DE2329588A1

DE2329588A1 - Videosignal-redundanzverringerungscodierer

Info

Publication number: DE2329588A1
Application number: DE2329588A
Authority: DE
Inventors: Denis John Connor; John Ormond Limb; Kenneth Allen Walsh
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1972-06-14
Filing date: 1973-06-09
Publication date: 1974-01-10
Also published as: JPS5631793B2; NL7308036A; SE382736B; CA976272A; DE2329588C2; US3752913A; JPS4963322A; FR2188385A1; BE800865A; GB1430956A; FR2188385B1

Description

Videosignal-Redundanzverringerungscodierer

Die Erfindung bezieht sich auf einen Videosignal-Redundanzverringerungscodierer für in Rahmenintervallen auftretende Eingangsabtastwerte, mit einer ersten Speichereinrichtung, in der ein ganzes Rahmenintervall von Abtastwerten speicherbar ist, einer Subtraktionsschaltung zur Entwicklung eines Differenzsignals aus einem Eingangsabtastwert und einem in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten Abtastwert, ferner einen Bewegungsdetektor, der aus dem von der Subtraktionsschaltung gelieferten Differenzsignal ein Steuersignal zur selektiven Steuerung der Übertragung der Eingangsabtastwertinformation erzeugt, und einer Ausblendschaltung, we lche unter Einfluß des Steuersignals eine Eingangsabtastwertinformation zu einem Übertragungskanal koppelt. In der US-PS 3 571 505 ist ein Redundanzverringerungssystem beschrieben, bei dem die Amplitudenwerte für die Bildelemente eines gesamten Videorahmenintervalls in einem Rahmen- bzw. Bildspeicher sowohl an der Sendestelle als auch an den Empfangsstellen gespeichert sind. Diese Videosignalamplituden werden

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empfängerseitig zur Entwicklung eines fortlaufenden Videosignals verwendet. Jede neue Videosignalamplitude wird an der Sendestelle mit der zugehörigen, im Sender-Bildspeicher gespeicherten Amplitude verglichen. Ausgenommen für Synchronisation, wird die Information nur unter der Bedingung zur Empfangsstelle übertragen, daß eine erhebliche Differenz zwischen der neuen Amplitude und der zuvor gespeicherten Amplitude festgestellt wird. Wenn eine erhebliche Differenz als vorhanden festgestellt wird, wird die gespeicherte Videosignalamplitude sowohl sendeseitig als auch empfangsseitig durch einen neuen Amplitudenwert ergänzt. In Kennzeichnung ihrer Funktionsweise wurden diese Systeme von der Fachwelt als bedingt ergänzende Videosysteme (conditional replenishment video systems) bezeichnet.

Bei der aus der vorgenannten Patentschrift bekannten Methode wird jede neue Videosignalamplitude von der zuvor gespeicherten Amplitude subtrahiert, und die sich ergebende Rahmen/Rahmen-Differenz wird mit einem Schwellenwert verglichen, um damit festzustellen, ob die Information zur Empfangsstelle übertragen werden soll. Generell werden große Rahmen/Rahmen— Differenzen durch eine Bewegung von Objekten im Sichtfeld hervorgerufen. Aus diesem Grunde wird die Einrichtung, welche bestimmt, ob die Information über -

tragen werden soll oder nicht, als Bewegungsdetektor bezeichnet. Bei einem weiterentwickelten Bewegungsdetektor werden die Rahmen/Rahmen-Differenzen für eine Bildelementenzone benutzt, um zu bestimmen, ob die Information zur Empfangsstelle Übertragen werden soll· Bei diesem weiterentwickelten Bewegungsdetektor können einzelne kurze Rauschspitzen bzw. -nadelimpulse, die zur beträchtlichen Rahmen/Rahmen-Differenzen führen, kein?Informationsübertragung zur Empfangsstelle hervorrufen. Wegen des Integrationseffekts bei dieser Bewegungsdetektorausführung wird das Bild in bewegte und stationäre Zonen unterteilt, und daher wird dieser Bewegungsdetektor in der Fachwelt als Segsnentierer bezeichnet. Bei beiden Arten von Bewegungsdetektoren beruht Jedoch die Feststellung, ob Amplituden ergänzt (replenished) werden sollen oder nicht auf Rahmen/Rahmen—Differenzen zwischen entsprechenden Bildelementamplituden imVideorahraenintervall.

Bei Fernsehtelefonsystemen arbeitet die Kamera jedoch nicht unter Studioverhältnissen. Demgemäß sind Änderungen der Lichtintensität in Folge Schatten von bewegten Objekten oder anderen, nicht von der Kamera erfaßten Objekten, oder aufgrund eines sich bewegenden Vorhangs oder Schattens durchaus

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möglich. Diese Lichtintensitätsänderungen führen zu einer Änderung des Videosignalpegels und sind so niederfrequent, daß die sich während eines Zeilenintervalls ergebende Amplitudenänderung am Anfang nicht groß genug ist, um eine Bewegungsanzeige während dieses ^zeilenintervalls in einem der zuvor beschriebenen Bewegungsdetektoren hervorzurufen. Die Änderung im Videosignalpegel über einige Zeilenintervalle kann Jedoch zu einer Auswahl einer sehr großen Anzahl von Bildelementen für die Übertragung zur Empfangsεteile führen. Diese Art der Änderung kann eine beträchtliche Überlastung des Pufferspeichers bewirken, der in einem bedingt ergänzenden Videosystem zum Zwecke der Kopplung der mit einer statistischen Geschwindigkeit bzw· Aufeinanderfolge erzeugten Daten mit der konstanten Digitalbitgeschwindigkeit eines Weitverkehrs-Übertragungssystems verwendet wird. Im Interesse der Erzeugung einer genauen Wiedergabe des aufgenommenen Bildes wäre es jedoch erwünscht, diese Lichtintensitätsänderungen mit zu übertragen.

