DE2312526C3

DE2312526C3 - Communication system for Dference pulse modulation for cell-by-cell scanned images

Info

Publication number: DE2312526C3
Application number: DE19732312526
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. 8000 München Thoma
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1973-03-13
Publication date: 1977-04-28

Description

Die Erfindung betrifft ein Nachrichtenübertragungssystem für zeilenweise abgetastete Bilder mit Differenz-Pulsmodulation (DPCM), bei dem sendeseitig einem Analogsignal in äquidistanten Zeitabständen Amplitudenproben entnommen werden, bei dem von jeder Amplitudenprobe durch eine erste Subtrahierschaltung ein Schätzwert abgezogen wird, bei dem die den jeweiligen Schätzfehler ergebende Differenz in einem Quantisierer quantisiert wird, bei dem der Schätzwert für jede Amplitudenprobe in einem sendeseitigen Schätzwertbildner aus dem: wenigstens einen, zeitlich vorhergegangenen quantisierten Schätzfehler abgeleitet wird, bei dem die quantisierten Schätzfehler vorzugsweise mittels Pulscodemodulation über einen Übertragungskanal übertragen werden, bei dem empfangsseitig in einer eisten Addierschaltung jedem quantisierten Schätzfehler ein in einem empfangsseitigen Schätzwertbildner, aus dem wenigstens einen, zeitlich vorhergegangenen quantisierten Schätzfehler abgeleiteter Schätzwert hinzugefügt wird, bei dem aus den wiedereewonnenen Amplitudenproben das Analogsignal zurückgewonnen wird, bei dem als empfangsseitiger Schätzwertbildner und als erste Addiei schaltung zusammen ein erster Vierpol vorgesehen ist, der aus einer Kettenschaltung aus drei oder viei normierten rekursiven Filtern oder einer empf;mgsscitigen Schaltung besteht, die mit den Mitteln der Algebra der Blockschaltbilder, jedoch ohne Veränderung der Anzahl und Bewertungsfaktoren der Abgriffe an Verzögerungsleitungen, in eine Kettenschaltung aus drei oder vier normierten rekursiven Filtern übergeführt wer-The invention relates to a message transmission system for line-by-line scanned images Differential pulse modulation (DPCM), in which an analog signal is sent at equidistant time intervals Amplitude samples are taken from each amplitude sample through a first Subtraction circuit, an estimated value is deducted from which the respective estimation error results Difference is quantized in a quantizer, in which the estimate for each amplitude sample is in an estimate generator at the transmission end from which: at least one quantized quantized that precedes in time Estimation error is derived, in which the quantized estimation error preferably by means of pulse code modulation be transmitted over a transmission channel, in which the receiving side in an eisten Adding circuit from each quantized estimation error in a receiving-side estimator the estimated value derived from the at least one temporally preceding quantized estimation error is added, in which the analog signal is recovered from the recovered amplitude samples is, in which as the receiving-side estimator and as the first Addiei circuit together first quadrupole is provided, which consists of a chain circuit of three or four normalized recursive Filters or a recommended circuit, which with the means of the algebra of the block diagrams, but without changing the number and weighting factors of the taps on delay lines, be converted into a chain circuit of three or four normalized recursive filters

den kann, bei dem als sendeseitiger Schätzwertbildner ein zweiter Vierpol vorgesehen ist, der aus einem dem ersten gleichen Vierpol und einer zweiten Subtrahierschaltung derart zusammengeschaket ist, daß der quantisierte Schätzfehler sowohl dem Eingang des dem ersten gleichen Vierpols als auch dem Minuseingang der zweiten Subtrahierschaltung zugeführt wird, daß der Ausgang des dem ersten gleichen Vierpols mit dem Pluseingang der zweiten Subtrahierschaltung verbunden ist und daß der Ausgang der zweiten Subtrahierschaltung als Ausgang des zweiten Vierpols dient, oder daß als sendeseitiger Schätzwertbildner eine sendeseitige Schaltung vorgesehen ist, die mit den Mitteln der Algebra der Blockschaltbilder, jedoch ohne Veränderung der Anzahl und Bewertungsfaktoren der Abgriffe an Verzögerungsleitungen, in den zweiten Vierpol übergeführt werden kann, und bei dem normierte rekursive Filter mit einer zweiten Addierschaltung vorgesehen sind, deren einer Eingang mit dem Eingang des normierten rekursiven Filters, deren Ausgang unmittelbar und deren anderer Eingang über eine Reihenschaltung aus einem Verzögerungsglied und einem Bewertungsglied mit dem Ausgang des normierten rekursiven Filters verbunden sind.can, in which a second quadrupole is provided as a transmitter-side estimator, which consists of one of the first identical quadrupole and a second subtracting circuit is bundled together in such a way that the quantized estimation errors are fed to both the input of the first quadrupole and the minus input of the second subtraction circuit is that the output of the first quadrupole is connected to the positive input of the second subtraction circuit and that the output of the second subtraction circuit is used as the output of the second quadrupole, or that a transmission-side circuit is provided as the estimator on the transmission side, the with the means of the algebra of the block diagrams, but without changing the number and Evaluation factors of the taps on delay lines, are transferred to the second quadrupole can, and are provided with the normalized recursive filter with a second adding circuit, one input with the input of the normalized recursive filter, the output of which is immediate and the other input via a series connection a delay element and an evaluation element with the output of the normalized recursive filter are connected.

Ein derartiges Übertragungssystem ist Gegenstand des Hauptpatentes.Such a transmission system is the subject of the main patent.

Ein normiertes rekursives Filter ist der Sonderfall eines Verzweigungsnetzwerkes der ersten oder der zweiten kanonischen Form nach Schüssler, »Zur allgemeinen Theoiie der Verzweigungsnetzwerke«, Archiv der elektrischen Übertragung" 22 (1968), S. 361 bis 367, Bild 1 bzw. Bild 2," bei dem entsprechend dortigem Absatz 3, 1 die Teilsysteme 1/H(s) Verzögerungsglieder von der Länge einer Bildpunktabstandsdauer sind und bei dem in der Darstellung nach Schüssler b„=\, b_{lt v}=£n = 0 sind. Die Erfindung beschränkt sich auf solche normierte rekursive Filter, bei denen zusätzlich in der Darstellung nach Schüssler alle c_t mit Ausnahme eines ein zigen c, gleich Null sind. Eine solche Schaltung wurde einleitend geschildert und wird in der noch einzuführenden F i g. 2 erläutert. A standardized recursive filter is the special case of a branching network of the first or second canonical form according to Schüssler, "On the general theory of branching networks", Archive of electrical transmission "22 (1968), pp. 361 to 367, Fig. 1 and Fig. 2, "in which, according to paragraph 3, 1 there, the subsystems 1 / H (s) are delay elements of the length of a pixel spacing period and in which b" = \, b _{lt v} = £ n = 0 in the representation according to Schüssler. The invention is limited to those normalized recursive filters in which, in the Schüssler representation, all c _t, with the exception of a single c, are equal to zero. Such a circuit was described in the introduction and is shown in FIG. 2 explained.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild des bekannten Übertragungssystems. Dieses enthält eine erste Subtrahierschaltung 1, einen Quantisierer 2, einen sendeseitigen Schätzwertbildner 3, einen Übertragungskanal 4, einen empfangsseitigen Schätzwertbildner 5 und eine erste Addierschaltung 6.Fig. 1 shows the block diagram of the known transmission system. This contains a first subtracting circuit 1, a quantizer 2, an estimator 3 on the transmission side, a transmission channel 4, and an estimator 5 on the receiving side and a first adding circuit 6.

Die sendeseitig einem Analogsignal in äquidislanten Zeitabständen entnommenen Amplitiidenproben werden dem positiven Eingang der Subtrahierschaltung 1 zugeführt, während deren negativem Eingang ein Schätzwert zugeführt wird. Das Ausgangssignal der Subtrahierschaltung 1 ist der Schätzfehler, weichet dem Quantisierer 2 zugeführt und durch ihn quantisiert wird. Das Ausgangssignal des Quantisierer 2 ist der quantisierte Schäl.!ehlcr. weiche:" sowohl dem Übertragungskanal 4 als auch dem sendeseitiger. Schätzwertbildner 3 r'iigefühn wird. Da-Ausgangssignal des Schätzwertbildner 3 is' dc Schätzwert, welcher wie bereits erv-ahnt. dem nc-' tiven Eingang der Subtrahicrsjhaltung 1 /v fi;'r wird. The amplitude samples taken from an analog signal at equidistant time intervals on the transmission side are fed to the positive input of the subtracting circuit 1, while an estimated value is fed to its negative input. The output signal of the subtracting circuit 1 is the estimation error which is fed to the quantizer 2 and quantized by it. The output signal of the quantizer 2 is the quantized peel.! Ehlcr. soft: "both the transmission channel 4 and the transmission-side. estimator 3 is tracked. The output signal of the estimator 3 is the estimated value, which, as already suspected. 'r will.

