DE2703854C2 - Bildübertragungsanlage - Google Patents

Description

Bei einer derartigen Bildübertragungsanlage, wie sie in den Hauptpatentanmeldungen P 25 41 688.0 und P 25 43 057.3 näher beschrieben ist, kann der Überlauf des sendeseitigen Pufferspeichers bei heftigen Bewegungen von aufgenommenen Objekten nur mit sichtbaren Verfälschungen des wiedergegebenen Bildes verhindert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, derartige Verfälschungen des wiedergegebenen Bildes zu mindern.

Ausgehend von einer Übertragungsanlage der einleitend geschilderten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein sendeseitiger Pufferspeicher vorgesehen ist, der einen zusätzlichen Ausgang für ein Pufferspeicher-Füllungsgradsignal aufweist, das einen höheren Füllungsgrad als das wenigstens eine ΐί andere Pufferspeicher-Füllungsgradsignal signalisiert, daß eine erste Umschaltersteuerung mit einem zweiten Ausgang vorgesehen ist, daß ein zweiter Umschalter für eine horizontale Unterabtastung vorgesehen ist, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des Quantisierers, ~'< > dessen zweiter Eingang mit einer Quelle für einen Ariiplitudenwert Null, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang der ersten Addierschaltung bzw. mit dem Eingang des VWL-Codcrs und dessen Steuereingang mit dem Ausgang einer zweiten Umschaltersteuerung verbunden ist, deren Eingang wiederum mit dem zweiten Ausgang der sendeseitigen ersten Umschaltersteuerung verbunden ist, daß ein Schätzwertbildner vorgesehen ist, der nur am ersten Eingang des zweiten Umschalters anliegenden Werte verarbeitet und einen Jo mit dem zweiten Ausgang der ersten Umschaltersteuerung verbundenen Steuereingang aufweist, daß eine Interpolationseinrichtung vorgesehen ist, die einen ersten mit dem zweiten Ausgang der sendeseitigen Umschaltersteuerung verbundenen ersten Steuereingang und einen mit dem Ausgang eines mit seinem Eingang an den Ausgang der ersten Addierschaltung angeschlossenen Nulidetektors verbundenen zweiten Steuereingang aufweist, daß eine Kompressionseinrichtung vorgesehen ist, die zwischen dem Ausgang des *» VWL-Coders und dem Eingang des sendeseitigen Pufferspeichers angeordnet ist und einen mit dem zweiten Ausgang der sendeseitigen Umschaltersteuerung verbundenen Steuereingang aufweist, daß ein empfangsseitiger Pufferspeicher vorgesehen ist. der einen zusätzlichen Ausgang für ein Pufferspeicher-Füllungsgradsignal aufweist, das dem Pufferspeicher-Füllungsgradsignal am zusätzlichen Ausgang des sendeseitigen Pufferspeichers um einen durch die Signallaufzeit zwischen dem Eingang des sendeseitigen Pufferspeichers und dem Ausgang des empfangsseitigen Pufferspeichers gegebenen Wert nachfolgt, daß eine Dekompressionseinrichtung mit einem Steuereingang vorgesehen ist, die zwischen dem Ausgang des VWL-Decoders und dem Eingang eines Empfangsfilters mit einem Steuereingang vorgesehen ist, und daß eine dritte Umschaltersteuerung vorgesehen ist, deren Eingang mit dem zusätzlichen Ausgang des empfangsseitigen Pufferspeichers und deren Ausgang mit den Steuereingängen der Dekompressionseinrichtung und des Empfangsfilters verbunden sind.

In dieser Übertragungsanlage wird im Falle eines drohenden Pufferspeicherüberlaufs ein Zusatzmodus vorgesehen. Dieser besteht aus einer horizontalen Unterabtastung 1 :2, bei der in geänderten Bildbereichen nur jeder zweite Abtastwert verarbeitet bzw. übertragen wird, und einer linearen Interpolation der nicht übertragenen, aber geänderten Bildpunktamplituden aus ihren jeweils benachbarten Bildpunktamplituden, und wird erst in Verbindung mit der Tiefpaßfilterung stärkster Wirkung eingeschaltet, so daß nur sehr geringe subjektiv wahrnehmbare Verfälschungen eintreten. Bei Unterabtastung wird der Bitfluß des DPCM-Codierers annähernd halbiert. Die in den Hauptpatentanmeldungen beschriebenen Maßnahmen zur Verhinderung des Pufferspeicherüberlaufs bei kritischen Fällen bewirken bereits sichtbare Bildverfälschungen. Durch die Unterabtastung und Interplation werden diese Maßnahmen erst bei extrem kritischen Situationen erforderlich, so daß auch bei den erstgenannten kritischen Fällen im allgemeinen gute Bildqualität gewährleistet ist.

Vorteilhaft ist es auch, wenn als VWL-Codierer ein kombinierter Cluster- und Huffmancodierer vorgesehen ist, dessen Steuerausgang bei Weglassung des Nulldetektors mit dem zweiten Steuereingang der Interpolationseinrichtung verbunden ist.

Vorieiihafi i&t es auch, wenn ein der Signalisierung des Unterabtastmodus dienender Kennzeichengenerator vorgesehen ist, dessen Eingang mit dem zweiten Ausgang der sendeseitigen Umschaltesteuerung und dessen Ausgang mit dem Steuereingang einer Kennzeicheneinfügungseinrichtung verbunden ist, die zwischen dem Ausgang der Kompressionseinrichtung und dem Eingang des sendeseitigen Pufferspeichers angeordnet ist, und daß eine Kennzeichenerkennungseinrichtung vorgesehen ist, die zwischen dem Ausgang des empfangsseitigen Pufferspeichers und dem Eingang des VWL-Decoders angeordnet ist, und deren Steueraus- _f

gang anstelle des zusätzlichen Ausgangs des empfangsseitigen Pufferspeichers mit dem Eingang der empfangsseitigen Umschaltersteuerung verbunden ist.