Es ist nicht zu erwarten, daß die Teilnehmerstationen in einem Fernsehtelefonsystera direkt mit einem bedingt ergänzenden Videosystem verbunden sind. Diese RedundanzverringerungssystenP werden voraussichtlich nur dann benutzt, wenn ein Videosignal über eine lange Distanz

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übertragen werden soll. Demgemäß steht zu erwarten, daß diese Systeme jeweils einer großen Anzahl von Fernsehtelefon—Teilnehmerstellen zugeordnet sind. Daher kann jede Teilnehmerstelle über einen oder mehrere Verstärker bzw. Relaisstellen verbunden sein, bevor ihr Signal einen bedingt ergänzenden Videocodierer (conditional replenishment video encoder) erreicht. Verstärkungsänderungen in einem oder mehreren dieser Verstärker führer, ebenfalls zu einer Änderung des dem Eingang des bedingt ergänzenden Videocodierers zur Verfügung gestellten Videosignalpegels· Obwohl diese Änderungen des Videosignalpegels nicht von der Bildaufnahme herrühren, können sie trotzdem den Bewegungsdetektor zur Auswahl einer großen Anzahl von Bildelementen für die Übertragung veranlassen.

Ausgehend von einem Videosignal—Redundanzverringerungs— codierer der eingangs angegebenen Art, schlägt die Erfindung zur Lösung der vorgenannten Probleme vor, daß eine zweite Ausblendscha ltung in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Bewegungsdetektors jedes sich aus einer nicht übertragenen Eingangsabtastwertinformation ergebende AusgangssLgnal der Subtraktionsschaltung selektiv zu ihrem Ausgang durchkoppelt und daß eine Kompensationsschaltung in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der zweiten Ausblendschaltung zur Änderung der Amplitude von in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten

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Abtastwerten geeignet ist.

Bei der Erfindung werden also die Rahmen/Rahmen-Differenzen zwischen den neuen Videosignalamplituden und den zuvor eingespeicherten Amplituden in Ab» hängigjceit vom Ausgangssignal des Bewegungsdetektors ausgeblendet. Es werden nur diejenigen Rahmen/Rahmen-Differenzen während den Intervallen, die als unbewegt angesehen werden, durch die Ausblendschaltung zu einer Niederfrequenz—Kompensationsein— richtung durchgekoppelt. Diese Einrichtung entwickelt einen Korrekturwert in Abhängigkeit von diesen Rahmen/ Rahmen—Differenzen, und dieser Konskturwert wird zur Änderung der Amplituden der im Bildspeicher gespeicherten Bildelemente verwendet, bevor die Bildelemente mit den ihnen entsprechenden neuen Videosignalamplituden verglichen werden«

Bei einem bevorzugten AusfUhrungsbeispiel der Erfindung werden die Rahmen/Rahmen-Differenzen für ein gesamtes Zeilenintervall in einem Integrator aufsummiert, und das Ergebnis wird mit einem Schwellenwert verglichen, um zu bestimmen, ob die Bildelementamplituden im Mittel von einem Videorahmenintervall zum nächstfolgenden erhöht, verringert oder gleichgehalten sind. Ein 2-Bit-Codewort wird zur Anzeige

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dafür verwendet, daß der Kompensationswert, der während einer vorgegebenen Videozeile verwendet wird, bei der Korrektur der Bildelemente des nächsten Videoall eninterval Is erhöht, verringert oder beibehalten werden soll. Dieses 2-Bit-Codewort wird auch zur Empfangsstelle übertragen, um den Empfänger zur Durchführung einer ähnlichen Modifizierung seines Kompensationswertes zu veranlassen.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß auch die Änderungen einer vorgegebenen Videozeile während der vorhergehenden Rahmenintervalle einen Einfluß auf die Bestimmung dafür haben, ob der Kompensationswert für diese Videozeile erhöht, verringert oder unverändert aufrechterhalten werden soll. Daher werden sowohl die vorhergehende Zeile in einem vorgegebenen Rahmenintervall als auch dieselbe Zeile in einem vorhergehenden Rahmenintervall dazu verwendet, die Art der Modifizierung zu bestimmen, welche für die Bildelementamplituden in einem vorgegebenen Zeilenintervall vorgenommen werden soll. Auf diese Weise können Llchtintensitätsänderungen, welche einen Teil der aufgenommenen Szene stärker als einen anderen Teil beeinflussen, von der Niederfrequenz-Kompensationseinrichtung angepaßt werden.

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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein schematisches BlocJcdiagrairan eines Ausführungsbeispiels des Redundanzverringerungscodierers;

Fig. 2 und 3 schematische Blockdiagramme von in

Fig. 1 als Blöcke gezeigten Einrichtungen;

Fig. 4 eine Wahrheitstabelle zur Erläuterung der Funktionscharakteristik einer besonderen Addierschaltung, welche in der Einrichtung gemäß Fig. 3 Verwendung findet; und

Fig. 5 eine graphische Darstellung von Videozeilen über Videorahmen zur Erläuterung der Funktionsweise des Codierers.

In Fig. 1 werden digitale Worte, deren Werte die Videoamplituden für die Bildeleraente über ein Videorahraenintervall darstellen, über eine Sammelleitung 100 an den Eingang einer Subtraktionsschaltung 101 angekoppelt. Die Sammelleitung 100 ist ähnlich allen anderen, im folgenden als Sammelleitungen bezeichneten Leitungen aus einer Vielzahl von Übertragungswegen aufgebaut, von denen jeder einem der digitalen Bits des über die Sammelleitung übertragenen digitalen Worts zugeordnet ist. Bei der

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beschriebenen AusfUhrungsform ist ein 8-Bit-Digitalwort zur Darstellung der Amplitude jedes auf der Sammelleitung 100 vorhandenen Bildelements vorgesehen. Ein zweiter Eingang der Subtraktionsschaltung 101 ist über eine Sammelleitung 102 mit dem Ausgang einer Addierschaltung 103 verbunden· Wie nachfolgend noch deutlich gemacht werden wird, stellt das auf der Sammelleitung 102 anstehende Digitalwort die Amplitude für denselben Raumpunkt innerhalb des Videorahmens wie das Digitalwort auf der Sammelleitung 100 dar. Demgemäß liefert die Subtraktionsschaltung 101 an ihrem Ausgang auf der Sammelleitung 104 die Rahmen/ Rahmen-Differenzen für alle Bildelemente innerhalb des Videorahmenintervalls.