Das Alisgangssignal des Übenraguni^kanuS 4 ■·. ir·.' sowohl dem er-icn Ein ti»; ns der erster Addiersrhalt Li η μ 6 ais auc/. den- Hingang des empfaiitisseitigen Scha'vZwertbildners 5 zueeführt. dessen. Aumiüiic mi' dem zweiten Eingang der ersten Addierschaltung 6 verbunden istThe output signal of the Übenraguni ^ kanuS 4 ■ ·. ir ·. ' both the er-icn one ti »; ns the first addition hold Li η μ 6 ais auc /. the receipt of the receiving party Scha'vZwertbildners 5 supplied. whose. Aumiüiic mi ' the second input of the first adding circuit 6 is connected

Der ungleichförmige Quantisierer setzt dem Bildsignal dort, wo es schlecht vorhergesagt wird, mehr Quantisiergeräusch zu als in treffender vorhergesagten Bildteilen.The non-uniform quantizer adds more to the image signal where it is poorly predicted Quantizing noise than in more aptly predicted parts of the image.

In der Literaturstelle »Proc. IEEE«, 55 (1967) 3, S. 364 bis 379, ist die Dimensionierung eines DPCM-Systems mit einem sehr einfachen SchätzwertbildnerIn the reference »Proc. IEEE «, 55 (1967) 3, P. 364 to 379, is the dimensioning of a DPCM system with a very simple estimator

ίο untersucht worden. Aus dieser Arbeit ist bekannt, daß die Quantisiererkennlinie einer DPCM mit diesem einfachen Schätzwertbildner im Bereich betragsmäßig kleiner Eingangssignale fein und im Bereich betragsmäßig großer Eingangssignale gröber verteilte Stufen haben sollte, da das Quantisiergeräusch dort, wo der Schätzfehler groß ist, vom Auge schwer erkennbar ist. Große Schätzfehler treten beim verwendeten Schätzwertbildner nur an Konturen auf, und in der Nähe von Konturen wird das Quantisier-ίο been investigated. From this work it is known that the quantizer characteristic of a DPCM with this simple estimator is in the range in terms of amount Small input signals are finely distributed and more coarsely distributed in the area of large input signals Should have steps, since the quantization noise is difficult to see by the eye where the estimation error is large is. With the estimator used, large estimation errors only occur on contours, and in the vicinity of contours, the quantization

ao geräusch vom menschlichen Auge geringer wahrgenommen als in detailreichen Flächen. Dieser Enekt wird Maskierungseffekt genannt. Der Gewinn der DPCM liegt im Kompandergewinn des Quantisierers. In der Arbeit wurde auf S. 373 die Ansicht vertreten, die Ausnutzung des Maskierungseffektes sei bei der DPCM nur in Verbindung mit dem einfachen verwendeten Schätzwertbildner möglich, wenn an allen Bildpunkten die gleiche Quantisierkennlinie verwendet werden soll. Die einfache Schätzwertberechnung bedingt, daß das Quantisiergeräusch an vertikalen Konturen im Bildinhalt relativ intensiv ist. Andere Autoren versuchten, die Schätzwertberechnung zu verbessern, indem sie Informationen aus vorangegangenen Bildzeilen mitverwendeten. Die Schätzwertberechnung wird dadurch zweidimensional. Dabei tritt das Problem auf. wie die zusätzliche Information zum Schätzwert beitragen soll. Über einen Weg zur Lösung dieses Problems ist im Hauptpatent berichtet, der mit der gegenüber dem Hauptpatent nachvercffentlichten Literaturstelle »IEEE Transactions on Communications Technology«. COM-I" (1971) 6. S. 948 bis 956, übereinstimmt.ao noise perceived less by the human eye than in detailed areas. This effect is called the masking effect. The profit of the DPCM lies in the compander gain of the quantizer. In the work on p. 373 the view represented that the use of the masking effect is only in connection with the simple DPCM The estimator used is possible if the same quantization curve is used at all pixels should be used. The simple estimate calculation requires that the quantizing noise on vertical contours in the image content is relatively intense. Other authors tried the estimate to improve by using information from previous picture lines. the This makes the estimate calculation two-dimensional. This is where the problem arises. like the additional Information should contribute to the estimated value. One way of solving this problem is in the main patent reported that with the reference "IEEE Transactions on Communications Technology ". COM-I "(1971) 6. pp. 948-956.

Im folgenden ist dieser Weg beschrieben: Der sendeseitige Schätzwertbildner 3 und der empfangsseitige Schätzwertbildner 5 sind nach der in der im Hauptpatent genannten Literatur herrschenden Meinung dann optimal dimensioniert, wenn bei Vorhandensein eines, den quantisierten Schätzfehler darstellenden Signals im Übenragungskanal 4 mit einer konstanten Leistungsdichte im Frequenzbereich des Originalsignals sich als Ausgangssignal der ersten Addierschaltung 6 ein Signal rr.it einer Leistungsdichte im Frequenzbereich des Originalsignals ergibt, deren frequenzabhängiger Verlauf d^m aer im Normalfall zu erwartenden Leistungsdichte des Bildsignals möglichst gut angenähert isr Diese Aussage ist gleichbedeutend mit der Aussace, daß sich als Auseangs- -..'iiiil de'· ersten -V.id'e'· 'r.:iiti!n2 6 en; Bildsignal mit eine- solchen /uclÜ;!-·"¹- inalen Amokorrela-This method is described below: According to the opinion prevailing in the literature cited in the main patent, the estimator 3 on the transmit side and the estimator 5 on the receive side are optimally dimensioned if, in the presence of a signal in the transmission channel 4 that represents the quantized estimation error, with a constant power density in the frequency range of the original signal, the output signal of the first adding circuit 6 results in a signal rr.it a power density in the frequency range of the original signal, the frequency-dependent course of which is as close as possible to the power density of the image signal to be expected in the normal case as Auseangs- - .. 'iiiil de' · first -V.id'e '·' r.:iiti!n2 6 en; Image signal with such a / uclÜ;! - · " ¹ - inalen Amokorrela-

·"■■ !'or ".;:ii.'.ion ergebet¹ -< '' ■ -.. da·- ir". ^v--)nrui!i;i!( zu c^'.rieiide -ή\;\': '■ ^!·'^;,:--!ΐ:π:..! t iiu- ha; Diese Bedin-"..iv kann nur η 1 η -._■ · ■: η l· weise c:uli! werden, da einc-.tf .ins im \oi::'. '-:il! zu erwanende ürigir.ul- h<\ [V.:-'':' ^:----kann: is; und Ja anderenu-i¹·- der -\uf-· "■■! 'Or".;: Ii.'. Ion results ¹ - <'' ■ - .. da · - ir ". ^V -) nrui! I; i! (To c ^ '. Rieiide - ή \; \ ': ' ■ ^! · '^; ,: -! ΐ: π: ..! t iiu- ha; This condi- ".. iv can only η 1 η -._ ■ · ■: η l Be wise c: uli!, Because einc-.tf .ins in \ oi :: '.' -: il! Ürigir.ul- h <\ [V.:- '': ' ^: ---- can: is; and yes other u-i ¹ - the - \ uf-

"5 \\ :'ir\i für die Schätzwertbildner mö^lichsi serine sein soll."5 \\: 'ir \ i be possible for the estimators to be safe target.

Diese Dirr.ensionicrun·: mit Hilfe de- Leistungs-•lektrums des Videosignal·- strebt eine MinimieruneThis Dirr.ensionicrun ·: with the help of the • performance spectrum of the video signal - strives for a minimized rune

des quadratischen Mittelwertes des Schätzfehlers an, da man sich davon ein niedriges Quantisiergcräusch verspricht.of the root mean square value of the estimation error, since it is a low quantization noise promises.

Im Hauptpatent ist ein günstiges Ausführungsbeispiel für einen sendeseitigen und einen empfangsseitigen Schätzwertbildner an Hand der dortigen Fig. 12 beschrieben. Die Dimensionierung mit Hilfe des Leistungsspektrums ist, wie in der Beschreibung zum Hauptpatent ausgeführt ist, dann besonders günstig, wenn die mit τ_ζ und τ_Α bezeichneten Verzögerungselemente eine Verzögerung von einer Zeilendauer bzw. von einem Abtastintervall haben. Die Bewertungsfaktoren müssen dabei a₂ ä; 0,75 und Q_A äs 0,875 gewählt werden, wie sich aus einer Betrachtung des Leistungsspektrums bzw. der Autokorrelationsfunktion des Videosignals ergibt. (Die im Hauptpatent auf S. 24, Zeile 24 als Beispiel genannten Werte 0,96 und 0,94 wurden aus einem Leistungsspektrum für ein Bildsignal gewonnen, das nicht das im Normalfall zu erwartende originale Bildsignal ist und deshalb nicht dem dem dortigen siebenten Patentanspruch zugrunde liegenden Erfindungsgedanken entspricht.) In eigenen Experimenten hat sich dieses Ausführungsbeispiel gut bewährt.In the main patent, a favorable exemplary embodiment for a transmitting-side and a receiving-side estimator is described with reference to FIG. 12 there. The dimensioning with the aid of the power spectrum is, as stated in the description of the main patent, particularly favorable when the delay elements denoted by τ _ζ and τ _{Α have} a delay of one line duration or one sampling interval. The evaluation factors must be a ₂ ä; 0.75 and Q _A äs 0.875 can be selected, as can be seen from a consideration of the power spectrum or the autocorrelation function of the video signal. (The values 0.96 and 0.94 mentioned as an example in the main patent on p. 24, line 24 were obtained from a power spectrum for an image signal that is not the original image signal normally expected and therefore does not form the basis of the seventh patent claim there This embodiment has proven itself well in our own experiments.

