DE2652459A1

DE2652459A1 - Umsetz-vorrichtung

Info

Publication number: DE2652459A1
Application number: DE19762652459
Authority: DE
Inventors: Kenji Fukuoka
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1975-11-17
Filing date: 1976-11-17
Publication date: 1977-05-18
Also published as: JPS5261424A; DE2652459C2; US4101934A

Description

betreffend
Umsetz-Vorrichtung.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umsetzen von Binärsignalen variabler Länge, insbesondere der Schwarz-Weiss-Bildsignale einer Faksimile-Abtastung, in zur Übertragung mit verringerter Bandbreite geeignete Codesignale.

Eine Bandbreitenkompression bei der Übertragung von Faksimile-Bildsignalen ist bereits in vielfältiger Weise angestrebt worden, um den Aufwand an kostspieligen Schaltungen zu reduzieren und/oder die Informationsübertragung zu beschleunigen. Unter anderem sind für diesen Zweck verschiedene Codiersysteme vorgeschlagen worden, die sich in fünf Gruppen unterteilen lassen, nämlich die Lauf- oder Reichlängen-Codiersysteme, die Informationsdichten-Wandelsysteme, die Vorhersage-Codiersysteme, die Vielfachpegel-Übertragungssysteme und die Multiplex-Übertragungssysteme.

Von den genannten Systemen ist das Lauf- oder Reichlängen-Codiersystem im Vergleich zu den anderen Systemen relativ einfach und hat den Vorteil, dass eine Bandbreitenkompression bewirkt wird. Allerdings besteht beim üblichen Reichlängen-Codiersystem in nachteiliger Weise die Gefahr, dass durch

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Übertragungsleitungen mit Gleichstrom-Unterdrückungseigenschaften, also mit fehlender oder schlechter Gleichstromübertragung, Codefehler hervorgerufen werden. Ferner ist eine Positiv-Negativ-Umkehr des empfangenen Bildes durch einfache Polaritätsumkehr des übertragenen Codes nicht möglich.

Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine relativ einfach aufgebaute Umsetz-Vorrichtung für Binarsignale variabler Länge zu schaffen, die nach dem Reichlängen-Codiersystem mit praktisch der gleichen Bandbreiten-Kompression wie entsprechende bekannte Vorrichtungen arbeitet, jedoch ein Codesignal für die Übertragung erzeugt, das ohne wesentliche Verfälschungsgefahr auch über Übertragungsleitungen mit Gleichstrom-Unterdrückungseigenschaften übertragen werden kann. Ausserdem soll eine Ausgestaltung derart möglich sein, dass auch eine Positiv-Negativumkehr des empfangenen Bildes durch einfache Polaritätsumkehr des Codesignals möglich ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss mit der im Anspruch 1 und bezüglich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen in den Unteransprüchen gekennzeichneten Vorrichtung gelöst.

Die Grundgedanken der Erfindung seien im Folgenden anhand der Tafel I im Anhang im Vergleich zum Stande der Technik der Reichlängen-Codierung und unter weiterer Würdigung desselben dargestellt:

In Tafel I ist mit A ein übliches Codiersystem mit variabler Länge, mit B ein übliches Codiersystem mit Aufteilung und mit C ein Codiersystem nach der Erfindung bezeichnet. Alle drei Codiersysteme bewirken die Codierung des zweiwertigen Signalpegels bzw. der Binärwerte eines Binärsignales, z.B. eines Faksimile-Bildsignales, das durch Abtastung eines Bild-Origninales gewonnen wird und aus einer Serie von Schwarz- und Weiss- . pegeln jeweils unterschiedlicher Länge, der sogenannten Reichoder Lauflänge RL, besteht.

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Die Tafel I zeigt die RL-Codes der Codiersysteme A, B und C, Bei jedem Codiersystem sind die RL-Codes langer als die natürlichen Dualzahlen, um sie getrennt erkennen und damit eindeutig zwei benachbarte RL-Codes voneinander unterscheiden zu können. Wenn alle RL-Codes eine gleiche feste Länge hätten, wäre das Problem der Kennzeichnung der Zwischenräume zwischen benachbarten RL-Codes beseitigt. Jedoch wäre dann das Kompressions- bzw. Verdichtungsverhältnis schlechter.

An sich sind sogenannte Kompakt-Codes, welche die kleinste durchschnittliche Code-Länge haben, als Shannon-Fano-Code und als Huffman-Code bekannt geworden. Jedoch sind die Kompakt-Codes nicht immer zur Verwendung bei Codiersystemen geeignet. Da jedoch im statistischen Durchschnitt die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Reichlänge umso grosser ist, je kleiner die Reichlänge ist, kann man auch mit der Massnahme, eine kurze Reichlänge RL durch einen kurzen Code darzustellen, einen Code erhalten, der dem Kompakt-Code praktisch gleicht.

Beim üblichen Codiersystem A mit variabler Länge wird jede Reichlänge unabhängig davon codiert, ob das zugehörige, ursprüngliche Binär- bzw. Bildsignal weisse oder schwarze Bildelemente darstellt. Der kurzen RL 1 ist ein spezieller kurzer Code "10? und der kurzen RL 2 ein spezieller kurzer Code "11" zugeordnet bzw. zugewiesen. Bei der Decodierung wird dann, wenn das erste Bit an der niedrigeren Stelle als "0" erkannt wird, das zweite Bit zu einem Code "1" von einem Bit decodiert, während dann, wenn das erste Bit an der niedrigeren Stelle als "1" erkannt wird, das zweite Bit zu einem Code "10" von zwei Bits decodiert wird. Reichlängen, die grosser als 2 sind, werden durch eine Folge von "0" dargestellt, bei der die Anzahl der "O" (n-1) beträgt, was um 1 kleiner als die Bit-Anzahl η der natürlichen Dualzahl (RL-1) ist. Zur Darstellung gehört ferner ein der Folge von "0" nachgestellter Code (RL-1)(2), welcher die (natürliche) Dualzahl eines Zahlenwertes ist, die man erhält, indem man 1 von RL subtrahiert. Beispielsweise wird die RL 10 zu dem Codesignal