Jede Rahmen/Rahmen-Differenz wird Über die Sammelleitung 104 zum Eingang eines Bewegungsdetektors Übertragen. Wie oben erwähnt, kann der Bewegungsdetektor 105 als einfache Schwellenwertschaltung aufgebaut sein, welche ein Erregersignal an ihrem Ausgang entwickelt, sobald die Rahmen/Rahmen-Differenz einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt. Zusätzlich kann der Bewegungsdetektor 105 als Segmen— tierer der oben beschriebenen Art ausgebildet sein. Wenn der Bewegungsdetektor 105 als Segmentierer aufgebaut ist, beruht die Entscheidung, ob eine gegebene Rahmen/Rahmen-Differenz wesentlich ist, auf einer

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ganzen Zone von Bildelementen und nicht nur auf einem einzigen Bildelement. Wenn diese BiIdelernentenzone Bildelemente umfaßt, welche dem auf der Sammelleitung 100 anstehenden Bildelement sowohl vorhergehen als auch folgen , ist eine Verzögerung beim Betrieb des Bewegungsdetektors 105 zwischen der Zeit, in der ein Bildeleraent auf der Sammelleitung 100 eineRahmen/Rahmen-Differenz auf der Sammelleitung hervorruft, und derzeit, bei der ein entsprechendes Erregersignal am Ausgang des Bewegungsdetektors 105 auf der Leitung 106 entwickelt wird, vorgesehen. Wie nachfolgend beschrieben wird, wird die Verzögerungszeit des Bewegungsdetektors 105 von Verzögerungsschaltungen 113, 114, 122 und 140 kompensiert.

Das von irgendeiner Bewegungsdetektorart erzeugte Erregersignal wird vom übrigen Teil der Einrichtung als Anzeige dafür benutzt, daß die vom Digitalwort auf der Sammelleitung 100 dargestellte Bildelementamplitude zur Empfangssteile übertragen werden soll und zusätzlich zur Ergänzung der diesem Bildelement entsprechenden, zuvor gespeicherten Amplitude verwendet werden sollte. Zu diesem Zweck wird das Erregersignal auf der Leitung 106 zum Steuereingang einer selektiven Übertragungstorschaltung 107 und zum Steuereingang einer übertragungstorschaltung durchgekoppelt.

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Die Übertragungstorschaltung 107 ist schematisch als einpoliger Umschalter gezeigt, kann Jedoch aus einer Vielzahl von UND- sowie ODER-Verkni$fungsgliedern bestehen, deren Anordnung so getroffen ist, daß entweder das auf der Sammelleitung 109 anstehende Digitalwort oder das auf der Sammelleitung 110 anstehende Digitalwort zum Ausgang der Torschaltung 107 durchgekoppelt wird. Bei einem Erregersignal auf der Sammelleitung 106 am Steuereingang der Torschaltung 107 wird das Digitalwort auf der Sammelleitung 109 durch die Torschaltung 107 über die Sammelleitung 111 zum Eingang eines Rahmenbzw. Bildspeichers 112 durchgesteuert. Das Digitalwort auf der Sammelleitung 109 stimmt mit dem Digitalwort auf der Sammelleitung 100 nach einer Verzögerung durch die Verzögerungsschaltung 113 überein. Die Verzögerungs schaltung 113 ist so aufgebaut, daß ihre Zeitverzögeung mit der dem Bewegungsdetektor 105 eigenen Verzögerung übereinstimmt. Wenn das Digitalwort auf der Sammelleitung 100 daher über die Sammelleitung 109 den Eingang der Übertragungstorschaltung 107 erreicht, so bewirkt ein Erregersignal auf der Leitung 106, welches der vom Bewegungsdetektor 105 gelieferten Information entspricht, daß dieses Digitalwort zu einer bewegten Zone gehört, daß das Digitalwort auf der Sammelleitung 107 zum Eingang des Rahraenspeichers 112 durchgekoppelt

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Jedes zum Eingang des RahmenSpeichers 112 durchgekoppelte Digitalwort wird nach etwa einem Rahmenintervall zum Eingang der Addierschaltung 103 übertragen. Das Ausgangssignal der Addierschaltung 103 wird über eine Verzögerungsschaltung 114 und eine Sammelleitung 110 an einen Eingang der Übertragungstorschaltung 107 geleitet. Wenn das auf einer Sammelleitung 116 am zweiten Eingang der Addierschaltung 103 anstehende Digitalwort einen Wert von Null hat und kein Erregersignal auf der Leitung 106 erscheint, so werden die im Rahmenspeicher 112 gespeicherten Digitalworte über die Addierschaltung 103, die Verzögerungsschaltung 114 und die Übertragungstorschaltung 107 erneut zum Umlauf gebracht. Der Rahmenspeicher 112 kann als Ultraschall-Verzögerungsleitung für Jedes im Digitalwort vorhandene Bit, das über die Sammelleitung 111 und 115 übertragen werden soll, ausgeführt sein. Der Aufbau des Speichers 112 ist so getroffen, daß seine Verzögerung kleiner als ein Rahmenintervall ist, und zwar um einen Betrag kleiner, der gleich der Zeitverzögerung in der Verzögerungsschaltung 114 ist. Die Zeitverzögerung der Verzögerungsschaltung 114 ist gleich der von der Verzögerungsschaltung 113 eingeführten Verzögerung. Demgemäß erscheint jedes, auf der Sammelleitung 111 am Eingang des Rahmenspeichers

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zur Verfügung gestellte Digitalwort exakt eir Video— rahmenintervall später wieder auf der Sammelleitung 110 und wird von dem auf der Sammelleitung 116 am zweiten Eingang der Addierschaltung 103 anstehenden Digitalwort amplitudenverändert. Auf diese Weise werden die Videosignalamplituden für alle Bildelemente innerhalb eines Rahmenintervalles darstellende Digitalworte im Rahmenspeicher 112 rezirkuliert, wobei das Digitalwort auf der Sammelleitung 116 einen Wert von Null hat, und eine Bildelementamplitude wird nur dann durch eine neue Amplitude ersetzt bzw. ergänzt, wenn ein Erregersignal auf der Leitung 106 ansteht.