In der bereits angeführten Literaturstelle »IEEE Trans.«, COM-19 (1971) 6, S. 948 bis 956, ist in Tabelle II ein »3 rd Order Pedictor« angegeben. Ein mit dessen Hilfe realisierter Schätzwertbildner ist zwar erheblich aufwendiger als der am Hauptpatent an Hand der Fig. 12 dargestellte, gibt jedoch nur geringfügig unterschiedliche Schätzwerte ab. In dem Aufsatz wird an Hand der F i g. 6 die Ansicht vertreten, daß ein Prädiktor mit höherer als dritter Ordnung gegenüber demjenigen dritter Ordnung keine signifikante Verbesserung beinhalten würde. Ähnliche Ansicht ist in »The Bell System Ί echnical Journal«, 45 (1966), S. 689 bis 722, vertreten. Aus der bisher veröffentlichten Literatur ist keine gegenteilige Ansicht bekanntgeworden.In the already cited reference "IEEE Trans.", COM-19 (1971) 6, pp. 948 to 956, is in Table II shows a "3 rd Order Pedictor". An estimator realized with the help of which is although considerably more complex than the one shown in the main patent on the basis of FIG. 12, there are only slightly different estimates. In the article, on the basis of FIG. 6 take the view that a predictor with a higher than third order compared to the third order does not have any would involve significant improvement. A similar view is given in "The Bell System Ί echnical Journal", 45 (1966), pp. 689 to 722. There is nothing to the contrary from the literature published so far View become known.

An Ecken im Bildinhalt und an besonders kontrastreichen Konturen kann ein geringfügiges Übersteuerungsgeräusch zugelassen werden. Ein Übersteuerungsgeräusch ist Bestandteil des Quantisiergeräusches und tritt dann auf, wenn an einem oder mehreren benachbarten Bildpunkten der Schätzfehler so groß ist, daß der Quantisierer amplitudenmäßig übersteuert wird. Wenn das Übersteuerungsgeräusch gering ist, führt es zu einer zulässigen geringfügigen Verschleifung einer Kontur, wenn es hoch ist, pflanzt es sich räumlich zu benachbarten Bildpunkten hin fort und führt zum unzulässigen Ausreißen von Kanten oder zur unzulässigen Verformung von Konturen im Bildinhalt.A slight overdrive noise can occur at corners in the image content and at particularly high-contrast contours be allowed. An overdrive noise is part of the quantization noise and occurs when the estimation error at one or more neighboring pixels is like this is large that the quantizer is overdriven in terms of amplitude. When the overdrive noise is low if it is tall, it leads to a permissible slight blurring of a contour it moves spatially to neighboring pixels and leads to inadmissible tearing of edges or for impermissible deformation of contours in the image content.

Die bekannte Theorie, die vom Leistungsspektrum des Videosignals ausgeht, berücksichtigt die Auswirkungen der Quantisierungsübersteuerung und den Maskierungseffekt nicht.The well-known theory, which is based on the power spectrum of the video signal, takes the effects into account the quantization overload and the masking effect do not.

In der bereits im Hauptpatent angeführten Arbeit in »The Bell System Technical Journal«, 50 (1971), S. 1049 bis 1061, sind einige zweidimensionale Schätzwertbildner mittels Rechnersimulation untersucht worden, deren Algorithmen, ausgehend von Überlegungen zu den Eigenschaften des Bildsignals, intuitiv gefunden wurden. In der Arbeit wird beschrieben, daß das Quantisiergeräusch je nach Algorithmus nicht nur unterschiedlich in seiner Größe sein kann, sondern auch im wiedergegebenen Bild an unterschiedlichen Stellen relativ intensiv ist. Es wurde beispielsweise beobachtet, daß bei einem Algorithmus vertikal, bei einem anderen diagonal verlaufende Konturen stärker durch Quantisiergeräusch gestört sind. In die Beurteilung der intuitiv gefundenen Algorithmen wurden die Auswirkung der Quantisiererübersteuerung und die Maskierung des Geräusches mit einbezogen und festgestellt, daß der Algorithmus auf sie Einfluß hat.In the work already cited in the main patent in "The Bell System Technical Journal", 50 (1971), Pp. 1049 to 1061, some two-dimensional estimators are examined by means of computer simulation whose algorithms, based on considerations of the properties of the image signal, found intuitively. In the work it is described that the quantization noise depends on the algorithm can not only be different in size, but also in the reproduced image different places is relatively intense. For example, it has been observed that in one algorithm vertically, with another diagonal contours more disturbed by quantization noise are. In the assessment of the intuitively found algorithms discussed the effect of quantizer overdrive and the masking of noise involved and found that the algorithm has an influence on them.

In »The Bell System Technical Journal«, 51In "The Bell System Technical Journal," 51

ίο (1972), S. 1495 bis 1516, wird über die Bemessung der Quantisiererkennlinie einer DPCM mit sehr einfachem Schätzwertbildner mit besonderer Berücksichtigung des Maskierungseffektes berichtet. Auf S. 1512 wird vorgeschlagen, die optimale Bemessung der Quantisierkennlinie der DPCM für jeden der in der Arbeit in »The Bell System Technical Journal«, 50 (1971), S. 1049 bis 1061, angeführten Schätzwertbildner in ähnlicher Weise zu ermitteln.ίο (1972), pp. 1495 to 1516, is about the design the quantizer characteristic of a DPCM with a very simple estimator with special consideration of the masking effect reported. On p. 1512 it is suggested the optimal dimensioning the quantization curve of the DPCM for each of those in the work in "The Bell System Technical Journal", 50 (1971), pp. 1049 to 1061, cited estimator to be determined in a similar manner.

Aufgabe der Erfindung ist es, für ein Übertragungssystem für zeilenweise abgetastete Bilder mit Differenz-Pulsmodulation unter Verwendung von Kettenschaltungen aus drei oder vier normierten rekursiven Filtern mit Verzögerungsgliedern Bemessungsregeln für deren Verzögerungszeiten und Be-Wertungsfaktoren festzulegen.The object of the invention is to provide a transmission system for line-by-line scanned images Difference pulse modulation using ladder circuits made up of three or four normalized recursives Filtering with delay elements, calculation rules for their delay times and evaluation factors to be determined.

Ausgehend von einem Übertragungssystem der einleitend geschilderten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß entweder bei einer Kettenschaltung aus drei in beliebiger Reihenfolge angeordneten normierten rekursiven Filtern die Verzögerungszeiten der Verzögerungsglieder und die dazugehörigen Bewertungsfaktoren τ,· der Bewertungsglieder die Dauer einer Zeile und den Faktor 0,5, die Dauer eines Bildpunktabstandes oder die Dauer einer Zeile minus zweier Bildpunktabstände und den Faktor 0,5 und die Dauer eines Bildpunktabstandes und den Faktor 0,875 betragen oder daß bei einer Kettenschaltung aus vier in beliebiger Reihenfolge angeordneten normierten rekursiven Filtern die Verzögerungszeiten t, der Verzögerungsglieder und die dazugehörigen Bewertungsfaktoren «,· der Bewertungsglieder die Dauer einer Zeile und den Faktor 0.5, die Dauer einer Zeile minus zweier Bildpunktabstände und den Faktor 0,5, die Dauer eines BiIdpunktabstandes und den Faktor 0,5 und die Dauer eines Bildpunktabstandes und den Faktor 0,875 betragen. Based on a transmission system of the type described in the introduction, this object is achieved according to the invention solved in that either with a chain circuit of three in any order arranged normalized recursive filters the delay times of the delay elements and the associated Evaluation factors τ, the evaluation elements the duration of a line and the factor 0.5, the duration of a pixel spacing or the duration of a line minus two pixel spacings and the Factor 0.5 and the duration of a pixel spacing and the factor 0.875 or that for one Chain connection of four normalized recursive filters arranged in any order, the delay times t, the delay elements and the associated evaluation factors «, · the evaluation elements the duration of a line and the factor 0.5, the duration of a line minus two pixel distances and the factor 0.5, the duration of a picture point distance and the factor 0.5 and the duration of a pixel spacing and the factor 0.875.