Ein vorteilhafter Schätzwertbildner ist dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Addierschaltung, deren erster Eingang mit dem Eingang des Schätzwertbildners und deren Ausgang mit dem ersten Eingang einer vierten Addierschaltung verbunden sind, ein dritter Umschalter, dessen erster Eingang mit dem Ausgang der dritten Addierschaltung, dessen zweiter Eingang mit einer zweiten Quelle für einen Amplitudenwert Null und dessen Steuereingang mit dem Steuerausgang einer vierten Umschaltesteuerung verbunden sind, ein vierter Umschalter, dessen erster Eingang mit dem Ausgang der vierten Addierschaltung, dessen zweiter Eingang mit der zweiten Quelle und dessen Steuereingang mit dem Steuerausgang der vierten Umschaltersteuerung verbunden sind, eine Reihenschaltung aus einer vierten Verzögeningsschaltung der Verzögerungszeit zweier Abtastintervalle und einer ersten Bewertungsschaltung, deren Eingang mit dem Ausgang des dritten Umschalters und deren Ausgang mit dem zweiten Eingang der dritten Addierschaltung und dem ersten Eingang einer fünften Addierschaltung verbunden sind, und eine Reihenschaltung aus einer fünften Verzögeningsschaltung der Verzögerungszeit einer Zeilendauer und einer zweiten Bewertungsschaltung vorgesehen sind, deren Eingang mit dem Ausgang des vierten Umschalters und deren Ausgang mit dem zweiten Eingang der vierten und fünften Addierstufe verbunden sind, deren Ausgang : den Ausgang des Schätzwertbildners bildet

Eine vorteilhafte Variante des Schätzwertbildners ist dadurch gekennzeichnet, daß eine sechste Verzöge- .-..; rungsschaltung einer Verzögerungszeit seines Abtastin- ,: iervails vorgesehen ist, deren Eingang mit dem Ausgang -j_ der dritten Addierschaltung verbunden ist, daß ein ^ fünfter Umschalter vorgesehen ist, dessen erster |i

Eingang mit dem Ausgang der vierten Verzögerungsschaltung, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang der sechsten Verzögerungsschaltung, dessen Ausgang mit dem Eingang der ersten Bewertungsschaltung und dessen Steuereingang mit dem Ausgang einer fünften Umschaltersteuerung verbunden sind, deren Eingang wiederum mit dem ersten Ausgang der ersten Umschaltersteuerung verbunden ist.

E'ne vorteilhafte Interpolationseinrichtung ist dadurcn gekennzeichnet, daß eine sechste Addierschaltung, deren erster Eingang über eine dritte Bewertungsschaltung und deren zweiter Eingang über eine vierte Bewertungsschaltung und eine sechste und siebente Verzögerungsschaltung der Verzögerungszeit eines Abtastintervalls mit dem Eingang der Interpolationseinrichtung und deren Ausgang mit dem ersten Eingang eines fünften Umschalters verbunden sind, dessen zweiter Eingang mit dem Verbindungspunkt der sechsten und siebenten Verzögerungsschaltung verbunden sind, ein UND-Gatter, dessen Ausgang mit dem Steuereingang des fünften Umschalters, dessen erster Eingang über eine achte Verzögerungsschaltung der Verzögerungszeit eines Abtastintervalls mit dem ersten Steuereingang der Interpolationseinrichtung verbunden sind, und ein ODER-Gatter vorgesehen sind, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des UND-Gatters und dessen erster Eingang unmittelbar und dessen zweiter Eingang über eine achte Verzögerungsschaltung der Verzögerungszeit zweier Abtastintervalle mit dem zweiten Steuereingang der Interpolationseinrichtung verbunden sind.

Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Fig.] zeigt eine Übertragungsanlage nach der Hauptanmeldung P 25 41 688.0;

F i g. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Übertragungsanlage;

F i g. 3 zeigt einen steuerbaren Schätzwertbildner;

K i g. 4 zeigt ein Bildpunkt-Unterabtastraster;

F i g. 5 zeigt eine Interpolationseinrichtung; und

F i g. 6 zeigt ein Verarbeitungsschema dieser Interpolationseinrichtung.

Die Übertragungsanlage nach Fig. 1 enthält einen Eingang 1, einen DPCM-Coder 2, einen VWL-Coder 3, einen sendeseitigen Pufferspeicher 4, einen Übertragungskanal 5, einen empfangsseitigen Pufferspeicher 6, einen VWL-Decoder 7, ein Empfangsfilter 8 und einen Ausgang 9.

Der DPCM-Coder 2 enthält eine Subtrahierschaltung 10, eine Verzögerungsschaltung 11, zwei Transversalfilter 12 und 12' mit annähernd rotationssymmetrischem Tiefpaßcharakter, einen Umschalter 13, eine Subtrahierschaltung 14, eine Quantisierschaltung 15, einen Schätzwertbildner 16 mit einer Addierschaltung 23 und mit einer Verzögerungsschaltung 22, Addierschaltungen 17 und 18 sowie Verzögerungsschaltungen 19 und 20.

Der sendeseitige Pufferspeicher 4 erhält einen Ausgang a, der bei einem gewissen Pufferspeicher-Füllungsgrad ein Signal abgibt. Ein weiterer Ausgang b deutet an, daß der sendeseitige Pufferspeicher 4 weitere Ausgänge aufweisen kann, die bei der Verwendung weiterer Transversalfilter 12' weitere Pufferspeicher-Füliungsgrade signalisieren können.

Schließlich ist noch eine Umschaltersteuerung 21 vorgesehen, die den Umschalter 13 in Abhängigkeit vom Pufferspeicher-Füllungsgrad des sendeseitigen Pufferspeichers 4 steuert.

Zur Erklärung der Funktionsweise werden die Verzögerungsglieder 11 und 20 durch Kurzschlüsse ersetzt, da diese lediglich zur Anpassung an die Laufzeit der Transversalfilter 12, 12' dienen, welche zwischen dem Ausgang der Subtrahierschaltung 10 und dem Eingang der Subtrahierschaltung 14 in Abhängigkeit von gewissen noch zu erläuternden Steuerkriterien eingefügt werden sollen. Voraussetzung für diese Vereinfachungen ist dann, daß für das Verzögerungsglied 19 eine Verzögeriingszeit von einer Bilddauer und

in für die eingefügten Transversalfilter 12, 12' eine — physikalisch zwar nicht mögliche — Laufzeit von Null angenommen werden. Diese Transversalfilter 12, 12' sollen nämlich eine möglichst rotationssymmetrische Impulsantwort aufweisen, also auch zukünftige BiIdpunkte zur Bildung der Impulsantwort heranziehen.