Die Leitung 106 ist auch mit dem Steuereingang einer Übertragungstorschaltung 108 verbunden. Bei angesteuertem Steuereingang blendet die Torschaltung 108 das auf der Sammelleitung 109 anstehende Digitalwort zu einem Eingang eines Multiplexers 120 aus. Die Leitung 106 1st außerdem mit einem Eingang eines ODER-Verkntfcfungsgliedes 117 verbunden. Daher wird ein auf der Leitung 106 anstehendes Erregersignal durch das ODER-Verkntfcfungsglied 117 zum Steuereingang einer Übertragungstorschaltung 118 durchgekoppelt. Die Torschaltung 118 steuert in Abhängigkeit von einem Erregersignal an ihrem Eingang ein Adressenwort von der Ausgangssammelleitung 119 eines Adressen—

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und Synchronisierungsgenerators 121 an einen zweiten Eingang des Multiplexers 120 durch. Entsprechend dem aus der genannten US-PS bekannten System spricht der Adressen- undSynchronisierungsgenerator 121 auf die in den Digitalworten auf der Sammelleitung vorhandene Videosynchrnnisierinformation an, nachdem die Digitalworte in einer Schaltung 122 verzögert worden sind, um auf der Sammelleitung 119 Adressenworte zu entwickeln, welche die Videozei len stelle jedes der auf der Sammelleitung 109 vorhandenen Digital wor te anzeigen.

Wie bei dem vorgenannten bekannten System weist auch der Adressen— und Synchronisierungsgenerator 121 einen Zähler auf, welcher in Abhängigkeit von dem Anstehen jedes neuen Digitalworts vom Ausgang der Verzögerungsschaltung 122 den Wert des Adressenwortes auf der Sammelleitung 119 um Eins erhöht. Während jeder horizontalen Austastlücke wird der Zähler im Adressen— und Synchronisierungsgenerator 121 auf Null zurückgesetzt und auf der Leitung 123 ein Erregerimpuls erzeugt, der fir die horizontale AustastlQcke kennzeichnend ist. Dieser Erregerimpuls auf der Leitung 123 wird an einem zweiten Eingang des ODER-Gliedes 117 übertragen. Demgemäß wird bei jeder horizontalen AustastlUcke ein Adressenwort vom Adressengenerator 121 über die Sammelleitung 119

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und durch die Torschaltung 118 zum zweiten Eingang des Multiplexers 120 geleitet. Dieses Digitalwort auf der Sammelleitung 119, das während der horizontalen AustastlUcke erscheint, wird in solche Digitalbitwerte gebracht, die beim Erscheinen in einer digitalen Bitfolge von jeder anderen digitalen Bitfolge ähnlicher Länge in dem zur Empfangsstelle übertragenen Digitalbitzug unterschieden werden können. Bei Empfang dieses unterscheidbaren Digitalworts stellt der Empfänger fest, daß eine horizontale AustastlUcke im Sendecodierer aufgetreten ist, und die folgenden Bildelemente zu einer anderen Videozeile als die dem unterscheidbaren Wort vorhergehenden Bildelemente gehören. Daher braucht das auf der Sammelleitung 119 entwickelte Adressenwort nur die Position eines Bildelements innerhalb einer Videozeile anzugeben, da der Sendecodierer und der empfangsseitige Decodierer zeilensynchronitiert sind. Die Erfindung betrifft jedoch nicht das Verfahren zum Adressieren von übertragenen Bildelementamplituden, und das jedes der Übertragenen Araplitudenworte begleitende Adressenwort kann auf Kosten zusätzlicher Bits die Lage eines Amplitudenworts innerhalb des Videorahmenintervalls anzeigen.

Der Multiplexer 120 nimmt in bekannter Weise die an seinen Eingängen anstehenden Digitalbits auf und

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überträgt sie in vorgegebener Folge zu eine« Übertragungskanal 130. Es ist generell erwünscht, diesrn Übertragungs- bzw. Sendekanal mit konstanter Bitfolge zu betreiben, und daher verwendet der Multiplexer 120 entsprechend dem aus der vorgenannten Patentschrift bekannten System einen Pufferspeicher, um die digitalen Eingangsbits zu speichern, bevor sie an den Übertragungskanal 130 weitergeleitet werden·

Die bisher beschriebene Einrichtung stimmt, mit Ausnahme der Addierschaltung 103, funktionell mit dem aus der genannten US-PS bekannten bedingt ergänzenden Videosystem Uberein. Auch unter Einbeziehung der Addierschaltung 103 ist die Betriebsweise gleich, wenn das Digitalwort auf der Sammelleitung 116 den Wert Null hat. Die Verzögerungsschaltungen 113, 114 und 122 sind nur vorgesehen, um eine Anpassung an die dem Segmentierer eigene Verzögerung zu schaffen. Diese Verzögerungsschaltungen beeinträchtigen in keiner Weise die grundsätzliche Betriebswelse des Videosystems.

Bei dem so weit beschriebenen System könnten sich niederfrequente Änderungen in Folge einer Änderung der Lichtintensität über eine Periode von einigen Zellenintervallen bis zu dem Punkt fortsetzen, bei

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dem die durch diese Änderungen hervorgerufenen Rahmen/ Rahmen-Differenzen zur Erzeugung eines Erregersignals auf der Leitung 106 für alle betroffenen Bildelemente fUhren. Wenn eine Lichtintensitätsänderung einheitlich über die gesamte aufgenommene Szene auftritt, so könnten alle Bildelemente während desselben Videorahraenintervalls Erregersignale auf der Leitung 106 erzeugen· Dies würde selbstverständlich dazu fUhren, daß entweder der Pufferspeicher im Multiplexer 120 oder die Bitfolge des Übertragungskanals 130 überlastet wUrde. Um den ungünstigen Einfluß, den diese niederfrequenten Pegeländerungen auf ein bedingt ergänzendes System haben, zu minimalisieren, ist der übrige Teil der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung zusammen mit der Addierschaltung 103 derart wirksam, daß die Videosignalamplituden für eine gesamte Videozeile gemeinsam auf den neuesten Stand gebracht werden· Zusätzlich wird an derEmpfangsstelle eine Anzeige dafür geschaffen, daß die Bildelemente im zugehörigen Rahmenspeicher in ähnlicher Weise auf den neuesten Stand gebracht werden.

