DE2365218B2

DE2365218B2 - Verfahren zum codieren und komprimieren von schwarz-weiss-videoinformation und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2365218B2
Application number: DE19732365218
Authority: DE
Inventors: Mutsuo Tokio Ogawa
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1972-12-31
Filing date: 1973-12-31
Publication date: 1977-01-20
Also published as: US4053930A; JPS4991716A; DE2365218A1

Description

Abtastsignal gewonnenen codierten Signals verringert werden kann, so daß zur Übertragung eines Bildes insgesamt weniger Bits übertragen werden müssen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der angegebenen Gattung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmal? gelöst

Bei einer Einrichtung der angegebenen Gattung ymd diese Aufgabe durch die Meriynale des Kennzeichens 5 gelöst

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere auf folgender Funktionsweise: Eine Lauflänge von weißen oder schwarzen Elementarflächen der Videoinformation wird durch einen Lauflängenzähler gezählt Wenn eine schwarze Elementarfläche in eine weBJe Elementarfläche oder umgekehrt eine weiße Elementarfläche in eine schwarze Elementarfläche übergeht, wird der Inhalt des Zählers in Abhängigkeit von schnellen Taktimpulsen ausgelesen und zu einem Sender-Puffer übertragen. Dann ■jrird jeweils an besonderen Bitstellen des Puffers ein Bit durch ein Unterscheidungsbit ersetzt, durch das weiße oder schwante Elementarflächen von schwarzen bzw. weißen Elementarflächen unterschieden werden können. Die Unterscheidungsbits werden wie die Bits der Lauflängencodes bewertet. Durch dieses Verfahren läßt sich also die Zahl der übertragenen Bits wesentlich verringern, d. h., die Redundanz der zu übertragenden Signale nimmt ab, und es ergibt sich ein hohes Verdichtungsverhältnis. Dies bedeutet wiederum, daß die für die übertragung einer bestimmten Videoinformation erforderliche Zeitspanne wesentlich verringert werden kann, so daß sich die Betriebskosten senken lassen. Und schließlich erfordert diese Verdichtung des zu übertragenden Signals nur einen relativ geringen apparativen Aufwand, da als zusätzliche Einrichtungen einfache elektronische Bauelemente, wie beispielsweise Binärzähler, verwendet werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Tabelle von einigen Beispielen der S binärcodierten Signale, welche die Lauflängen gemäß dem bekannten Verfahren und gemäß dem Verfahren nach der Erfindung darstellen,

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines mit der Erfindung versehenen Bildsenders,

ίο F i g. 3 eine zur Erläuterung der Betriebsweise desselben verwendete Impulsübersicht und

F i g. 4 ein ins einzelne gehendes Diagramm eines Lauflängenzählers sowie die mit diesem verbundenen Schaltungen, die in F i g. 2 dargestellt sind.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip beschrieben. Wenn eine Lauflänge von weißen oder schwarzen Elementarflächen durch eine reine Binärzahl dargestellt wird und Unterscheidungsbits zwischen jeweils zwei Bits in einer Bitgruppe eingefügt werden, so können weiße Elementarflächen, die sich beispielsweise auf 20 aufeinanderfolgende Bits weit erstrekken, durch folgendes Bitmuster gegeben sein:

©01

0 0

30

wobei © ■= Unterscheidungsbit, welches weiße Elementarflächen darstellt und

φ — Unterscheidungsbit, welches schwarze Elementarflächen darstellt.

Man sieht, daß 20 Bits, die 20 aufeinanderfolgende weiße Elementarflächen darstellen, durch nur 9 Bits dargestellt werden können. Im allgemeinen werden bei der Codeverdichtung die folgenden Bewertungen verwendet, um die die Lauflängen darstellenden Bits zu bewerten:

₂7 ₂6

₂1 ₂0

D ® D D

(1)

Außerdem werden die Unterscheidungsbits folgendermaßen bewertet:

2" 2' 2^U 2"* 2^J 2^H 2* 2° 2* 2" 2¹ 2^U

©DD@DD®DD@DD (2)

somit können 20 weiße Elementarflächen darstellende 20 Bits folgendermaßen verdichtet werden:

Bit-Muster:

1 1

Das bedeutet, daß 20 weiße Elementarflächen zu einem Code mit nur 6 Bits verdichtet werden können, so daß das Code-Verdichtungsverhältnis im Vergleich mit dem Code-Verdichtungsverfahren, welches durch Gleichung (1) gegeben ist, verbessert werden kann. Zur Darstellung schwarzer Elementarflächen wird anstelle des Unterscheidungsbits ® das Unterscheidungsbit φ eingefügt.

