DE2254967A1

DE2254967A1 - Vorrichtung zur verringerung der bandbreite mittels extremwertfeststellung

Info

Publication number: DE2254967A1
Application number: DE19722254967
Authority: DE
Inventors: Ken Ninagawa; Yoichi Ogawa; Matsumi Suzuki
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1971-11-11
Filing date: 1972-11-10
Publication date: 1973-05-17
Also published as: FR2159522A1; GB1406829A; JPS4855611A; FR2159522B1; DE2254967B2; DE2254967C3

Description

Dr. E. Wiegand, Dip!.-!^. W. Niamann Or. M. Kohisr, Dip!.-ii?3. S. Gephardt

Patentanwälte
Hamburg 50 - Königstraße 23

8. November 1972

W. 25540/72 12/lS

Fuji Xerox Co., Ltd. Tokio (Japan)

Vorrichtung zur. Verringerung der Bandbreite mittels EXjtremwertfeststellung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bandbreitenverringerung für Informationsübertragungsvorrichtungen wie Faksimile-Vorrichtungen, und insbesondere auf eine Vorrichtung zur Bandbreitenverringerung mittels Extremwertfeststellung.

Ein Zweck der Erfindung besteht darin, die Frequenzbandbreite ohne Verschlechterung der Gradation bzw. des Lichtes und des Schattens des Bildes, welches übertragen werden soll, zu verringern, um die Wirksamkeit einer Übertragungsleitung bemerkenswert zu verbessern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockdiagraiom eines Signalkornpressions-

stromkreises.
Fig. 2 zeigt Vveilenformen, die in betreffenden Blöcken in Fig. 2 erzeugt sind.

Fig. 3 zeigt ein Biockdiacramin eines V,iedor^abestronkreisoa für das hinsichtlich der Bandbreite komprimierte Signal.

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^: - ² - -225A967

Fig. 4 zeigt Wellenformen, die in betreffenden Blöcken in Fig. 3 erzeugt sind.

In der Zeichnung ist mit 4 ein einen Bezugswert feststellender Stromkreis bezeichnet. Mit 5 ist ein Stromkreis zum Feststellen von Extremwerten bezeichnet, und mit dem Bezugszeichen 6 und 26 ist ein die Extremwert spannung haltenderStro^ikreis bezeichnet. Mit 8 und 23 sind Flip-Flop-Stromkreise bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 9, 10, 27 und 28 sind analoge UND-Tore bezeichnet, und mit dem Bezugszeichen 11 und 19 sind Phasenumkehrstromkreise bezeichnet. Mit den Bezugszeichen 12 und 30 sind AddierStromkreise bezeichnet, während mit den Bezugszeichen 13,16,20 und 2i Tiefpaßfilter bezeichnet sind. 15 ist ein Mischer, und 22 ist ein Frequenz-Spannungs-Umwandler.

Wenn ein analoges Signal e.., welches übertragen werden soll und wie es in Fig. 2a dargestellt ist, an einen Eingangsanschluß 1 angelegt wird, wird dieses analoge Signal e*gleichzeitig zu zwei Pufferverstärkern 2, dem den Bezugswert feststellenden Stromkreis 4, dem einen minimalen Wert oder einen maximalen Wert feststellenden Stromkreis 5 und dem die Extremwertspannung haltenden Stromkreis 6 zugeführt. Die Pufferverstärker 2 und sind vorgesehen, um gegenseitige Beeinflussungen zwischen zwei analogen UND-Toren, die nachstehend beschrieben werden, zu beseitigen oder zu verhindern. Der den Bezugswert feststellende Stromkreis 4ist so ausgeführt, daß, wenn das analoge Signal e* einen Wert unter oder über dem vorbestimmten Bezugswert erreicht, der Stromkreis eingeschaltet wird. Der vorbeatimmte Bezugswert ist vorzugsweise der mittlere Wert zwischen dem minimalen und dem maximalen Y/ert des Signals, z.B. der mittlere Grauwert in dem Video-Signal einer Faksimile-Vorrichtung. Das Ausganssignal e^des den Bezugswert feststellenden Stromkreis^ wird an einen UND-Stromkreis 7 angelegt, ebenso ein einen Extremwert erreichendes Signal e,, das von dem den Extremwert feststellenden Stromkreis 5 abgeleitet wird, um das logische Produkt des Ul-ID-Stromkreises 7 zu erfüllen, dessen Ausgang einen Flip-Flop-Stromkreis 8 in einer nachfolgenden Stufe triggert. Der Stromkreis 5 kann durch einen 90 -Phasenschieber oder einen differenzierenden Stromkreis dargestellt werden, der im einfachsten Fall durch ein KC-Glied gebildet wird, gefolgt von