"edes Rahmen/Rahmen-Differenzsignal auf der Sammelleitung 104 wird eine Verzögerungsschaltung 140 zum Eingang einer Übertragungstorschaltung 141 gleitet. Die Verzögerungsschaltung 140 führt ähnlich der zuvor

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beschriebenen Verzögerungsschaltung 113 eine Verzögerung ein, die gleich der beim Betrieb des Bewegungsdetektors 105 entstehenden Verzögerung ist. Die Leitung 106 ist über einen Inverter 142 mit dem Steuereingang der übertragungstorschaltung 141 verbunden# Wenn ein Erregersignal auf der Leitung 106 ansteht, wird ein Durchsteuern des Digitalworts vom Ausgang der Schal tu ;■ 0 zum Eingang eines Niederfrequ. izkompensc ^50 in der Torschaltung 141 gesperrt. Wer- » kein Erregersignal auf der Leitung 106 ans- ., wird der Steuereingang der Torschaltung 141 erregt, und das Digitalwort am Ausgang der Schaltung 140 wird durch die Torschaltung 141 zum Eingang des Niederfrequenzkorapensators 150 durchgesteuert. Daher werden solche Rahmen/Rahmen-Differenzen, die vom Bewegungsdetektor nicht als einer Bewegungszone zugehörig erkannt werden, durch die Torschaltung 141 zum Eingang des Niederfrequenzkompensators 150 ausgeblendet. Der Niederfrequenzkompensator 150 benutzt diese Rahmen/ Rahmen-Differenzen in einer nachfolgend beschriebenen Weise zur Entwicklung eines Digitalworts auf der Sammelleitung 116 während eines jeden horizontalen Austastintervalls. Dieses Wort bleibt während des gesamten, nachfolgender. Videozeilenintervalls auf der Sammelleitung 116 stehen, was zur Folge hai.,

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daß Jedes Digitalwort auf der Sammelleitung. 115 am Ausgang des Rahmenspeichers 112 durch die Amplitude des Digitalworts auf der Sammelleitung 116 modifiziert wird, bevor dieses Wort Über die Sammelleitung 102 zum zweiten Eingang der Subtraktionsschaltung 101 übertragen wird.

Als Alternative zu diese· Ausführungsbeispiel könnte das auf derSammelleitung 116 entwickelte Digitalwort zum empfangsseitigen Decodierer dadurch übertragen werden, daß es während der horizontalen AustastlUcke zusammen mit dem unterscheidbaren Adressenwort auf der Sammelleitung 119 zum Multiplexer 120 durchgesteuert wird· Der Empfangs— decodierer könnte in diesem Falle das Digitalwort von der Sammelleitung 116 zur Kompensation der äquivalenten Bildelemente in seinem Rahmenspeicher benutzen.

Bei einem Fernsehtelefonsystem, bei dem die Videosignale in 256 Pegel bzw· Höhenschritte codiert sind, und bei dem der Bewegungsdetektor oder Segmentlerer veranlaßt wird, auf Rahmen/Rahmen-Differenzen einer Größe entsprechend wenigstens vier Pegeln anzusprechen, kann der Niederfrequenzkompensator 150 so ausgebildet werden, daß er auf eine mittlere Rahmen/Rahmen-Differenz für Bildelemente im nichtbewegten Segment

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einer Videozeile von weniger als 4 Pegeln bzw. Höhenschritten anspricht. Wie zuvor erwähnt, rufen einige niederfrquente Pegeländerungen Rahmen/Rahmen-Differenzen von weniger als 4 Pegeln während eines vorgegebenen Zei"¹ "*nintervalls hervor; über einige Zeilenintervalle können diese Pegeländerungen jedoch zu Rahmen/Rahmen—Differenzen von beträchtlicher Größe führen. Demgemäß kann das Digitalwort auf der Sammelleitung 116 eine erhebliche Größe annehmen und daher ■ine große Anzahl von Bits in dem auf der Sammelleitung 116 anstehenden Digitalwort erforderlich machen. Um die Zahl der für die Übertragung zum Empfänger erforderlichen Bits herabzusetzen, entwickelt der Niederfrequenzkompensator 150 bei der beschriebenen Ein-F ichtung ein 2-Bit-Digitalwort auf der Sammelleitung 153, das zum empfängerseitigen Decodierer übertragen wird. Dort wird dieses 2-Bit-Digitalwort als Anzeige dafür verwendet, ob die Hmpensation gegenüber den während des vorhergehenden Videozeilenintervalls benutzten Wert vergrößert, verringert oder ungeändert beibehalten werden soll.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird jedes am Ausgang der Torschaltung 141 anstehende, die Rahmen/Rahmen—Differenz für ein unbewegtes Bildelement darstellendes Digitalwort über eine Sammelleitung 155 an den Elngng eines Integrators und

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Schwellenwertdetektors 151 angelegt. Ein schematisches Blockdiagranm des Integrators und Schwellenwertdetektors 151 1st in Fig. 2 gezeigt. Bei der Schaltung gemäß Fig. 2 wird das Rahmen/Rahmen-Differenzwort auf der Sammelleitung 155 zu dnem Eingang einer Addierschaltung 201 Übertragen. Der Ausgang der Addier— schaltung 201 ist Mit einer Flipflopgruppe 202 verbunden, deren Ausgänge an einen zweiten Eingang der Addierschaltung 201 zurückgeführt sind. Diese Rückkopplungsanordnung der Addierschaltung 201 und der Flipflops 202 bildet eine Integratorschaltung, wobei am Ausgang der Flipflops 202 eine algebraische Summe der auf der Sammelleitung 155 anstehenden Digitalworte für ein gesamtes Videozeilenintervall entwickelt wird. Während jedes horizontalen Austastintervalls setzt der Erregerimpuls auf der Leitung 123 die Flipflops 202 auf Null zurück.