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"0001001" codiert, das aus drei "0" besteht, was 1 kleiner als die Bit-Anzahl 4 des Codes "1001" ist, welcher die Dualzahl mit dem Zahlenwert 9 darstellt, welche durch Subtraktion von 1 von 10 erhalten wurde, sowie aus dem Code "1001" selber. Die Reichlänge kann decodiert werden, indem die Anzahl n-1 der aufeinander folgenden "0" ausgehend vom Anfang des zu decodierenden Codes ermittelt und eine 1 zur folgenden Dualzahl addiert wird, welche aus η-Bits besteht. Bei diesem Codiersystem wird eine Reichlänge, die bei Darstellung mit einer Dualzahl η Bits besitzt, in ein Wort codiert, das (2n-1) Bits oder (2n-3) Bits aufweist.

Schwarze Reichlängen werden von weissen Reichlängen durch Einfügung eines Kennbits, das für eine schwarze oder weisse RL des ursprünglichen Bildes steht, in das Synchronisiersignal unterschieden. Mit dem Kennbit wird festgelegt, ob der erste, auf das Kennbit folgende RL-Code einer Serie empfangener RL-Codes einen Schwarz- oder, einen ¥eisswert bedeutet. Die anschliessenden RL-Codes werden in der Weise unterschieden, dass anschliessende RL-Codes jeweils einen Schwarzwert bedeuten, wenn der vorhergehende RL-Code einen Weisswert bedeutet, und dass anschliessende RL-Codes jeweils einen Weisswert bedeuten, wenn der vorhergehende RL-Code einen Schwarzwert bedeutet.

Beim üblichen Codiersystem B mit Aufteilung wird die Dualzahl RL (2) ausgehend von ihrer niedrigsten Stelle in eine bestimmte Anzahl von Bit-Blöcken aufgeteilt. Wenn die Bit-Anzahl des Blockes an der höchsten Stelle kleiner als eine vorbestimmte Anzahl von Bits ist, wird dieser Block am oberen Ende mit "O" als Pseudozeichen für die fehlenden Bits bis zum Erreichen der vorbestimmten Anzahl aufgefüllt. Wenn die RL einem Weisswert entspricht, wird jedem Block eine "0" als Kennbit zugestellt, Wenn die RL einem Schwarzwert entspricht, wird jedem Block eine "1" als Kennbit zugestellt. Beispielsweise wird die weisse RL 9 zu einem Codesignal "010001" codiert, injdem die Dualzahl "1001" ausgehend von der niedrigsten Stelle in zwei Blöcke "10" und "01" aufgeteilt und jedem

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dieser Blöcke "10" und "01" ein weisses Kennbit "0" zugestellt wird, woraus sich "010"bzw. "001" und zusammengesetzt aus diesen "010001" ergibt. In entsprechender Weise würde die schwarze RL 9 zu "110101" codiert.

Zur Decodierung wird das empfangene Codesignal in Blöcke aufgeteilt, von denen jeder Bits enthält, die sich durch Hinzufügen eines Kennbits zu einer bestimmten Bit-Anzahl des oben genannten Blockes (3 Bits beim Beispiel nach Tafel I) ergeben. Das Kennbit in jedem Block wird so geprüft, dass mehrere Blöcke, deren Kennbit den gleichen Binärwer hat, zu einer Serie zusammengestellt werden. Die RL wird durch die Zahlenwerte der Dualzahlen bzw. -ziffern wiedergegeben, welche nach Entfernung der einzelnen Kennbits aus den Blöcken übrig bleibt. Das Kennbit gibt an, ob es sich um einen Weiss- oder Schwarzwert handelt. Beim Codiersystem B mit Aufteilung wird ein RL-Code, der als Dualzahl aus η Bits besteht, in ein Wort mit n(K+1)/K Bits (der Dezimalteil wird als ein Bit gezählt) codiert, wobei K die Anzahl der Bits in jedem Block bedeutet.

Mit der Erfindung kann der Einfluss von Gleichstrom-Unterdrückungseigenschaften einer Übertragungsleitung unter Beibehaltung des praktisch gleichen Kompressionsverhältnisses wie beim normalen Reichlängen-Codiersystem beseitigt werden. Ausserdem kann mit der Erfindung ein empfangenes Bild einer Positiv-Negativ-Umkehr durch eine Polaritätsumkehr des empfangenen Codesignals unterzogen werden. Dies soll im Folgenden erläutert werden.

Beim üblichen Codiersystem mit variabler Länge wird "0" mit Absicht nacheinander wiederholt. Ersichtlich umfasst dieses Codiersystem daher viele Gleichstrom- und niederfrequente Komponenten. Dies bedeutet, dass das übliche Codiersystem A mit variabler Länge nicht für Übertragungsleitungen geeignet ist, welche Gleichstrom-Unterdrückungseigenschaften besitzen. Ausserdem besitzt das Codiersystem A mit variabler Länge untereinander gleiche Pegel, welche lange andauern, so dass die

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Gefahr besteht, dass die Synchronisation der Bits mit der Zeit verlorengeht.

Im Gegensatz hierzu besitzt das Codiersystem B mit Aufteilung nur relativ kurz andauernde gleichbleibende Pegel, so dass die Synchronisation der Bits in einem guten Zeitmass erfolgen kann und also dieses Codiersystem in dieser Hinsicht dem Codiersystem A mit variabler Länge überlegen ist. Andererseits wird beim Codiersystem B mit Aufteilung eine "0^w als Kennbit der weissen RL und eine "1" als Kennbit der schwarzen RL hinzugefügt» Deshalb weist der weisse Code viele ¹¹O" und der schwarze Code viele "1" auf. Dies führt dazu, dass das durch Umsetzung erhaltene Codesignal eine niederfrequente Komponente aufweist, deren Änderungsfrequenz dem Wechsel von Schwarz nach Weiss und umgekehrt entspricht, und dass deshalb ein Bildsignal, das viel Weiss oder viel Schwarz enthält, zur Erzeugung einer relativ grossen Gleichstromkomponente führt. Es besteht also die Gefahr, dass die Genauigkeit der Informationsübertragung bei einer Übertragungsleitung beeinträchtigt wird, die Gleichstrom-Unterdrückungseigenschaften besitzt.