Der Erfindung liegt die eigene Erkenntnis zugrunde, daß durch Erweiterung des aus der Fig. 12The invention is based on our own knowledge that, by expanding what is shown in FIG

des Hauptpatentes bekannten Schätzwertbildners die räumliche Verteilung des Quantisiergeräusches im wiedergegebenen Bild derart beeinflußt werden kann, daß es im menschlichen Auge besser maskiert wird und daß die Quantisierübersteuerung zu geringereiof the main patent known estimator the spatial distribution of the quantizing noise in reproduced image can be influenced in such a way that it is better masked in the human eye and that the quantization override is too low

Verformung von Konturen führt.Deformation of contours leads.

Der Erfindung liegt ebenfalls die eigene Erkenntnis zugrunde, daß der Maskierungseffekt am besten genutzt ist, wenn der Schätzfehler in direkter Nähe von Konturen gleichen Kontrastes möglichst unabhängigThe invention is also based on our own knowledge that the masking effect is best used is when the estimation error is as independent as possible in the immediate vicinity of contours of the same contrast

von deren Neigungswinkel ist. Wenn der Schätzfehlei in der Nähe von Konturen gleichen Kontrastes mil bestimmten Neigungswinkeln geringer ist, ist dort dei ungleichförmige Quantisierer weniger weit ausgesteuert und deshalb das Quantisiergeräusch niedriger; je-of the angle of inclination. If the guesswork is wrong is smaller in the vicinity of contours of the same contrast with certain angles of inclination, there is dei non-uniform quantizers driven less far and therefore the quantizing noise is lower; each-

doch ist dann stets in der Nähe von Konturen gleichen Kontrastes mit anderen Neigungswinkeln dei Schätzfehler größer und deshalb das Quantisiergeräusch intensiver. Da die Bildqualität nach deibut then always in the vicinity of contours of the same contrast with different angles of inclination dei Estimation error larger and therefore the quantization noise more intense. Since the image quality according to dei

Wiedergabe der am stärksten gestörten Konturen beurteilt werden muß, ist ein Schätzwertbildner, der an Konturen gleichen Kontrastes gleich starke Schätzfehler erzeugt, optimal.Rendering of the most disturbed contours must be assessed is an estimator that equally strong estimation errors generated on contours of the same contrast, optimal.

Der Erfindung liegt zusätzlich die eigene Erfahrung zugrunde, daß das menschliche Auge das Quantisiergeräusch an Konturen, die parallel und senkrecht zu Fernsehzeilen verlaufen, besser erkennen kann als an schräg verlaufenden Konturen. Dies fällt insbesondere bei der Wiedergabe von lateinischen Schriftzeichen auf, da bei diesen viele senkrechte und parallele Konturen vorkommen und auf diese besonders geachtet wird. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn der Schätzfehler an senkrechten und parallelen Konturen etwas geringer ist als an schräg verlaufenden Konturen. The invention is also based on our own experience that the human eye detects the quantizing noise from contours that run parallel and perpendicular to television lines, better than on inclined contours. This is particularly the case when rendering Latin characters because there are many vertical and parallel contours and especially on these is respected. It is therefore advantageous if the estimation error occurs on perpendicular and parallel contours is slightly smaller than on inclined contours.

Der Gewinn der DPCM ist bekanntlich der Kompandergewinn des Quantisierers, der wegen der groben Quantisierung entlang den Konturen mehr feine Stufen für die Quantisierung in detailarmen Bildteilen nutzen kann.The gain of the DPCM is known to be the compander gain of the quantizer, which because of the coarse Quantization along the contours more fine steps for the quantization in image parts with little detail can use.

Bei den folgenden Erläuterungen wird vorausgesetzt, daß es sicfi bei dem Bildsignal um ein Bildsignal in einem Bildübertragungssystem mit Zeilensprung handelt.In the following explanations, it is assumed that the image signal is an image signal acts in an interlaced image transmission system.

Bei der dreigliedrigen Kette erzeugt jedes Kettenglied mit der Verzögerungszeit von einer Bildpunktabstandsdauer Autokorrelationen im wesentlichen in Zeilenrichtung im Bild. Das Kettenglied mit der Verzögerungszeit von einer Zeilendauer erzeugt Autokorrelationen im wesentlichen in einer Richtung, die senkrecht zur Zeilenrichtung geneigt ist, und das Kettenglied mit der Verzögerungszeit von einer Zeilendauer minus zweier Bildpunktabstandsdauern im wesentlichen in einer Richtung, die um etwa 135° gegen die Zeilenrichtung geneigt ist. Auf diese Weise entsteht am Ausgang der ersten Addierschaltung 6 ein Bildsignal, das in vielen in der Bildebene liegenden Richtungen korreliert ist. Eine zweidimensionale Autokorrelationsfunktion im hier verwendeten Sinne ist definiert in »The Bell System Technical Journal«, 1952, S. 751 bis 763, an Hand der Gleichung (2) auf S. 754.In the three-link chain, each chain link generates a delay time of one pixel distance Autocorrelations essentially in the line direction in the image. The chain link with the delay time of a line duration produces autocorrelations essentially in one direction, the is inclined perpendicular to the line direction, and the chain link with the delay time of one line duration minus two pixel spacing periods essentially in a direction that is about 135 ° opposite the line direction is inclined. In this way, a is produced at the output of the first adding circuit 6 Image signal that is correlated in many directions lying in the image plane. A two-dimensional Autocorrelation function in the sense used here is defined in "The Bell System Technical Journal", 1952, pp. 751 to 763, using equation (2) on p. 754.

Bei der viergliedrigen Kette erzeugt jedes Kettenglied mit der Verzögerungszeit von einer Bildpunktabstandsdauer Autokorrelationen im wesentlichen in Zeilenrichtung im Bild. Das Kettenglied mit der Verzögerungszeit von einer Zeilendauer erzeugt im wesentlichen Korrelationen in einer Richtung, die zur Zeilenrichtung senkrecht verläuft. Das Kettenglied mit der Verzögerungszeit von einer Zeilendauer minus zwei Bildpunktabstandsdauern erzeugt im wesentlichen Autokorreiationen in einer Richtung, die gegen die Zeilenrichtung um etwa 135° geneigt ist.In the four-link chain, each chain link generates a delay time of one pixel spacing period Autocorrelations essentially in the line direction in the image. The chain link with the delay time of a line duration essentially produces correlations in a direction leading to Row direction is perpendicular. The chain link with the delay time of one line duration minus two pixel spacing durations essentially produce autocorrections in one direction, the is inclined to the line direction by about 135 °.

Auf diese Weise entsteht am Ausgang der ersten Addierschaltung 6 ein Bildsignal, das in fast allen in der Bildebene liegenden Richtungen korreliert ist.In this way, an image signal is produced at the output of the first adding circuit 6, which in almost all is correlated directions lying in the image plane.

Wenn die erfindungsgemäße dreigliedrige und viergliedrige Kettenschaltung aus normierten rekursiven Filtern räumliche Korrelationen in fast allen in der Bildebene liegenden Richtungen erzeugt, bedeutet das, daß der sendeseitige Schätzwertbildner Schätzwerte berechnet hat, indem er Bildpunktwerte von Bildpunkten verwendete, die in vielen Richtungen dem vorherzuschätzenden Bildpunkt benachbart sind. Dadurch wird erreicht, ds3 Sci'iäizfehler an Ko-turen entsprechend den vorgenannten Erkenntnissen und Erfahrungen verteilt sind. Die besonders günstigen erfindungsgemäßen Bemessungsregeln wurden auf Grund der vorgenannten Erkenntnisse und Erfahrungen zunächst durch Schätzung gewonnen und dann in subjektiven Tests präzisiert.If the three-link and four-link chain circuit according to the invention from normalized recursive Filtering generates spatial correlations in almost all directions lying in the image plane, means that the estimator at the transmitting end has calculated estimated values by adding pixel values of Used pixels which are adjacent in many directions to the pixel to be predicted. In this way it is achieved that there are sci'ical errors in contours are distributed according to the aforementioned knowledge and experience. The particularly cheap Design rules according to the invention were based on the aforementioned knowledge and experience first obtained through estimation and then refined in subjective tests.

Aus der vom Leistungsspektrum des Videosignals ausgehenden Theorie ergibt sich kein Hinweis auf eine solche Bemessung, wie die Ergebnisse der bereits angeführten Arbeiten »The Bell System Technical Journal«, 45 (1966), S. 689 bis 722, und »IEEEFrom the theory based on the power spectrum of the video signal there is no indication of such a dimensioning as the results of the work already cited »The Bell System Technical Journal ", 45 (1966), pp. 689 to 722, and" IEEE

ίο Trans. COM«, 19 (1971) 6, S. 948 bis 956, zeigen. Offenbar bewährt sich diese theoretische Vorstellung nur bis zu einem Kompliziertheitsgrad, der bei den erfindungsgemäßen Schätzwertbildnern überschritten ist.ίο Trans. COM «, 19 (1971) 6, pp. 948 to 956, show. Obviously, this theoretical idea only proves its worth up to a degree of complexity that is similar to that of the Estimator according to the invention is exceeded.

