DE2338073C3

DE2338073C3 - Videosignalübertragungssystem

Info

Publication number: DE2338073C3
Application number: DE2338073A
Authority: DE
Inventors: Yukihiko Kawasaki Minejima
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1972-07-27
Filing date: 1973-07-26
Publication date: 1982-01-21
Also published as: DE2338073A1; CA996250A; GB1438856A; DE2338073B2; US3898378A; JPS4933515A; JPS579267B2

Description

dem Beispiel von Fig. 1,

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines konkreten Schaltuiigsaufbaus eines in Fig. 3 verwendeten regelmäßig-selektiven Senders,

Fig. 5 eine Impulsübersicht zur Erläuterung des Betriebes des in Fig. 4 dargestellten regelmäßig-selektiven Senders,

Fig. 6 ein Blockdiagramm eines konkreten Schaltungsaufbaus einer in Fig. 1 verwendeten Empfangsstation,

Fig. 7 Impulsübersichten zur Erläuterung der Operationen entsprechender Blöcke von Fig. 6,

Fig. 8 ein Blockdiagramm einer konkreten Schaltung einer in Fig. 6 verwendeten Verteilerschaltung und

Fig. 9 und 10 Schaltbilder zur Erläuterung von Betriebsprinzipien von in Fig. 6 verwendeten Datenauswahlschal tungen.

Fig. 1 zeigt in Blockform ein Beispiel des Systems nach der Erfindung. Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines *° Musters zur Erläuterung der regelmäßig-selektiven Übertragung. In Fig. 1 ist der gestrichelte Block 1 bzw. 2 eine Sendeseite bzw. Empfangsseite. Bezugszahl 3 bezeichnet eine Videosignaleingangsklemme, 4 eine Synchronsignaleingangsklemme und 5 eine Videosignalausgangsklemme. Auf der Sendeseite 1 bezeichnet Bezugszahl 6 einen regelmäßig-selektiven Sender, 7 einen Synchronsignalgenerator und 8 einen DPCM-Kodierer. Auf der Empfangsseite bezeichnet Bezugszahl 9 einen Verteiler, 10 eine Synchronisierungsschaltung, 11 einen Teilbildspeicher, 12 einen Verteiler, 13 und 14 DPCM-Dekodierer und IS einen Mischer.

