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Titel: System zur Bandbreitenerkleinerung und Übertragung von Bildinformation
Beschreibung
zu der Anmeldung System zur Bandbreitenverkleinerung und Übertragung von Bildinformation
Die Erfindung betrifft ein Codiersystem zur Bandbreitenverkleinerung bei der Obertragung
von Bild information.
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Es sind bereits viele Codiersysteme zur Bandbreitenverkleinerung bekannt.
Eines von ihnen sieht vor, die Redundanz der Bildinformation längs einer Abtastzeile
dadurch zu verkleinern, daß ein hoher Grad von Korrelation zwischen den Bildelementen
der Bildinformation verwendet wird. Die Längen aufeinanderfolgender schwarzer und
weißer Abschnitte längs der Abtastzeilen werden codiert, wobei die Redundanz vor
der Übertragung der Bildinformation um wesentliche Beträge verringert wird.
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Dieses Obertragungssystem ist als Lauflängencodiersystem bekannt.
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Ein anderes Codiersystem zur Bandbreitenverkleinerung besteht in einer
Modifikation des LauflAngencodiersystems, wobei ein zweidimensionales Voraussage-
oder Abschätzverfahren in das Lauflängencodiersystem eingebaut wird. In diesem System
wird ein Bildelement einer Abtastzeile in einem zweidimensionalen Verfahren vorausbestimmt
oder abgeschätzt, indem das dem abzuschätzenden Bildelement in derselben Abtastzeile
unmittelbar vorausgehende Bildelement und einige Bildelemente in der Abtastzeile
ausgewertet werden, die der das abzuschätzende Bildelement enthaltenden Abtastzeile
vorausgeht. Dies ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Das abzuschätzende Bildelement
e wird unter Auswertung der Bildelemente a, b und c in der Abtastzeile (I) und des
Bildelementes d in der darauffolgenden Abtastzeile (II) abgeschätzt. Wenn das tatsächliche
Bildelement e mit dem vorausgesagten Wert übereinstimmt, wird eine "0" erzeugt und
wenn diese Übereinstimmung nicht besteht, wird eine 1 erzeugt. Diese eine Koinzidenz
oder eine fehlende Koinzidenz ausdrückenden Signale längs jeder Abtastzeile (im
weiteren als geschätzte oder vorausbestimmte Bildinformation bezeichnet) werden
für eine Übertragung in Form digitaler binärer Signale in einen Lauflängencode übersetzt.
Das bedeutet, daß das Verfahren die Korrelation zwischen Bildelementen in der Vorschubrichtung,
d.h. in vertikaler Richtung, zusätzlich zu der Korrelation zwischen den Bildelementen
in der Abtastrichtung längs einer Abtast zeile auswertet.
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Ein neues und fortschrittliches Codiersystem zur Bandbreitenverkleinerung
wurde von der Anmelderin in der deutschen Ofuenlegungsschrift 22 640 90, vorgeschlagen.
Dieses System verwendet eine spezielle Abschätztheorie (zweidimensionale Abschätzung)
für die Auswahl einer Abschätzfunktion, um zu erreichen, daß die Korrelation zwischen
der Koinzidenz oder fehlende Koinzidenz ausdrückenden geschätzten Bildinformation
in der Fortlaufrichtung geringer ist als die Korrelation der in der gleichen Richtung
abgetasteten Bilddaten. Die Wahl einer Modus codierung oder Lauflängencodierung
hängt von der Kombination der geschätzten Bilddaten ab, die an den Stellen angeordnet
sind, welche den jeweiligen die geschätzte Bildinformation tragenden Abtastzeilen
entsprechen. Die Bilddaten werden für eine Obertragung gruppiert, um eine Anzahl
von Gruppen zu erhalten, deren jede aus aufeinanderfolgenden Abtastzeilen besteht.
Genauer gesagt werden die Bilddaten längs der ersten Abtastzeile jeder Gruppe als
Schtzreferenzinformation verwendet. Auf der Basis der vorausgehenden Bildinformation
wird die Koinzidenz oder fehlende Koinzidenz ausdrückende geschätzte Bildinformation
in den verbleibenden aufeinanderfolgenden Abtastzeilen erzeugt, Die SchAtzreferenzinforation
wird in einen Lauf längencode und die geschätzte Bildinformation in den darauffolgenden
Abtastzeilen in ein Moduscode übersetzt. Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Verbesserung dieses Codiersystems zur Bandbreitenverkleinerung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Codiersystem zur Bandbreitenverkleinerung
für die Obertragung von Bildinformation mit einer verbesserten Ausnutzung des Informationsübertragungsbandes
anzugeben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen vorgeschlagen,
daß durch das.erfindungsgemäße Codiersystem zur Bandbreitenverkleinerung bei der
Übertragung von Bildinformation die abgetastete Bildinformation in eine andere Form
von Bildinformation umgewandelt wird durch Verwendung einer speziellen Voraussage-
oder Abschätztheorie, um die Korrelation zwischen den Bildelementen in der Vorlaufrichtung
zu verbessern. Diese geschätzte Bildinformation wird in jeder von mehreren aufeinanderfolgenden
Abtastzeilen codiert.
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Im einzelnen geht dies so vor sich, daß aufeinanderfolgende Abtastzeilen,
deren Anzahl X durch die Gleichung X = M.N + 1 gegeben ist (M und N sind ganze Zahlen
größer oder gleich 2), als eine einzelne Gruppe behandelt werden. Die abgetasteten
Bilddaten in der ersten Abtastzeile jeder Gruppe werden als Schätzreferenzdaten
verwendet. Auf der Basis der jeweils vorhergehenden Bildinformation wird die eine
Koinzidenz oder eine fehlende Koinzident ausdrückende Information, d.h. die geschätzte
Bildinformation in den verbleibenden aufeinanderfolgenden Abtastzeilen der Gruppe
erzeugt. Die Schätzreferenzdaten werden in den Lauf-' längencode übersetzt, während
die Daten in den verbleibenden Abtastzeilen zusammenfassend in einen Moduscode für
jeweils M aufeinanderfolgende Abtastzeilen übersetzt werden, um N Gruppen von moduscodierten
Daten zu erhalten.