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einem Rechteckformer aus z.B. einem Verstärker hoher Verstärkung, der bei jedem Durchgang des phasenverschobenen bzw. differenzierten Signals durch den Bezugswert umschaltet, und dieses Rechtecksignal wird durch einen differenzierenden Stromkreis geleitet, dessen Ausgang das Signal e, liefert. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die in Pig. 2a dargestellte Zeitachse der möglichst optimal eingestellte Bezugswert und daher nicht immer der ÜTullwert ist.

Andererseits ist der die Extremwertspannung haltende Stromkreis -6 zum Feststellen einer minimalen oder maximalen Spannung und zum Halten dieser Spannung derart vorgesehen, daß er diese Spannung hält, bis der Ausgang eA des Flip-Flop-Stromkreises 8 abschaltet,' und-diese Spannung als eine Vorspannung für einen Phasenumkehrstromkreis 11 liefert. Dieser Stromkreis 6 kann aus einem Kondensator bestehen, der über eine Diode aufgeladen wird, die im angegebenen Beispiel so gepolt ist, daß der Kondensator negativ aufgeladen wird. Der Kondensator wird durch einen Entladekreis im Stromkreis 6 entladen, der durch das Signal el angesteuert wird, wie aus der in Pig. 1 dargestellten Verbindung des einen Ausgangs des Stromkreises 8 mit dem einen Eingang des Stromkreises 6 hervorgeht. Dies ist auch beim Vergleich der Spannungen ei"und e_Q in Fig. 2f und 2i zu erkennen. Die Extremwertspannung wird dem Phasenumkehrstromkreis 11, der z.B. ein Differenzverstärker sein kann, zugeführt, um den Übergang der Spannungen bei jedem Umschalten weicher zu machen.

Die Ausgangssignale e' und e¹' der betreffenden Pufferspeicher 2 und 3 und die Ausgangssignale e^ und eA des J'lip-Plop-Stromkreises 8 werden an zwei UED-Tore 9 bzw. 10 angelegt. Das Au s gangs signal e^- des analogen TJND-Iores 9 wird an einen AddierStromkreis 12 angelegt, und das Ausgangssignal e„ des analogen UED-Toren 10 und das Ausgangssignal e_ß des die Extremwertspannung haltenden Stromkreises 6 werden an den Phasenumkehrstromkreis angelegt, dessen Ausgang e„ an den Addierstromkreis 12 angelegt wird, ebenso wie der'Ausgang e,- des analogen ÜKD-T-ores 9. -Die Ausgangswellenfoi-men der oben genannten betreffenden Stromkreise sind so, wie sie in Pig. 2 dargestellt sind. Der Ausgang e,- des analogen UKD-Tores 9 und der Ausgang e_Q des Phaöenunikehrstromkreises 11, die an den Addierstromkreis 12 angelegt r.ind, werden addiert, um ein Signal e.Q zu schaffen

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SAO ORIGINAL

mit einer Wellenform, wie sie in Fig. 2k dargestellt ist. Das Signal e._Q wird zu einem Tiefpaß-Filter 13 geleitet,

Yvenn andererseits der Ausgang ei des Flip-Flop*-Stromkreises 8 EIN ist, steuert der Ausgang einen Schwinger oder Oszillator an, um ein Signal mit einer einzigen Frequenz zu erzeugen, die im mittleren Frequenzbereich zwischen denen des Tiefpaßfilters 13 und eines Tiefpaßfilters 15 liegt, die nachstehend beschrieben werden. Die Grenzfjequenzen der Tiefpaßfilter sind so, daß die Frequenz des Signals e.n höher ist als die Grenz frequenz des Tiefpaßfilters 13, und niedriger als die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters 16, das die Frequenz des zu übertragenden Signals e., auf die Bandbreite der Übertragungseinrichtung begrenzt. Das Signal e-i?» ^wel°^ne£3 von dem Oszillator 14 erzeugt ist, und das Ausgangssignal e..- des Tiefpaßfilters 13 werden durch lineare Überlagerung in dem Mischer 15 gemischt. Das gemischte Signal wird an den Tiefpaßfilter 16 angelegt. Der Ausgang e.., des Tiefpaßfilters ist in seiner Bandbreite verringert. Auf diese Weise wird Bandbreitenkompression erzielt und der Wirkungsgrad einer Übertragungsleitung, beispielsweise einer Telefonleitung, kann ohne Verschlechterung der Gradation verbessert werden.