In Fig. 2 stellen Bezugszeichen Aij, Bij (1 = 1, 2, 3,... 2η und /= 1, 2, 3 ... n) Bildelemente dar, aus welchen sich das Teilbild eines Bildes mit geraden Zahlen von Bildelementen in horizontalen und vertikalen Richtungen zusammensetzt. Vorausgesetzt, daß eine /ii/'-Signal-Folge in einem bestimmten Teilbild gesendet bzw. übertragen wird, wird eine ßy-Signal-Folge in dem nächstfolgenden Teilbild gesendet bzw. übertragen. In der Sendestation 1 in Fig. 1 wird ein an die Eingangsklemme 3 angelegter Signaleingang durch den regelmäßig-selektiven Sender 6 regelmäßig ausgewählt und die yly-Folge-Signale werden an den DPCM-Kodierer 8 angelegt, z. B. in einer Reihenfolge von A_n, A_n, A₁₃,... A_2], A₂₂, ... A_n, ..., und dadurch in DPCM-Signale A_n', A_n', A_n', ... A₂₎', A₂₂, ... A₃₁', ... (im folgenden als Aif bezeichnet) umgesetzt, die anschließend an eine Übertragungsleitung abgegeben werden. Auf der Sendeseite ist der Synchronsignalgenerator 7 vorgesehen, mittels welchem ein Horizontalsynchronsignal und ein Bildelementtaktsignal aus einem über die Klemme 4 eingespeisten Bildsynchronsignal erzeugt werden. Mit dem Ausgang aus dem Synchronsignalgenerator 7 wählt der regelmäßig-selektive Sender 6 regelmäßig Bildelementsignale aus und leitet sie dem DPCM-Kodierer 8 zu. Das DPCM-kodierte Signal und das Synchronsignal werden an die Übertragungsleitung abgegeben. In der Empfangsstation ist der Teilbildspeicher 11 vorgesehen, in welchem das DPCM-Signal Aif für das /Ίί/'-Folge-Signal und ein DPCM-Signa! Bij' für das Äi/-Folge-Signal gespeichert sind. Be; Empfang der Signale Aif durch den Verteiler 9 wird das in dem Teilbildspeicher 11 gespeicherte Signal Aij' wiedereingeschrieben und erneuert, und bei Empfang des Signals Bij' wird das Signal Bij' in dem Teilbildspeicher 11 erneuert. In dem Verteiler 12 werden die so erneuerten letzten DPCM-Signale in dem Teilbildspeicher 11 in Aij'- und ßy'-Signale getrennt, welche durch die DPCM-Dekodierer 13 und 14 in die Signale Aij bzw. Bij demoduliert werden. Die demodulierten Signale Aij und Bij werden durch den Mischer 15 gemäß einem regelmäßig-selektiven Muster von Fig. 2 miteinander kombiniert, um ein zusammengesetztes Videosignal zu schaffen, welches an der Ausgangsklemme 5 abgenommen wird. Die auf der Empfangsseite 2 vorgesehene Synchronisierungsschaltung 10 erzeugt ein Horizontalsynchronsignal und ein Bildelementtaktsignal, die mit denjenigen auf der Sendeseite 1 synchronisiert sind, und leitet sie den Verteilern 9 und 12 und dem Mischer 15 zu.

Im folgenden wird jeder Block in Fig. 1 im einzelnen beschrieben.

Fig. 3 zeigt in Blockform die Sendestation 1 von Fig. 1. Bezugszahl 21 bezeichnet einen regelmäßigselektiven Sender, 22 einen Synchronsignalgenerator und 23 einen DPCM-Kodierer. Der Synchronsignalgenerator 22 'vird mit einem Horizontalabtasttaktimpuls 24 und einem Bildelementtaktimpuls 25 versorgt, um ein vorherbestimmtes Horizontalsynchronsignal und e;n Bildelementtaktsignal zu liefern. Der regelmäßig-selektive Sender 21 wird mit einem PCM-Kode als einem Videosignaleingang versorgt und führt eine Operation der Art aus, wie sie oben mit Bezug auf den regelmäßig-selektiven Sender 6 in Fig. 1 beschrieben worden ist. Ein Beispiel eines konkreten Schaltungsaufbaus des hier verwendeten regelmäßig-selektiven Senders ist in Fig. 4 gezeigt.

In der Figur bezeichnen Bezugszeichen FfI, FFl, ... FFm Flip-Flops. Der gestrichelte Block 21 stellt den regelmäßig-selektiven Sender dar. Bezugszahl 22 bezeichnet einen Synchronsignalgenerator, 26 ein ODER-Gatter, 27 einen V₂-Zähler, 28 eine Verzögerungsschaltung und 29 ein UND-Gatter. Der regelmäßig-selektive Sender wird in Verbindung mit den in Fig. 2 dargestellten Bildelementen beschrieben. Es sei angenommen, daß die yly-FoIge, welche aus den Bildelementen der /!-Folge zusammengesetzt ist, d. h. A_n, A_n, A_n ... A₂₁, A₂₂, ... A₃₁, ..., gesendet wird und daß ein Eingangsvideosignal α aus PCM-Parallelsignalen von in Bits zusammengesetzt ist, die an Klemmen 1, 2 ... m angelegt sind. Der Synchronsignalgenerator 22 liefert einen Bildelementtaktimpuls b und einen Horizontalabtasttaktimpuls c. Diese Signale werden dem ODF.R-Gatter 26 zugeleitet, um von diesem ein ODER-Ai sg.uigssignai zu erhalten, welches durch den 'Λ-Zahler 27 um die Hälfte heruntergezühli i.nd anschließend dem UND-Gatter 29 zugeführt wird, das mit dem Ausgangssignal aus der Verzögerungsschaltung 28 versorgt ist. Mit dem Ausgangssignal aus dem UND-Gatter 29 werden die Flip-Flops FFl, FF2, ... FFm geöffnet und geschlossen. Die Wdlenformen dieser Signale sind in Fig. 5 dargestellt, in welcher sie entsprechend den betreffenden Klemmen in Fig. 4 mit Bezugszeichen a, b, c, d, e, /und g markiert sind. Somit sind die an Ausgangsklemmen 1',2',... rri erscheinenden Ausgangssignale in einer Form angeordnet, wie sie in Fig. 5 durch g angegeben ist.