In der Arbeit in »The Bell System Technical Journal«, 50 (1971), S. 1049 bis 1061, wurde zwar erkannt, daß die räumliche Verteilung des Quantisiergeräusches im wiedergegebenen Bild vom verwendeten Schätzwertbildneralgorithmus abhängig ist. Es wurde jedoch nicht erkannt, daß durch gezielte Veränderung des Algorithmus die räumliche Verteilung des Geräusches in einer gewünschten Weise beeinflußt werden kann. Auch in »The Bell System Technical Journal«, 51 (1972), S. 1495 bis 1516, wurdeIn the work in "The Bell System Technical Journal", 50 (1971), pp. 1049 to 1061, it was recognized that that the spatial distribution of the quantization noise in the reproduced image of the used Estimator algorithm is dependent. However, it was not recognized that through targeted change of the algorithm influences the spatial distribution of the noise in a desired manner can be. Also in "The Bell System Technical Journal", 51 (1972), pp. 1495-1516, was

*5 eine solche Möglichkeit nicht erkannt.* 5 such a possibility not recognized.

In den Arbeiten in »Proceedings IEEE«, 55 (1967), S. 364 bis 379, »The Bell System Technical Journal«, 50 (1971Ϊ, S. 1049 bis 1061, und »The Bell System Technical Journal«, 51 (1972), S. 1495 bis 1516, wurde nicht erkannt, daß der Maskierungseffekt dann besonders vorteilhaft genutzt wird, wenn der Schätzfehler an Konturen gleichen Kontrastes möglichst bei allen Neigungswinkeln der Konturen gleich groß ist oder an senkrechten und parallelen Konturen etwas geringer als an den restlichen.In the work in "Proceedings IEEE", 55 (1967), Pp. 364 to 379, "The Bell System Technical Journal", 50 (1971Ϊ, pp. 1049 to 1061, and "The Bell System Technical Journal «, 51 (1972), pp. 1495 to 1516, it was not recognized that the masking effect is used particularly advantageously when the estimation error on contours of the same contrast, if possible, is the same size for all angles of inclination of the contours or slightly less on vertical and parallel contours than on the rest.

Aus der Arbeit in »The Bell System Technical Journal«, 50 (1971), S. 1049 bis !061, ist bekannt, daß die Dimensionierung des Schätzwertbildners Einfluß darauf hat, in welchem Maße Kanten ausreißen oder Konturen verformt werden.From the work in "The Bell System Technical Journal", 50 (1971), pp. 1049 to! 061, it is known that that the dimensioning of the estimator has an influence on the extent to which edges tear or contours are deformed.

Deshalb ist für die Qualität eines Schätzwertrechners nicht nur seine Fähigkeit, den Maskierungseffekt auszunutzen, ausschlaggebend, sondern auch seine Fähigkeit, die Auswirkung einer Quantisierübersteuerung zu begrenzen.Therefore, for the quality of an estimate calculator Not only his ability to exploit the masking effect is crucial, but his too Ability to limit the effect of quantizer overdrive.

Die Erfindung beruht zusätzlich auf der Erkenntnis, daß die Verwendung eines Schätzwertbildners, der Informationen aus möglichst \ielen räumlichen Richtungen zur Berechnung des Schätzwertes verwendet, zu geringer Fortpflanzung von Übersteuerungsgeräusch führt; denn Übersteuerungsgeräusch pflanzt sich dadurch fort, daß es im sendeseitigen Schätzwertbildner bei der Berechnung der Schätzwerte unumgänglich mitverwendet wird. Wenn Informationen aus vielen räumlichen Richtungen für die Schätzwertberechnung verwendet werden, hat da; Übersteuerungsgeräusch bei der Berechnung weni§ Gewicht, da es im Regelfall nicht ⁵n den Informationen aus allen Richtungen enthalten ist, sonderr meist nur aus der Richtung, in der bei einem benachbarten Bildpunkt Übersteuerung aufgetreten ist.The invention is additionally based on the knowledge that the use of an estimate generator, which uses information from as many spatial directions as possible to calculate the estimate, leads to less propagation of overdrive noise; because overdrive noise is propagated by the fact that it is inevitably used in the estimator on the transmitter side when calculating the estimated values. If information from many spatial directions is used for the estimated value calculation, then there has; Override the noise information is contained in all directions in the calculation weni§ weight since it s not as a rule ^5, sonderr mostly only from the direction in which in a neighboring pixel override has occurred.

In zwei der drei erfindungsgemäßen Bemessunge regeln für Schätzwertbildner sind in der Kettenschal tung aus normierten rekursiven Filtern je unter an derem zwei Filter mit einem Verzögerungsglied mi der Verzögerungszeit ein Abtastintervall vorgesehen Dadurch wird erreicht, daß die Information aus ho rizontaler Richtung bevorzugt für die SchätzwertTwo of the three inventive rules for estimators are in the chain scarf processing from standardized recursive filters, among others two filters with a delay element mi A sampling interval is provided for the delay time. This ensures that the information from ho rizontal direction preferred for the estimated value

709 617/2E709 617 / 2E

berechnung verwendet wird. Dadurch wird der Umstand berücksichtigt, daß die Informationen aus anderen Richtungen von Bildpunkten stammen, die infolge des Zeilensprungverfahrens vom vorherzuschätzenden Bildpunkt entfernt sind als der horizontal direkt benachbarte Bildpunkt.calculation is used. This takes into account the fact that the information is from others Directions of pixels originate from the one to be predicted as a result of the interlace method Pixels are further away than the horizontally directly adjacent pixel.

Die drei erfindungsgemäßen Bemessungsregeln führen tu unterschiedlich aufwendig realisierbaren Schätzwertbildneni, Dabei ist zu beachten, ν ,aß ein Verzögerungselement mit Verzögerung um eine Zeilenlänge verhältnismäßig aufwendig ist. Die Qualität des wiedergegebenen Bildes ist bei den drei Bemessungsregeln ebenfalls unterschiedlich, und zwar ist die Qualität um so besser, je aufwendiger der Schätzwertbildner ist. Die unterschiedliche Qualität entsteht dadurch, daß die Zielvorstellung für d^;e räumliche Verteilung der Intensität des Quantisiergeräusches nur näherungsweise erfüllt werden kann.The three dimensioning rules according to the invention lead to the formation of estimated values that can be implemented with different complexity. It should be noted that a delay element with a delay of one line length is relatively expensive. The quality of the reproduced image is also different for the three assessment rules, and the more complex the estimator, the better the quality. The different quality arises from the fact that the objective for d ^; e spatial distribution of the intensity of the quantization noise can only be approximately fulfilled.

Es ist vorteilhaft, wenn als Bewertungsglied mit einem Bewertungsfaktor 0,5 eine Schaltung zur Verschiebung um eine Binärstelle vorgesehen ist, und wenn als Bewertungsglied mit einem Bewertungsfaktor 0,875 eine Schaltung zur Verschiebung um drei Binärstellen vorgesehen ist, deren den Eingang des Bewertungsgliedes bildender Eingang mit dem Pluseingang und deren Ausgang mit dem Minuseingang einer dritten Subtrahierschaltung verbunden ist, deren Ausgang den Ausgang des Bewertungsgliedes bildet.It is advantageous if a shifting circuit is used as the evaluation element with an evaluation factor of 0.5 is provided by one binary digit, and if a shift is used as a weighting element with a weighting factor of 0.875 three binary digits is provided, the input of which forms the input of the evaluation element with the Plus input and whose output is connected to the minus input of a third subtraction circuit, the output of which forms the output of the evaluation element.

In den erfindungsgemäßen Bemessungsregeln für Schätzwertbildner kommen als Bewertungstaktoren die Zahlenwerte 0,5 und 0,875 vor. Dabei ist für die Güte der Schätzwertberechnung eine exakte Einhaltung dieser Werte nicht sehr bedeutend. Es können statt diesen Zahlenwerten auch etwas größere oder kleinere vorgesehen werden, ohne daß es großen Einfluß auf die Qualität des wiedergegebenen Bildes hat.In the assessment rules according to the invention for estimators, assessment factors are used the numerical values 0.5 and 0.875. For the quality of the estimated value calculation, exact compliance is required these values are not very significant. Instead of these numerical values, slightly larger or smaller ones can be provided without this having a great influence on the quality of the reproduced image.

Der besondere Vorteil dieser Zahlenwerte 0,5 und 0,875 liegt in ihrer einfachen Realisierbarkeit in binärer digitaler Rechenmaschinentechnik. In dem Buch »Digital Computer Design Fundamentals« von Yaohan Chu, McGraw-Hill, New York—San Francisco—Toronto—London, 1962, ist auf S. 12 und 13 in dem Abschnitt »Shifting Algorithm of Signed Binary Number« dargestellt, wie bei verschiedenen gebräuchlichen binären Zahlendarstellungen die Multiplikation eines Zahlcnwertes mit Potenzen von V2, aiso V?, ¹A, Vs, Vie usw., durch Verschiebung (binary shifting) um eine, zwei, drei, vier usw. Binärstellen ohne Bauelementaufwand möglich ist. Der Bewertungsfaktor 0,5 ist auf diese Weise direkt realisierbar; der Faktor 0,875 ergibt sich, indem Vs von der zu bewertenden Größe subtrahiert wird.The particular advantage of these numerical values 0.5 and 0.875 lies in their easy implementation in binary digital computing machine technology. In the book "Digital Computer Design Fundamentals" by Yaohan Chu, McGraw-Hill, New York-San Francisco-Toronto-London, 1962, is shown on pages 12 and 13 in the section "Shifting Algorithm of Signed Binary Number" how In the case of various common binary number representations, the multiplication of a number value with powers of V2, aiso V ?, ¹ A, Vs, Vie, etc., by shifting (binary shifting) by one, two, three, four, etc. binary digits is possible without the need for components. The evaluation factor 0.5 can be implemented directly in this way; the factor 0.875 is obtained by subtracting Vs from the value to be assessed.