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Für eine derartige Codierung benötigt man einen Speicher zur Speicherung
der vorhergehenden geschätzten, Koinzidenz oder fehlende Koinzidenz ausdrückenden
Bilddaten, dessen Speicherkapazität zur Speicherung der in mehr als M-l Abtastzeilen
enthaltenen Daten ausreicht. Wenn zum Beispiel M=2, muß der Speicher die Daten einer
oder mehrerer Abtastzeilen speichern.
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Wenn M=3, muß er die in zwei oder mehr Abtastzeilen enthaltenen Daten
speichern können. Die Verwendung großer Werte für M hat eine erhebliche Zunahme
des Raumbedarfs für Bauteile und einen unwirtschaftlichen Betrieb zur Folge. Während
der Wert für M konstant gehalten wird, kann dagegen aber die Zeilenzahl N der moduscodierten
Information geändert werden.
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Durch die Anderung der Zeilenzahl N kann eine Verbesserung des Reduktionsverhältnisses
und eine Verhinderung der Fehlerstreuung gewählt werden abhängig von der Qualität
der Übertragungswege.
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Jlinsichtlich des Reduktionsverhältnisses kann angenommen werden,
daß das Reduktions- oder Verkleinerungsverhältnis umso mehr verbessert wird, je
größer die Zahl X der Abtastzeilen ist. In diesem Verfahren kann die Fehlerstreuung
auf einen Bildbereich von X aufeinanderfolgenden Abtastzeilen beschränkt werden.
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Für schlechte Übertragungswege mit einem häufigen Auftreten von Störimpulsen
aufgrund des auftretenden Rauschens wird die Zahl X vermindert bei gleichzeitiger
Vergrößerung der Referenzabtastzeilen. Auf diese Weise wird die Fehlerstreuung auf
einen schmaleren Bildbereich beschränkt mit dem Ergebnis, <laß die Bilcl<jualität
weniger beeinträchtigt wird.
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Kurz gesagt wird bei Obertragungswegen hoher Qualität das erfindungsgemäße
Codiersystem zur Bandbreitenverkleinerung angewendet unter Verwendung einer hohen
Zahl X von Abtastzeilen, so daß man ein hohes Verkleinerungsverhältnis erhält, Auf
der anderen Seite wird bei Übertragungswegen minderer Qualität die Verbesserung
hinsichtlich des Reduktionsverhältnisses eingeschränkt, um den nachteiligen Einfluß
der Fehlerstreuung auf die Bildqualität so gering wie möglich zu halten.
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Die folgende Beschreibung erläutert in Verbindung mit den beiliegenden
Figuren die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles. Es zeigen: Fig. 1 eine
schematische Darstellung eines AbschAtzverfahrens, das für das erfindungsgemäße
Codiersystem zur Bandbreitenverkleinerung bei der Übertragung von Bildinformation
verwendet werden kann, Fig. 2 Diagramme zur Erläuterung der Durchführung des erfindungsgemäßen
Codiersystems zur Bandbreitenverkleinerung, Fig. 3 ein Blocksclwaltbild eines Übertragungsgerätes,
das für <las erfindungsgemäße Codiersystem verwendbar ist, und Fig. 4 ein Blockschaltbild
eines zum Zusammenwirken mit dem Übertragungsgerät rauch Fig. 3 bestimmten Empfangsgeräts.
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In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Codiervorg5nge zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Konzeptes zur Bandbreitenverkleinerung dargestellt. In dem
dargestellten Beispiel hat die Zahl M der Abtastzeilen, welche die Koinzidenz und
fehlende Koinzidenz ausdrückenden geschätzten Bilddaten tragen, den Wert 2 und die
modus codierten Datengruppen N ebenfalls den Wert 2, so daß die Zahl X der in einer
Gruppe enthaltenen Abtastzeilen 5 beträgt, da X = 2.2 + 1 = 5.
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Fig. 2A zeigt die zweiwertigen Bilddaten, die durch das Abtasten eines
Originalbildes erhalten wurden, wobei weiße Signale bzw. Weißsignale durch eine
"O" und schwarze Signale bzw. Schwarzsignale durch eine "i" dargestellt sind. In
der Figur bezeichnen die Bezugszeichen Oa , , , und jeweils Abtastzeilen. Alle Binärziffern
in Fig. 2A werden nacheinander in der in Fig. l dargestellten Weise geschätzt oder
bestimmt. Das heißt, das geschätzte Bildelement e wird durch Verwendung der Bildelemente
a, b und c in der der das Bildelement e enthaltenden Abt ast zeile vorausgehenden
Abtastzeile und des dem Bildelement e unmittelbar vorausgehenden Bildelementes d
abgeschätzt oder best immt. Wenn der abgeschätzte Wert und das tatsächliche Bildelement
an der Position e übereinstimmen, wird diese Koinzidenz durch eine von dargestellt.
Wenn sie nicht übereinstimmen, wird die fehlende Koinzidenz durch eine lX wiedergegeben.
Die Ergebnisse dieser Vergleiche sind in Fig. 2B dargestellt. Die verwendete SchAtz-
oder Voraussagefunktion ist eine Funktion, welche durch die Eintrittshäufigkeit
des Wertes e
in bezug auf die Kombination der vier Bildelemente
a, b, c und d der abgetasteten Bildinformation definiert und in Tabelle I dargestellt
ist.
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Tabelle I
| Benachbarte Schätzwert Benachbarte Schätzwert |
| Punkte Punkte |
| a b c d ê a b c d ê |
| 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 |
| 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 |
| 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 |
| 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 |
| 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 |
| 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 |
| 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 |
| 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 |
Anmerkung: "0" bedeutet Weißsignal "1" bedeutet Schwarzsignal
Es
werden nun 20 in Fig. 2A dargestellte Bits abgeschützt oder vorausgesagt. Erfindungsgemäß
enthält die erste Abtastlinie Qa der in Fig. 2A dargestellten Gruppe die Schätzreferenzdaten,
die in der ersten Zeile a' in Fig. 2B dargestellt sind. Die eine Koinzidenz oder
fehlende Koinzidenz ausdrückenden geschätzen Daten in der zweiten Zeile b in Fig.
