahmekamera, die eine übliche Fernsehkamera sein kann, serielle elektrische Signale, die durch Umwandlung von z. B. zeilenweise von einem Bild abgenommenen 1 lelligkeitssignalen erzeugt worden sind. Die Signalfolge eines Vollbildes enthalte ζ Zeilen einschließlich den üblichen Zeilen- und Bildsynchronisationsimpulsen. Von diesen ζ Zeilen (/.. B. ζ = 625) wählt der Selektor S unter Benutzung der Synchronisationsimpulse jede n-te Zeile, z. B. jede 4. Zeile, aus und gibt sie an einen Pufferspeicher Pab. Dort werden die Signale einer Zeile in bekannter Weise auf das n-fache gedehnt und dadurch gleichmäßig an den Übertragungskanal K abgegeben.

Unter der Annahme, daß der Adapter digital arbeitet, müssen die analog übertragenen Bildsignale zunächst durch den Analog/Digital-Wandler (AD) digitalisiert werden.

Der Adapter A speichert die empfangenen Signale zeilenweise und verkürzt sie — falls ciie Bildsignale im Umlaufspeicher so oft je Sekunde umlaufen, wie die Signale eines Bildes von der Bildaufnahmekamera je Sekunde geliefert werden — auf die ursprüngliche Dauer.

Wenn nun die der zu erneuernden Bild/eile entsprechende Signalfolge am Eingang des Umlaufspeichers durchläuft — die Erkennung kann unier Verwendung der mitübertragenen Synchronisationszeichen erfolgen —, gibt der Adapter die von ihm aufbereitete neue Signalfolge an den Umlaufspeicher Z ab.

Am Ausgang des Umlaufspeichers steht nun die im Umlaufspeicher gespeicherte alte Signalfolge mit Ausnahme derjenigen Signale, die durch neue Signale ersetzt wurden, zur Verfügung.

Nach Rückumwandlung der digitalen Signale in Analog-Signalc durch den Wandler DA werden die Signale in üblicher Weise von dem Bildwiedergabegeriit BWCj in ein Bild /urückverwar.delt.

Durch dieses Verfahren wird — Falls die Bildaufnahmekamera nach dem Zeilensprungverfahren arbeitet — in diesem Beispiel zunächst jede 4. von der Bildaufnahmekamera abgegebene Zeile, d. h. jede 8. Bildzeile des Vollbildes im Umlaufspeicher, erneuert.

Die Auswahl der Zeilen durch den Selektor erfolgt zweckmäßigerweise so, daß die Teilbilder verschachtelt dem Umlaufspeicher zugeführt werdea. so daß nach η Bildumläufen das gesamte Bild im Umlaufspeicher und damit auf dem Bildwiedergabegerät erneuert worden ist. Diese Verschachtelung kann analog den vom Zeilensprungverfahren bekannten Techniken durchgeführt werden. Durch die verschachtelte Übertragung der verhältnismäßig grobzeiligen Teilbilder geht in Verbindung mit dem Umlaufspeicher bei der Übertragung ruhender Bilder keine Information verloren und bei der Wiedergabe bewegter Bilder springen diese nicht, sondern bewegen sich mit nichtstörender Unscharfe.

Der Vorieil der analogen Datenübertragung ist, daß der Kanal nur den /7-ien Teil der Datenmenge pro Zeiteinheit zu übertragen hat und dementsprechend schmalbandig sein kann.

Arbeiten Selektor, Pufferspeicher oder der nichtgtzeichnete Kompressor digital, so ist der Analog/Digital-Wandler AD bereits vor dem Selektor, Pufferspeicher bzw. Kompressor anzuordnen, und die Übertragung der Signale über den Kanal K könnte digital erfolgen. Die digitale Übertragung erfordert jedoch eine höhere Übertragungskanalbaridbrcite, weist jedoch den Vorteil auf, daß über längere Strecken die digitalen Signale leicht regenerierbar sind und so eine mit großer Wahrscheinlichkeit '.ingestörte Bildübertragung möglich ist. Falls es jedoch auf geringe Übertragungsbandbreite ankommt, kann ein zusätzlicher Digital/Analog-Wandler zur analogen Datenübertragung auf der Senderseite vor den Kanal eingefügt werden.

Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. In F i g. 2 führt die Bildaufnahmekamera die Funktion des Mehrfachzeilensprungs und der Bildsignaldehnung selbst durch, indem diese Kamera so ausgelegt ist, daß die Zeilenablenkung langsamer und mit größerem Zeilenabstand als beim üblichen Fernsehen erfolgt. Diese nun auf z/n reduzierten Signale eines Bildes werden im nachgeschalteten Kompressor so verdichtet, daß die redundanten oder irrelevanten Anteile einer Zeilensignalfolge eliminiert werden. Diese bekannte, auch Qiicllcodierung genannte Umwandlung wird durch den Datendekompressor DKo auf der Empfangsseite in ebenfalls bekannter Weise zurückcodiert.

Eine weitere günstige Eigenschaft der erfindungsgemäßen Verwendung eines Bildumlaufspeichers ist der, daß seine Umlauffrequenz als ein vorwiegend ganzzahliges Vielfaches der Bildübertragungsfrequenz gewählt werden kann und so, trotz langsamer erfindungsgemäßer Bildsignalübertragung ein praktisch flimmerfreies Bild ohne wesentlichen Informationsverlust erzielt wird. Durch Sperrung des Informationsflusses vom Adapter zum Bildumlaufspeicher läßt sich jederzeit ein stehendes Bild, wie es z. B. für die Übertragung von Schriftstücken zweckmäßig ist, erzeugen.

Gemäß der Erfindung kann auch eine punkiweise llbei ii-agung der Bilder von Vorteil sein, wobei diese Bildsignale bildrichtig vom Adapter dem Umlaufspeicher einzuschreiben sind.

Hierzu 1 lilatt Zeichnungen

Claims (5)

1 Patentansprüche:

1. Bildübertragungssystem zur bandbreitebegrenzten Übertragung von seriellen elektrischen Signalen, die durch Umwandlung von zeilenweise von einem Bild abgenommenen Helligkeitssignalen erzeugt worden sind und zur Wiedergabe des Bildes auf einem Bildschirm durch eine zeilenweise Umwandlung der übertragenen Signale in Helligkeitssignale, bei dem im Übertragungskanal nur bestimmte ausgewählte Teile der Signale des zu übertragenden Bildes übertragen werden, bei dem vor dem Übertragungskanal ein Pufferspeicher geschaltet ist, in welchem die reduzierten Signale zeitlich gedehnt werden, bei dem auf der Bildwiedergabeseite ein Umlaufspeicher verwendet wird, in welchem die für die Beschreibung eines Vollbildes erforderlichen Signale eingeschrieben werden, die mit einer für eine praktisch nimmerfreie Bildwiedergabe auf dem Bildschirm geeigneten Frequenz zyklisch umlaufen, bei dem dem Umlaufspeicher ein Anpassungsglied vorgeschaltet ist, das den jeweiligen übertragenen Teil des Bildes entdehnt und bildrichtig dem Umlaufspeicher zuführt und dabei die entsprechenden Bildteile im Umlaufspeicher erneuert und bei dem der Umlaufspeicher bei jedem Bildumlauf ein volles Bild an das Bildwiedergabegerät abgibt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) lediglich jede /7-te Zeile (n 1) des zu übertragenden Bildes wird abgelastet und übertragen

b) vor der Übertragung werden die Signale mittels Pufferspeicher auf das η-fache zeitlich gedehnt

c) die Bildübertragung erfolgt analog

d) auf der Bildwiedergabeseite ist ein Bildumlaufspeicher zur Speicherung digitaler Signale vorgesehen

e) dem digitalen Bildumlaufspeicher ist ein digitales Anpassungsglied vorgeschaltet, das den jeweils übertragenen Teil des Bilde? bildrichtig dem Umlaufspeicher zuführt und dabei die entsprechenden Bildteile im Umlaufspeicher erneuert

f) dem Übertragungskanal ist eine an sich bekannte Anordnung zur Signal-Kompression, die vorwiegend die Redundanz und Irrelevanz in Zeilenrichtung eliminiert, vorgeschaltet und zwischen Umlaufspeicher und Bildwiedergabeeinrichtung ist eine an sich bekannte Anordnung zur Signal-Dekompression geschaltet, welche die vom Umlaufspeicher abgegebenen Signale in die für die Bildwiedergabe erforderliche Form bringt.