Ein ^v'orhersagekodierer 23 ist beispielsweise ein DPCM-Kodierer. Die Differential-Puls-Kode-Modulation (DPCM) ist als ein Vorhersagekodiersystem bekannt, das der Eigenschaft des Videosignals gut angepaßt ist, und das ist beispielsweise in »Bell System

Technical Journal«, Band 50, Nr. 2, Februar 1972, »Digital Encoding of the Video Signal«, J. B. Millard und andere, veröffentlicht. Der Vorhersagekodierer 23 kodiert vorhersagemäßig ein PCM-Signal von m Bits und setzt es in ein DPCM-Signal von η Bits um, wobei gilt n<m.

Allgemein ist in dem PCM-System jedes Signal aus z. B. sieben Bits zusammengesetzt, in dem DPCM-System ist es jedoch aus vier Bits zusammengesetzt. Demgemäß können bei der Verwendung des DPCM-Systems, wie in der vorliegenden Erfindung, die Ubertragungsbandbreite und die Kapazität des Teilbildspeichers im Vergleich mit denjenigen in dem Fall, in welchem ein regelmäßig-ausgewähltes Videosignal mit den PCM-System übertragen wird, wie in dem '5 Stand der Technik, bis auf V₇ eingeengt werden.

Fig. 6 zeigt einen konkreten Aufbau der Empfangsstation in Fig. 1, und Fig. 7 zeigt eine Impulsübersicht zur Erläuterung des Betriebes jedes Blockes inFig. o.InFig. 6 bezeichnet Bezugszahl 31 eine Da- *° tenauswahlschaltung, 32 einen Teilbildspeicher, 33 eine Verteilerschaltung, 34 und 35 Dekodierer und 316 eine Datenauswahlschaltung. Bezugszahl 37 bezeichnet eine Synchronisierungsschaltung, 38 ein ODER-Gatter, 39 einen 1/2-Zähler, 40 eine Verzö- »5 gerungsschaltung, 41 und 42 UND-Schaltungen, 43 ein R-S-Flip-Flop und 44, 45 und 46 Verzögerungsschaltungen. In dem Teilbildspeicher 31 sind ein n-Bit-DPCM-Signal Aij' für die Signal-Folge Aij und ein n-Bit-DPCM-Signal Bij' für die Signal-Folge Bij gespeichert, wie oben beschrieben. Wenn ein «-Bit-Vorhersagekode ι (vgl. Fig. 5) dem Eingang der Datenauswahlschaltung 31 zugeleitet wird, d. h. wenn Vorhersagekodes zum Beispiel A\,_n__v A'_ln, A'_2X, A'_2a ... (Vorhersagekodes sind durch hochgesetzte Striche gekennzeichnet) der Folge A empfangen werden, wird nur die Folge A in den Teilbildspeicher 32 wieder eingeschrieben. Das an die Datenauswahlschaltung 31 angelegte Signal g ist ein im folgenden näher beschriebenes Steuersignal und die in dem Teilbildspeicher 32 gespeicherte Signalfolge ist mit ^' 1./I-1₁-' " l.ii-l,-> -^1,B,-' " l,n.-' °2,l-i ^2.1-'