2B werden dadurch erhalten, daß man die in der ersten und der zweiten Abtastzeile
a und b in Fig. 2A enthaltenen Bilddaten auf die tabellierte Voraussagefunktion
in Tabelle I anwendet. Es soll beispielsweise das Bildelement des ersten Bits auf
Platz l der zweiten Abtastzeile b bestimmt werden. Angenommen, daß die Bilddaten
b und c den Wert "O" (weiß) auf dem ersten Bit bzw. zweiten Bit der ersten Abtastzeile
Qa (Bit Qa 1 und Ga 2) haben und daß die Bildinformation a , welche dem ersten Bit
der ersten Abtastzeile Qa vorausgeht und die Bildinformation d , welche dem zwanzigsten
Bit derselben Abtastzeile folgt, nicht bekannt sind. Allgemein ist der Rand des
ursprünglichen Bildes weiß.
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Folglich wird in diesem Fall für die Bilddaten a und d jeweils der
Wert "O" angenommen. Daher sind die Werte der Daten a, b, c und d 0, 0, O bzw. O.
Wenn man mit diesen Werten in die Schätzfunktion gemäß Tabelle I geht, erhält man
eine 0 für den Schätzwert e. Dieser Wert 0 stimmt mit der tastächlichen Bildinformation
O in Ob 1 überein. Daher wird b, 1 durch eine 0 dargestellt in Übereinstimmung mit
der oben genannten Regel. Nun soll die Bildinformation an der Stelle 2, d.h. auf
dem zweiten Bit 2 in der zweiten Abtastzeile Ob bestimmt werden. In diesem
diesem
Fall entsprechen die Inhalte der Bilddaten a, b, c und d jenen der Bilddaten in
dem ersten und dritten Bit der ersten Abtastzeile a und auf dem ersten Bit der zweiten
Abtastzeile b. Daher haben die Daten a, b , c und d jeweils den Wert 0, 0, 0 und
0. Tabelle I ergibt dann für den Schätzwert e eine 0. Die tatsächliche Bild information
in 2 ist aber eine 1. Der geschätzte Wert 0 stimmt also nicht mit der Bildinformation
1 überein und daher hat die geschätzte Bildinformation an der Stelle 2 ' 2 den Wert
1. Bezüglich b 3 haben die abgetasteten Bilddaten a, b, c und d die Werte 0, 0,
0 und 1, woraus sich für den Schätzwert e der Wert 1 ergibt. Die tatsächliche Bildinformation
mit dem Wert 1 und der Schätzwert 1 stimmen überein, so daß man für die geschätzte
Bild information an der Stelle Qb ' 3 den Wert 0 erhält. Dieses Verfahren wird schrittweise
fortgesetzt bis zur Stelle b 20, so daß man eine Reihe von geschätzten Bilddaten
01000100000011011000 erhAl-t, wie dies s in der zweiten Zeile Qb ' in Fig. 2B dargestellt
ist. Die geschätzten Bilddaten in der dritten Zeile c ' in Fig. 2B werden unter
Zugrunde legen der abgetasteten Bilddaten in den Abtastzeilen b und c in Fig. 2A
gewonnen. Die Bildinformation an der Stelle Qc'1 wird auf ähnliche Weise abgeschätzt
wie in dem Fall von b b'. . Die vier abgetasteten Bilddaten a, b, c und d haben
den Wert 0010 und Tabelle I ergibt daher den Wert O für den geschätzten Wert ê.
Dieser stimmt mit der tatsächlichen Bildinformation O an der Stelle öc 1 überein,
so daß die geschätzte Bildinformation an der Stelle c' 1 den Wert 0 hat. Für c 2
haben die abgetasteten Bilddaten a, b, c und d die Werte
0110 was
eine l für den Schätzwert e ergibt. Dieser stimmt mit der l an der Stelle c2 überein.
Daher erscheint bei 6 6 2 eine 0. Wenn die Bestimmung von c 20 vervollständigt ist,
ist die dritte Zeile c' in Fig. 2B mit einer Reihe von Bits gefüllt, die in dem
dargestellten Fall die Werte 00000 110000000010000 haben.
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Die vierte Zeile ' in Fig. 2B enthält die die Koinzidenz oder fehlende
Koinzidenz wiedergebende geschätzte Bildinformation, die unter Zugrundelegen der
abgetasteten Bildinformation in der dritten und vierten Abtastzeile 0 und f;\ in
Fig. 2A bestimmt wurde.
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Die Bildinformation an der Stelle @ 1 soll bestimmt werden.
Seine vier Bilddaten a, b, c und d haben den Wert 0010 und daher hat der Schätzwert
e den Wert 0.
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Dieser stimmt mit der tatsächlichen Bildinformation 0 überein. Daher
erscheint bei d'1 eine 0. d 2 mit dem Wert 0 wird mit den Bilddaten 0110 in Beziehung
gesetzt und stimmt mit der 0 des resultierenden Schätzwerts 'è überein. Daher ergibt
sich bei d' 2 eine 0. d 3 hat den Wert 1, der mit der 1 des Schätzwertes e übereinstimmt,
der sich aus den Bilddaten 1111 ergibt. Daraus folgt für d' 3 eine 0. Die Wiederholung
dieses Verfahrens bis (d) 20 ergibt eine Reihe von Bits, 000000000Q0000000000 ,
in der vierten Zeile d' in Fig. 2B. e' in Fig. 2B stellt eine Reihe von geschätzten
Bilddaten dar, die unter Verwendung der abgetasteten Bilddaten in den Abtastzeilen
d und e bestimmt wurden. Bei der Abschätzung von e l haben die zugehörigen Bildelemente
den Wert 0010, was eine 0 für den Schätzwert e
ergibt. Der Schätzwert
e stimmt mit der Bildinformation bei e 1 überein, so daß man bei e ' l eine 0 erhält.