2. Bildübertragungssystem nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmekamera nur jede /Me Zeile in der n-fachen Zeit abtastet.

J. Bildübertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal-Kompression so durchgeführt wird, daß pro übertragene Zeile eine vorgegebene Datenmenge nicht überschritten wird.

4. Büdübertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal-Kompression so durchgeführt wird, daß pro übertragene Zeile eine konstante Datenmenge übertragen wird.

Die Erfindung betrifft ein Bildubertragungs-System zur bandbreitebegrenzten Übertragung von seriellen elektrischen Signalen gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein solches System ist bekanntgeworden durch die US-PS 30 73 896.

Zur Übertragung von Fernsehbildern wird das Bild beispielsweise entsprechend der CCIR-Norm in 625 Zeilen aufgelöst und innerhalb einer Sekunde 25mal

ίο vollständig übertragen. Dabei wird von dem sogenannten Zeilensprungverfahren Gebrauch gemacht, d. h„ daß nach dem Übertragen eines Halbbildes mit ungradzahligen Zeilen in doppeltem Zeilenabstand ein passendes Halbbild mit geradzahligen Zeilen folgt. Auf diese Weise werden je Sekunde 50 ineinandergeschachtelte Halbbilder übertragen, die nahezu ein fliinmerfreies Bild auf dem Bildschirm ergeben.

Eine Bildübertragung nach diesem üblichen Verfahren erfordert für eine etwa gleichgute Bildauflösung in horizontaler und vertikaler Richtung eine Bandbreite des Übertragungskanals von ca.

5 MHz. Steht diese Bandbreite dem Übertragungssystem jedoch nicht zur Verfügung, tritt ohne besondere Maßnahmen eine Verschlechterung der Bildqualität entsprechend der

/ι Übertragungsbandbreite ein.

Werden beispielsweise weniger Zeilen und/oder Helligkeitsschwankungen je Zeile übertragen, wird es unmöglich jein, z. B. die Schrift einer übertragenen Schreibmaschinenseite zu lesen. Werden dagegen

jo weniger Bilder je Sekunde übertragen, so flimmert das wiedergegebene Bild, und die Bewegungsabläufe werden ruckartig.

Bei dem bekannten System, das sich auf digitale Videoübertragung mit Abtastkonvertierung und begrenzter Bandbreite zwischen Systemen unterschiedlicher Rate bzw. unterschiedlichen Formats bezieht, werden konsekutive Signal-Abtastproben, die zeitlich gleichmäßig verteilt sind, erzeugt und daraus nicht-konsekutive Gruppen und Untergruppen ausgewählt, nach bestimmten Regeln abgespeichert, extrahiert, gedehnt und am Empfangsort wieder zusammengesetzt.

Es wird dabei eine sehr hohe Bildqualität angestrebt unter Reduzierung der Übertragungsbandbreite, die jedoch nur insoweit erfolgen kann, als die Bildkontinui-

« tat aus der Sicht des Betrachters in genügender Weise gewahrt bleibt. Aufgrund dieser hohen Anforderungen ist das System naturgemäß aufwendig und beansprucht darüberhinaus eine relativ hohe Bandbreite.

Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt,

iü ein Bildübertragungssystem zur bandbreitebegrenzten Übertragung von seriellen elektrischen Signalen der obigen Art anzugeben, das ohne großen technischen Aufwand ein praktisch flimmerfreies Bild liefert, wobei bei der Übertragung ruhender bzw. bewegter Bilder keine bzw. nur so wenig Information verloren gehl, daß die bewegten Bilder nicht springen, sondern sich höchstens mit nichtstörender Unscharfe bewegen. Außerdem soll dabei eine weitere Reduzierung der Kanalübertragungsbandbreite ermöglicht werden.

bo Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den in den Patentansprüchen angegebenen Mitteln.

Das erfindungsgemäße Bildübertragungssystem weist die Vorteile auf, daß es wirtschaftlicherweise die Übertragung eines praktisch flimmerfreicn Bildes gestattet, wobei die Übertragung auf relativ schmalban-,'LMti Kanal stattfindet, daß bei Übertragung von stehenden bzw. bewegten Bildern keine bzw. nur so wenig Information verlorengeht, daß keine BildsprüiiKC