DE2629326B2 - Verfahren zur reduktion des numerischen bzw. digitalen uebertragungsdurchsatzes bei der uebertragung von videosignalen - Google Patents
Verfahren zur reduktion des numerischen bzw. digitalen uebertragungsdurchsatzes bei der uebertragung von videosignalenInfo
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Description
— den Wert des Punktes B auswählt, wenn dieser
zwischen den Werten der Punkte A und C liegt, und den Wert von A oder C, der demjenigen des
Punktes ßam nächsten liegt, wenn dieser größer
oder kleiner ist als die Werte von /I und C.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Erhalten des
Zwischenhalbbildes Tn+1 oder Tn-1 die Größe 1/3
(2/„+ Tn+3oderT„_j)bildet.
•I"
■15
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion des digitalen Übertragungsdurchsatzes bei der Übertragung
von Videosignalen, wobei jedes Bild in zwei aufeinanderfolgende Halbbilder zerlegt wird, von denen
jedes die Zeilen jeweils gleicher Parität enthält, und wobei jeder Bildpunkt durch ein Wort n, insbesondere
drei Binärelemente repräsentiert wird, wobei man für je drei Halbbilder ein Halbbild überträgt, in einen
Bildspeicher im Empfangsteil ein Halbbild jeder Parität einspeichert, und systematisch ein eingespeichertes
Halbbild durch das darauffolgende übertragene Halbbild gleicher Parität erneuert bzw. wiedeirherstell! und
<>o die Zwischenhalbbilder durch Interpolation zwischen den im Speicher befindlichen Halbbildern wiederherstellt.
Es handelt sich dabei insbesondere um die digitale bzw. numerische Übertragung von bewegten Bildern,
<>s die eine erhöhte Übertragungsfrequenz bzw. -kadenz
benötigen, wie beispielsweise Television- oder Visio phonbilder· die Erfindung bezieht sich dabei insbesondere
auf ein Verfahren zur Reduktion des numerischei Übertragungsdurchsatzes, der beim Empfang bzw. in
Empfangsteil eine Bildqualität liefen, die praktisch de
Qualität des Ursprungsbildes gleicht.
Ein klassisches Verfahren zur Reduktion des r.umeri sehen Durchsatzes besteht in der Rasterbildung zweite
Ordnung der Abtastungen. Dieses Verfahren besteh darin, mit einem Halbbild die Hälfte des Bildes zi
zerlegen bzw. zu analysieren, indem man eine Zeile fü zwei nimmt, während das zweite Halbbild anschließen
die andere Hälfte des Bildes zerlegt bzw. analysiert indem die während des ersten Halbbildes nich
abgetasteten bzw. untersuchten Zeilen entgegengesetz
ler Parität abgetastet werden. Ein derartiges Verfahren
für das die Halbbildfrequenz bzw. Vertikalfrequenz be 50 Hz liegt, und demzufolge die Bildfrequenz bzw
Spiegelfrequenz bei 25 Hz, gestattet es, das für di< Übertragung erforderliche Band durch zwei zu teiler
und gleichzeitig die Flackphänomena zu vermeiden, dit
bei aufeinanderfolgenden Beleuchtungen eines Punkte;
erscheinen, welche bei mehr als 20 ms je Intervall auftreten, und demzufolge einer Frequenz unter 50 Hz.
Unabhängig von der Vertikalfrequenz sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um den
digitalen bzw. numerischen Übertragungsdurchsatz durch zeitliche Unterbemusterung zu reduzieren. Alle
diese Verfahren benutzen am Empfang einen Bildspeicher, dessen Inhalt man nach verschiedenen Verfahrens
weisen erneuert bzw. wiederherstellt.
Eines dieser Verfahren besteht darin, einen Punkt von η Punkten des Bildes zu erneuern bzw. wiederherzustellen,
derart, daß am Ende von η Bilddauern sämtliche Punkte wiederaufgefrischt bzw. wiederhergestellt sind.