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Der Wert 1 der Bildinformation bei Oe 2 stimmt mit dem Schätzwert
1 überein, der sich aus den zu e 2 gehörigen Bilddaten 0110 ergibt. Daher hat die
geschätzte Bildinformation bei Qe> ' 2 den Wert 0. Die tatsächliche Bild information
bei Q 3 wird aufgrund der vier Bildelemente 1111 mit dem Schätzwert 1 bestimmt,
mit dem sie übereinstimmt, so daß sich für die geschätzte Bildinformation bei e'
' 3 eine 0 ergibt. Eine Wiederholung dieser Schritte bis Oe 20 ergibt eine Reihe
von geschätzten Bilddaten 00000000000000000000 in der fünften Zeile Öe' ' in Fig.
2B.
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Die geschätzten Bilddaten in der in Fig. 2B dargestellten Zeile a'
sind dieselben, wie die abgetastenten Bilddaten in der ersten AbtastzeileOain Fig.
2A und dienen als Referenzdaten für die geschätzten Bilddaten, die als Gruppe oder
Satz codiert werden sollen. Die Bildinformation in Zeile a' wird daher im folgenden
als Schätzreferenzinformation bezeichnet. Die Schätzreferenzinformation wird zur
Obertragung in einen Lauflängencode übersetzt. Bei Faksimilesignalen ist die Frequenz,
mit der eine Lauflänge auftritt, im wesentlichen proportional zur Lauflänge.
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Daher werden die in den Tabellen II und III dargestellten Lauflängencodiersysteme
verwendet, die für diese Eigenschaft geeignet sind. Tabelle II zeigt das Lauflängencodiersystem
für Weiß und Tabelle III das Lauflängencodiersystem für Schwarz.
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Tabelle II Lauf lcingenanzahl (n) Code Bitanzahl 1 0 1 2 00 2 3 000
3 4 000000 6 5 000001 6 # # 8 000001000 9 # # 12 000010000 9 # # 20 000001000000
12 # # 1024 000011011011011000 18 Tabelle III Lauflängen- Code Bitanzahl anzahl
(n) 1 1 1 2 11 2 3 111 3 4 111100 6 5 111101 6 8 111101100 9 12 111110100 9 # #
20 111101100100 12 # # 1024 111111111111111100 18
Wenn die Lauflängenzahl
n zwischen 1 und 3 liegt, wird die Binärzahl 0, welche Weiß darstellt, oder die
Binärzahl 1, welche Schwarz darstellt, zu der die Lauflänge kennzeichnenden Zahl
hinzugezählt. Im Falle einer Lauflängenzahl n # 4 wird die Zahl n - 4 binär codiert
und die binär codierte Zahl in 2-Bit-Einheiten unterteilt. Für das weiße Signal
wird zu jeder 2-Bit-Einheit eine 0 und für das schwarze Signal eine 1 hinzugefügt.
Wenn also beispielsweise die Lauflängenzahl n einer Weiß-Information den Wert 14
hat, wird 14 - 4 = lo gebildet und die Differenz 1o in die BinErzahl 1010 übersetzt.
Die Binärzahl 1010 wird in 2-Bit-Einheiten unterteilt, so daß man Codeeinheiten
10 und 10 erhält. Da es sich bei der verarbeiteten Information um eine Weiß-Information
handelt, wird ein Weiß darstellendes Bit 0 jeder Codeeinheit vorangestellt, so daß
man eine Codezahl 010010 erhält. Zudieser Codezahl 1001 0 werden drei Weiß entsprechende
Bits 000, welche n = 3 darstellen, vorangestellt, so daß man die Codezahl 0 0 0
1 0 0 1 0 erhält. Bei dieser Codierung kann der binär codierte Teil, d.h. 1010 in
der inversen Reihenfolge, d.h. 0101, angeordnet werden, wenn der Schaltungsaufbau
dies notwendig macht. In diesem Falle ergibt der Lauflängeneode O 0 O oO6o O 1(9)0
0 1.
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Wendet man das vorstehend beschriebene Codierverfahren auf das in
Fig. 2 dargestellte Codeschema an, so findet man in Zeile a' 20 O-Bits. Daher hat
die Lauflängenzahl n den Wert 20. Daher erhält man für den für die Übertragung gebildeten
Lauflängeneode
0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0. In diesem Beispiel haben,
wie vorher beschrieben wurde, die Zahl M für die geschätzten Bilddatenzeilen und
de Zahl N der moduscodierten Datengruppen jeweils den Wert 2. Folglich wird jede
Gruppe aus zwei Zeilen b' und c' bzw.
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und ' und ' en bloc für eine Übertragung codiert.
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Eine solche en bloc-Codierung ist in Tabelle IV dargestellt, in der
ein Paar von Bildelementen, die einander in Vorlaufrichtung benachbart sind, in
Einheiten zur Moduscodierung verwendet werden.
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Tabelle IV
| Bildelement Ergänzungs- |
| Modus Nr. zweier Zeilen Modus code code |
| 1 # Lauflängen- Lauflängen- |
| # code mit "0" code |
| 2 # 10 0 |
| # |
| 3 # 10 1 |
| # |
| 4 # 11 keine |
| # |
Im Falle einer Weiß-Weiß-Einheit in Modus 1 in Tabelle IV ist die Wahrscheinlichkeit
eines kontinuierlichen Auftretens dieses Modus groß, so daß der Lauflängencode,
welcher
gemäß Tabelle II eine 0 zur Darstellung von Weiß verwendet, zur Reduktion der Redundanz
verwendet wird. In Modus 2 und Modus 3 sind die einander benachbarten Bildelemente
verschieden, d.h.