Ausserdem wird sowohl bei dem Codiersystem A mit variabler Länge als auch bei dem Codiersystem B mit Aufteilung bei einer Polaritätsumkehr des übertragenen Codesignales die Bedeutung des Codes vollständig verändert, so dass mit einem umgekehrten Codesignal ein sinnloses Bild erhalten wird.

Im Gegensatz hierzu ist das Codiersystem C, das bei der Erfindung Anwendung findet, in der Lage, eine gute Übertragungsgenauigkeit auch bei Übertragungsleitungen mit Gleichstrom-Unterdrückung sicherzustellen und ausserdem eine Positiv-Negativ-Umkehr des empfangenen Bildes durch einfache Polaritätsumkehr des übertragenen Codiersignales zu bewirken.

Es folgt eine Erläuterung des Prinzips, das dem bei der Erfindung Anwendung findenden Codiersystem C unterliegt. Um

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den Code unempfindlich gegenüber Gleichstrom-Unterdrückungseigenschaften einer Übertragungsleitung zu machen, kommt eine Serie von Codes an sich zur Anwendung, welche keine Gleichstromkomponente und keine niederfrequente Komponente besitzen. Zu diesem Zweck wird bei dem Codiersystem C für die Codierung der Reichlänge bei abwechselndem Auftreten der weissen RL und der schwarzen RL die Frequenz des Auftretens von "0" und "12, welche diese schwarze und weisse RL bilden, untereinander gleichgemacht. Ausserdem ist die Frequenz des Auftretens von "0" und "1" selbst dann untereinander gleich, wenn nur der weisse RL-Code oder nur der schwarze RL-Code aufeinander folgend erzeugt wird. Durch Anwendung dieser Massnahmen wird sichergestellt, dass keine Gleichstromkomponente vorhanden ist und dass die niederfrequenten Komponenten gering sind.

Zur Erreichung des genannten Zwecks wird bei der Erfindung der folgende Codier-Vorgang durchgeführt: Als erstes wird die weisse oder schwarze RL, die codiert werden soll, durch eine binär-codierte Zahl in Radixschreibweise mit der Basis m, kurz durch eine m-Zahl, also z.B. durch eine Dualzahl oder Oktalzahl (m = 2; m = 8) dargestellt. Diese m-Zahl wird ausgehend von ihrer niedrigsten Stelle in Blöcke aufgeteilt, von denen jeder η Bits bzw. Blockelemente aufweist. Wenn der Block an der höchsten Stelle kürzer als η Bits ist, wird zur höchsten Stelle eine Anzahl von "0" als Pseudozeichen hinzugefügt, die der Anzahl der für einen vollständigen Block fehlenden Bits gleicht.

Jeder so erhaltene Block wird in ein Codewort umgesetzt, welches einem der Zahlenwerte 0, 1, ..., m-1 der m-Zahl entspricht. Diese Umsetzung findet getrennt und unterschiedlich für weisse und für schwarze Bildelemente statt. Daher werden für beide Arten Bildelemente jeweils m-Codwörter, insgesamt also 2m verschiedene Codewörter benötigt.

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Die oben angegebene Zuordnung bedeutet, dass die Codewörter jeweils aus mindestens n-1 Bits zusammengesetzt sein müssen. Wenn von einer festen Länge der Codewörter Gebrauch gemacht wird, um benachbarte Anordnungen von Codewörter voneinander unterscheiden zu können, ist die notwendige Länge der Codewörter grosser als (n+1) Bits. Ersichtlicherweise können daher die 2m Codewörter ohne Überlappung aus einem Vorrat von Codewörtern ausgewählt werden, die jeweils eine bestimmte Länge 1 haben, die grosser oder gleich (n+1) Bits ist. Zur Decodierung lassen sich diese 2m Codewörter zurück in eine m-Zahl umsetzen, welche sich aus den einzelnen Blöcken entweder für weiss oder schwarz ergibt, wobei die Codewörter voneinander unterschieden werden und deshalb decodiert werden können.

Um das mit der Erfindung angestrebte Ziel zu erreichen, ist es nicht nur notwendig, jede entsprechende Umsetzung durchzuführen, sondern auch die folgenden Bedingungen einzuhalten. Es wird nämlich ein ursprünglicher Satz binärer Codewörter, die Blöcken zugeteilt sind, welche eine weisse RL darstellen, zu einer ersten Gruppe gemacht, und ein weiterer ursprünglicher Satz binärer Codewörter, die Blöcken zugeteilt sind, welche eine schwarze RL darstellen, zu einer zweiten Gruppe gemacht. Hierbei wird in jeder Gruppe die Anzahl der ¹¹0",mit denen alle Codewörter der jeweiligen Gruppe gebildet sind, gleich der Anzahl der "1" in der Gruppe gemacht. Dies bedeutet, dass selbst dann, wenn Codewörter, die ausschliesslich weisse oder ausschliesslich schwarze Bildelemente repräsentieren, langer andauern, die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von "0" genauso hoch wie die für das Auftreten von "1" wird, mit anderen Worten die Häufigkeit beider Binärwerte gleich gross wird. Dadurch wird eine praktisch vollständige Unterdrückung der Gleichstromkomponente möglich, welche die Ursache dafür ist, dass Gleichstrom-Unterdrückungseigenschaften der Übertragungsleitung nachteiligen Einfluss auf die Übertragung haben können. Ausserdem werden auch niederfrequente

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Komponenten in dem gebildeten Codesignal weitgehend vermieden.