Ein Bild, das mit einem Wiederherstellungstakt bzw. einer Wiederherstellungsfrequenz sichtbar gemacht
worden ist, die identisch der ursprünglichen ist, umfaßt
I 00
demzufolge ' % frische Punkte, während die anderen
demzufolge ' % frische Punkte, während die anderen
Punkte nicht erneuert bzw. wiederhergestellt sind. Ein
derartiges Verfahren führt demzufolge zu einer starken Qualitätsverschlechterung im Bereich der Konturen bei
schnellen Kamerabewegungen (travellings) oder schnellen Veränderungen der Brennweite (»zooms«).
Ein anderes Verfahren besteht darin, ein Bild nur mit η zu übertragen und η-mal die übertragenen Bilder zu
wiederholen; ein derartiges Verfahren stellt die bewegten Konturen nur sehr stoßweise wieder her.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reduktion des numerischen Übertragungsdurchsatzes
bei der Übertragung von verschachtelten Videohalbbildern zu schaffen, welches es
ermöglicht, beim Empfang Bilder wiederherzustellen, deren Qualität im wesentlichen gleich der Qualität des
Ursprungsbildes ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß man ein
Pseudo-Halbbild In mit zu einem gespeicherten Halbbild
Tn entgegengesetzter Parität durch Interpolation zwischen
Tn und den ebenfalls gespeicherten Halbbildern Tn, j oder Tn.. j bildet, und daß man ein Zwischenhalbbild
Tn+1 oder Tn _ ■ ausgehend von In und ausgehend von
Tn f j bzw. Tn- !wiederherstellt.
Gemäß weiterer Erfindung ist vorgesehen, daß man für die Berechnung eines Punktes X des Pseudo-Halbbildes
/„den Punkt ßdes Halbbildes Tn+<oder 7„_j,der
dem Punkt X entsprich!, mit den Punkten A und C
vergleicht, die den benachbarten Zeilen des Halbbildes Tn entsprechen und die dem Punkt öarn nächsten lieeen.
ind dal3 man für Λ
- den Wert vies Punktes H auswählt, wenn dieser
zwischen den Werten der Punkte Λ und Γ hegt, und
den Wert von M oder Γ, der demjenigen des Punktes
Warn nächsten liegt, wenn dieser großer oder kleiner
ist als die Werte von .-* und C.
Die erfiikhingsgemaße Art und Weise der Wiederherstellung
der Zwischenhalbbilder führt zu einer ausgezeichneten Wiedergabe der Bewegung im Falle von
bewegten Bildern, sowie zu einer Reduktion von 3 : 1 hinsichtlich des numerischen bzw. digitalen Übertragungsdurchsatzes.
Das erfmdungsgemäße Verfahren läßt sich sowohl bei Visiophonbildern als auch bei verschachtelten Televisionsbildern
anwenden.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Blockschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens,
F i g. 2 das Zeitendiagramm beim Aussenden.
F i g. 3 das Zeitendiagramm beim Empfang,
Fig. 4 die Art und Weise der Bildung des Pseudo-Halbbildes und
Fig. 5 ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Erzeugung des Pseudo-Halbbildes.
Fig. 1 zeigt die wesentlichen Elemente des Gerätes für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Im Bereich des Sendeteils wird das Videosignal S einem Differentialcodierer I vom Typ Delta im
Rhythmus einer Zeitbasis 2 zugeleitet und dann in einem Kommutatorglied 3 in ein zeitliches Untermuster
gebracht, bevor es dem Pufferspeieher 4 zugeleitet wird, der ein Signal 5'abgibt. Ein Element 5 bekannter Bauart
paßt das Signal S' an den in Frage stehenden Übertragungskanal an, indem in das Signal S' ein
Synchronisier- bzw. Synchronwort eingefügt und es in eine für die Übertragung geeignete Form gebracht wird.