Die am Eingang 1 anliegenden Abtastproben der Bildamplituden in Form von PCM-Codewörtern werden durch die jeweils um genau eine Bilddauer zurückliegenden vorausgeschätzt. Der daraus resultierende Schätzfehler erster Art wird durch die Subtrahierschaltung 10 gebildet, und zwar als Differenz zwischen den codierten Amplituden des aktuellen Bildes und den am Ausgang des Verzögerungsglieds 19 anstehenden des vorangegangenen Bildes. Dieser Schätzfehler, auch Bild-Bild-Differenz genannt, bildet das Eingangssignal eines lntraframecodierers (Innerbildcodierers), bestehend aus der Subtrahierschaltung 14, der Quantisierschaltung 15 und dem Schätzwertbildner 16 mit dem Eingang 25 und dem Ausgang 26. Der über den Umschalter 13, I geleitete erste Schätzfehler wird nun seinerseits vorausgeschätzt, und zwar mit den am Ausgang 26 des Schätzwertbildners 16 anstehenden Schätzwerten. Der sich daraus ergebende Schätzfehler zweiter Art — als Ausgangssignal der Subtrahierschaltung 14 — wird einer im allgemeinen nicht gleichförmigen Quantisierung in der Quantisierschaltung 15 unterworfen. Dieser quantisierte Schätzfehler 25 wird einerseits zum Empfänger übertragen und andererseits als Eingangsgröße für den Schätzwertbildner 16

•»ο herangezogen. Ferner wird aus diesem und dem Ausgangssignal 26 des Schätzwertbildners 16 mit Hilfe der Addierschaltung 17 der Schätzfehler erster Art zurückgewonnen, allerdings gestört durch ein durch den Quantisierungsvorgang hervorgerufenes Quantisie-

"5 rungsgeräusch. (Dieses Signal 27 steht je nach Schätzwertbildner unter Umständen auch direkt in diesem zur Verfügung, so daß die Addierschaltung 17 entfällt.) Die am Ausgang der Verzögerungsschaltung 19 anliegenden und zur Schätzung der aktuellen Bildamplituden dienenden Bildamplituden des vorangegangenen Bildes werden nun mit dem bis auf die Quantisierungsfehler rekonstruierten Schätzfehler erster Art korrigiert derart, daß am Ausgang der Addierschaltung 18 die aktuellen Bildamplituden ebenfalls bis auf die Quantisierungsfehler wiedergewonnen werden und zur Schätzung derjenigen des folgenden Bildes verwendet werden können. Durch Vergrößerung der Signallaufzeit durch den DPCM-Coder um die Laufzeiten der Transversalfilter kann das zwecks besserer Beschreibung vereinfachte Schaltbild mit Hilfe elementarer Umformungen wieder in das in F i g. 1 gezeigte umgeformt werden.

Wie erwähnt, bildet der quantisierte Schätzfehler zweiter Art das Ausgangssignal des DPCM-Coders 2.

Da die Häufigkeit des Auftretens der Codewörter, weiche die zu übertragenen quantisierten Schätzfehler repräsentieren, im großen Maße von dem jeweiligen Codewort abhängt, ist es gegenüber einer Übertragung

mit konstanter Codewortlänge möglich, den zu übertragenen Bitfluß durch eine Codierung mit variabler Wortlänge zu reduzieren. Dies besorgt der VWL-Coder 3, der jedoch einen nicht kontinuierlichen Bitfluß erzeugt, so daß der Pufferspeicher 4 zur Glättung, das heißt zur Umwandlung des nicht kontinuierlichen in einen kontinuierlichen, zur Übertragung über einen Kanal 5 geeigneten Bitfluß eingesetzt werden muß.

Der empfangs .eitige Pufferspeicher und VWL-Decoder liefern aul der Empfangsseite bei ungestörter Übertragung ein dem Signal 25 identisches, nur durch die Übertragungszeit verzogenes Signal für das Empfangsfilter 8.

Das Schaltbild des Empfangsfilters kann aus der reziproken Übertragungsfunktion des Sendefilters, das heißt des linearisierten Ersatzschaltbildes des DPCM-Coders 2 bei der Schalterstellung 13 I ermittelt werden, z. B. mit Hilfe der Algebra der Blockschaltbilder.

Die Größe des zu übertragenden Bitflusses hängt davon ab_; >n welchem Maße Quantisierungsrauschen bei bewegten und unbewegten Bildern zugelassen werden kann, und in welchem Maße die Bildszene sich ändert. Außerdem müssen noch hier nicht gezeigte Maßnahmen vorgesehen sein, welche für den Fall des drohenden Pufferspeicherüberlaufs den Bitfluß des DPCM-Coders 2i reduzieren, was mit zusätzlichen Verfälschungen des zu übertragenen Bildsignals verbunden ist. Dieser Fall ist grundsätzlich nicht zu vermeiden, da jede Codierung mit variabler Codewortlänge nur an eine mittlere Signalstatistik angepaßt werden kann und da, sobald die m tatsächlich vorliegende gegenüber dieser in ungünstiger Weise während einer längeren Dauer abweicht, jeder Pufferspeicher wegen seiner begrenzten Kapazität überläuft.

Diese Maßnahmen zielen nun darauf ab, für diesen π Fall des einsetzenden Überlaufs den Bitfluß des DPCM-Coders 2 in einer Weise zu reduzieren, die subjektiv vom menschlichen Auge nicht oder nur geringfügig als Störung auf der Empfangsseite wahrgenommen wird. Da Verfälschungen im ruhenden Bildhintergrund sehr viel leichter als in bewegten Bildteilen bemerkt werden, dürfen diese Maßnahmen im wesentlichen nur in letzteren eine Reduzierung des momentanen Bitflusses bewirken. Diese Reduzierung wird erreicht durch eine günstige Beeinflussung der momentanen Signalstatistik in Richtung auf die mittlere Signalstatistik, die der VWL-Codierung zugrunde gelegt wurde, und zwar durch eine geeignete, sich auf die Helligkeitsverteilungen in der Bildebene beziehende (räumliche) Filterung der Bild-Bild-Differenz. Die so räumliche Filterung hat eine Tiefpaßcharakteristik, welche bewirkt, daß die räumliche Korrelation in den bewegten Bildteilen erhöht wird, der Quantisierer somit schwächer ausgesteuert wird und die großen Schätzfehler, die aufgrund der mittleren Signalstatistik auch mit längeren Codewörtern übertragen werden, weniger häufig gesendet werden müsse.