Bei dem in der Tafel I dargestellten Beispiel eines Codiersystems C, das im Rahmen der Erfindung Anwendung findet, sind die RL durch binärcodierte 4-Zahlen, d.h. Tetral-Zahlen (n = 4) dargestellt, während die Bit-Anzahl η der Blöcke gleich 2 ist und Codewörter verwendet werden, die je-

vier wells aus 1=3 Bits bestehen. Hierbei sind die / Codewörter "000", "101", "110" und "011" als die erste Gruppe von Codewörtern ausgewählt, welche den Zahlenwerten 0, 1,2 und 3 der Ziffern der Tetral-Zahl im Falle "weisser" Blöcke ent-

vier
sprechen. Die / Codewörter "111V, "010", "001" und "100" sind als die zweite Gruppe von Codewörtern ausgewählt, welche den Zahlenwerten 0, 1, 2 und 3 der Ziffern der Tetral-Zahl im Falle "schwarzer" Blöcke entsprechen. Man sieht, dass hierbei in jeder Gruppe die Anzahl der "0" und die Anzahl der "1", mit denen die Codewörter der Gruppe gebildet sind, untereinander gleich sind, nämlich jeweils 6 betragen bei insgesamt 12 Bits der jeweils vier Codewörter einer Gruppe«,

Im Folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung von Codesignalen, wie sie mittels zweier bekannter Codiersysteme und mittels des Codiersystems der Erfindung erhalten werden für eine RL=1234;

Fig. 2, 3 und 4 jeweils ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung zum Umsetzen von Binärsignalen in Codesignale;

Fig. 5 und 6 jeweils ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Decodieren der Codesignale, die z.B. mit den Vorrichtungen nach FIg. 2, 3 und 4 erhalten werden.

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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 werden nun das übliche Codiersystem A mit variabler Länge sowie das übliche Codiersystem B mit Aufteilung verglichen mit dem Codiersystem C für die Erfindung, wobei eine Lauf- bzw. Reichlänge RL=1234 zugrundegelegt wird, die als Dualzahl "10011010010" lautet und in eine Serie von Codewörter umgesetzt wird.

Bei dem Codiersystem A wird die Dualzahl in einen Code mit 21 Bits umgesetzt. Dieser besteht aus10 Bits "0", was um 1 kleiner als die Bit-Anzahl 11 ist. Die Serie von "0" wird dem Anfang einer Dualzahl "10011010001" vorgestellt, welche um 1 kleiner als die RL 1234 ist. Im Ergebnis liegen somit 16 "0" und 5 "1" vor, so dass "0" und "1" bezüglich ihrer Häufigkeit oder Anzahl extrem im Ungleichgewicht sind. Ausserdem sind die 10 Bits "0" an einer Stelle konzentriert, so dass eine irreguläre Synchronisation der Bits auftreten kann·

Beim Codiersystem B nach Fig. 1 werden die Bits der RL 1234 ausgehend von der niedrigsten Stelle in 6 Blöcke aufgeteilt, von denen jeder 2 Bits umfasst. Wenn RL 1234 weiss ist, wird zu jedem Block ein Kennbit "0" hinzugefügt, wodurch sich 18 Bits ergeben. Wenn RL 1234 schwarz ist, wird zu jedem Block ein Kennbit "1" hinzugefügt, wodurch sich ebenfalls 18 Bits ergeben. Die Bits von RL 1234 werden also in einen Code mit 18 Bits codiert. Wenn die RL 1234 ein weisses Bildelement ("0") darstellt, wird die Anzahl von "0" 13 und die Anzahl von "1" 5. Wenn die RL 1234 ein schwarzes Bildelement ("1") darstellt, wird die Anzahl von "0" 7 und die Anzahl von "1" 11. Es liegt also auch beim Codiersystem B mit Aufteilung ein Ungleichgewicht vor.

Im. Gegensatz hierzu werden bei der Erfindung unter Anwendung des Codiersystems C nach Fig. 1 die Bits von RL 1234, die als binärcodierte Tetralzahl (m=4) vorliegt, ausgehend von der niedrigsten Stelle in 6 Blöcke von je 2 Bits aufgeteilt. Wenn RL 1234 weiss bedeutet, werden diese 6 Blöcke in Codewörter umgesetzt, welche zu einer ersten Gruppe von Codewörtern

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gehören, die unter C in Tafel I wiedergegeben sind. Wenn die RL 1234 schwarz bedeutet, werden diese 6 Blöcke in Codewörter umgesetzt, welche zu einer zweiten Gruppe von Codewörtern gehören, die ebenfalls unter C in Tafel I wiedergegeben sind. Dies bedeutet, dass bei einer weisseh RL 1234 die Anzahl der Bits »0» 10 und die Anzahl der Bits »1» 8 wird, während bei einer schwarzen RL 1234 die Anzahl der Bits "O" 8 und die Anzahl der Bits "1" 10 wird. Aus obigem Vergleich ist ersichtlich, dass das Gleichgewicht zwischen der Anzahl von "O" und der Anzahl von ⁿ1ⁿ beim erfindungsgemäss verwendeten Codiersystem C weitaus besser als bei den üblichen Codiersystemen A und B ist. Die nicht im Gleichgewicht befindliche Komponente steht beim Codiersystem C im allgemeinen geschlossen am vorderen oder hinteren Ende des restlichen RL-Codes bzw. Codesignales, so dass die nicht im Gleichgewicht befindliche Komponente als die niederfrequente Komponente in einem Spektrum des übertragenen Codesignals auftritt.

Bezüglich der Gleichstromkomponente ist bei dem Codiersystem C festzustellen, dass die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von "0" und "1" über eine, ausreichend lange Serie von Codes miteinander gleich ist, da dem Code die gleiche Anzahl von "0" und "1" zugewiesen ist. Eine Gleichstromkomponente wird also unterdrückt. Beim Codiersystem C wird der Code für einen Teil des ursprünglichen Bildes, welches viele weisse Bildelemente umfasst, auf "0" konzentriert, während der Code für Teile des Bildes, welche viele schwarze Bildelemente umfassen, auf "1" konzentriert wird. Deshalb ist mit dem Codiersystem B eine ausreichende Unterdrückung von Gleichstromkomponenten oder sehr niederfrequenten Komponenten nicht möglich. Im Gegensatz hierzu kann das erfindungsgemäss verwendete Codiersystem C auch dann die Gleichstromkomponente des ursprünglichen Bildes wirksam unterdrücken, wenn dieses viele weisse oder vie- · le schwarze Bildelemente besitzt.