Die Addierschaltung 201 und die Flipflops 202 sind so ausgebildet, daß sie in der Zweier-Komplementform der Digitallogik arbeiten. Das Ausgangssignal der Flipflops 202 ist, wie in Fig. 2 gezeigt, von dem auf der Leitung 203 gelieferten Vorzeichenbit getrennt. Die übrigen Bits erscheinen auf der Sammelleitung 204. Ein Vorzeichengrößenumsetzer 205 spricht sowohl auf das Vorzeichenbit auf der Leitung 203 als auch auf die übrigen Bits auf der Leitung 204 an

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und entwickelt ein Digitalwort auf der Sammelleitung 206, dessen Größe das Integrationsergebnis nach einem ganzen Videozeilenintervall angibt. Dieses Größenwort auf der Sammelleitung 206 wird an einen Eingang eines Schwellenwertdetektors 207 angelegt. Ein zweiter Eingang des Schwellenwertdetektors wird mit einem Digitalwort angesteuert, dessen Größe die Anzahl der nichtbewegten Bildelemente in der in Betracht stehenden Videozeile angibt. Der im Detektor 207 entwickelte Schwellenwert ist linear von der Größe des über den zweiten Eingang zugefUhrten Digitalworts abhängig. Bei einem Fernsehtelefon— system, bei dem das Videosignal in 256 Pegel bzw. Höhenschritte codiert wurde und der Bewegungsdetektor auf die Rahmen/Rahmen-Differenzen von 4 Pegeln oder mehr anspricht, kann der Schwellenwertdetektor 207 so aufgebaut werden, daß er ein Ausgangssignal entwickelt, sobald die mittlere Rahmen/Rahmen-Differenz für das unbewegte Bildelement gleich einem Wert von wenigstens 1 Pegel bzw. Höhenschritt ist.

Ein Taktgeber 206 entwickelt an seinem Ausgang Erreger impulse mit einer Impulsfolge, die gleich der Folge der Bildelemente innerhalb einer Videozeile ist. Bei der beschriebenen Anordnung ist der Impulsgeber 208 eine getrennte Einheit, jedoch

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können die Erregerimpulse, wie für den Fachmann ohne weiteres erkennbar ist, auch vom Adressen— und Synchronisierungsgenerator 121 geliefert werden. Jeder vom Taktgeber 208 entwickelte Erregerimpuls wird zum Eingang einer Torschaltung 209 tibertragen, deren Steuereinheit über eine Leitung 156 mit dem Ausgang des Inverters 142 verbunden ist. Daher blendet die Torschaltung 209 nur diejenigen Erregerimpulse vom Generator 208 aus, welche gleichzeitig mit einem unbewegten Bild— element anstehen. Die am Ausgang der Torschaltung 209 anstehenden Erregerimpulse werden zum Eingang eines Zählers 210 übertragen. Jeder Erregerimpuls schaltet das Digitalwort am Ausgang des Zählers 210 auf der Sammelleitung 211 um einen Wert von Eins weiter. Demgemäß entwickelt der Zähler 210 auf der Sammelleitung 211 ein Digitalwort, dessen Wert die Zahl der unbewegten Bildelemente in der in Betracht stehenden Videozeile angibt. Der Zähler 210 wird während jeder horizontalen AustastlUcke vom Erreger— impuls auf der Leitung 123 rückgesetzt.

Wenn entsprechend dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Schwellenwertpegel aus 256 Pegeln vom Schwellenwertdetektor 207 benutzt werden soll, kann das Digitalwort auf der Sammelleitung 211 direkt mit dem Digitalwort auf der Sammelleitung 206 verglichen

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werden. Wenn das Digitalwort auf der Sammelleitung 206 kleiner als das Ausgangssignal des Zählers 210 ist, liefert der Schwellenwertdetektor 207 eine logische "Null" auf der Leitung 212. Wenn das Digitalwort auf der Sammelleitung 206 dagegen größer als das Ausgangssignal des Zählers 210 ist, so entwickelt der Schfcellenwertdetektor 207 eine logische "Eins¹" auf der Leitung 212. Schwellenwerte, die größer als einer der 256 Pegel sind, können ebenfalls verwendet werden, indem das Ausgangssignal des Zählers 210 einfach mit dem geeigneten Faktor multipliziert wird.

Das Vorzeichenbit auf der Leitung 203 und der auf der Leitung 212 vorhandene logische Zustand werden in Flipflops 213 gespeichert. Diese Flipflops werden auch während jedes horizontalen AustastintervalIs vom Erregerimpuls auf der Leitung 123 angesteuert. Ihre Betätigung wird Jedoch soweit verzögert, daß ihr am Ende einer Videozeile erzeugtes Ausgangssignal Über eine Sammelleitung 153 durch eine Torschaltung 154 in Fig. 1 zu einem Eingang des Multiplexers 120 gleichzeitig mit dem unterscheidbaren Adressenwort auf der Sammelleitung 119 Übertragen wird. Dieses 2-Bit-Digitalcodewort auf der Sammelleitung 153 wird vom Empfänger zum Vergrößern, Verringern oder Aufrechterhalten des Kompensationswerts im Empfangscodierer verwendet. Bei dem beschriebenen AusfUhrungsbeispiel

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zeigt eine logische "Eins" in beiden digitalen Bitpositionen des Codeworts auf der Sammelleitung 153 an, daß eine Vergrößerung des Kompensationswertes erwünscht ist. Eine logische "Eins" in der Vorzeichenbitstelle zeigt bei einer logischen "Null" am Ausgang des Schwellenwertdetektors 207 an, daß der Kompensationswert ungeändert aufrecht erhalten werden sollte, und eine logische "Null" in der Vorzeichenbitstelle zeigt zusammen mit einer logischen "Eins" am Ausgang des Schwellenwertdetektors 207 an, daß der Kompensationswert herabgesetzt werden sollte.

Wie oben erwähnt, wird dieses 2-Bit-Digitalcodewort auf der Sammelleitung 153 nur in Abhängigkeit von den Rahmen/Rahmen-Differenzen der unbewegten Bildelemente in einer Videozelle entwickelt. Es wird dann zur Änderung des Kompensationswertes für die nächste Videozeile benutzt· Um Situationen zu berücksichtigen, bei denen Pegeländerungen unterschiedliche Rahmen/Rahmen-Differenzen Über unterschiedliche Abschnitte bzw. Bereiche der aufgenommenen Szene hervorrufen, ist die Anordnung so getroffen, daß der Kompensationswert nicht nur in Abhängigkeit von den vorhergehenden Digitalworten auf der Sammelleitung 153 sondern auto abhängig von der Art der Änderung während desselben Zellenintervalls