Anstelle des durch Gleichung (2) gegebenen Code-Verdichtungsverfahrens kann folgendes Code-Verdichtungsverfahren verwendet werden:

D © © D

Die Lauflängen von weißen Elementarflächen, weiche durch die oben angegebenen drei Code-Verdichtungsverfahren codiert sind, sind in Fig. 1 angegeben. Man sieht ohne weiteres, daß das Verdichtungsverhältnis beträchtlich verbessert werden kann, wenn das Datenverdichtungsverfahren (2) oder (3)

anstelle des Code-Verdichtungsverfahrens (1) verwen- oszillator 11 betätigt wird. Die Folgefrequenz der det wird. Im Fall des Code-Verdichtungsverfahrens Ausgangsimpulse des HF-Oszillators 11 ist größer als (2) kann das Verdichtungsverhältnis beträchtlich ver- die der Quantisierungsimpulsec, wie in Fig. 3f gebessert werden, insbesondere wenn die Lauflänge lan- zeigt.

ger ist, während im Fall des Code-Verdichtungsverfah- 5 Wenn sich die quantisierte Videoinformation d von rens(3) das Verdichtungsverhältnis verbessert werden »0« nach »1« oder von »1« nach »0« ändert, liefert kann, wenn die Lauflängen verhältnismäßig kürzer ein EXCLUSIVES ODER-Gatter 9 ein Signal mit sind. Im allgemeinen sind die Lauflängen von weißen dem Signalwert »1«, welches in Abhängigkeit von Elementarflächen von Bildern bzw. Abbildern langer dem Ausgangsimpuls / des Oszillators 11 durch ein als die von schwarzen Elementarflächen, so daß ohne io Gatter 12 zu einem Taktzähler 13 übertragen wird, weiteres einzusehen ist, daß bei Verwendung des wie in F i g. 3 g gezeigt. Der Taktzähler 13 ist durch Code-Verdichtungsverfahrens (2) zum Darstellen der Ausgangsleitungen Z₁ mit spezifischen Ziffernstellen Lauflängen von weißen Elementarflächen und bei verbunden, d. h. den Stellen der Unterscheidungsbit-Verwendung des Code-Verdichtungsverfahrens (3) »Einsen« oder -»Nullen« des Laufiängenzählers 16. zum Darstellen der Lauflängen von schwarzen EIe- 15 Das Signal auf der Leitung Z₁ bezeichnet die Anzahl mentarflächen die Code-Verdichtung von Videoinfor- von Schritten des Zählers 13, so daß letzterer automation beträchtlich verbessert werden kann. matisch mit dem Zählen aufhört, wenn er eine vor-

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Bildsenders, bestimmte Anzahl von Bits zählt. In Synchronismus bei welchem das Code-Verdichtungsverfahren nach mit den Schritten des Zählers 13 werden »1 «-Signale der Erfindung angewendet wird. Der Datenübergang, 20 sequentiell durch Ausgangsleitungen I₂ übertragen, so das heißt der Übergang von einer weißen Elementar- daß entsprechende Gatter 17 geöffnet werden. Die fläche zu einer schwarzen Elementarfläche oder um- Inhalte in einer vorbestimmten Anzahl von Zifferngekehrt, wird durch den Vergleich mit den Daten er- platzen in dem Lauflängenzähler 16 werden deshalb mittelt, die um die Hälfte der Impulsfolgefrequenz der Reihe nach durch die entsprechenden Gatter 17 von Quantisierungsimpulsen gegenüber der quanti- as und ein ODER-Gatter 18 in einen Übertragungspuffer sierten Videoinformation verzögert sind. Eine Lauf- 19 weitergeleitet.