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Ausserdem sind bei dem Codiersystem C nach Tafel I die Codewörter, welche zur ersten Gruppe gehören und zur Darstellung von weissen RL benutzt werden, sowie die Codewörter, die zur zweiten Gruppe gehören und zur Darstellung von schwarzen RL benutzt werden, paarweise mit jeweils denjenigen Codewörtern, welche die gleiche RL bedeuten komplementär zueinander. Mit anderen Worten steht dort, wo in der ersten Gruppe der Codewörter eine "0" steht, in der zweiten Gruppe der Codewörter eine "1", und umgekehrt. Deshalb kann man auf der Empfangsseite eine Positiv-Negativ-Umkehr des wiederzugebenden Bildes in einfacher Weise durch eine Polaritätsumkehr des übertragenen Codesignales erreichen.

Bei dem Codiersystem C nach Tafel I wird mit einer binärcodierten Tetralzahl gearbeitet, d.h. mit 1=3» m=4 und n=2.

Anhand der Tafel II im Anhang werden nur weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäss zur Anwendung kommenden Codiersystems beschrieben.

Bei dem hierzu gehörenden Codiersystem D nach Tafel II wird der Ausgangs-Vorrat von Codewörtern durch Wahl von 1=4 gross gemacht, während m=4 und n=2 gegenüber dem vorherigen Ausführungsbeispiel unverändert bleiben. Aus dem Vorrat von 4-Bit-Codewörtern werden (1001), (0101), (0011) und (0001) für weise RL und (0110), (1010), (1100) und (1110) für schwarze RL ausgewählt. Die genannten Codewörter sind in jeder Gruppe jeweils den ursprünglichen Elementen (00), (01), (10) bzw. (11) der binärcodierten Tetralzahl, welche RL darstellt, zugeordnet, wobei jeder Block entsprechend den angegebenen, ausgewählten Codewörtern umgesetzt wird. Beim Ausführungsbeispiel entspricht für die aus dem ursprünglichen Vorrat ausgewählten Codewörter von jeweils 4 Bits die Anzahl der "0" der Anzahl der ."1" mit Ausnahme der Codewörter (0001) und (1110), die der weissen "11" der schwarzen "11" zugeordnet sind. Entsprechend enthalten die Codewörter praktisch keine Gleichstromkomponente.

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Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird daher eine noch weitergehende Unterdrückung der Gleichstromkomponenten und der niederfrequenten Komponenten als "beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel C nach Tafel I erreicht.

Gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird für ein Codiersystem E nach Tafel II 1=4, m=3 und n=2 gewählt, die RL wird also durch eine binärcodierte Trialzahl wiedergegeben. Für weisse RL sind die Codewörter (1001), (0101) und (0011) und für schwarze RL die Codewörter (0110), (1010) und (1100) aus dem ursprünglichen Vorrat von 4-Bit-Codewörtern (1=4) in Zuordnung zu den ursprünglichen Elementen (00), (01) bzw. (10) der binärcodierten Trialzahl ausgewählt, welche die jeweilige RL darstellt. Bei der genannten Wahl der Parameter ist /also möglich, nur solche Codewörter den Blöcken zuzuordnen, welche schon für sich genommen überhaupt keine Gleichstromkomponente aufweisen. Dafür ist allerdings das Kompressiohsverhälternis schlechter.

Bei dem nach der Erfindung zur Anwendung kommenden Codiersystem sind die Werte der Parameter 1, m und η nicht auf die für die Ausführungsbeispiele angegebenen Werte beschränkt; verschiedene andere positive ganzzahlige Werte können diesen Parametern zugeordnet werden.

Es werden nun verschiedene erfindungsgemässe Vorrichtungen erläutert, die mit dem zuvor erläuterten Codiersystem arbeiten.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Umsetzung eines Binärsignals in ein Codesignal nach dem erfindungsgemäss angewendeten Codiersystem dargestellt. Das Binärsignal V, welches weisse und schwarze Bildelemente darstellt, wird an einem Eingangsanschluss 1 einer Steuerschaltung 2 zugeführt. Diese gibt einen Weiterzählimpuls CU an einen Reichlängen-Zähler 3 während einer Periode einer weissen

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Reichlänge oder einer schwarzen Reichlänge des Binärsignales V ab. Wenn ein Übergangspunkt zwischen weiss und schwarz von der Steuerschaltung 2 festgestellt wird, gibt diese ein Speichersignal LO an ein Schieberegister 4 ab, zu welchem auch der Inhalt RL des Reichlängen-Zählers 3 überstellt wird. Anschliessend wird der Zähler 3 mittels eines Löschimpulses CL von der Steuerschaltung 2 gelöscht, damit er seine Zählung anschliessend fortsetzen kann. Ein von der Steuerschaltung dem Schieberegister 4 zugeführter Schiebeimpuls SH bewirkt, dass der vom Zähler 3 in das Schieberegister 4 überstellte Inhalt RL in diesen um einen Block von η Bits (bei Fig. 2 ist η = 2) in Richtung zur stellenwert-höchsten Seite, der SH-Seite, verschoben wird. Das Schieberegister 4 gibt die η Bits in einem Block an, der SH-Seite an einen Codeumsetzer

5 ab, der ausserdem von der Steuerschaltung 2 eine Schwarz/ Weiss-Information S/W erhält, die dem jeweiligen Block zugeordnet ist. Im Codeumsetzer 5 wird jeder Block in ein entsprechendes Codewort für weiss oder schwarz nach Massgabe einer Codierungstafel, z.B. der Tafel I, Spalte C oder der Tafel II, Spalten D oder E, umgesetzt. Die erzeugten Codewörter werden an einen P/S-(Parallel/Serien)-Umsetzer 6 abgegeben. Die Codeumsetzung kann mit bekannten Transistor-Verknüpfungsschaltungen, z.B. mit TTL-Schaltungen (Transistor-Transistor-Logik-Schaltungen) oder programmierbaren Logik-Feldern (PLA), durchgeführt werden. Der P/S-Umsetzer

6 ändert die Codewörter bzw. -daten in aufeinanderfolgende codierte Blocke, setzt also die parallel anfallenden Codewörter in ein serielles Codesignal Vo um, welches an einem Ausgangsanschluss 8 abgegeben wird.