B'_2a_, A'₂j_, ... (Signale aus dem Teilbildspeicher sind mit Suffixen » — « bezeichnet) in Fig. 7 j bezeichnet. In der Datenauswahlschaltung 31 wird, wenn die Folge A empfangen wird, nur die Folge A der in dem Teilbildspeicher gespeicherten Signale wiedereingeschrieben und, wenn die Folge B empfangen wird, nur die Folge B wiedereingeschrieben. Fig. 7k zeigt den Fall, in welchem nur die Folge A wiedereingeschrieben worden ist.

Die Verteilerschaltung 33 trennt den Inhalt der auf diese \S^c*^c** w***^**rciiiⁿ£scii!*i£!3£nen und cms^>iort^An DPCM-Signalfolgen in Signale Λΐ/'und By" mit Steuersignalen e' und /', die weiter unten beschrieben sind, um Signale / und ρ zu liefern (vgl. Fig. 7). Die Dekodierer 34 und 35 demodulieren die Signale Aij und Bij aus diesen Aij' bzw. Bij', um Signale q und r zu liefern (vgl. Fig. 7). Die Datenauswahlschaltung 36 kombiniert unter der "Wirkung eines Steuerimpulses h die Signale Aij (der Wellenform q) und Bij (der Wellenform r) gemäß dem regelmäßigen Auswahlmuster von Fig. 2 miteinander und liefert ein Videosignal.

Die in dem unteren Teil in Fig. 6 dargestellte Schaltung ist eine Steuerimpulsgeneratorschaltung, ir welcher ein Bildelementtaktsignal α und Horizontalabtasttaktsignal b, die mit der Sendeseite synchroni siert sind, durch die Synchronisierungsschaltung 3" aus einem Synchronsignal erzeugt werden, welche« von der Sendeseite gesendet wird, und in der Wellenformen c und d durch die Verzögerungsschaltung 4C und den V₂-Zähler 39 erzeugt werden. Diese Signale werden den UND-Schaltungen 41 und 42 zugeleitet um aus diesen Ausgangssignale e bzw. / zu erhalten, die dem R-S-Flip-Flop 43 zugeleitet werden, um es zu setzen und rückzusetzen, damit ein Störsignal g erzeugt wird. Die Ausgangssignale e und / aus der UND-Schaltugnen 41 und 42 werden an die Verzögerungsschaltungen 44 und 45 angelegt, um der Verteilerschaltung 33 Steuersignale e' und / zu liefern. Dei Ausgangsimpuls g aus dem Flip-Flop 43 wird zum Steuern der Datenauswahlschaltung 31 verwendet und gleichzeitig an die Verzögerungsschaltung 46 angelegt, um den Steuerimpuls h für die Datenauswahlschaltung 36 zu erzeugen.

Fig. 8 zeigt einen konkreten Schaltungsaufbau dei Verteilerschaltung 33. Bezugszeichen FF bezeichnet Flip-Flops. Ein n-Bit-Eingangssignal (die wiedereingeschriebene und erneuerte DPCM-Signalfolge des Teilbildspeichers 32) wird durch die Verteilungstaktsignale e' und f in Aij'- und Bij'-Folgen getrennt, um Ausgangssignale / und ρ zu liefern. Die Verteilungstaktsignale e' und f sind Steuersignale, welche durch Anlegen der vorgenannten Signale e bzw. / an die Verzögerungsschaltungen 44 und 45 erhalten werden. Das Verfahren der Trennung in die Ausgangssignale i und ρ ist aus der Beziehung zwischen den Wellenformen k, e und / in Fig. 7 leicht verständlich.