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in den vorhergehenden Videorahmen entwickelt wird. Der Wertgenerator 152, der erfindungsgemäß zur Erzeugung des Kompensationswerts auf der Sammelleitung 116 verwendet wird, ist genauer in dem Blockdiagramm gemäß Fig. 3 dargestellt·

Gemäß Fig. 3 wird das 2-Bit-Digitalcodewort auf der Sammelleitung 153 an einen Eingang einer speziellen Addierschaltung 301 angekoppelt. Die Eigenschaften der Addierschaltung 301 sind in Fig. 4 gezeigt, in der das Vorzeichenbit mit seinen Plus— oder Minus— äquivalenzen anstelle des tatsächlichen logischen Zustandes dargestellt ist. Hit dem in Spalte I^ der Fig. 4 bezeichneten Wert an einem Eingang der speziellen Addierschaltung 301 und einem Wert gemäß Spalte I2 der Fig. 4 am anderen Eingang der Addierschaltung 301 wird ein Digitalwort mit dem in der Spalte OUT gezeigtem Wert zum Eingang des Verzögerungsspeichers 302 übertragen. Die spezielle Addierschaltung 301 entwickelt, kurz gesagt, einen Wert Null an ihrem Ausgang, wenn entweder an beiden Eingängen ein Wert von Null ansteht, oder einer der Eingänge eine "-1" und der andere eine "+1" hat. In allen anderen Fällen führt ein Wert von "-«-1" oder "-1" an einem der Eingänge zur Entwicklung eines 2-Bit-Digitalworts, das der "+I" oder "-1" am Ausgang der

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Addierschaltung 301 äquivalent ist. Zur Erleichterung der Beschreibung der Funktionsweise des Wertgenerators 152 ist das Ausgangssignal der Addierschaltung ein Modifiziertes Codewort, das im folgenden als K-FaJctor bezeichnet wird.

Wie aus den folgenden Erläuterungen deutlth wird, ist der K-Faktor für jede Videozeile dem Wesen nach eine Aufzeichnung einer Änderung, welche in dieser Video— zeile stattgefunden hat. Der für eine vorgegebene Videozeile während eines ersten RahmenIntervalIs entwickelte K-Faktor wird während des nächsten Rahmenintervalls auf zweifache Weise benutzt: Einerseits wird er mit dem 2-Bit-Digitalwort aus der vorhergehenden Zeile zur Erzeugung eines Korapensationswertes für die vorgegebene Zeile kombiniert und andererseits wird er mit dem 2-Bit-Digitalwort aus der vorgegebenen Zeile zur Bildung eines neuen K-Faktors für diese Zeile kombiniert.

Der K-Faktor am Ausgang der speziellen Addierschaltung 301 erscheint am Ausgang des Verzögerungsspeichers 302 nach einem Verzögerungsintervall, das gleich einem Videorahmenintervall, abzüglich einem Videozeilenintervall ist· Der Verzögerungsspeicher 302 ist aus zwei Schieberegistern aufgebaut, von

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denen jedes eine Vielzahl von Zellen hat. Die Anzahl der Zellen ist gleich der Zahl der im Verzögerungs— Intervall des Speichers 302 vorhandenen Videozeilen. Die in diesen Schieberegistern gespeicherten Digitalbits werden um eine Zelle in Richtung des Ausgangs des Speichers 302 während Jedes AustastIntervalls von dem auf der Leitung 123 zugeführten Erregerimpuls verschoben. Der am Ausgang des Verzogerungsspeichas 302 vorhandene K-Faktor wird sowohl dem zweiten Eingang einer Addierschaltung 304 als auch dem Eingang eines einstufigen Verzögerungsspeichers 303 zugeführt.

Der Verzögerungsspeicher 303 besteht aus zwei Flipflops, von denen eines jedem der im 2-Bit-K-Faktor vorhandenen Digitalbits zugeordnet ist. Ein neues Wort wird in den einstufigen Verzögerungsspeicher 303 jedes Mal dann eingelesen, wenn ein Erregerimpuls auf der Leitung 123 ansteht. Das in dem Verzögerungsspeicher 303 gespeicherte Wort wird an den zweiten Eingang der speziellen Addierschaltung 301 zurückgekoppelt. Die Addierschaltung 304 entwickelt eine Summe aus dem auf der Sammelleitung 153 anstehenden 2-Bit-Digitalwort und dem über den Ausgang des Verzögerungsspeichers 302 zur Verfügung gestellten 2-Bit K-Faktor» Diese Summe wird sodann dem Eingang eines Aufwärts—Abwärtszählers 305 zugeführt, dessen Ausgang auf der Sammelleitung 116 das Digitalwort zur Ver-

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f(igung stellt, das zur Kompensation der im Rahmenspeicher 112 gespeicherten Amplituden benutzt wird.

Die Betriebsweise des Wertgenerators 152 wird besser anhand der Fig. 5 verständlich, in der eine graphische Darstellung von Videozeilen, bezogen auf Rahmenintervalle gezeigt ist. Jede Spalte von Punkten stellt in Fig. 5 Videozeilen in einem einzigen Videorahmen dar. Der mit 510 bezeichnete Punkt stellt beispielsweise eine Videozeile dar, welche willkürlich als n-lbezeichnet ist und in einem ebenfalls willkürlich als Rahmenintervall N-I bsri.chneten Rahmenintervall liegt. Ein Punkt 511 stellt die nächste Videozeile im gleichen Videorahmen und ein Punkt 520 dieselbe Videozeile im nächsten Videorahmen dar. In einer Situation, in der das auf der Sammelleitung 153 befindliche Digitalwort in Abhängigkeit von den Rahmen/ Rahmen-Differenzen während der Videozeile 520 entwickelt wurde, ist der am zweiten Eingang der Addierschaltung 304 anstehende K-Faktor derjenige, der am Ende der Videozeile 511 entwickelt wurde. Daher sind der K—Faktor aus der Zeile 511 und das 2-Bit- Digitalwort auf der Sammelleitung 153 aus der Zeile 520ursächlich für die Entwicklung eines neuen Kompensationswertes auf der Sammelleitung 116, der bei der Kompensation der der Videozeile 521 entsprechenden gespeicherten Bildelementamplituden benutzt wird.