Die räumliche Filterung wird durch das Transversalfilter 12 mit annähernd rotationssymmetrischer Impulsantwort bewirkt Dieses wird eingeschaltet, wenn der sendeseitige Pufferspeicher 4 über seinem Ausgang a ein Pufferspeicher-Füllungsgradsignal abgibt und die Umschaltersteuening 21 den Umschalter 13 auf- den Eingang II steuert

Bei einer anderen Variante sind am Pufferspeicher 4 zwei Ausgänge a und b für Pufferspeicher-Füllungsgradsignale angegeben, die nicht nur signalisieren, wenn eine Schwelle erreicht ist sondern auch anzeigen von welcher Seite. Das Transversalfilter 12 wird dann eingeschaltet, wenn die Schwelle höheren Füllungsgrades erreicht ist, u''d wird dann abgeschaltet, wenn die Schwelle niedrigeren Füllungsgrades erreicht ist.

Um die mit der Einschaltung der Transversalfilter verbundenen Verfälschungen möglichst wenig wahrnehmbar zu machen, ist es vorteilhaft, das »Maß« der Tiefpaßfilterung in Abhängigkeit vom Pufferspeicher-Füllungsgrad zu steuern, derart, daß mit zunehmendem Pufferstand das »Maß« der Tiefpaßfilterung zunimmt. Dies kann durch entsprechende Umschaltung des Umschalters 13 auf weitere Transversalfilter 12' erreicht werden.

Fig.2 zeigt eine erfindungsgemäße Weiterbildung der Übertragungsanlage nach Fig. 1. Deren DPCM-Coder 2' unterscheidet sich von dem nach F i g. 1 durch einen zweiten Umschalter 28, eine Quelle 29 für einen Amplitudenwert 0, eine zweite Umschaltersteuerung 30. einen steuerbaren Schätzwertbildner 16', eine Interpolationseinrichtung 31, einen Nulldetektor 32 und eine abgeänderte erste Umschaltersteuerung 2Γ. Weiter ist eine Kompressionseinrichtung 33 und eine Dekompressionseinrichtung 34 vorgesehen. Ein sendeseitiger Pufferspeicher 4' enthält einen zusätzlichen Ausgang c für ein Pufferspeicher-Füllungsgradsignal, das einen höheren Füllungsgrad als das wenigstens eine andere Pufferspeicher-Füllungsgradsignal signalisiert. Ein empfangsseitiger Pufferspeicher 6' weist einen zusätzlichen Ausgang c' für ein Pufferspeicher-Füllungsgradsignal auf, das dem Pufferspeicher-Füllungsgradsignal am zusätzlichen Ausgang c des sendeseitigen Pufferspeichers 4' um einen durch die Signallaufzeit zwischen dem Eingang des sendeseitigen Pufferspeichers 4' und dem Ausgang des empfangsseitigen Pufferspeichers 6' gegebenen Wert nachfolgt. Schließlich ist noch eine empfangsseitige Umschaltersteuerung 35 vorgesehen.

Bei einer zweiten Variante ist eine Kennzeicheneinfügungseinrichtung 37, ihre Steuereinrichtung 36 und eine Kennzeichenerkennungseinrichtung 38 vorgesehen. Ein der Erklärung dienender Schalter 40 vermag vom Betrieb einer Variante auf den Betrieb der anderen Variante umzuschalten.

Bei einer dritten Variante dient das Clustersignal des kombinierten Cluster- und Huffman-Codierers (VWL-Codierer 3') als Steuerausgang, der bei Weglassung des Nulldetektors 32 durch Umschaltung eines der Erklärung dienenden Schalters 39 mit dem zweiten Steuereingang der Interpolationseinrichtung 30 verbunden ist

Die erfindungsgemäße Weiterbildung der Codiersysteme nach den Hauptanmeldungen besteht darin, daß ein Unterabtastmodus vorgesehen ist, bei dem nur jedes zweite vom DPCM-Coder 2' abgegebene Codewort übertragen wird. Dieser Modus besteht aus einer horizontalen Unterabtastung im Verhältnis 1 :2 und einer linearen Interpolation der nicht übertragenen, aber geänderten Bildpunktamplituden aus den beiden in der gleichen Zeile unmittelbar benachbarten Bildpunktamplituden.

Wenn trotz der stärksten räumlichen Tiefpaßfilterung der Bild zu Bild Differenz, deren Einschaltung am Ausgang b des sendeseitigen Pufferspeichers 4' signalisiert wurde, der Pufferstand weiterhin ansteigt wird durch ein Signal am Ausgang c über die erweiterte Umschaltersteuerung 21' der Unterabtastmodus eingeschaltet welcher dadurch gekennzeichnet ist daß am Ausgang des DPCM-Codierers 2' nicht mehr ständig eine binäre Null liegt sondern vielmehr binäre Nullen

unH Einsen srh im Takt der am Eingang 1 einlaufenden Codswörter abwechseln. Eine binäre Eins kennzeichnet solche quantisierten Prädiktionsfehler am Ausgang des Quantisierers 15, die nicht übertragen werden sollen. Diese Prädiktionsfehler werden mit Hilfe des Schalters 28 und der Quelle 29 auf Null gesetzt. Das gleiche geschieht mit den zum selben Zeitpunkt in den Speicher des Schätzwertbildners 16' eingelesenen Werten.

Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen zweidimensionalen Schätzwertbildner 16' mit diesen Möglichkeiten. Die Anordnung ist aus einem Schätzwertbildner abgeleitet, der in der Zeitschrift »NTZ« (1974) 6, Seiten 243 bis 249 diskutiert wurde. Der Schätzwertbildner enthält Bewertungsschaltungen 41 und 43, Summierer 45,46 und 47, Verzögerungsschaltungen 42 und 44 mit einer Verzögerungszeit von zwei Abtastintervallen bzw. von einer Zeilendauer, Umschalter 48 und 49 und eine Quelle 50 für einen Amplitudenwert Null. Die Umschaltersteuerungen 2Γ und 51 sorgen mit Hilfe der Umschalter 48,49 dafür, daß jeweils jeder rweite in die Verzögerungsschaitungen 42 und 44 einpelesener Wert null ist.

Bei nicht eingeschalteter Unterabtastung lassen sich die Prädiktionswerte am Ausgang des beschriebenen Schätzwertbildners verbessern, wenn die unmittelbare benachbarte Bildpunktamplitude in der Zeile verwendet wird, wie es in den Hauptanmeldungen beschrieben wurde. Dazu ist eine zusätzliche Umschaltersteuerung 64, ein Umschalter 63 und eine Verzögerungsschaltung 59 mit einer Verzögerungszeit von einem Abtastintervall erforderlich. Bei eingeschalteter Unterabtastung liest der Schalter 63 in Schaltstellung I und bei nicht eingeschalteter Unterabtastung in Schaltstellung II.

Der Schätzwertbildner 16' und das verwendete Unterabtast-Raster müssen so aufeinander abgestimmt sein, daß alle zur Schätzwertbildung herangezogenen Bildpunkte im Unterabtast-Raster liegen. Ein vorteilhaftes auf den in F i g. 3 gezeigten Schätzwertbildner 16' abgestimmtes Unterabtast-Rasier zeigt F i g. 4. Es wird sowohl auf der Sendeseite als auch auf der Empfangsseite verwendet. Dabei bedeuten die weißen Bildpunkte, daß diese auf jeden Fall übertragen werden, also niemals durch interpolierte Werte ersetzt werden. Schwarze Bildpunkte die im bewegten, d. h. sich zeitlich ändernden Bildbereichen oder in derem Randbereich liegen, werden durch Interpolationswerte substituiert. Die Binärzeichen des Signals ο spiegeln das Unterabtast-Raster wieder. Bei nicht eingeschaltetem Unterabtastmodus wird eine binäre Null von der Umschaltersteuerung 21' gesendet, so daß weder eine Unterabtastung noch eine Interpolation erfolgt.

Die erwähnte Interpolation muß sowohl auf der Empfangsseite als auch auf der Sendeseite durchgeführt werden, da nach Abschaltung der Unterabtastung in den Bildspeichern einander identische Bilder gespeichert sein müssen. Dies wäre nicht der Fall, wenn die Interpolation nur auf der Empfangsseite geschehen würde. In Fig.2 wird die sendeseitige Interpolation, weiche mit der ernpfangsseitigen identisch ist, mit Hilfe der Interpolationseinrichtung 31 durchgeführt Dies wird einerseits durch das Unterabtastsignal υ und andererseits durch das Signal vom Nulldetektor 32 gesteuert Letzteres zeigt durch eine binäre Null an, daß am Punkt 27 ein Amplitudenwert Null liegt Die Interpolationseinrichtung 31 verarbeitet die durch das Ausgangssignal des Summierers 17 nicht vollständig korrigierten Biidpunktampiituden des vergangenen Bildes am Ausgang des Summierers 18 derart, daß in bewegten Bildbereichen die im Unterabtastraster liegenden Bildpunkte durch eine lineare Interpolation aus den in der gleichen Zeile benachbarten Bildpunktamplituden gewonnen werden.

F i g. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Interpolationseinrichtung 31 und F i g. 6 das zugehörige Verarbeitungsschema, welches sich hinsichtlich geringer Bildqualitätseinbußen als günstig erwies.

Die Anordnung nach Fig. 5 enthält eine Summierschaltung 54, Bewertungsschaltungen 52 und 53, Verzögerungsschaltungen 55 bis 59 mit einer Verzögerungszeit eines Abtastintervalls, ein ODER-Gatter 60, ein UND-Gatter 61 sowie einen Umschalter 62. X bedeutet das Eingangssignal, Vdas Ausgangssignal und 5 das Steuersignal für den Umschalter 62. Die Indizes +1 und + 2 zeigen jeweils eine Verzögerung von einem bzw. zwei Abtastintervallen an.

Bei nicht eingeschalteter Unterabtastung hat das Steuersignal u (Fig. 2) den binären Wert Null. Das Signal Y (Fig.5) entspricht dabei dem um ein Abtastintervaii verzögerten Signal X (Fig.5). Bei Unterabtastung weist das Signal u die in F i g. 6 gezeigte Form auf. Jeweils beim binären Wert Eins ist eine Interpolation möglich. Während einer Bildveränderung

2^ weist das Signal u die in F i g. 6 gezeigte Form auf. Jeweils beim binären Wert Eins ist eine Interpolation möglich. Während einer Bildveränderung weist das Signal c/(F i g. 2) einen binären Wert Eins auf soweit das Signal u gleichzeitig einen binären Wert Null hat. In

ii> F i g. 6 sind weiter die logische Funktion der Gatter 60 und 61 dargestellt, die die Stellung des Schalters 62 bestimmen. Aus Fig.6 unten sind die aus der Schalterstellung resultierenden Werte des Signals yzu entnehmen. In der untersten Zeile der Fig.5 sind A-E

π und M-P wiederholte Bildpunkte. C, /'und K' sind als geändert erkannte und korrigierte Amplitudenwerte.

E+G' G'

Γ +K' . K'+M
—-— und

sind interpolierte Amplitiidenwerte.

Die am Ausgang des Umschalters 28 in Fig.2 anstehenden Signale weisen bei eingeschalteter Unterabtastung eine genau bekannte Redundanz auf, da jeder zweite Wert sicher Null ist. Die Eliminier*-ig dieser Redundanz wird mit der Kompressionseinrichtung 33 in Fig.2 derart durchgeführt, daß das Einlesen der obengenannten Nullwerte in den sendeseitigen Pufferspeicher 4' verhindert wird, und zwar immer dann, wenn

so am Steuerausgang ü der Umschaltersteuerung 2Γ eine binäre Eins anliegt.