Wenn die Codewörter in aufeinder folgenden Blöcken von Parallel-Form in Serien-Form umgesetzt werden, wobei die Codes η Bits für η Bits vom oberen Bit des Inhalts RL des Reichlängenr-Zählers 3 aus umgesetzt werden, werden die RL-Daten des Blockes von η Bits, der vom Schieberegister 4 zum Eingangsanschluss des Codeumsetzers 5 geliefert wird, auch einem Nulldetektor 7 zugeführt, welcher die RL-Daten des

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Blockes η Bits derart überwacht, dass obere redundante Daten, welche "0" entsprechen, unbeachtet bleiben und nicht in serielle Daten geändert werden. Wenn der Nulldetektor 7 nicht Null betragende, signifikante Daten von η Bits erkennt, liefert er einen Ausgang Z zum P/S-Umsetzer 6, wodurch dieser in Gang gesetzt wird. Wenn die Codierung des Inhaltes RL des Re*ichlängenzählers 3, d.h. des Inhaltes des Schieberegisters 4 beendet ist, liefert die Steuerschaltung 2 ein Stoppsignal HA zum P/S-Umsetzer 6. Hierdurch wird der P/S-Umsetzer 6 angehalten und ist dann bereit für die Ankunft der signifikanten RL-Daten. In gleicher Weise werden die nachfolgenden Inhalte RL des Zählers 3 codiert. Auf diese Weise wird am Ausgangsanschluss 8 des P/S Umsetzers 6 ein codiertes Ausgangssignal Vo erhalten, das dem Binärsignal V entspricht, welches dem Eingangsanschluss 1 der Steuerschaltung 2 zugeführt wird.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 werden die RL-Daten des Reichlängen-Zählers 3 einem Codeumsetzer 5 nacheinander in Blöcken von jeweils η Bits aus der SH-Seite zugeführt und nacheinander codiert.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 einer Vorrichtung, die mit dem für die Erfindung vorgeschlagenen Codiersystem arbeitet, werden die RL-Daten vom Reichlängen-Zähler 3 in Blöcke von jeweils η Bits ausgehend von der Stellenwert-niedrigsten Seite, der SN-Seite, aufgeteilt, und die Blöcke mehreren Codeumsetzern, 5, 5, 5... zugeführt, mittels welchen die RL -Daten codiert werden. (In Fig. 2 und 3 werden die gleichen Bezugsziffern und Symbole für gleiche Bauelemente und Signale verwendet. In gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. wird das Binärsignal V, welches weisse und schwarze Bildelemente repräsentiert, an einem Eingangsanschluss 1 der Steuerschaltung 2 zugeführt.

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Der Reichlängen-Zähler 3 zählt die weisse oder die schwarze Reichlänge des Binärsignales V. Nach Abschluss der Zählung einer Reichlänge wird der Inhalt RL des Zählers 3 von der SN-Seite dem Codeumsetzer 5 zugeführt, welcher jeweils einem der Blöcke mit η Bits entspricht. Gleichzeitig wird allen Codeumsetzern 5 die S/W-Information zugeführt.

In jedem Codeumsetzer 5, der jeweils einem Block entspricht, wird die gleiche Codeumsetzung wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 durchgeführt. Die so erhaltenen Codedaten werden in das Schieberegister 4 eingegeben. Die in das Schieberegister 4 eingegebenen Codedaten werden aus der SN-Seite heraus zum Ausgangsanschluss 8 verschoben, um das Codesignal Vo zu erhalten. In diesem Fall wird "O" von der SH-Seite aus ergänzt. Nach Abschluss der Verschiebung der signifikanten Teile werden alle parallelen Ausgänge des Schieberegisters 4 zu "0", was durch den Nulldetektor 7 festgestellt wird. Dann gibt der Nulldetektor 7 das Ausgangssignal Z zur Steuerschaltung 2 ab, um die Codierung der RL-Daten anzuhalten, nachdem die Codedaten des letzten signifikanten Blockes abgegeben worden sind. Die Codierung wird in der erläuterten. Weise fortgesetzt.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung, welche mit dem für die Erfindung vorgesehenen Codiersystem arbeitet (in Fig«, 2, 3 und 4 bezeichnen die gleichen Bezugszahlen und -Symbole gleiche Bauelemente und Signale). Gemäss Fig. 3 werden die Daten jedes Blockes parallel umgesetzt und gleichzeitig in Codes. Im Gegensatz hierzu werden bei der Ausführungsform gemäss Fig. 4 die RL-Daten in das Schieberegister 4 eingegeben, welches jeweils einem Block als Einheit von der SN-Seite zum Codeumsetzer 5 verschiebt. Der .Codeumsetzer 5 bewirkt die Codeumsetzung nacheinander. Die so erhaltenen Codedaten werden in Form von Wörtern in einem Pufferspeicher 9 angesammelt, dessen Ausgang dem P/S-Umsetzer 6 zugeführt und in serielle Daten umgesetzt wird. Die Codierung der RL-Daten wird jeweils in gleicher Weise wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 beendet.