F i g. 2 zeigt die Struktur der Signale, während sie in der erfindungsgemäßen Weise behandelt bzw. beeinflußt
werden. Der Codierer 1 bewirkt eine Impuls- und Code-Modulation (MlC) vom Typ Dele.\ Zeile-Punkt,
und er liefert für jeden Bildpunkt drei parallel übertragene Binärelemente. Der Steuerwert H für die
zeitliche Unterbemusterung gestattet nur die Einschreibung eines Halbbildes in den Pufferspeicher während
jeder drei Halbbilder. Auf diese Weise werden nur die Binärelemente der Halbbilder Ti, Ti, 7), T|o in den
Pufferspeicher 4 eingegeben, wie es in F i g. 2 dargestellt ist. Das Lesen des Pufferspeichers 4 findet für die drei
Binärelemente jedes eingeschriebenen Halbbildes mit unterschiedlichen Verzögerungen sratt. Das erste
Binärelement b\ wird während des ersten Halbbildes übertragen, das zweite Binärelement während des
zweiten Halbbildes und das dritte Binärelement während des dritten Halbbildes. Beim vierten Halbbild
beginnt der Zyklus von neuem. Das Signal .S" ist das von dem Pufferspeicher 4 gelieferte Signal. Man hat damit
eine Übertragung über drei parallele Kanäle mit einer Leistung bzw. Kapazität von 3 χ 2,048 Mbauds umgeformt
in eine Reihenübcrtragung mit einer Leistung bzw. Kapazität von 2,048 Mbauds, und zwar im i "alle
eines Visiophon-Systems, bei dem ein Punkt bzw. Element nach der Codierung durch drei Binärelemente
repräsentiert wäre.
Fig. 1 zeigt auch die wesentlichen Glieder bzw. Bausteine beim Empfang des Signals mit einer
kapazität bzw. Leistung von 2,048 Mbiis/s. Ein Element
6 bekannter Bauart bewirkt die umgekehrten Operationen,
wie sie von dem Element 5 durchgeführt werden Die erhaltenen Signale werden einem Pufferspeicher 8
mit dem von einer Zeitbasis 7 gelieferten Rhythmus übertragen. Das von dem Pufferspeicher 8 angegebene
Signal wird an einen Haupt- bzw. Arbeitsspeicher 9 übertragen, dessen Kapazität gleich einem Bild und
demzufolge zwei Halbbildern ist.
Ein numerischer Codeumwandler 10 formt die ν on dem Speicher 9 abgegebenen MIC-Differentialsignale F
und G um und gibt diese in MlC-Form an ein Glied Il
zur Wiederherstellung der nicht übertragenen Halblei· ter weiter. Anschließend ermöglicht ein Digital-Analog-Wandler
12 die optische Wiedergabe des auf diese Weise übertragenen Bildes.
F i g. 3 hat die Behandlung der Signale beim Empfang
bzw. im Empfangsteif zum Inhalt.
Das Signal E repräsentiert das Reihensignal, das am
Eingang des Pufferspeichers 8 verfügbar ist. Dieser Speicher enthält zwei (nicht dargestellte) Register M\
und Λ/:, so daß er in der Lage ist, zwei Signale zu heiern,
die jeweils um die Dauer eines der beiden Halbbilder gegeneinander versetzt sind. Dieser Speicher 8 stellt
während eines Halbbildes T, die drei Binärelemente b\,
£>:,, bi, in Parallelform wieder her. Das am Ausgang des
Speichers 8 erhaltene Signal Pdient dazu, den Inhalt des
Haupt- bzw. Arbeitsspeichers 9 zu erneuern bzw. wiederherzustellen, der eine Speicherkapazität eines
Bildes und demzufolge zwei Halbbilder hat.
Der Speicher 9 enthält zwei (nicht dargestellte) Verzögerungsleitungen bzw. -strecken, die in Schleife
geschaltet sind, und deren Ausgangssignale die in F ι g. 3 dargestellten Signale Fund G sind. F i g. 3 zeigt, daß ein
bestimmtes Halbbild, beispielsweise Ti, abwechselnd in dem Signal Fund in dem Signal G vorhanden ist, bis bei
der Wiederherstellung durch das folgende Halbbild der gleichen Parität, welches übertragen wird, nämlich
durch das Halbbild Tj, das Signal Fauf diese Weise von
dem Signal G durch Verlagerung eines Halbbildes abgezogen wird. Es ist noch zu erwähnen, daß, wenn das
Signal G das Halbbild Tn einer bestimmten Parität
repräsentiert, das Signal Fin dem gleichen Augenblick das gespeicherte Halbbild entgegengesetzter Parität
repräsentiert, und zwar:
entweder Tn^ während der Dauer des Halbbildes
der Registrierung bzw. Speicherung eines neuen Halbbildes folgt (Signal P verzögert um ein
Halbbild), oder Tn ι während der beiden folgenden
Halbbilder.