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Auf diese Weise hängt der Kompensationswert für eine Videozeile nicht allein von den Änderungen während des laufenden Rahmenintervalls sondern auch von Änderungen ab, welche in derselben Videozeile während der vorhergehenden Rahmenintervalle aufgetreten sind,

Der von der speziellen Addierschaltung 301 am Ende der Zeile 520 entwickelte K-Faktor ist eine Punktion des auf der Sammelleitung 153 aus den Rahmen/Rahmen-Differenzen während der Zeile 520 entwickelten 2-Bit-Digitalworts und des am Ende der Zeile 510 entwickelten K-Faktors. Dieser am Ende der Zeile 520 entwickelte K-Faktor erscheint am Ausgang des Verzögerungsspeichers 302 und wird zur Entwicklung des Kompensationswerts für die Zeile 530 benutzt. Außerdem wird der am Ende der Zeile 520 entwickelte K-Faktor von der speziellen Addierschaltung 301 zusammen mit dem auf der Sammelleitung 153 am Ende der Zeile 530 entwickelten 2-Bit-Digitalwort dazu benutzt, einen neuen K-Faktor am Ausgang der speziellen Addierschaltung 301 zu entwickeln. Im Ergebnis hängt der während einer vorgegebenen Videozeile benutzte Koapensationswert von dem. auf der Leitung 153 für die Rahmen/Rahmen-Differenzen während der vorhergehenden Videozeile entwickelten 2-Bit-Digitalwort und von dem durch dieselbe Videoseile während des vorhergehenden Rahmenintervalls entwickelten K-Faktr ab.

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Eine mit den zuvor beschriebenen Niederfrequenzkompensa tor 150 identische Einrichtung wird im empfangsseitigen Decodierer dazu benutzt, einen Kompensationswert für die im Empfänger-Rahmenspeicher gespeicherten äquivalenten Bildelemente zu entwickeln. Jedes 2-Bit-Digitalwort von der Sammelleitung 153 wird nach Empfang im Decodierer an den Eingang des Empfänger-Integrators und Schwellenwertdetektors gekoppelt. Im Ergebnis wird das vom Empfänger-Wertgenerator erzeugte Digitalwort mit dem im Sender-Codierer entwickelten Wert identisch gemacht, so daß die Bildelemente der sende- und empfangsseitigen Rahmenspeicher von identischen Werten modifiziert werden. Wenn übertragungsf ehler für die Genauigkeit der übertragenen Digitalbits ein Problem darstellen, kann der Empfänger—Wertgenerator mit dem Wertgenerator 152 dadurch synchronisiert werden, daß der Wert am Ausgang des Generators während jedes vertikalen Austastintervalls übertragen wird und dieser Wert im Empfänger-Decodierer zum Einstellen des Empfänger—Wertgenerators auf den identischen Wert benutzt wird.

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Claims

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Patentansprüche

/l./Videosignal-Redundanzverringerungscodierer für in Rahmenintervallen auftretende Eingangsabtastwerte, mit einer ersten Speichereinrichtung, in der ein ganzes Rahmenintervall von Abtastwerten speicherbar ist, einer Subtraktionsschaltung zur Entwicklung eines Differenzsignals aus einem Eingangsabtastwert und einem in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten Abtastwert, ferner einem Bewegungsdetektor, der aus dem von der Subtraktionsschaltung gelieferten Differenüsignal ein Steuersignal zur selektiven Steuerungder Übertragung der Eingangsabtastwertinformation erzeugt, und einer Ausblendschaltung, welche unter Einfluß des Steuersignals eine Eingangsabtastwertinformation zu einem Übertragungskanal koppelt, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Ausblendschaltung (140, 141, 142) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Bewegungsdetektors (105) jedes sich aus einer nicht übertragenen Eingangsabtastwertinformation ergebende Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung (IOD selektiv zu ihrem Ausgang durchkoppelt, und daß eine Kompensationsschaltung (150, 103) in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der zwiten Ausblendschaltung zur Änderung der Amplitude von in der ersten Speichereinrichtung (107,

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ORIGINAL INSFECTlD

112, 113, 114) gespeicherten Abtastwerten geeignet ist.

2. Videosignal-Redundanzverringerungscodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsschaltung (150, 103) eine Einrichtung (151) zur Erzeugung eines das Erfordernis einer Erhöhung oder einer Verringerung der Abtastwertamplitude anzeigenden Codewortes und eine die Größe der Amplitudenänderung abhängig von Codewort bestimmende Einrichtung (152) aufweist.

3. Videosignal-Redundanzverringerungscodierer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Codewort erzeugende Einrichtung (151) eine Integrationseinrichtung (201, 202) die über ein vorgegebenes Intervall am Ausgang der zweiten Ausblendschaltung (140, 141, 142) erscheinenden Differenzen algebraisch summiert, und einen der Integrationseinrichtung nachgeschalteten Schwellenwertdetektor (207) aufweist·

4· Videosignal—Redundanzverringerungscodierer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Codewort erzeugende Einrichtung (151) eine die Anzahl der in einem vorgegebenen Intervall am Ausgang der zweiten Ausblendschaltung (140, 141, 142) erscheinenden Differenzsignale zählende Zähleinrichtung aufweist,

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deren Ausgangssignal an den Schwellenwertdetektor (207) anlegbar ist.

5. Videosignal-Redundanzverringerungscodierer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Größe der Amplitudenänderung bestiaaende Einrichtung (152) eine einmodifiziertes Codewort in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Codewortgenerators (151) und voa zuvor gespeicherten modifizierten Codewort entwickelnde Einrichtung (301), einen Speicher (302) zur Speicherung desKodifizierten Codeworts Über wenigstens ein Rahmenintervall und eine Kopplungseinrichtung (303) zur Kopplung eines modifizierten Codeworts aus dem Speicher zu der das modifizierte Codewort erzeugenden Einrichtung(301) aufweist.

6. Videosignal—Redundanzverringerungscodierer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Größe der Aaplitudenänderung bestiaaende Einrichtung (152) eine ein Codewort voa Codewortgenerator (151) und ein modifiziertes Codewort vom Speicher (302) aufnehmende Addierschaltung (304) und eine Zähleinrichtung (305) aufweist, die mit dem Ausgangssignal der Addier schaltung (304) beaufschlagt ist und Amplitudenkompensationssignale an die erste Speichereinrichtung (107, 112, 113, 114) anlegt.

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