In den folgenden Ausführungsbeispielen sind zwei empfangsseitige Schaltungen mit einer dreigliedrigen und einer viergliedrigen Kette gezeigt. Zunächst zeigt F i g. 2 ein normiertes rekursives Filter R mit einem Filtereingang e, einem Filterausgang α, einer zweiten Addierschaltung 7, einem Verzögerungsglied 8 und einem Bewertungsgiied 9.In the following exemplary embodiments, two receiver-side circuits with a three-link and a four-link chain are shown. First, F i g. 2 a normalized recursive filter R with a filter input e, a filter output α, a second adding circuit 7, a delay element 8 and an evaluation element 9.

Die einzelnen in den F i g. 3 und 4 verwendeten normierten rekursiven Filter unterscheiden sich in der Verzögerungszeit τ, des Verzögerungsgliedes 8 und dem Bewertungsfaktor a₍ des Bewertungsgliedes 9 oder beiden. Die Verzögerungszeit und der Bewertungsfaktor sind im einzelnen in einem ersten normierten rekursiven Filter R1 eine Bildpunktabstandsdauer und der Faktor 0,875, in einem zweiten normierten rekursiven Filter R 2 eine Bildpunklabstands dauer bzw. eine Zeilcndauer minus zwei Bildpunkt abstandsdauern und der Faktor 0,5, in einem dritter normierten rekursiven Filter R 3 eine Zeilendaue und der Faktor 0,5, in einem vierten normierten re kursiven Filter R 4 eine Bildpunktabstandsdauer unc der Faktor 0,875, in einem fünften normierten rekursiven Filter R 5 eine Zeilendauer und der Faktor 0,5 in einem sechsten normierten rekursiven Filter Rt The individual in FIGS. 3 and 4 normalized recursive filter used differ in the delay time τ, the delay element 8 and the weighting factor a _(the evaluation member 9, or both. The delay time and the weighting factor are described in detail in a first normalized recursive filter R 1 is a pixel pitch length and the factor 0.875 , in a second normalized recursive filter R 2 a pixel spacing duration or a line duration minus two pixel spacing durations and the factor 0.5, in a third normalized recursive filter R 3 a line duration and the factor 0.5, in a fourth normalized recursive filter Filter R 4 has a pixel spacing duration unc the factor 0.875, in a fifth normalized recursive filter R 5 a line duration and the factor 0.5 in a sixth normalized recursive filter Rt

ίο eine Zeilendauer minus zwei Bildpunktabstandsdauern und der Faktor 0,5, und in einem siebenter normierten rekuisiven Filter /?7 eine Bildpunktab-Standsdauer und der Faktor 0,5.ίο one line duration minus two pixel spacing durations and the factor 0.5, and in a seventh normalized recuisive filter /? 7, a pixel spacing period and the factor 0.5.

Die Wirkungsweise der normierten rekursiven FiI-ter wird im folgenden an Hand von Fig. 2 erläutert Der Eingang e des normierten rekursiven Filters R ist mit dem ersten Eingang der zweiten Addierschaltung 7 verbunden; deren Ausgang ist sowohl mit dem Ausgang α des normierten rekursiven Filters R The mode of operation of the standardized recursive filters is explained below with reference to FIG. 2. The input e of the standardized recursive filter R is connected to the first input of the second adder circuit 7; the output of which is identical to the output α of the normalized recursive filter R.

ίο als auch mit dem Eingang des Verzögerungsgliedes ί verbunden, dessen Ausgang mit dem Bewertungsglied 9 verbunden ist, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang der zweiten Addierschaltung 7 verbunden ist.ίο as well as with the input of the delay element ί connected, the output of which is connected to the evaluation element 9, the output of which is connected to the second Input of the second adding circuit 7 is connected.

Zu dem dem Eingang e des normierten rekursiver Filters R zugeführten Signal wird in der zweiter Addierschaltung 7 ein mit dem Faktor α,- bewertete; um τ,- verzögertes, an der Ausgangsklemme α de< normierten rekursiven Filters R anliegendes Signa' addiert. Dadurch entsteht eine Filterwirkung, die von der Wahl der Werte «, und τ, abhängt.In addition to the signal fed to the input e of the normalized recursive filter R , in the second adder circuit 7 a with the factor α, - is evaluated; by τ, - delayed signal present at the output terminal α de <normalized recursive filter R added. This creates a filter effect that depends on the choice of the values, and τ.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße empfangsseitige Schaltung mit dreigliedriger Kettenschaltung, die aus der erster Addierschaltung 6 und dem empfangsseitigen Schätzwertbildner 5 zusammengenommen bestehi (erster Vierpol).Fig. 3 shows an embodiment of an inventive Receiving-side circuit with three-link chain circuit that comes from the first Adding circuit 6 and the receiving side Estimator 5 taken together existi (first quadrupole).

F i g. 3 zeigt im einzelnen einen Eingang e', einer Ausgang α', und die Kettenschaltung aus einen-F i g. 3 shows in detail an input e ', an output α', and the chain circuit of a-

ersten Rl, zweiten R2 und dritten R3 normierter rekursiven Filter.first R1, second R2 and third R3 normalized recursive filter.

Der Eingang e ist mit dem Eingang e 1 des erster normierten rekursiven Filters Rl, dessen Ausgang al mit dem Eingang el des zweiten normierter rekursiven Filters Rl, dessen Ausgang al mit derr Eingang e3 des dritten normierten rekursiven Filters R 3 und dessen Ausgang a 3 mit dem Ausgang a' dei empfangsseitigen Schaltung (erster Vierpol) verbunden. The input e is connected to the input e 1 of the first normalized recursive filter Rl, its output al with the input el of the second normalized recursive filter Rl, its output al with the input e3 of the third normalized recursive filter R 3 and its output a 3 with the output a 'of the receiving-side circuit (first quadrupole) connected.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße empfangsseitige Schaltung mit viergliedriger Kettenschaltung, die aus einem Eingang e", normierten rekursiven Filtern R4 bis Rl und einem Ausgang α" besteht und gegenüber der An- Fig. 4 shows an embodiment of a receiving-side circuit according to the invention with a four-link chain circuit, which consists of an input e ", normalized recursive filters R 4 to Rl and an output α" and

Ordnung nach F i g. 3 lediglich ein Filter mehr aufweist. Order according to fig. 3 has only one more filter.

Bei der praktischen Realisierung des Systems können der empfangsseitige Schätzwertbildner 5 und die erste Addierschaltung 6 zusammengenommen wie dieIn the practical implementation of the system, the receiving-side estimator 5 and the first adding circuit 6 taken together like that

beschriebene Kettenschaltung realisiert werden. Ir der Hauptpatentschrift ist abgehandelt, wie man andere günstige Realisierungsmöglichkeiten findet.described derailleur can be realized. Ir the main specification covers how to do it finds other favorable implementation options.

In den folgenden Ausführungsbeispielen der Erfindung sind sendeseitige Schätzwertbildner 3 zu den erfindungsgemäßen empfangsseitigen Schaltungen mit dreigliedriger und viergliedriger Kettenschaltung gezeigt. Auch andere Ausführungsformen der sendeseitigen Schätzwertbildner 3 sind möglich, bei denenIn the following exemplary embodiments of the invention, estimators 3 on the transmission side are to the Receiving-side circuits according to the invention with three-link and four-link chain circuit shown. Other embodiments of the estimator 3 on the transmitter side are also possible, in which

beispielsweise die Zahl der Verzögerungselcmentc erhöht, diejenige der Bcwertungsgliedcr jedoch beibehalten wird, um Rechenzeit einzusparen.for example the number of delay elementsc increased, but that of the evaluation members retained to save computing time.