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Weiß-Schwarz oder Schwarz-Weiß. In diesem Fall wird die Codezahl 10
für jeden Moduscode verwendet: Wenn das Bildelement in der jeweils vorhergehenden
Abtastzeile Weiß ist, wird eine 0 an den Moduscode 10 angehängt. Wenn dagegen das
Bildelement in der jeweils vorhergehenden Abtastzeile Schwarz ist, wird eine 1 an
den Moduscode angefügt. Mit anderen Worten, wenn die beiden Bildelemente in der
Form Weiß-Schwarz kombiniert sind, wird die Kombination durch die Codezahl 100 ausgedrückt.
Wenn sie dagegen in der umgekehrten Reihenfolge miteinander kombiniert sind, d.h.
Schwarz-Weiß, wird dies durch die Codezahl 101 ausgedrückt. Dem Modus 4 der Kombination
Schwarz und Schwarz derselben Bildelemente ist die Codezahl 11 ohne Verwendung eines
Lauflängencodes zugeordnet. In diesem Modus zeigt also die Abschätzung an, daß schwarze
kurze Lauflängen häufig auftreten, d.h.
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daß viele isolierte schwarze Punkte auftreten. Zusätzlich wird bezüglich
der durchschnittlichen Übergangspunkte (Punkte, die von Schwarz nach Weiß wechseln
und umgekehrt) in einer Abtastzeile bei einer Abtastung der gesamten Oberfläche
des ursprünglichen Bildes in der Größe A4 die geschätzte Bildinformation um 25 bis
40 8 im Vergleich zu der abgetasteten Bild information verringert.
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Die entsprechenden Bitkombinationen in den Zeilen Qb' und R) ' in
Fig. 2C sollen in den Moduscode übersetzt
werden. Die geschätzte
Bildinformation in dem ersten Bir b 1 der Zeile b' und in dem ersten Bit c' 1 der
Zeile c' ist 0 bzw. O. Diese Kombination ergibt daher eine 0 in dem Moduscode. Die
Werte der geschätzten Bildenformation in b' 2 und c' 2 sind 1 und 0 und ergeben
daher eine Codezahl 101, da 1 2 aufgrund der 1 Schwarz ist. Die Kombinationen von
b' 3 bis b' 5 und c' 3 bis c' 5 stimmen alle in dem Wert O überein und ergeben daher
eine Codezahl 000.
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In der gleichen Weise erhält man für die Kombination 6 ' 6 und 0'
' 6 den Moduscode 11. Die Kombination b ' 7 und c ' 7 ergibt den Moduscode 100.
Die Kombinationen von Ob ' 8 bis b 1 12 und Oc ' 8 bis c ' 12 stimmen alle in ihrem
Wert O überein. Diese werden entsprechend Tabelle II in einen Lauflängencode übersetzt
und ergeben die Codezahl 0 0 0 0 0 1. b' 13 bis b' 14 und c' 13 bis c' 14 haben
jeweils den Moduscode 101 b' 16 und c' 16 ergeben die Codezahl 11. Die Kombination
von ' 17 und (c)' ' 17 ergibt die Codezahl 101. Die Kombinationen 1 18 bis b' 20
mit c' 18 bis c' 20 stimmen wiederum dreimal in dem Wert O überein und daher wird
diesen Kombinationen die Codezahl 000 zugeordnet. In den Zeilen d' und e' stimmen
die Kombinationen der entsprechenden Bits 1 bis 20 mit der Zahl 0 überein. In diesem
Fall wird anhand Tabelle II eine Lauflängencodierung vorgenommen und man erhält
die Codezahl 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0. Die so codierten Moduscodes für die Zeilenkombinationen
b' und c' sowie d' und e' sind durch die Zeilen b" und d" in Fig. 2E dargestellt
durch 010100011100000001101101011101000
und 000001000000. Wenn
die abgetastete Bildinformation in den fünf in Fig. 2A dargestellten Abtastzeilen
a, b, c, d und e durch das vorliegende Codierverfahren codiert wird, erhält man
die in Fig. 2E dargestellten Codes a", b" und c". Auf diese Weise wird gemäß der
Erfindung die Bandbreitenverringerung durchgeführt.
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Zur Übertragung der in Fig. 2E dargestellten Information zu einer
Empfängerseite muß die Information übertragen werden, welche die Zahl M der die
geschätzte Bildinformation enthaltenden und en bloc moduscodierten Zeilen und die
Zahl N der moduscodierten Datengruppen enthält. Die die Zahlen M und N enthaltende
Information kann dadurch übertragen werden, daß diese Zahlen unmittelbar nach dem
Synchronisierungscode oder -kennzeichen (einer Reihe voii Daten, die von der für
die Übertragung codierten Information verschieden sind) angehängt werden. Bei Empfang
der so übertragenen El- und N- Werte kann die Empfängerseite leicht die Zahl der
Abtastzeilen feststellen, die in einem Satz oder einer Gruppe von iibertragenen
Daten enthalten sind.
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In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Übertraggungsgerätes dargestellt,
für welches das erfindungsgemäß Codiersystem zur Bandbreitenverringerung bei der
Übertragung von Bildinformation verwendet wird.
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Der Aufbau des Übertragungsgerätes entspricht dem Fall, daß die Zahlen
N und N positive ganze Zahlen sind und den Wert 2 haben, so daß die Zahl X der Abtastzeilen
einer Gruppe den Wert 5 hat entsprechend
der Gleichung X = 2.2
+ 1 = 5. Das obertragungsgerät in Fig. 3 umfaßt eine Abtastvorrichtung 1, welche
ein abgetastetes Analogsignal A erzeugt. Das Analogsignal A wird durch eine Quantisierungsschaltung
2 in ein zweiwertiges Signal B umgewandelt,Die weiße Komponente des Analogsignals
A wird durch die Binärziffer 1 und die schwarze Komponente des Analogsignales A
durch die Binärziffer 0 dargestellt. Serielle Pufferspeicher 3 und 4 dienen der
Speicherung der in einer Abtastzeile enthaltenen Daten. Wie die Darstellung zeigt,
sind die Pufferspeicher 3 und 4 parallel zueinander zwischen einen mit der Quantisierungsschaltung
2 verbundenen Schalter 13 und einen Schalter 14 geschaltet. Eine Codierschaltung
5 zur Lauflängencodierung ist mit ihrem Eingang mit dem Schalter 14 über einen Schalter
15 verbunden. Die Codierschaltung 5 übersetzt entsprechend den Tabellen II und III
die Schätzreferenzdaten und die geschätzte Bildinformation auf zwei Zeilen in einen
Lauflängencode, welche beiden Zeilen en bloc gemäß Tabelle IV in einem Hoduscode
übersetzt werden und zu dem Modus 1 gehören.