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Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Decodieren der mit den zuvor erläuterten Vorrichtungen bzw. mit den für. die Erfindung angegebenen Codiersystemen erhaltenen Codesignale. Die Codedaten bzw. das Codesignal Vo kommt in serieller Form an einem Eingangsanschluss 10 an und wir von dort einem S/P-(Serien/Parallel)-Umsetzer 11 zugeführt, welcher die seriellen Daten in parallele Daten umsetzt, wobei jeweils ein Codewort, das eine bestimmte Länge hat, als Wort in einem Pufferspeicher 12 akkumuliert wird. Der Inhalt des Pufferspeichers 12 wird in eine Wort-Einheit invertiert, d.h. eine Block-Einheit, und zwar mittels eines Codeumsetzers 13_f welcher weiss von schwarz und umgekehrt unterscheidet, um die Daten auf dem Block, welcher die gleiche RL wie n-Bit-Teile einer binärcodierten m-Zahl darstellt, einem Schieberegister 14 zuzuführen und zur SH-Seite zu verschieben.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 wird angenommen, dass die RL-Daten nacheinander von der SH-Seite übertragen worden sind. Wenn die Inversion von weiss und schwarz unterschieden und mittels des Codeumsetzers 13 erkannt worden ist, wird ein Speichersignal LO von einer Steuerschaltung 15 zu einem Reichlängen-Zähler 16 abgegeben. Das Speichersignal LO bewirkt, dass die LO-Daten, die sich decodiert im Schieberegister 14 befinden, in den Reichlängen-Zähler 16 eingegeben bzw. eingespeichert werden. Anschliessend wird der Löschimpuls CL von der Steuerschaltung 15 zum Schieberegister 14 für dessen Löschung abgegeben. Entsprechend ist dann die Decodierung einer Gruppe von RL-Daten beendet und die Inversion der nächsten RL-Daten wird durchgeführt.

Der Reichlängen-Zähler 16 dient dazu, fortlaufend einen Rückwärtszählimpuls CD weiterzuzählen, der von der Steuerschaltung 15 geliefert wird, bis ein Nulldetektor 17 feststellt, dass der gesamte Inhalt des Lauflängen-Zählers 16 ^H0ⁿ geworden, ist. Während dieser Zeit wird der Pegel aufrechterhalten, welcher dem invertierten Ausgang bezüglich weiss und schwarz entspricht, der vom Codeumsetzer 13 geliefert wird, wodurch das

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schwarze und weisse RL-Signal V an einem Ausgangsanschluss erzeugt wird. Die oben erläuterten Schritte werden dann wiederholt, und die Codedaten Vo werden vollständig zum RL-Signal V decodiert.

Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Decodieren. Für diese wird angenommen, dass die RL-Daten Vo nacheinander von der SN-Seite aus übertragen worden sind. Die als serielle Daten an dem Eingangsanschluss 10 angekommenen Codedaten Vo werden dem S/P-Umsetzer 11 zugeführt, welcher die seriellen Daten in parallele Daten in Form einer Wort-Einheit umsetzt, welche dann im Pufferspeicher 12 akkumuliert wird. Der Inhalt des Pufferspeichers 12 wird in eine Wort-Einheit invertiert, d.h. eine Block-Einheit, und zwar mittels des Codeumsetzers 13» und dann dem Schieberegister zugeführt. Wenn diese Daten anfängliche weisse oder schwarze RL-Daten enthalten, d.h. NS, bewirkt die Steuerschaltung 15, dass diese Daten in den Reichlängen-Zähler 16 eingegeben werden und das Schieberegister 14 gelöscht wird·

Beispielsweise ist der zu empfangende RL-Wert RL=1234, d.h. eine Dualzahl "10011010010". Die anfänglich empfangenen Daten sind "10", so dass diese Information für sich RL=2 bedeutet. Dies führt dazu, dass die in den Reichlängen-Zähler 16 eingespeicherten Daten in eine Zeitinformatitm der schwarzen und weissen Daten mittels der Rückwärtszähl-Methode in gleicher Weise, wie es zuvor anhand der Ausführungsform nach Fig. 5 erläutert wurde, umgesetzt werden. Nach Beendigung der Datenverarbeitung des ersten Blockes wird einem Zähler 19, welcher der Steuerschaltung 15 zugeordnet ist, eine "1" zur Addition zugeführt und dort gespeichert.

Die Daten des als nächsten aus dem Pufferspeicher 12 ausgelesenem Blockes werden in gleicher Weise bearbeitet, und "00" als die RL des zweiten Blockes wird in das Schieberegister 14 eingegeben. Diese Daten sind die zweiten Daten im Inhalt des Zählers 19 an der Steuerschaltung 15 und bedeuten

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"0000", indem die wirksame Anzahl von Ziffern in der Praxis · berücksichtigt wird. Im Ergebnis dient die Steuerschaltung dazu, n=2 Bits für einen Block zur SH-Seite zu verschieben, und "0000" wird in den Reichlängen-Zähler 16 eingegeben. Der Nulldetektor 17 gibt sein Ausgangssignal ab, so dass keine Rückwärts- oder AbwärtszShlung stattfindet. Nach Abschluss der Behandlung des zweiten Blockes wird im Zähler 19 eine "1" hinzu addiert. Mit den gleichen Schritten, die oben beschrieben wurden, werden die RL-Daten "01" des nächsten Blockes im Schieberegister 1& gebildet, und der Inhalt "2" des Zählers 19, der der Steuerschaltung 15 zugeordnet ist, bewirkt eine Verschiebung um zwei Blöcke.

Als Ergebnis wird der wirkliche RL-Wert "010000", der so umgesetzt wurde, in den Reichlängen-Zähler 16 eingegeben. Dann wird der Reichlängen-Zähler 16 um zwei Blöcke rückwärts gezählt; und"""dient" zur Addition der Zeitinförmätlon der schwarzen und weissen Daten.

Wie oben erläutert wurde, wird die RL als die Zeitinformation decodiert. Wenn schwarz und weiss invertiert sind, liefert der Codeumsetzer 13 einen Ausgang zur Steuerschaltung 15, und der Zähler 19 wird gelöscht. So wird die nächste RL decodiert.