Für die Realisierung der cmpfangsseitigen Schaltung kann man auch einen empiangsscitigen Schätzwertbildner 5 explizit vorsehen und diesen entsprechend F i g. 1 mit der ersten Addicrschaltung 6 zusammenschalten. Es handelt sich dann auf der Empfangsscite um Schaltungen, die mit den Mitteln der Algebra der Blockschaltbilder, jedoch ohne Veränderung der Anzahl und Bewertungsfaktoren der Bewertungsglieder in eine Kettenschaltung aus drei oder vier normierten rekursiven Filtern übergeführt werden können. Der scndeseitige Schätzwertbildner 3 und der empfangsseitige Schätzwertbildner 5 können dann gleich aufgebaut sein. In den folgenden Ausführungsbcispielen ist dies angenommen. Die Algebra der Blockschaltbilder ist bei Merz »Grundkurs der Regelungstechnik«, 2. Auflage, Verlag Oldcnbourg, München 1964, S. B/30 bis B 34, ~Abs. 4,5, erläutert.An empirical estimator can also be used to implement the switching on the receiving end 5 explicitly provide and this according to F i g. 1 interconnect with the first addicr circuit 6. It is then on the receiving site to circuits that are made with the means of Algebra of the block diagrams, but without changing the number and evaluation factors of the evaluation elements transferred into a chain circuit of three or four standardized recursive filters can be. The scan-side estimator 3 and the receiving-side estimator 5 can then be set up the same way. In the following examples is this assumed. The algebra of the block diagrams is at Merz »Basic Course der Regelstechnik ", 2nd edition, Verlag Oldcnbourg, Munich 1964, pp. B / 30 to B 34, ~ para. 4.5 explained.

F i g. 5 zeigt das Wesentliche der Schätzwertbildner 3 bzw. 5 mit einer dreigliedrigen Kette, und zwar im einzelnen ein erstes Filter Fl, ein zweites Filter Fl und ein drittes Filter F3.F i g. 5 shows the essentials of the estimator 3 and 5 with a three-link chain, specifically a first filter F1, a second filter F1 and a third filter F3.

Das Eingangssignal des Schätzwertbildiiers 3 bzw 5 wird über den Eingang E jeweils dem zweiten Eingang £21, £22, E23 des ersten Fl, des /weiten F2 und des dritten F3 Filters zugeführt. Der Ausgang Λ 11 des ersten Filters /1 ist mit dem ersten Eingang E12 des zweiten Filters F2 verbunden, dessen Ausgang All mit dem ersten Eingang E13 des dritten Filters F3, dessen Ausgang A 13 mit dem Ausgang A des Schätzwertbildners 3 bzw. 5 identisch ist.The input signal of the estimator 3 or 5 is fed via the input E to the second input £ 21, £ 22, E23 of the first F1, the / wide F2 and the third F3 filter. The output Λ 11 of the first filter / 1 is connected to the first input E12 of the second filter F2, whose output All to the first input E13 of the third filter F3, whose output A 13 is identical to the output A of the estimator 3 or 5 .

Fig. 6 zeigt das Wesentliche des Schätzwertbildners 3 bzw. 5 mit einer viergliedrigen Kette, und zwar im einzelnen ein viertes Filter F4, ein fünftes Filter FS, ein sechstes Filter F6 und ein siebentes Filter Fl. 6 shows the essentials of the estimator 3 or 5 with a four-link chain, specifically a fourth filter F4, a fifth filter FS, a sixth filter F6 and a seventh filter F1.

Das Eingangssignal des Schätzwertbildners 3 bzw. 5 wird über den Eingang E' jeweils dem zweiten Eingang £24, £25, Ϊ26, £27 des vierten F4, fünften FS, sechsten F6 und siebenten Vl Filters zugeführt. Der Ausgang A 14 des vierten Filters F4 ist mit dem ersten Eingang £15 des fünften Filters F5 verbunden, dessen Ausgang Λ 15 mit dem ersten Eingang £16 des sechsten Filters F6 verbunden ist, dessen Ausgang A 16 wiederum mit dem ersten Eingang £17 des siebenten Filters F7 verbunden ist, und dessen Ausgang A 17 schließlich mit dem Ausgang A' des Schätzwertbildners 3 bzw. 5 identisch ist.The input signal of the estimator 3 or 5 is fed via the input E 'to the second input £ 24, £ 25, Ϊ26, £ 27 of the fourth F4, fifth FS, sixth F6 and seventh Vl filter. The output A 14 of the fourth filter F4 is connected to the first input £ 15 of the fifth filter F5, the output Λ 15 of which is connected to the first input £ 16 of the sixth filter F6, the output A 16 of which in turn is connected to the first input £ 17 of the Seventh filter F7 is connected, and the output A 17 is finally identical to the output A 'of the estimator 3 or 5.

Das Prinzipielle der Filter Fl bis F 7 ist in F i g. 7 gezeigt. Die Darstellung enthält im einzelnen eine zweite Addierschaltung 7', eine dritte Addierschaltung 10, ein Verzögerungsglied 8' und ein Bewertungsglied 9'.The principle of the filters F1 to F 7 is shown in FIG. 7th shown. The illustration contains in detail a second adding circuit 7 ', a third adding circuit 10, a delay element 8 'and an evaluation element 9'.

Der Unterschied zwischen den Filtern Fl bis F7 liegt in der Verzögerungszeit τ, des Verzögerungsgliedes 8' oder dem Bewertungsfaktor ■■*,· des Bewertungsgliedes 9' oder beiden. Die Verzöcerungszeit des Verzögerungsglicdes 8' und der Bewertungsfaktor des Bewertungsgliedes 9' sind im einzelnen in dem ersten Filter Fl eine Bildpunktabstandsdauer und der Faktor 0,875, in dem zweiten Filter F2 eine Bildpunktabstandsdauer bzw. eine Zeilendauer minus zwei Bildpunktabstandsdauern und der Faktor 0,5, in dem dritten Filter F 3 eine Zeilendauer und der Faktor 0,5, in dem vierten Filter F4 eine Bildpunktabstandsdauer und der Faktor 0,875. in dem fünften Filter FS eine Zeilendauer und der Faktor 0,5, in dem sechsten Filter F6 eine Zeilendauer minus zwei Bildpunktabstandsdauern und der Faktor 0.5 und in dem siebenten Filter F7 eine Bildpunkiabstandsdaucr und der Faktor 0,5.The difference between the filters F1 to F7 lies in the delay time τ, of the delay element 8 'or the evaluation factor ■■ *, · of the evaluation element 9' or both. The delay time of the delay element 8 'and the evaluation factor of the evaluation element 9' are in the first filter F1 a pixel spacing duration and the factor 0.875, in the second filter F2 a pixel spacing duration or a line duration minus two pixel spacing durations and the factor 0.5 in the third filter F 3 a line duration and the factor 0.5, in the fourth filter F4 a pixel spacing duration and the factor 0.875. in the fifth filter FS a line duration and the factor 0.5, in the sixth filter F6 a line duration minus two pixel spacing durations and the factor 0.5 and in the seventh filter F7 a pixel spacing duration and the factor 0.5.

Die Wirkungsweise der Filter wird im folgenden an Hand Fig. 7 erläutert. Der erste Eingang El desThe mode of operation of the filters is explained below with reference to FIG. The first entrance El des

ίο Filters F ist mit dem ersten Eingang der zweiten Addierschaltung 7' verbunden. Der Ausgang der zweiten Addierschallung 7' ist sowohl mit dem Ausgang A 1 des Filters F als auch mit dem zweiten Eingang der dritten Addierschaltung 10 verbunden, delen erster Eingang mit dem zweiten Eingang £2 des Filters F und deren Ausgang mit dem Eingang des Verzögerungsgliedcs 8' verbunden ist. Der Ausgang des Verzögerungsglicdes 8' ist mit dem Eingang des Bcwcrtungsgliedes 9' verbunden, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang der zweiten Addierschaltung T verbunden ist.ίο Filters F is connected to the first input of the second adder circuit 7 '. The output of the second adding sound 7 'is connected both to the output A 1 of the filter F and to the second input of the third adding circuit 10, the first input to the second input £ 2 of the filter F and its output to the input of the delay element 8 ' connected is. The output of the delay element 8 'is connected to the input of the control element 9', the output of which is connected to the second input of the second adder circuit T.

Die Filter Fl bis F 7 gehen aus den normierten rekursiven Filtern RI bis Λ 7 durch Hinzufügen eines zusätzlichen Einganges und einer Addierschaltung 10 hervor. Verzögerungszeit τ, und Bewertungsfaktor \, sind bei R₁ und F₁- gleich.The filters F1 to F 7 emerge from the standardized recursive filters RI to Λ 7 by adding an additional input and an adder circuit 10. Delay time τ, and weighting factor \, are the same for R ₁ and F ₁ -.

F i g. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel ein'"s Bcwertungsgliedes mit Bewertungsfaktor 0,5 mit erster bis zwölfter Eineangsklemme 30 bis 41 und erster bis zwölfter Ausgangsklcmmc 42 bis 53.F i g. 8 shows an embodiment of an evaluation element with a weighting factor of 0.5 with the first to twelfth unit clamp 30 to 41 and the first to twelfth output terminal 42 to 53.

Die erste Eingangsklemme 30 ist mit der ersten 42 jnd zweiten 43 Ausgangskiemine, die zweite Eingangsklemme 31 mit der dritten Ausgangsklemme 44. und so weiter, verbunden.The first input terminal 30, together with the first 42 and second 43 output terminals, is the second input terminal 31 connected to the third output terminal 44 and so on.