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Eine Abschätzschaltung 6 ist mit ihrem Eingang mit dem Schalter 14
verbunden. Sie schätzt in überein stimmung mit der in Tabelle I wiedergegebenen
Schätzfunktion die Bilddaten in der zweiten und den folgenden Abtastzeilen einer
Gruppe (die in diesem Beispiel aus fünf Abtastzeilen besteht, d.h. X = 5) auf der
Basis der Bilddaten in den jeweils vorausgehenden Abtastzeilen einschließlich der
ersten Abtastzeile, welche die Referenzbildinformation trägt, um auf diese Weise
die Schätzwerte zu erzeugen. Ein Vergleicher 7, der exclusives ODER-Schaltungen
umfaßt, ist
mit der Abschätzschaltung 6 und direkt mit dem Schalter
14 verbunden und vergleicht den Schätzwert mit der entsprechenden tatsächlichen
Bildinformation, um ein eine Koinzidenz oder fehlende Koinzidenz anzeigendes Signal,
d.h. ein Signal für die geschätzte Bildinformation zu erzeugen. Bezüglich der Arbeitsweise
der Schaltungen 6 und 7 wird auf die Erläuterungen zur Tabelle I und den Fig. 1,
2A und 2B verwiesen. Ein serieller Pufferspeicher 8 ist über einen Schalter 16 mit
dem Vergleicher 7 verbunden und speichert die Ausgangssignale des Vergleichers 7.
Der Pufferspeicher 8 ist in der Lage, die Signale für die geschätzte Bildinformation
einer Zeile zu speichern.
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Eine Moduscodierschaltung 9 ist mit einem Schalter 17 verbunden, der
seinerseits mit dem Pufferspeicher 8 und dem Schalter 16 verbunden ist. Die Moduscodierschaltung
9 dient dazu, den Modus für die geschätzte Bildinformation an einander entsprechenden
Bitstellen zweier Zeilen zu bestimmen und die zu dem Modus 2, 3 und 4 gehörende
Bildinformation in ein Modus code zu übersetzen (vgl. Tabelle IV und Fig. 2C und
D). Ein Pufferspeicher lo ist über einen Schalter 18 18 mit der Moduscodierschaltung
9 und der Codierschaltung 5 verbunden. Der Pufferspeicher lo dient dazu, diese Stücke
codierter Information an eine Übertragungsstrecke zu leiten. Eine Steuereinheit
11 dient dazu, die Arbeitsweise der jeweiligen vorstehend beschriebenen Schaltungsblöcke
zu steuern. Ein Schalter 12 bestimmt die jeweiligen Zahlen X, M und N.
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Das bertragungsgerät arbeitet auf folgende Weise: Das von der Abtastvorrichtung
1 erzeugte Analogsignal A wird in der Quantisierschaltung 2 in ein binäres Signal
B umgewandelt, Das binäre Signal B wird in den jeweils leeren der Pufferspeicher
3 und 4 gegeben. Die Steuereinheit 11 überwacht, ob die Pufferspeicher 3 und 4 leer
sind oder nicht. Ist beispielsweise der Pufferspeicher 3 leer, während 4 mit Daten
belegt ist, schaltet die Steuereinheit 11 den Schalter 13 derart, daß ein Weg von
der Quantisierschaltung 2 zu dem Pufferspeicher 3 zum Einspeichern des binären Signales
B in den Pufferspeicher 3 geschaffen wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Schalter
14 so geschaltet, daß ein Weg von dem Pufferspeicher 4 zu der Leitung G hergestellt
wird, wodurch es möglich wird, den Inhalt des Pufferspeichers 4 für eine weitere
Verarbeitung in die Leitung G einzuspeisen.
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Unter der Steuerung der Steuereinheit 11 wirken die Schalter 13 und
14 ergänzend zusammen, um die Pufferspeicher 3 und 4 einzuschalten. Wenn die Pufferspeicher
3 und 4 beide geladen werden, hält die Steuereinheit 11 die Abtastvorrichtung an,
um das Einlesen von Daten zu unterbrechen.
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Die Steuereinheit 11 ruft die Information von dem Schalter 12 ab,
der die Zahl X einer Gruppe von Abtastzeilen und die bestimmenden Faktoren M und
N liefert und speichert diese Daten. Danach zählt sie die Abtastzeilen von der ersten
bis zur letzten.
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Auf die Abrufinformation von dem Schalter 12 gibt die Steuereinheit
11 einen Steuerbefehl, um die Kontakte
der Schalter 15 bis 18
in der in Tabelle V dargestellten Weise zu schalten, um so die in einem der Pufferspeicher
3 und 4 gespeicherten Daten auf einen bestimmten Verarbeitungsweg zu leiten.
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Tabelle V
| Schalter Referenzab- Moduscodierabtastzeilen (M=2) |
| tastzeile Modus 1 Modus 2,3,4 |
| Bezugs- (lauflängen- |
| Kontakt |
| zeichen codiert) erste zweite erste zweite |
| Zeile Zeile Zeile Zeile |
| a 0 0 |
| 15 |
| b 0 |
| a 0 0 |
| 16 n o |
| b 0 0 |
| 17 a o |
| b o |
| 18 |
| b 0 0 0 |
Im Falle der Referenzabtastzeile (lauflängencodiert) d.h. der ersten Abtastzeile
einer Gruppe von Abtastzeilen
ist gemäß der Darstellung in Tabelle
V der Schalter 15 auf einen Kontakt b, der Schalter 16 auf einen Kontakt n (neutrale
Stellung) und der Schalter 18 auf einen Kontakt b eingestellt. Aufgrund der so hergestellten
Schaltung gelangen die Bilddaten oder die Bildelemente in der Referenzabtastzeile
vom ersten Bildelement an nacheinander durch die Leitungen E bis G, um die Lauflängencodierschaltung
5 zu erreichen, wo sie in Übereinstimmung mit den Tabellen II und III codiert werden.