Die in Fig. 6 dargestellten Datenauswahlschaltungen 31 und 36 werden im folgenden beschrieben. Die Datenauswahlschaltung ist eine Schaltung, die mit Eingangssignalen X und Y versorgt wird und daraus selektiv das Signal X und Y als ihr Ausgangssignal Z gemäß einem Steuereingangssignal ableitet, wie in Fig. 9 dargestellt. Ihr konkreter Schaltungsaufbau isi in Fig. 10 dargestellt, in welcher die Eingangssignale X\ind FaIs 4-Bit-Kodes gezeigt sind. Das Ausgangssignal Z ist durch Z₁, z₂, Z₃ und z₄ angegeber und die Eingänge X und Y werden in Abhängigkeit von dem Steuerimpuls g (vgl. Fig. 7) selekti\ durchgeschaltet. In dem dargestellten Beispiel wire das Steuereingangssignal dem UND-Gatter durch einen Inverter auf der Seite des Einganges Y eingeprägt.

Für die Vorhersagekodierung können nicht nur das obengenannte DPCM-Systein, sondern auch AM, d. h. ein Deltamodulationssystem und ihre verschiedenen modifizierten Systeme verwendet werden. Obwohl die vorstehende Beschreibung in Verbindung mil der regelmäßig-selektiven Übertragieig und Speicherwiedereinschreibung für V₂-Einengung in Fig. 2 gegeben worden ist, ist die Erfindung nicht speziell darauf beschränkt, sondern sie ist selbstverständlich auf V₃-, V₄-,... Einengung durch Unterteilen der Signalfolgen in viele Signalgruppen, z. B. Aij, Bij, Gj..., anwendbar.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. VideosignaJübertragungssystem zum Obertragen von Videosignalen mit verringerter Bandbreite, bei dem Bildelementsignale regelmäßig aus den Videosignalen eines Teilbildes entnommen und in mehrere Reihensignale getrennt und die Reihensignale von der Sendeseite zur Empfangsseite ausgesandt werden, mit einer sendeseitigen Kodiereinrichtung und mit einer empfangsseitigen Dekodiereinrichtung, wobei die Sendeseite eine Vorhersagekodiereinrichtung enthält, der die Reihensignale zugeführt werden.um eine Vorhersagekodierung für jedes Reihensignal auszuführen und dieses zu einer Übertragungsleitung auszusenden, und wobei die Empfangsseite einen Teilbildspeicher zum Speichern eines vorhersagekodierten Signals entsprechend einem Videosignal eines Rahmens, eine Datenauswahlschaltung, um die empfangene vorhersagekodierte Signalreihe durch die entsprechende vorhersegekodierte Signalreihe in dem Teilbildspeicher zu ersetzen, und eine Verteilerschaltung enthält, um das Ausgangssignal von dem Teilbildspeicher auf die jeweiligen kodierten Signalreihen zu verteilen, dadurch gekennzeichnet, daß der sendeseitigen Vorhersagekodiereinrichtung (8) ein regelmäßig-selektiver Sender (6) vorgeschaltet ist und daß die Empfangsseite einen Synchronisiersignalgenerator (10; 37) zum Erzeugen eines Taktsignals und eines horizontalen Synchronisiersignals, das mit der Sendeseite synchronisiert ist, mehrere Vorhersagedekodiereinrichtungen (13, 14; 34, 35) und eine Datenkombinietschaltung (15; 36) zum Kombinieren der jeweiligen Dekodiereinrichtungen enthält, wobei die Datenauswahlschaltung (9; 31) und die Verteilerschaltung (12; 33) mit dem Ausgangssignal von dem Synchronisiersignalgenerator gespeist werden.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelemente eines nach dem anderen aus den Videosignalen entnommen werden und daß die Videosignale durch den regelmäßig-selektiven Sender (6; 21) in zwei Folgen angeordnet werden.