Das in der oben beschriebenen Weise übertragene Informationssignal kann ttber einen Wiedergabestromkreis, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, wiedergegeben werden.

Das in der Bandbreite komprimierte Signal eJ., welches an einen Eigangsanschluß 18 angelegt wird, wird einmal verstärkt und zu einem Tiefpaßfilter 20 bzw. einem HochpaßfJlter 21 geleitet, was zu betreffenden Ausgangssignalen e,.,- und C₁^ gemäß den Fig. 4m und 4n entsprechend den Signalen e.Q und e*ρ führt, die in den Fig. 2k und 21 gezeigt sind. Das Signal e.r wird zu einem Signal e^ umgewandelt, welches in Fig. 4 ο dargestellt ist, und zwar über einen Frequenzwandler 22 in der nächsten Stufe, um einen Flip-Flop-Stromkreis 23 zu triggern. Das Signal e.r wird an zwei Pufferverstärker 24 und 25 angeschlossen und an einen eine Extremwertspannung haltenden Stromkreis 26 angelegt, der den minimalen oder maximalen Yrert der zu übertragenden ursprünglichen Wollenform feststellt und halt, indem or den Viert der Spannung e..,- in dem Augenblick abtactet und z.B.

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in einem Kondensator hält, in dem die eine Flanke des Signals el ο auftritt. Mit der anderen Flanke des Signals el_Q wird der Wert wieder zurückgesetzt, wie dies auch aus Fig. 4 ο und 4q hervorgeht.

Die Pufferverstärker sind vorgesehen, um gegenseitige Beeinflussungen zwischen zwei analogen Toren 27 und 28 zu beseitigen, die nachstehend beschrieben werden. Die Ausgangssignale des Flip-Flop-Stromkreises 25 werden als Torsignale verwendet, um die Ausgangssignale von dem betreffenden Pufferspeicher 24 bzw. 25 über den logischen Produktstromkreis bzw. die UND-Tore 27 und 28 zu führen oder zu leiten. Die Ausgangswellenform epQ und βρ. der UND-Tore 27 und 28 sind so, wie es in den Figuren 4r und 4a dargestellt ist,_t und das Signal e₂₁ wird in einem Phasenumkehrstromkreis 29 umgekehrt unter Verwendung des Ausganges e-g des die Extremwertspannung haltenden Stromkreises als seine Vorspannung, was zu einer Vfellenform e„p führt, die in Fig. 4t dargestellt ist. Das Signal e_?2 wird zu dem Ausgangssignal e^Q des analogen UND-Iores 27 in einem Addierstromkreis 50 addiert, um ein Signal e«, zu erzeugen, welches der ursprünglichen zu übertragenden Wellenform e. entspricht. Auf diese Weise kann ein in der Bandbreite kompriniertes Signal wiedergegeben werden.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß, wenn ein Intervall des Signals, in welchem das analoge Eingangssignal einen minimalen (oder einen maximalen) Wert unter dem willkürlich vorbestimmten Bezugswert erreicht', als ein Einheitssignal behandelt wird, die Polarität jedes zweiten Einheitssignals der kontinuierlichen Einheitgsignale mit Bezug auf das Extremwertriiveau umgekehrt wird, ohne daß die Y» eilenform der Signale geändert wird. Dadurch wird die Bandbreite ohne Verlust am mittleren Pegel oder mittlerem Niveau des Eingangssignals verringert, was bedeutet, daß die Bandbreite bei der Informationsübertragung ohne Verschlechterung der Gradation komprimiert werden kann. Dies wird klar, wenn das beschriebene Prinzip bei einem kontinuierlichen sinussignal angewendet v.'ird, wodurch die Anzahl der Extremwerte und damit die Grundfrequenz auf die Hälfte reduziert wird. Demgemäß kann der Wirkungsgrad der Übertragungsleitung im Vergleich

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zu bekannten Übertragungsleitungen erhöht werden und große Mengen an Informationen können übertragen werden, wobei, wie oben gesagt, Verschlechterung der Gradation und andere Nachteile verhindert sind.