Die codierten Daten werden über den Schalter 18 in den Pufferspeicher lo eingespeist
und von dort auf die Übertragungsstrecke U gegeben. Zu diesem Zeitpunkt befindet
sich selbst dann, wenn die Abschätzschaltung 6 und der Vergleicher 7 in Betrieb
sind, der Schalter 16 auf dem neutralen Kontakt n. Daher wird kein Ausgangssignal
K von dem Vergleicher 7 an die folgende Stufe weitergegeben.
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Im Falle der von der Referenzabtastzeile verschiedenen Abt ast zeilen
werden der Schalter 15 auf den Kontakt a und der Schalter 16 ebenfalls auf den Kontakt
a eingestellt. Die Abschätzvorrichtung 6 und der Vergleicher 7 arbeiten in der Weise
zusammen, daß sie nacheinander die einer Koinzidenz oder fehlenden Koinzidenz entsprechenden
geschätzten Bilddaten K erzeugen. Die geschätzten Bilddaten in der ersten Zeile
werden in den Pufferspeicher 8 eingespeist.
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Iiier ist die erste Zeile eine der beiden Moduscodierabtastzeilen,
in denen die geschätzten Bilddaten angeordnet sind (vgl. die Fig. 2B, C und D).
Die andere Moduscodierabtastzeile wird als zweite Zeile bezeichnet.
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In dem Augenblick, wenn die Einspeicherung der geschätzten Bilddaten
in der ersten Zeile in den Pufferspeicher 8 beendet ist, wird der Schalter 16 auf
den Kontakt b umgeschaltet, so daß die geschätzten Bilddaten in der zweiten Zeile
über eine Leitung L zu dem Schalter 17 gelangen, wobei die in dem Pufferspeicher
8 gespeicherten geschätzten Bilddaten der ersten Zeile ebenfalls zu dem Schalter
17 über eine Leitung N gelangen. Der Schalter 17 empfängt die einander entsprechenden
geschätzten Bilddaten der ersten und der zweiten Zeile parallel und bestimmt den
Modus jedes Paares von geschätzten Bilddaten. Gleichzeitig schaltet er auf den Kontakt
b, wenn das Datenpaar dem Modus 1 entspricht, um ein den Modus 1 kennzeichnendes
Signal über den Kontakt a des Schalters 15 (vgl. Tabelle IV) auf die Lauflängencodierschaltung
5 für einen Lauflängencode mit der Ziffer O zu geben. Im Falle eines Modus 2, 3
und 4 werden diese Modussignale zu der Moduscodierschaltung 9 über den Kontakt a
des Schalters 17 und die Leitung P geleitet. Nach einer Überprüfung, ob die Lauflängencodierung
des Modussignales beendet ist oder nicht, wird der Schalter 18 auf den Kontakt a
geschaltet, um das Ausgangssignal der Moduscodierschaltung 9 zu dem Pufferspeicher
1o zu leiten.
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Wie oben beschrieben wurde, veranlaßt die von dem Schalter 12 gegebene
Instruktion die Steuereinheit 11, die Schaltungsvorgänge an den entsprechenden Schaltern
15 bis 18 zu steuern und damit einen reibungslosen Ablauf der notwendigen Codiervorgänge
sicherzustellen.
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Wenn ferner der Lauflängencode (Tabellen II und II) für die Referenzabtastzeile
so gewählt wird, daß er
mit dem Lauflängencode für den Modus 1
gemäß Tabelle IV übereinstimmt, wird der damit verbundene Schaltungsaufwand beträchtlich
vermindert und die Wirtschaftlichkeit erhöht.
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In Fig.4 ist ein mit dem in Fig. 3 dargestellten Obertragungsgerät
zusammenwirkendes Empfangsgerät dargestellt. In der Fig. 4 erkennt man einen Pufferspeicher
20, welcher die von dem Übertragungsgerät übermittelte codierte Information speichert.
Ein mit dem Pufferspeicher 20 verbundener Schalter 21 trennt die in den Lauflängencode
übersetzten Daten von den in den Moduscode übersetzten Daten und leitet sie zu den
entsprechenden Stufen. Eine mit dem Schalter 21 verbundene Lauflängendecodierschaltung
22 decodiert die in dem Lauflängencode codierten Daten. Eine mit dem Schalter 21
verbundene Modusdecodierschaltung 23 decodiert die in dem Moduscode codierten Daten.
Ein Pufferspeicher 24 zur Speicherung der decodierten geschätzten Bilddaten ist
mit einem Schalter 32 verbunden, der seinerseits auch mit der Modusdecodierschaltung
23 und über einen Schalter 31 mit der Lauflängendecodierschaltung 22 verbunden ist.
Eine Abschätzschaltung 25, deren Eingang mit dem Schalter 31 verbunden ist, liefert
Bilddaten auf der Basis der vorhergehenden decodierten Bilddaten entsprechend der
speziellen Abschätzfunktion zur Erzeugung der Schätzwerte e (siehe Tabelle I). Ein
Vergleicher 26, der exclusives-ODER-Schaltungen aufweist, vergleicht den Schätzwert
ê mit der clecodierten geschStz-ten Bildinformation, um die ursprüngliche Bildinformation,
beispielsweise
die urspri.lnglichen Bildelemente, zu decodieren. Zwei serielle Pufferspeicher 27
und 28 sind parallel zueinander mit ihren Eingängen an einen Schalter 35 und mit
ihren Ausgängen an einen Schalter 36 angeschlossen. Eine Steuereinheit 30 steuert
den Betrieb der vorstehend beschriebenen Schaltungen.
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Im Betrieb wird das von dem Übertragungsgerät übermittelte codierte
Signal, d.h. ein reduziertes Signal A', in einem Pufferspeicher 20 gespeichert.