länge wird zwischen dem Datenübergang gezählt und Der Ausgang des Flip-Flops 8 ist außerdem mit be-

zusammen mit einem Unterscheidungsbit in ein Puf- stimmten Gattern 17 verbunden, so daß, wenn das

ferregister übertragen. Die Folgefrequenz von Takt- Ausgangssignal des Flip-Flops 8 »0« oder »1« ist, daß

impulsen, die zum Codieren verwendet werden, ist 30 binäre Bit »0« oder »1« zwangläufig an derjenigen

beträchtlich größer als die der zum Quantisieren ver- Ziffernstelle in dem Puffer 19 gespeichert wird die

wendeten Impulse, so daß das Codieren innerhalb dem bestimmten Gatter 17 entspricht. Deshalb ist das

einer Impulsfolgefrequenz von Quantisierungsimpul- Unterscheidungsbit »@« oder »φ« geschaffen. Wenn

sen ausgeführt werden kann. der Zähler 13 eine vorbestimmte Anzahl von Impul-

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die 35 sen gezählt hat, liefert er auf einer Ausgangsleitung /,

Fig. 2 und 3 die Betriebsweise des Bildsenders be- ein Rücksetzsignal, so daß sowohl das Flip-Flop 10

schrieben. Das Ausgangssignal eines Abtasters 1, der wie auch der Lauf längenzähler 16 rückgesetzt wer-

eine Bildkopie A abtastet, wird durch einen Verstär- den. Danach beginnt der Lauflängenzähler 16 von

ker 2 verstärkt, wie in F ig. 3 a dargestellt, und durch dem nächsten Zählimpulse, der von dem mono-

einen Schaltkreis 3 geformt, wie in Fig. 3b darge- *o stabilen Multivibrator IS übertragen wird aus zu

stellt. Die Taktimpulse, die durch einen Impulsgene- zählen. '

rator4 erzeugt, durch einen ImpulsverstärkerS ver- In Fig. 3 sind die Schiebeimpulse die zu dem

stärkt und durch einen Schaltkreis 6 geformt werden, Puffer 19 in Synchronismus mit dem schrittweisen

wie in Fig. 3c dargestellt, werden als Impulse zur Weiterschalten des Zählers 13 übertragen werden

Quantisierung verwendet, die in dieser Beschreibung 45 bei h und der Rücksetzimpulse der aus dem Zähler

als »Quantisierungsimpulse« bezeichnet werden. Ein 13 über die Ausgangsleitung / geschickt wird bei i

Flip-Flop 7 dient zum Quantisieren der Videoinfor- dargestellt. Der Inhalt des Puffers 19 wird mit einer

mation b in Abhängigkeit von den Vorderflanken der bestimmten Geschwindigkeit über eine Leitung L ge-

Quantisierungsimpulse c, wie in F i g. 3 d gezeigt. Ein sendet.

weiteres Flip-Flop8 liefert in Abhängigkeit von den _So Fig. 4 zeigt einen ins einzelne gehenden Schalt-

Hinterflanken der Quantisierungsimpulse c axt Video- plan des Zählers 16 mit seinen zugeordneten Schal-

infonnabon die gegenüber der quantisierten Video- tungselementen. Wie oben erläutert, wird der Zähler

information d um die Hälfte einer Impulsfolgefrequenz 16 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal e des

von Qaantjsierangsimpidsen verzögert ist. Das Ans- monostabil«! Mrftivferators 15 schnitzele wefeer-

gaagsiagaalI des werteren Fhp-FIops8 wird als ein 55 geschaltet und in Afeaäsgigfceh von dem Rücksetz-

Unters^eidangsstgnal zraiUaterscteden1 von weißen impuls, welchen der Zähler 13 über die Ansgangs-

oder schwangen ElementarHacnen verwendet !«tang ^ sendet, ^ös<*L Der LaBSäiKeBzäTiIerl«

Dre QoanösiernngsiiHpuIse werden darch einen In- ist so aufgebaut, daß er auf der Grandlage der ia

water 14 zb einem monostabäen Makmbrator IS Fig. 1 gezeigten Code-VertSchiangsatt (If weiter-

Sfeertragen, so daß die Lauffangen-Zähhmpulse ge- 6» schaltet bzw. seinen Zählerstand erhöht Das foedeo-