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Claims

Patentansprüche

1 Vorrichtung zur Verringerung der Bandbreite mittels Ext reinwertfe st st ellung, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem zu übertragenden analogen Eingangssignals ein minimaler oder ein maximaler Wert unter oder über einem vorbestimmten Bezugswert festgestellt wird und die Polarität der Wellenform jedes zweiten Intervalls des ursprünglichen Signals mit Bezug auf den Extremwert umgekehrt wird, wodurch die Bandbreite des Eingangssignals ohne Verlust des mittleren Pegels in d,em Signal komprimiert und wiedergegeben wird.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Extremwert der einen Polarität in dem Eingangssignal (e..) einen Flip-Flop-Stromkreis (8) umschaltet j daß das eine Ausgangssignal (e,-) dieses Flip-Flop-Stromkreises die Zuführung des Eingangssignals und das andere Ausgangssignal (ei) die Zuführung des bezüglich des letzten vorhergehenden Extremwertes in der Polarität umgekehrten' Eingangssignals (e_g) zu einem AddierStromkreis (12) steuert, dessen Ausgangssignal (ö-jq) im wesentlichen das zu übertragende Signal darstellt.
3) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Ausgang des Flip-Flop-Stromkreises (8) einen Oszillator (H) zur Erzeugung eines Signals mit einer einzigen» · oberhalb der höchsten Frequenz des zu übertragenden Signals liegenden Frequenz ansteuert, und daß-ein Mischer (15) das Ausgangssignal des AddierStromkreises (12) und des Oszillators (H) linear überlagert und das überlagerte Signal übertragen wird.

4). Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ausgangssignal (e^) des Flip-Flop-Stromkreises (8) ein erstes analoges UND-Tor (9) und das andere Ausgangssignal (ei) ein zweites analoges UND-Tor (10) öffnet, wobei der andere

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Eingang beider UND-Tore das Eingangssignal empfängt, daß der Ausgang des zweiten analogen UND-Tores (10) mit dem Eingang eines Phasenumkehrverstärkers (11) verbunden ist, dessen Vorspannungsei ngang mit einem den letzten Extremwert des Eingangssignals haltenden Stromkreis (6) verbunden ist, und daß die Ausgänge des ersten analogen UND-Tors (9) und des Phasenumkehrverstärkers (11) mit den Eingängen des Addierstromkreises (12) verbunden sind.

5) Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4» dadurch gekennzeichnet, daß das übertragene Signal über ein Hochpaßfilter (21) mit einer Grenzfrequenz unterhalb der Frequenz des Oszillators (H) einen Schalter (23) steuert, daß das eine Ausgangssignal (e_1fi) des Schalters die Zuführung des über ein Tiefpaßfilter (20) geleiteten übertragenen Signals (e-ic) und das andere Ausgangssignal (eJj) die Zuführung des bezüglich des Extremwerts im Umschaltaugenblick umgekehrten Signals (e₂2^ ^zu ^^en ^iⁿe^än6^en eines zweiten Addierstromkreises (30) steuert, und daß der Ausgang dieses zweiten Addierstromkreises im wesentlichen das ursprüngliche Eingangssignal liefert.

6) Verfahren zur Übertragung von analogen Signalen mit verringerter Bandbreite, dadurch gekennzeichnet, daß jedes zweite zwischen jeweils zwei Extremwerten einer Polarität des Eingangssignals liegende Intervall bezüglich des vorderen Extremwerts umgekehrt wird, daß das so entstehende Ausgangssignal zusammen mit einem die Umkehrung anzeigenden Signal übertragen wird, und daß auf der Empfangsseite mittels de3 die Umkehrung anzeigenden Signals die entsprechenden Intervalle des empfangenen Signals bezüglich der Signalwerte am Beginn der entsprechenden Intervalle umgekehrt werden.

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