Um bei der Halbbildablesung in der Bewegung Rückläufe nach hinten zu verhindern (beispielsweise Ti
im Anschluß an T^), filtert iiian das von dem Haupt- bzw
Arbeitsspeicher 9 stammende Signal, indem man eil Pseudo-Halbbild /„ durch Interpolation zwischen det
gespeicherten Halbbildern erzeugt, und indem mat dieses Pseudo-Halbbild /„ dazu verwendet, die nich
übertragenen Halbbilder 7.\ 7|, I\, 7J, usw. wie.derherzu
stellen.
F' i g. 4 verdeutlicht die ί i .cugiing eines Pseudo
Halbbildes /„ aus den ccspeiciierten Halbbildern !-mn
Tn )oder /'„ , ι. Ein Punkt Λ'dieses Pseudo I ialbbildes J
mit entgegengesetzter Parität zu Tn wird ausgebend vo
den Punkten Λ und (der aufeinanderfolgenden /eile von 'Tn berechnet, die über oder unter A' liegen, im
26
ausgehend von dem Punkt B, der dem Punkt X in dem
benachbarten Halbbild gleicher Parität wie In entspricht,
d.h. entsprechend dem jeweiligen Fall in Tn _3 oder Tn+ 3
(Signal F).
Die Amplitude von B wird mit derjenigen von A und C verglichen. Wenn B zwischen A und C liegt, befindet
man sich in einer Blockierungszone, und man wählt X gleich ßaus. Wenn ß größer oder kleiner als A und Cist,
stellt man fest, daß eine Bewegung stattgefunden hat, und man gibt X den Wert von A oder von C, der dem
Wert Sam nächsten ist.
Die Anordnung zur Erzeugung des Pseudo-Halbbildes In ist in den F i g. 1 und 5 dargestellt, wobei F i g. 5
mehr ins einzelne gehend das in F i g. 1 dargestellte Glied 11 zeigt. Die von dem Code-Umwandler 10
kommenden zwei MIC-Signale F'und G'werden in den
Registern 21 und 22 um eine halbe Zeile, eine Zeile und um 0 Zeilen verzögert. Der Punkt B wird von dem um
eine halbe Zeile verlagerten bzw. verzögerten Signal F' erhalten und berindet sich demzufolge auf einer Zeile
des Halbbildes, das eine zu Tn entgegengesetzte Parität
hat.
Der Punkt A wird von dem um eine Zeile verzögerten bzw. verlagerten Signal C erhalten. Der Punkt C wird
endlich mittels des unveränderten Signals C erhalten. Ein Vergleicher 23 führt den Vergleich des Punktes B
des Halbbildes Tn+3 oder T„_3 mit den Punkten A und C
der benachbarten Zeilen des Halbbildes Tn durch. Der
Vergleicher 23 liefert den Punkt X, der zu dem Pseudo-Halbbild /„gehört.
Das am Ausgang des Vergleichers 23 erhaltene Signal / ist somit durch die übertragenen Halbbilder Tn, Tn+3
usw. und durch die Pseudo-Halbbilder In, /n+3 · · · gemäß
der folgenden Sequenz gebildet:
Tn während des resten Halbbildes
/„ während des zweiten Halbbildes
In , 3 während des dritten Halbbildes
Tn., 3 während des vierten Halbbildes...
/„ während des zweiten Halbbildes
In , 3 während des dritten Halbbildes
Tn., 3 während des vierten Halbbildes...
Für die Wiederherstellung der nicht übertragenen Halbbilder Tn-, ι oder Tn_i bewertet man anschließend
das Pseudo-Halbbild /„ mit dem Signal N, welches dem
Punkt ßentspricht, um das Signal R(F ig. 3) zu erhalten.
Dieses Signal R ist während des ersten Halbbildes gleich Ti, während des zweiten Halbbildes gleich
7a,
während des dritten Halbbildes gleich
s während des vierten Halbbildes T<
usw.