Die Steuerschaltung 30 entnimmt aus dem Pufferspeicher 20 das reduzierte Signal
Bit für Bit, um es über die Leitung B' zu dem Schalter 21 zu leiten, wo die Signale
auf die Lauflängendecodierschaltung 22 oder die Modus decodierschaltung 23 verteilt
werden. In der Steuereinheit 30 wird jedesmal geprüft, ob das über die Leitung B'
ankommende Signal die Synchronisiercodereihe ist oder nicht. Wenn das Signal die
Synchronisiercodereihe ist, wird das Steuersignal mit einer festen Länge seiner
Bitreihe entsprechend der Synchronisiercodereihe decodiert, um es durch Betutigung
der Schalter gemäß Tabelle VI weiter zu verarbeiten. Das Steuersignal schließt das
Keferenzabtastzeilenreduktionssignal, das moduscodierte Reduktionssignal und dergleichen
ein.
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Tabelle VI
| Referenz- |
| Schalter abtastzei- Moduscodierabtastzeilen (M=2) |
| lenreduk- |
| Bezugs- Kon- Modus 1 Modus 2,3 und 4 |
| tionssig- |
| zeichen takt |
| nal |
| a 0 0 |
| 21 |
| b o |
| a 0 |
| 31 |
| b 0 0 |
| a 0 |
| 32 |
| b 0 |
| 33 AN 0 0 |
| AUS o |
| 34 a o |
| b |
Die Steuereinheit 30 decodiert das ankommende Steuersignal und prüft, ob die Folge
des Referenzabtastzeilendredutionssignales über die Leitung B' erhalten wird. Ferner
schaltet sie die Schalter 21 und 31 jeweils
auf den Kontakt a
und den Schalter 23 aus. Mit dieser Schaltungsverbindung läuft das Referenzabtastzeilenreduktionssignal
über die Leitung B', den Kontakt a des Schalters 31 und eine Leitung C' zu der Lauflangendecodierschaltung
22, wo es in die in der ersten Abtastzeile enthaltene ursprüngliche Bildinformation
decodiert wird. Danach gelangt das Signal über eine Leitung E', den Kontakt a des
Schalters 31 und eine Leitung F' zu einem der Pufferspeicher 27 und 28 über den
Schalter 35. Die Auswahl des Pufferspeichers 27 oder 28 hängt von der Stellung des
Schalters 35 ab. Gleichzeitig gelangt das decodierte Signal zu der Abschätzschaltung
25.
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Nachdem die Steuereinheit 30 die moduscodierten reduzierten Signale
von N Gruppen decodiert hat, abhängig von der Steuerung der jeweiligen Verarbeitungsschaltungen,
schaltet sie den Schalter 31 auf den Kontakt b, den Schalter 34 auf den Kontakt
a und den Schalter 33 ein. Gleichzeitig überprüft sie, ob das moduscodierte reduzierte
Signal ein Modus- 1-Signal ist oder nicht. Wenn es sich um ein Modus-1-Signal handelt,
werden der Schalter 21 und der Schalter 32 jeweils auf den Kontakt a geschaltet.
Als Folge hiervon gelangt das moduscodierte reduzierte Signal in die Lauflängendecodierschaltung
22, wo es decodiert wird. Das decodierte Signal gelangt über die Leitung E' und
den Kontakt b des Schalters 31 zu dem Schalter 32, wo es einerseits in eine Leitung
1 und andererseits in eine Leitung J geleitet wird. Das die Leitung 1 durchlaufende
Signal entspricht der geschätzten Bildinformation der ersten Zeile. Das die Leitung
J durchlaufende Signal entspricht dem Signal der gesch
-l-tzten
Bild information in der zweiten Zeile und wird in den Pufferspeicher 24 eingespeichert.
Im Falle der Moden 2, 3 und 4 werden die Schalter 21 und 32 jeweils auf den Kontakt
b geschaltet, um das moduscodierte reduzierte Signal zu der Modusdecodierschaltung
23 zu leiten, damit es dort decodiert wird. Das decodierte Signal wird über eine
Leitung t" und den Kontakt b des Schalters 32 in die Leitungen I' und J' geleitet.
Das in die Leitung I' eingespeiste Signal enthält die geschätzte Bildinformation
der ersten Zeile und wird direkt zu dem Vergleicher 26 wie im Falle des Modus 1
geleitet. Das in die Leitung J' eingespeiste Signal entspricht der Bildinformation
in der zweiten Zeile und wird in den Pufferspeicher 24 eingespeichert. Das über
die Leitung I', den Kontakt a des Schalters 34 und die Leitung L' laufende Signal
wird anschließend in dem Vergleicher mit dem von der Abschätzschaltung 25 über eine
Leitung N' zugeführten Schätzsignal verglichen, um in die ursprüngliche Bildinformation
der zweiten Abtastzeile decodiert zu werden.
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Die decodierte abgetastete Bildinformation der zweiten Abtastzeile
wird über den Schalter 33 in den leeren Pufferspeicher 27 oder 28 eingespeist, wo
sie gespeichert wird, wobei sie gleichzeitig der Abschatzschaltung 25 zugeführt
wird, wo sie zur Bestimmung der folgenden Daten verwendet wird. Nachdem überprüft
wurde, daß die in der gesamten Zeile enthaltene Information des über die Leitung
I' laufenden Signales vollständig vorhanden ist, schaltet die Steuereinheit 30 den
Schalter 34 auf den Kontakt b, so daß die geschätzte
Bild information
der zweiten Zeile dem Vergleicher 26 über die Leitung K' zugeführt wird. In dem
Vergleicher wird die geschätzte Bildinformation in die ursprüngliche Bildinformation
decodiert, die ihrerseits in den leeren Pufferspeicher 27 oder 28 wie im vorherigen
Fall eingespeichert wird.
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In dieser Weise wird der in Fig. 2E dargestellte Code zu den in Fig.
2A dargestellten Codezug decodiert, der dann wiedergegeben werden soll.
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L e e r s e i t e