Die zwölfte Eingangsklcmme 41 ist mit keiner anderen Klemme verbunden. Den Eingangsklemmcr wird ein Zahlwcrt in binärer zwolfstclliger Zweier-Komplement-Darstellung zugeführt, und zwar dci ersten Eineangsklemme 30 die höchstwertige, dei zweiten 31 die zweithöchstwertige, und so weiter, unc der zwölften 41 die geringstwertige Binärstelle. Entsprechend wird an den Ausgangsklemmen der mi dem Faktor 0,5 multiplizierte Zahlenwert in der glci chcn Darstellungsweise abgegeben, und zwar an de ersten Ausgangsklemme 42 die höchstwertige, unc der zweiten 43 die zweithöchstwertige, und so weite und der zwölften 53 die geringstwenige Binärstelle Die Wirkungsweise des Bewertungsgliedes naclThe twelfth input terminal 41 is with none other Terminal connected. The input terminal is assigned a numeric value in binary twelve-digit two's complement representation fed, namely dci first input terminal 30 the most significant, dei second 31 the second most significant, and so on, unc the twelfth 41 is the least significant binary digit. Correspondingly, the mi numerical value multiplied by the factor 0.5 in the glci chcn form of representation submitted to de the first output terminal 42 the most significant, and the second 43 the second most significant, and so on and the twelfth 53 the least few binary digits The mode of operation of the evaluation element nacl

F i g. 8 ist folgende: Die höchstwertigen Binärstellei am Ausgang und am Eingang sind gleich. Jede wei tere Binärstelle am Bewertungsgliedausgang ist gleicl der um einer höchstwertigen Binärstelle am Bewer tungsgliedeingang. Dadurch wird eine Binärstellen verschiebung um eine Binärstelle durchgeführt.F i g. 8 is the following: The most significant binary digit i at the exit and at the entrance are the same. Every further binary digit at the evaluation element output is the same by a most significant binary digit at the evaluation element input. This makes a binary digits shifted by one binary digit.

F i g. 9 zeigt ein Ausfühmngsbeispiel eines Bewer tungsgliedes mit dem Bewertungsfaktor 0,875 mi einem Bc-wertungsgliedeingang 79, einem Bewertungs gliedausgang 81. einer dritten Subtrahierschaltung 8¹ und einer Schaltung zur Binärstellenverschiebung ur drei Binärstellen 78.F i g. 9 shows an exemplary embodiment of an evaluation element with the evaluation factor 0.875 with a Bc evaluation element input 79, an evaluation element output 81, a third subtracting ^{circuit 8 1} and a circuit for shifting binary digits for three binary digits 78.

Die Wirkungsweise des Bewertungsgliedes nac F i g. 9 ist folgende:The mode of operation of the evaluation element according to F i g. 9 is the following:

Der Zahlenwert am Bewcrtungsgliedausganc 81 i; die Differenz aus dem Zahlenwert am Bewertung; gliedeingang 79 und dem in der Schaltung zur Binäi Stellenverschiebung um drei Binärstellen 78 mit ' multiplizierten Zahlenwert am Bewertungsgliedeir gang 79.The numerical value at the evaluation element output 81 i; the difference between the numerical value on the rating; element input 79 and that in the circuit to the binary Position shift by three binary positions 78 multiplied by the numerical value on the evaluation element aisle 79.

Ii.Ii.

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung zur Binärstellenverscbiebung um drei Binärstellen 78 mit dreizehnter bis vierundzwanzigster Eingangsklemme 54 bis 65 und dreizehnter bis vierundzv/anzigster Ausgangsklemme 66 bis 77. Die dreizehnte Eingangsklemme 54 ist mit der dreizehnten bis sechzehnten 66 bis 69 Ausgangsklemme, die vierzehnte Eingangsklemme 55 mit der siebzehnten Ausgangsklemme 70, und so weiter, verbunden. Die zweiundzwanzigste bis vierundzwanzigste Eingangsklemme 63 bis 65 ist mit keiner anderen Klemme verbunden. Die Zahlenwerte werden der Schaltung zugeführt und von ihr abgegeben entsprechend dem Bewcrtungsglied nach Fig. 8.Fig. 10 shows an embodiment of a circuit for shifting binary digits by three binary digits 78 with thirteenth to twenty-fourth input terminal 54 to 65 and thirteenth to twenty-fourth / nieth output terminal 66 to 77. The thirteenth Input terminal 54 is with the thirteenth through sixteenth 66 to 69 output terminal, the fourteenth Input terminal 55 connected to the seventeenth output terminal 70 and so on. The twenty-second through twenty-fourth input terminal 63 through 65 is not connected to any other terminal. The numerical values are the circuit supplied and released from it in accordance with the evaluation element according to FIG. 8.

Die Wirkungsweise der Schaltung zur BinärstellenveSXng um drei BinärsteHen nach Fig. 10 istThe mode of operation of the circuit for binary digits vSXng by three binary digits as shown in FIG

^fODk^dhochstwertige Binärstelle am Eingang und die ersten vier höchstwertigen Binärstellen am Ausgang sind gleich. Jede weitere Binärstelle am Ausgang der Schaltung ist gleich der um dre. Stellen hoherwertigen Binärstelle am Schaltungseingang. Dadurch wird eine Binärstellenverschiebung um drei Binärstellen ^fO Dk ^d most significant binary digit at the input and the first four most significant binary digits at the output are the same. Each additional binary digit at the output of the circuit is the same as that at dre. Digits high-order binary digits at the circuit input. This results in a binary digit shift of three binary digits

uie AUSIUIUUUJPUw^-.- nach Fig. 8 und 10 verarbeiten Zahlenwerte, die mit zwölf Binarstellen dargestellt sind. Die Rundungsfehler sind bei dieser Binärstellenzahl erfahrungsgemäß ausreichend klein.uie AUSIUIUUUJPUw ^ -.- process according to Figs. 8 and 10 Numerical values that are represented with twelve binary digits. The rounding errors are with this number of binary digits experience has shown that it is sufficiently small.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Message transmission system for line-by-line scanned images with differential pulse modulation, in which amplitude samples are taken from an analog signal at equidistant time intervals on the transmission side, in which an estimated value is subtracted from each amplitude sample by a first subtracting circuit, in which the difference resulting in the respective estimation error is quantized in a quantizer in which the estimated value for each amplitude sample is derived from the at least one temporally preceding quantized estimation error in an estimator on the transmitter side, in which the quantized estimation errors are preferably transmitted by means of pulse code modulation over a transmission channel, in which each estimation error is transmitted in a first adding circuit on the receiving side an estimated value generator at the receiving end, from which at least one estimated value derived from the quantized estimation error preceding in time is added, in the case of which from the recovered amplitude The analog signal is recovered by samples, in which a first quadrupole is provided as the receiving-side estimator and the first adding circuit together, which consists of a chain circuit of three or four normalized recursive filters or a receiving-side circuit that uses the means of the algebra of the block diagrams, but without Change in the number and evaluation factors of the taps on delay lines, can be converted into a chain circuit of three or four normalized recursive filters, in which a second quadrupole is provided as the estimator on the transmitter side, which is interconnected from a quadrupole identical to the first and a second subtracter circuit, that the quantized estimation error is fed to both the input of the same four-terminal network and the negative input of the second subtracting circuit, that the output of the four-terminal network identical to the first is fed to the positive input of the second subtracting circuit v and that the output of the second subtraction circuit serves as the output of the second pole, or that a transmission-side circuit is provided as the transmitter-side estimator, which uses the means of the algebra of the block diagrams, but without changing the number and weighting factors of the taps on delay lines, in the second quadrupole can be transferred, and in which normalized recursive filters are provided with a second adding circuit, one input with the input of the normalized recursive filter, the output directly and the other input via a series connection of a delay element and an evaluation element with the output of the normalized recursive filters are connected, according to patent 21 35 139, characterized in that either the delay times (τ,) of the delay elements (9) and the delay times (τ,) of the delay elements (9) and the in addition associated evaluation factors («, ·) of the evaluation elements (9) the duration of a line and the factor 0.5, the duration of a pixel spacing or the duration of a line minus two pixel spacings and the factor 0.5, and the duration of a pixel spacing and the factor 0.875 or that in a chain connection of four normalized recursive filters (R4, R5, R6, R7) arranged in any order, the delay times (τ,) of the delay elements (8) and the associated evaluation factors (on) of the evaluation elements (9) the duration a line and the factor 0.5, the duration of a line minus two pixel spacings and the factor 0.5, the duration of a pixel spacing and the factor 0.5 and the duration of a pixel spacing and the factor 0.875.

2. Transmission system according to claim I, characterized in that as an evaluation element with a weighting factor of 0.5, a circuit for shifting by one binary digit is provided is.

3. Transmission system according to claim 1, characterized in that as an evaluation element With a weighting factor of 0.875, a circuit for shifting by three binary digits is provided is the input of the evaluation element forming the input with the plus input and the Output is connected to the negative input of a third subtracting circuit, the output of which forms the output of the evaluation element.