^mS8 fS ^Sl^g ^m ^FlL^3e "**& ""ÄÜ,**£ *?· * F¹⁵P-PiOPS 1, 4, 7 und 1» entsprechen den

see. Die Zähtanpirise e werfen zu einernZahler 16 Brtstellen, an weichen Unterscfaradungsbils erscfea-

Bfcertragea, der die Laaflange von weißen oder nen. In Abhängigkeit von den ober die Aasgangsfei-

schwarzen Hementarfläcnen der Haopt- bzw. Mutter- tangen /, übertragenen Signalen nört der Zähler 13

^k°lt-^AJS?t *_Λ _^ λ u λ- « „,„« , _J ^{6s (vgL Fig}·^{2) mit} ^{dem 2m&}^ «κ* nae&dem er diet Em Flip-Flop I« visa durch die Vorderflanke des Bits gezählt hat, wenn ms das Flip-Flop FFl eesäs* nauüsieiauffiiü^ulses gesetzt asni datcfa die Hinter- ist. In diesem FaO werden i USl
ett dß HFIl ill

ffi^ g desem FaO werden die »U-Sgaalw

Sänke desselben rödcgesetzt, so daß em HF-Impals- sequentiell nur ober die AosgaogsJeäimgen I₈₁,

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und 1.₂._Ά übertragen, und die Inhalte in den Flip-Flops FFl, FF 2 und FF3 werden durch die UND- und ODER-Gatter 17 und 18 in den Puffer 19 weitergeleilet. Anstelle des Inhalts des Flip-Flops FF1 wird jedoch der Inhalt des Flip-Flops 8 (vgl. F i g. 2) zu der Stelle des Inhalts des Flip-Flops FFl in dem Puffer 19 als das Unterscheidungsbit weitergeleitet. Wenn

das Flip-Flop FF4 gesetzt ist, wird in gleicher Weise der 6-Bit-Schritt-Befehl über die Ausgangsleitung/_t zu dem Zähler 13 übertragen. In gleicher Weise zählt der Zähler 13 9 Bits, wenn das Flip-Flop FF 7 gesetzt ist, und der Zähler 13 zählt 12 Bits, wenn das Flip-Flop 10 gesetzt ist, was sich ohne weiteres aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

«09583/266

Claims

durch den ersten Zählimpuls des Anfangslaufs betätigt wird. Patentansprüche:

1. Verfahren zum Codieren und Komprimieren .

von Schwarz-Weiß-Videoinformation für ein BUd-

übeitragungssystem, bei dem jede Lauflänge von
weißen oder schwarzen Elementarflächen, die der
Reihe nach in der Videoinformation erscheinen, io
durch ein codiertes Signal dargestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bit an Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Codieren mindestens einer Bitstelle in dem codierten Signal und Komprimieren von Schwarz-Weiß-Videoinfordurch ein Unterscheidungsbit ersetzt wird, wel- mation für ein Bildübertragungssystem der im überdies dieses codierte Signal als ein weiße oder 15 begriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung,
schwarze Elementarflächen darstellendes Signal Außerdem betrifft die Erfindung eine Einrichtung unterscheidet, und daß diese Unterscheidungsbits zum Codieren und Komprimieren von Scbwarzmit denselben Bewertungen bewertet werden, die Weiß-Videoinformation für ein Bildübertragungs-Mim Bewerten der Bits der Lauflängen verwen- system der im Oberbegriff des Anspruchs 5 asigegedet werden. 20 benen Gattung.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch ge- Es sind Faksimile- bzw. Bildtelegraphiesysteme kennzeichnet, daß diejenigen Bits in den Bit- entwickelt und vorgeführt worden, bei denen die Visteilen, die durch eine vorherbestimmte Anzahl deoinformation über eine übliche Fernsprechleitung von Bitstellen voneinander getrennt sind, durch mi· geringer Geschwindigkeit von einem Sender zu die Unterscheidungsbits ersetzt werden. as einem Empfänger übertragen wird. Übermittelt man