/Patentansprüche

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Tafel I (1. Teil)

RT	Dual—	0	A Ungleich lan ges Codiersy-	g Codiersystem mit Aufteilung	Schwarz ("I") RL
	zahl	1	stem mit vari abler Länge	Weiss C¹¹O") RL	100
O	10	-	000	101
1	11	10	001 '	110
2	100	11	010	111
3	101	010	Oil	101100
4	110	Oil	001000	101101
5	111	00100	001001	101110 ·
6	1000	00101	001010	101111
7	1001	00110	001011	110100
8	1010	00111	010000	110101.
9	1011	0001000	010001	110110
10	1100	0001001	010010	110111
11	1101	0001010	010011	111100
12	1110	0001011	011000	111101
13	1111 I	0001100	011001	111110
14	I I I I I	0001101	011010	111111
15 ι	\|RL(2)\|	0001110	011011 1	Kenn- Bits + X
I I - ι I I		I I I I I	I Kenn-\| Bits ;j + Xl
RL	,00...O, ICRL-I) C2)\|	ο g ο g	*¹V!*
	(n-l)Bits η Bits

	t
	\|RL(2)\|


I I
+
RL(2)\|

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Tafel I (2. Teil)

RL	Dual	0	Q Codiersystem nach der Erfindung	Schwarz ("1") RL	I	LOO	I
	zahl	1	Weiss ("0") RL	111
O	10	000	010	I I I
1	11	101	001
2	100	110	100	\|RL(2)\|
3	101	Oil	010111
4	110	101000	010010
5	111	101101	010001
6	1000	101110	010100
7	1001	101011	001111
8	1010	110000	001010
9	1011	110101	001001
10 -	1100	110110	001100
11	1101	110011	100111
12	1110	011000	100010
13	1111 I I I I I	011101	100001
14	\|RL(2)\|	011110	100]
15 I I ■ ι I I		011011 I I I I
RL	I I I
\ ^J

I I I
+ \|RL(2)\|

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Tafel II

j RL	D Ä=4, m=4, η=2	Weiss C¹¹O") RL	Schwarz C¹¹I") RL	E I=A, m=3, n=2	Weiss ("0") RL	Schwarz ("1") RL
O 1 2 3 4 5 6 7 δ ! I !	Binär codier te Tetral- zahl	1001 0101 0011 0001 01011001 01010101 01010011 01010001 I I I I	0110 1010 1100 : mo 10100110 10101010 10101100 10101110 I I I I	Binär codier te Trial- zahl	1001 0101 0011 01011001 01010101 01010011 I I I I I I I	0110 1010 1100 10100110 10101010 10101100 I I • ι i I I I I
00 OI 10 11 0100 0101 0110 Olli 1000 I I I	00 01 10 .0100 0101 0110 1000 i I I I I I

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/Patentansprüche

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Umsetzen von Binärsignalen variabler Länge, insbesondere der Schwarz-Weiss-Bildsignale einer Faksimile-Abtastung, in zur Übertragung geeignete Codesignale nach einem Codiersystem, bei dem die Länge jedes Binärsignales als abgezähltes Vielfache einer Einheit (Reichlänge RL) durch eine binär codierte Zahl in Radixschreibweise mit Basis m (m-Zahl) ausgedrückt wird, deren aus einem Zeichenvorrat vom Umfang m stammenden Ziffern jeweils durch ein Binärwort mit η Bits (n-Bit-Wort) dargestellt sind, bei dem die m-Zahl in jeweils einer Ziffer entsprechende Blöcke von je η-Bits aufgeteilt wird, und bei dem jeder Block durch ein binäres Codewort bestimmter Länge von mindestens n+1 Bits ersetzt wird, das dem jeweiligen Zahlenwert des Blockes und zusätzlich dem jeweiligen Binärwert des Binärsignales zugeordnet ist, wobei die einer m-Zahl zugeordneten Codewörter zusammen jeweils ein Codesignal bilden, dadurch ge'kennze i cn net , dass die aus einem Vorrat ohne gegenseitige Überlappung ausgesuchten Codewörter in zwei Gruppen von je m Codewörtern aufgeteilt und in jeder Gruppe in bestimmter Reihenfolge geordnet sind, dass in jeder Gruppe für deren Codewörter insgesamt das Verhältnis der Anzahl der Bits des einen Binärwertes zur Anzahl der Bits des anderen Binärwertes gleich oder nahezu gleich Eins ist, und dass die Blöcke einer m-Zahl, die die Reichlänge eines Binärsignals des einen Binärwertes ausdrückt, durch Codewörter aus der einen Gruppe, und Blöcke einer m-Zahl, die die Reichlänge eines Binärsignales des anderen Binärwertes ausdrückt, durch Codewörter aus der anderen Gruppe unter fester Zuordnung zwischen dem Zahlenwert des jeweiligen Blockes und der Ordnungszahl des jeweiligen Codewortes in seiner Reihenfolge ersetzt sind.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Codewörter seriell in der Reihenfolge des ersetzten Blockes zum Codesignal zusammengesetzt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Codewörter mit jeweils gleicher Ordnungszahl in den Reihenfolgen der beiden Gruppen jeweils zueinander komplementär sind.

4. Vorrichtung zum Decodieren der Codesignale, die mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 erzeugt wurden, dadurch gekennzeichnet , dass jedes Codewort des Codesignales invers umgesetzt wird, um einen Block mit einer Information zu erhalten, welche eine Gruppe, zu welcher das Codewort gehört und die Mnärcodierte m-Zahl darstellt, welche der Ordnungszahl des Codewortes entspricht, dass jeder so erhaltene Block für die gleiche Gruppe auf der Basis der Information, welche diese Gruppe angibt, kontinuierlich gemacht und so in einen binärcodierten m-Zahl-Code umgesetzt wird, welcher eine. Länge aus einer Reihe von "0" oder eine Länge aus einer Reihe von "1" darstellt, und dass der Zahlenwert, welcher dem binärcodierten m-Zahl-Code entspricht, in die Länge aus einer Reihe von "0" oder die Länge aus einer Reihe von "1" umgesetzt wird.

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