Die Umschaltersteuerung 35 erhält entsprechend der sendeseitigen Umschaltersteuerung 21' durch ein Signal am Ausgang c'des empfangsseitigen Pufferspeichers 6' den Befehl für die Ein- oder Ausschaltung der Unterabtastung.

Auf der Empfangsseite wird das Steuersignal u durch die Umschaltersteuerung 35 zurückgewonnen, so daß mit Hilfe einer Dekompressionsschaltung 34 die nicht übertragenen Nullwerte wieder in den Datenstrom am Ausgang des empfangsseitigen Pufferspeichers 6' eingefügt werden können.

Der durch die Umschaltersteuerung 64 gegebenenfalls vorgenommene Eingriff muß im Empfangsfilter 8' entsprechend berücksichtigt werden.

Als Variante ist noch eine andere Möglichkeit für die Übertragung der Information über die Unterabtastung angedeutet, und zwar durch die Übertragung eines

gesonderten Kennzeichens für die Unterabtastung. Dies wird durch die Kennzeicheneinfügeschalturg 37 am Sender und durch eine Kennzeichenerkennungsschaltung 38 auf der Empfangsseite bewerkstelligt Dieses Kennzeichen kann beispielsweise ein zusätzliches Bit im Zeilensynchronwort se^:n.

Besteht der VWL-Coder 3' aus einem kombinierten Cluster- und Huffman-Coder, wie er beispielsweise in der Zeitschrift »Internationale Elektronische Rundschau« (1973) 1, Seiten 2 bis 7 vorgeschlagen wurde, so steht in diesem allgemein ein Signal zur Verfügung, weiches annähernd dem Ausgangssignal des Nulldetektors 32 entspricht so daß dieser dann wegfallen kann.

Es sind grundsätzlich zwei Arten der Filterung zu

unterscheiden, wie bei dem älteren Vorschlag (P. .)

erläutert wurde. Bei einer Tiefpaßfilterung erster Art bleibt die wirksame Koeffizientensumme eins. Dies bedeutet daß Flächen konstanter Helligkeit unverändert übertragen werden. Bei Tiefpaßfilterungen zweiter Art ist die Koeffizientensumme kleiner als eins. Dadurch entsteht eine zusätzliche zeitliche Filterung des übertrageneii Bildsignals, also auch eine Beeinflussung Flächen konstanter Helligkeit

Ein vorteilhafter Algorithmus für die Steuerung der Filterung und der Unterabtastung ist folgender. Ausgehend von einem Modus, bei dem weder gefiltert noch unterabgetastet wird, wird bei ansteigendem Pufferstand des sendeseitigen Pufferspeichers 4' die Tiefpaßfilterung erster Art zunehmend verstärkt. Wenn nach einem Einschalten der stärksten Tiefpaßfilterung beispielsweise einer Koeffizientenkombination

-H

nach Fig.3 der Hauptanmeldung P 25 41688.0 der

ίο Pufferstand weiterhin ansteigt so wird zusätzlich zu dieser Tiefpaßfilterung die Unterabtastung eingeschaltet welche den Bitfluß des DPCM-Coders 2' annähernd halbiert Wenn auch dieser Modus ein weiteres Ansteigen des Pufferstandes nicht verhindert, so wird die Tiefpaßfilterung zweiter Art schrittweise derart verstärkt, daß ein Oberlauf des Pufferspeichers 4' verhindert wird.