Diese Behandlung gestattet es, die anfängliche Bildauflösung bzw. Bildschärfe zu berücksichtigen; so
wird ein unbewegliches Bild mit einer Bildauflösung bzw. Bildschärfe wiederhergestellt, die sehr nahe der
in ursprünglichen Bildauflösung bzw. Bildschärfe ist,
während ein bewegtes Bild mit einer ausgezeichneten Approximation hinsichtlich der Bewegung wiederhergestellt
wird. Man erhält auf diese Weise eine Art eines »verketteten Überblenden« hinsichtlich des sichtbar
ι s gemachten Bildes und man vermeidet die Diskontinuitäten
aufgrund der Rückwärts-Rückläufe.
Um diese Bewertung zu realisieren, werden die Signale / und N einem sequentiellen Bewerter 24
zugeführt. Dieser Bewerter 24, der im wesentlichen aus einem numerischen bzw. Digitaladdierer besteht,
multipliziert das Signal In mit 2 und das Signal N mit 1,
und führt dann während eines Halbbildes die Operationen 3 χ N und 2 N+ In während der beiden folgenden
Halbbilder durch.
Das auf diese Weise erhaltene Signal R wird anschließend im Digital-Analog-Umwandlcr 12 in ein
Analogsignal umgeformt und dann auf einem Terminal sichtbar gemacht.
Dieses Verfahren und das Gerät zu seiner Realisierung erfordern nur wenige Elemente, wobei der
Bildspeicher bereits bei den bekannten Einrichtungen im Empfangsteil vorhanden ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Wiederherstellung eines Signals mit einem für das
is unbewegliche Bild nur wenig empfindlichen Bildauflösungs-
bzw. Bildschärfeverlust, während für die sich in Bewegung befindenden Teile eine Filtrierung stattfindet.
Die obige Beschreibung bezieht sich auf der speziellen Fall, bei dem ein Punkt durch drei
Binärelemente repräsentiert wird, während für je dre Halbbilder ein Halbbild übertragen wird. Diese;
ermöglicht es, beispielsweise für die Übertragung eine; Visiophonbildes einen Übertragungstakt bzw. cin<
s Übertragungsfrequenz von 2,048 Mbits/s zu erhalten
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich bei de zeitlichen Unterbemusterung von verschachtelten Fern
sehbildern anwenden und gestattet in der gleichci Weise eine Unterbemusterung eines Tcilbildcs für all
(2p+ l)Tcilbildcr zu realisieren.
Hin/u -1 Hkit!
Claims (2)
1. Verfahren zur Reduktion des digitalen Übertragungsdurchsatzes bei der Übertragung von Video- .s
Signalen, wobei jedes Bild in zwei aufeinanderfolgende Halbbilder zerlegt wird, von denen jedes die
Zeilen jeweils gleicher Parität enthält, und wobei jeder Bildpunkt durch ein Wort n, insbesondere drei
Binärelemente repräsentiert wird, wobei man für je ι ο
drei Halbbilder ein Halbbild überträgt, in einen Bildspeicher im Empfangsteil eines Halbbildes jeder
Parität einspeichert, und systematisch ein eingespeichertes Halbbild durch das darauffolgende übertragene
Halbbild gleicher Parität erneuert bzw. wiederherstellt und die Zwischenhalbbilder durch
Interpolation zwischen den im Speicher befindlichen Halbbildern wiederherstellt, dadurch gekennzeichnet,
daß man ein Pseudo-Halbbild In mit zu einem gespeicherten Halbbild Tn entgegengesetzter >o
Parität durch Interpolation zwischen Tn und den ebenfalls gespeicherten Halbbildern Tn+3 oder Tn- 3
bildet, und daß man ein Zwischenhalbbild Tn, 1 oder
Tn_i ausgehend von In und ausgehend von Tn+3 bzw.
Tn- j wiederherstellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Berechnung eines Punktes
X des Pseudo-Halbbildes In den Punkt B des
Halbbildes Tn+3 oder Tn .3, der dem Punkt Λ"
entspricht, mit den Punkten A und C vergleicht, die den benachbarten Zeilen des Halbbildes Tn entsprechen
und die dem Punkt B am nächsten liegen, und daß man für X
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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