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch jedoch die durch Abtastung einer Bildvorlage erhalgekennzeichnet, daß das die schwarzen Elemen- tene Videoinformation über eine solche kommertarflächen darstellende Unterscheidungsbit den zielte Femsprechleitung, so ergibt sich eine Über-Signalwert »1« hat, während das die weißen EIe- tragungszeit, die für die von der Praxis gestellten mentarflächen darstellend: Unterscheidungsbit 30 Anforderungen zu lang ist; deshalb sind verschieden Signalwert »0« hat. dene Verfahren vorgeschlagen worden, um eine sol-

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 ehe Videoinformation zu codieren und compribis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge mieren.

des zwischen die Unterscheidungsbits einzusetzen- Bei einem solchen Verfahren wird ein Intervall, in

den Codes durch die statistische Lauflänge des 35 dem schwarze oder weiße Elementarflächen nachein-Auftretens der Schwarz-Weiß-Videoinformation ander erscheinen und das im folgenden als »Laufbestimmt wird. länge« bezeichnet werden soll, durch ein binärcodier-

5. Einrichtung zum Codieren und Komprimie- tes Signal dargestellt und ein Unterscheidungsbit »1« ren von Schwarz-Weiß-Videoinformation für ein oder »0« eingefügt, so daß man das eine Lauflänge Bildübertragungssystem bei dem jede Lauf länge 40 von weißen Elementarflächen darstellende binärvon weißen oder schwarzen Elementarflächen, codierte Signal von dem eine Lauflänge von schwardie der Reihe nach in der Videoinformation er- zen Elementarflächen darstellenden binärcodierten scheinen, durch ein codiertes Signal dargestellt Signal unterscheiden kann. Das übertragene Signal wird, zur Durchführung des Verfahrens nach enthält jedoch eine große Zahl von Unterscheidungseinem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet 45 bits, die nicht mit dem Codieren von Lauflängen in durch einen Zähler (16) für die Lauflängen von Verbindung stehen, so daß sich eine relativ hohe weißen oder schwarzen Elementarflächen, durch Redundanz ergibt; dadurch ist das Verhältnis von einen Detektor (8), der auf der Grundlage der ursprünglichem Signal zum komprimierten Signal Videoinformation feststellt, ob eine gerade ge- relativ gering.

zählte Lauflänge zu schwarzen oder weißen EIe- 50 Aus der Veröffentlichung »IRE Transactions on mentarflächen gehört, durch einen weiteren De- Communication Systems«, September 1961, S. 215 tektor zur Feststellung des Punktes, an dem eine bis 222, ist ein Verfahren der angegebenen Gattung weiße Elementarfläche in eine schwarze Elemen- bekannt, bei dem ein zu übertragendes Bild mit einer tarfläche übergeht oder umgekehrt, durch eine ersten Geschwindigkeit abgetastet, die Bildinforma-Anordnung (17, 18, 19) zum Auslesen des In- 55 tion in ein bitcodiertes Signal umgesetzt, dieses Sihaltes des Zählers (16) in Abhängigkeit von dem gnal gespeichert und anschließend die Bits mit einer Ausgangssignal des Detektors für den Übergangs- zweiten, konstanten Geschwindigkeit in den Übertrapunkt und durch eine Anordnung (FFl, FF 4, gungskanal ausgelesen werden. Auf dieses Weise FF 7, FFlO) zum Ersetzen von einem oder meh- läßt sich zwar die Kapazität des Ubertragungskanals reren Bits des ausgelesenen Inhaltes, die durch 60 besser nutzen, da eine gleichmäßige Übertragung eine vorherbestimmte Zahl von Bits voneinander möglich ist, andererseits haben jedoch die übertragetrennt sind, durch das Unterscheidungsbit bzw. genen Signale noch eine relativ hohe Redundanz, da die Unterscheidungsbits. es sich nicht um ein Komprimierungsverfahren im

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- eigentlichen Sinne handelt.

kennzeichnet, daß der Zähler (16) wenigstens ein 65 Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Paar von Indikatoren für die Lauffläche und we- ein Verfahren zum Codieren und Komprimieren von nigstens ein Paar von Binärzählern aufweist, wo- Schwarz-Weiß-Videoinformation der angegebenen bei nur der erste Indikator für die Lauflänge Gattung zu schaffen, bei dem die Bitzahl des aus dem