Da die Unterabtastung und Interpolation nur während starker Bewegung der Bildszene und bei räumlicher Tiefpaßfilterung erster An wirksam ist, wird eine Bildqualitätseinbuße weitgehend verhindert Die Tieipaßfillerüng zweiter Art verursacht jedoch Effekte, die denen einer tragen Vidikonkamera ähnlich sind.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen können in gleicher Weise in der Anlage nach Fig. 1 der Hauptpatentanmeldung P 25 43 0573 vorgenommen werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Übertragungsanlage für in pulscodemodulierter Form vorliegende bewegte Bilder mit einem ersten Umsetzer zur Umsetzung der pulscodemodulierten Signale in differenzpulscodemodulierte Signale (DPCM-Coder), mit einem zweiten Umsetzer zur Umsetzung der differenzpulscodemodulierten Signale konstanter Wortlänge in differenzpulscodemodulierte Signale variabler Wortlänge (VWL-Coder), mit einem sendeseitigen Pufferspeicher, mit einem Übertragungskanal, mit einem empfangsseitigen Pufferspeicher, mit einem dritten Umsetzer zur Umsetzung der differenzpulscodemodulierten Signale variabler Wortlänge in differenzpulscodemodulierte Signale konstanter Wortlänge (VWL-Decoder) und mit einem Empfangsfilter, bei der ferner der DPCM-Coder eine erste Subtrahierschaltung, deren Phiseingang mit dem DPCM-Codereingang und deren Ausgang mit dem Eingang einer ersten Verzögerungsschaltung verbunden ist, eine zweite Subtrahierschaitung, deren Phiseingang mit dem Ausgang der ersten Verzögerungsschaltung und deren Ausgang mit dem Eingang einer Quantisierschaltung verbunden ist, einen Schätzwertbildner, dessen Eingang mit dem Ausgang der Quantisierschaltung und dem DPCM-Coderausgang und dessen Ausgang mit dem Minuseingang der zweiten Subtrahierschaltung verbunden ist, eine erste Addierschaltung, deren erster Eingang mit dem Ausgang der Quantisierschaltung und deren zweiter Eingang mit Jem Minuseingang der zweiten Subtrahierschaltung verbunder ist, eine zweite Addierschaltung, deren erster Eingang mit dem Ausgang der ersten Addierschr-uing und deren Ausgang über eine zweite Verzögerungsschaltung einerseits mit dem Minuseingang der ersten Subtrahierschaltung und andererseits über eine dritte Verzögerungsschaltung mit dem zweiten Eingang der zweiten Addierschaltung verbunden ist, wenigstens ein Transversalfilter mit annähernd rotationssymmetrischem Tiefpaßcharakter, dessen Eingang mit dem Ausgang der ersten Subtrahierschaltung verbunden ist, und einen ersten Umschalter enthält, dessen erster Eingang mit dem Ausgang der ersten Verzögerungsschaltung verbunden ist, und dessen weitere Eingänge jeweils mit dem Ausgang eines Transversalfilters verbunden sind, und die schließlich einen sendeseitigen Pufferspeieher mit wenigstens einem Ausgang für ein Pufferspeicher-Füllungsgradsignal und eine erste Umschaltersteuerung enthält, deren wenigstens einer Eingang mit dem wenigstens einem Ausgang für Pufferspeicher-Füllungsgradsignale des sendeseitigen Pufferspeichers und deren erster Ausgang mit dem Steuereingang des Umschalters verbunden ist, nach Patentanmeldung P 25 41 688.0 oder P 25430573, dadurch gekennzeichnet, daß ein sendeseitiger Pufferspeicher (4') vorgesehen ist, der einen zusätzlichen Ausgang (c) für ein Pufferspeicher-FüHungsgradsignal aufweist, das einen höheren Füllungsgrad als das wenigstens eine andere Pufferspeicher-Füllungsgradsignal signalisiert, daß eine erste Umschaltersteuerung (21') mit einem zweiten Ausgang vorgesehen ist, daß ein zweiter Umschalter (28) für eine horizontale Unterabtastung vorgesehen ist, dessen erster Eingang (I) mit dem Ausgang des Quantisierers (15), dessen zweiter Eingang (II) mit einer Quelle (29) für einen Amplitudenwert Null, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang der ersten Addierschaltung (17) bzw. mit dem Eingang des VWL-Coders (3) und dessen Steuereingang mit dem Ausgang einer zweiten Umschaltersteuerung (30) verbunden ist, deren Eingang wiederum mit dem zweiten Ausgang der sendeseitigen ersten Umschaltersteuerung (21') verbunden ist, daß ein Schätzwertbildner (16') vorgesehen ist, der nur am ersten Eingang (I) des zweiten Umschalters (28) anliegenden Werte verarbeitet und einen mit dem zweiten Ausgang der ersten Umschaltersteuerung (21') verbundenen Steuereingang aufweist, daß eine Interpolationseinrichtung (31) vorgesehen ist, die einen ersten mit dem zweiten Ausgang der sendeseitigen Umschaltersteuerung (21') verbundenen ersten Steuereingang (u) und einen mit dem Ausgang eines mit seinem Eingang an den Ausgang der ersten Addierschaltung (17) angeschlossenen Nulldetektors (32) verbundenen zweiten Steuereingang (d) aufweist, daß eine Kompressionseinrichtung (33) vorgesehen ist, die zwischen dem Ausgang des VWL-Coders (3) und dem Eingang des sendeseitigen Pufferspeichers (4') angeordnet ist und einen mit dem zweiten Ausgang der sendeseitigen Umschaltersteuerung f21') verbundenen Steuereingang aufweist, daß ein empfangsseitiger Pufferspeicher (6') vorgesehen ist, der einen zusätzlichen Ausgang (cj für ein Pufferspeicher-Füllungsgradsignal aufweist, das dem Pufferspeicher-Füllungsgradsignal am zusätzlichen Ausgang (c) des sendeseitigen Pufferspeichers (4') um einen durch die Signallaufzeit zwischen dem Eingang des sendeseitigen Pufferspeichers (4') und dem Ausgang des empfangsseitigen Pufferspeichers (6') gegebenen Wert nachfolgt, daß eine Dekompressionseinrichtung (34) mit einem Steuereingang vorgesehen ist, die zwischen dem Ausgang des VWL-Decodcrs (7) und dem Eingang eines Empfangsrilters (S') mit einem Steuereingang vorgesehen ist, und daß eine dritte Umschaltersteuerung (35) vorgesehen ist, deren Eingang mit dem zusätzlichen Ausgang (c') des empfangsseitigen Pufferspeichers (6') und deren Ausgang mit den Steuereingängen der Dekompressionseinrichtung (34) und des Empfangsfilters (8') verbunden sind (F i g. 2).

2. Übertragungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als VWL-Codierer (3) ein kombinierter Cluster- und Huffmancodierer vorgesehen ist, dessen Steuerausgang bei Weglassung des Nulldetektors (32) mit dem zweiten Steuereingang der Interpolationseinrichtung (31) verbunden ist.

3. Übertragungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Signalisierung des Unterabtastmodus dienender Kennzeichengenerator (36) vorgesehen ist, dessen Eingang mit dem zweiten Ausgang der sendeseitigen Umschaltesteuerung (21') und dessen Ausgang mit dem Steuereingang einer Kennzeicheneinfügungseinrichtung (37) verbunden ist, die zwischen dem Ausgang der Kompressionseinrichtung (33) und dem Eingang des sendeseitigen Pufferspeichers (4') angeordnet ist, und daß eine Kennzeichenerkennungseinrichtung (38) vorgesehen ist, die zwischen dem Ausgang des

. empfangsseitigen Pufferspeichers (6) und dem Eingang des VWL-Decoders (7) angeordnet ist. und

deren Steuereingang anstelle des zusätzlichen Ausgangs (c'J des empfangsseitigen Pufferspeichers (6) mit dem Eingang der empfangsseitigen Umschaltersteuerung (35) verbunden ist (F i g. 2).

4. Übertragungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Schätzwertbildner (16') eine dritte Addierschaltung (47), deren erster Eingang mit dem Eingang (25) des Schätzwertbildners (16') und deren Ausgang mit<lem ersten Eingang einer vierten Addierschaltung (46) verbunden sind, ein dritter to Umschalter (48), dessen erster Eingang mit dem Ausgang der dritten Addierschaltung (47), dessen zweiter Eingang mit einer zweiten Quelle (50) für einen Amplitudenwert Null und dessen Steuereingang mit dem Steuerausgang einer vierten Umschal- is testeuerung (51) verbunden sind, ein vierter Umschalter (49), dessen erster Eingang mit dem Ausgang der vierten Addierschaltung (46), dessen zv/eiter Eingang mit der zweiten Quelle (50) und dessen Steuereingang mit dem Steuerausgang der vierten Umschaltersteuening (51) verbunden sind, eine Reihenschaltung aus einer vierten Verzögeningsschaltung (42) der Verzögerunpszeit -zweier Abtastintervalle und einer ersten Bewertungsschaltung (41), deren Eingang mit dem Ausgang des dritten Umschalters (48) und deren Ausgang mit dem zweiten Eingang der dritten Addierschaltung (47) und dem ersten Eingang einer fünften Addierschaltung (45) verbunden sind, und eine Reihenschaltung aus einer fünften Verzögerungsschaltung (44) der Verzögerungszeit einer Zeilendauer und einer zweiten Bewertungsschaltung (43) vorgesehen sind, deren Eingang mit dem Ausgang des vierten Umschalters (49) und deren Ausgang mit dem zweiten Eingang der vierten (46) und fünften (45) -J5 Addierstufe verbunden sind, deren Ausgang den Ausgang (26) des Schätzwertbildners (16') bildet (F ig. 3).

5. Übertragungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine sechste Verzögerungsschaltung (59) einer Verzögerungszeit seines Abtastintervalls vorgesehen ist, deren Eingang mit dem Ausgang der dritten Addierschaltung (47) verbunden ist, daß ein fünfter Umschalter (63) vorgesehen ist, dessen erster Eingang (I) mit dem Ausgang der ⁴^ vierten Verzögerungsschaltung (42), dessen zweiter Eingang (II) mit dem Abgang der sechsten Verzögerungsschaltung (59), dessen Ausgang mit dem Eingang der ersten Bewertungsschaltung (41) und dessen Steuereingang mit dem Ausgang einer ⁵" fünften Umschalter-Steuerung (64) verbunden sind, deren Eingang wiederum mit dem ersten Ausgang der ersten Umschaltcrsteuerung (21') verbunden ist (F ig·. 3).

6. Übertragungsanlage nach Anspruch 1, dadurch ^ji gekennzeichnet, daß in der Interpolationseinrichtung (31) eine sechste Addierschaltung (54), deren erster Eingang über eine dritte Bewertungsschaltung (52) und deren zweiter Eingang über eine vierte Bewertungsschaltung (53) und eine siebente (56) und achte (55) Verzögerungsschaltung der Verzögerungszeit eines Abtastintervalls mit dem Eingang (x) der Interpolationseinrichtung (31) und deren Ausgang mit dem ersten Eingang eines sechsten Umschalters (62) verbunden sind, dessen zweiter Eingang mit dem Verbindungspunkt der siebenten (56) und achten (55) Verzögerungsschaltung verbunden sind, ein UNi? Gatter (61) dessen Ausgang (5) mit dem Steuereingang des fünften Umschalters (62), dessen erster Eingang über eine neunte Verzögerungsschaltung (57) der Verzögerungszeit eines Abiastintervalls mit dem ersten Steuereingang (u) der Interpolationseinrichtung (31) verbunden sind, und ein ODER-Gatter (60) vorgesehen sind, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des UND-Gatters (61) und dessen erster Eingang unmittelbar und dessen zweiter Eingang über eine neunte Verzögerungsschaltung (58) der Verzögerungszeit zweier Abtastintervalle mit dem zweiten Steuereingang (d) der Interpolationseinrichtung (31) verbunden sind (F ig. 5).

Die Erfindung bezieht sich auf eine Übertragungsanlage für in pulscodemodulierter Form vorliegende bewegte Bilder mit einem ersten Umsetzer zur Umseizung der pulscodemodulierten Signale in differenzpulscodemodulierte Signale- fDPCM-Coder). mit einem zweiten Umsetzer zur Umsetzung der differenzpulscodemodulierten Signale konstanter Wortlänge in differenzpulscodemodulierte Signale variabler Wortlänge (VWL-Coder), jnit einem sendesehigen Pufferspeicher, mit einem Übertragungskanal, mit einem empfangsseitigen Pufferspeicher, mit einem dritten Umsetzer zur Umsetzung der differenzpulscodemodulierten Signale variabler Wortlänge in differenzpulscodemodulierte Signale konstanter Wortlänge (VWL-Decoder) und mit einem Empfangsfilter, bei der ferner der DPCM-Coder eine erste Subtrahierschaltung, deren Pluseingang mit dem CPCM-Codereingang und deren Ausgang mit dem Eingang einer ersten Verzögerungsschaltung verbunden ist, eine zweite Subtrahierschaltung, deren Pluseingang mit dem Ausgang der ersten Verzögerungsschaltung und deren Ausgang mit dem Eingang einer Quantisierschaltung verbunden-ist, einen Schätzwertbildner, dessen Eingang mit dem Ausgang der Quantisierschaltung und dem DPCM-Coderausgang und dessen Ausgang mit dem Minuseingang der zweiten Subtrahierschaltung verbunden ist, eine erste Addierschaltung, deren erster Eingang mit dera Ausgang der Quantisierschaltung und deren zweiter Eingang mit dem Minuseingang der zweiten Subtrahierjchaltung verbunden ist, eine zweite Addierschaltung deren erster Eingang mit dem Ausgang der ersten Addierschaltung und deren Ausgang über eine zweite Verzögerungsschaltung einerseits mit dem Minuseingang der ersten Subtrahierschaltung und andererseits über eine dritte Verzögerungsschaltung mit dem zweiten Eingang der zweiten Addierschaltung verbunden ist, wenigstens ein Transversalfilter mit annähernd rotationssymmetrischem Tiefpaßcharakter, dessen Eingang mit dem Ausgang der ersten Subtrahierschaltung verbunden ist, und einen ersten Umschalter enthält, dessen erster Eingang mit dem Ausgang der ersten Verzögerungsschaltung verbunden ist, und dessen weitere Eingänge jeweils mit de'n Ausgang eines Transversalfilters verbunden sind, und die schließlich einen sendeseitigen Pufferspeicher mit wenigstens einem Ausgang für ein Pufferspeicher-Füllungsgradsignal und eine erste Umschaltersteuerung enthält, deren wenigstens einer Eingang mit dem wenigstens einem Ausgang für Pufferspeicher-Füntingsgradsignale des sendeseitigen Pufferspeichers und deren erster Ausgang mit dem Steuereingang des Umschalters verbunden ist.