¹ 3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Vorhersagekodierung ein DPCM-System (8) verwendet wird.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerschaltung (33) mit Flip-Flop-Schaltungen (FF) für die entsprechenden Ausgangssignalfolgen versehen ist, die mit den beiden Ausgangssignalfolgen aus dem Teilbildspeicher (32) gemeinsam geliefert werden, daß die Empfangsseite außerdem mit Einrichtungen (38 bis 45) versehen ist, die mit dem Bildtaktsignal und mit dem Horizontaisynchronsignal aus dem Synchronsignalgenerator (37) versorgt werden, um ein Taktsignal abwechselnd zu den entsprechenden Ausgangssignalfolgen zu liefern, und daß die Flip-Flop-Schaltungen (FF), welche die Verteilerschaltung (33) bilden und welche für die entsprechenden Ausgangssignalfolgen vorgesehen sind, abwechselnd durch das Taktsignal aus dem Synchronsignalgenerator (37) gesteuert werden.

Die Erfindung betrifft ein Videosignalübertragungssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannt ist ein System, bei dem ein Speicher zum Speichern von Videosignalen eines Bildes (im folgenden als ein Teilbildspeicher bezeichnet) auf der Empfcngsseite vorgesehen ist und bei dem Signale eines Teilbilds, aus dem Bildelemente gemäß einem vorherbestimmten Muster regelmäßig entfernt worden sind, ι» selektiv übertragen werden und in dem sämtliche Bildelemente des Teilbildspeichers durch Übertragen einer Vielzahl von Teilbildern wiedereingeschrieben werden, um ein neues Bild zu schaffen (Bell System Technical Journal, 1967,1). Dieses System erfordert die Verwendung eines Speichers, der in der Lage ist, sämtliche Bildelemente zu speichern, was deshalb das System kompliziert machi.

Des weiteren ist ein Verfahren zur digitalen Kodierung einer flächenhaften Abbildung bekannt, bei dem ao ein Teilbild in mehrere Bildelemente aufgeteilt wird (DE-AS 12 83 870). Dieses bekannte Verfahren dient jedoch dazu, die Übertragungsbandbreite von stationären Abbildungen, insbesondere photographischen Aufnahmen, zu verringern.

»5 Es ist auch ein Videosignalübertragungssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt (IEEE 1972, International Conference on Communications, 19. bis 21. 6.1972, Philadelphia, Seite 39-1 bis 39-6). Dieses bekannte Syrtem weist einen DPCM-Dekodierer auf, ■to womit es nicht möglich ist, mehrere Ausgangssignale zu kombinieren. Die ,bekannte Anordnung erfordert deshalb eine Speicherung in einer Schätzeinrichtung.

Gegenstand eines älteren Patents ist es, daß sendeseitig ein Modulator für Differenz-Pulskodemodulation :i5 vorgesehen ist und daß empfangsseitig ein Demodulator für Differenz-Pulskodemodulation vorgesehen ist, dem jeder übertragene Schätzfehler mittels eines synchron zum Abtasttakt schaltenden Umschalters einmal direkt und nacheinander übur n— 1 Verzögerungsspeicher zu- no geführt wird, deren Verzögerungsdauer von der Dauer eines 1/n-Bilds jeweils um die Dauer eines 1/n-Bilds zunimmt und die entsprechend dem gewänlten sendeseitigen Abtastschema abgefragt werden (DE-PS 21 15410).

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bandbreitenkompression bei der Übertragung von Videosignalen zu erreichen. Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen System erfolgt ein Austausch von Bildelementen unter Ausnutzung der Beziehung zwischen den Teilbildern und eine Vorhersagekodierung unter Ausnutzung der Beziehung zwisehen den Bildelementen in jedem Teilbild. Gemäß der Erfindung werden an der Sendeseite regelmäßig ausgewählte Signale übertragen, nachdem sie einer Vorhersagekodierung unterworfen worden sind, und an der Empfangsseite werden die vorhersagekodierten Signale in dem Teilbildspeicher gespeichert.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform 6,5 des Systems nach der Erfindung,

T- ii. 2 ein Beispiel eines Musters zum Erläutern der reg^mäßig-selektiven Übertragung,

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Sendestation in