DE2836571A1 - Verfahren zur umwandlung eines videosignals in ein schwarz/weiss-signal - Google Patents

Verfahren zur umwandlung eines videosignals in ein schwarz/weiss-signal

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    • H04N1/40—Picture signal circuits
    • H04N1/403—Discrimination between the two tones in the picture signal of a two-tone original

Description

Dr.-Ing. Rudolf Hell GmbH Kiel, Ί5. August 1978
Grenzstraße 1-5 Sf/Hl
2300 Kiel 14
Patentanmeldung Nr. 78/491
Kennwort: "Flächenumrandung II"
Verfahren zur Umwandlung eines Videosignals in ein Schwarz/Weiß-Signal
Die Erfindung betrifft ein Verfahren bei der Faksimile-Reproduktion zur Umwandlung eines durch punkt- und zeilenweise Vorlagenabtastung gewonnenen Videosignals in ein zweipegliges Schwarz/Weiß-Signal und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der Schwarz/Weiß-Faksimile-Reproduktion werden in einem Abtastgerät eine zu kopierende Vorlage punkt- und zeilenweise mittels eines optoelektronischen Abtastorgans abgetastet und die Helligkeitsinformation der Vorlage in ein Videosignal umgesetzt.
Die Vorlage ist ein gedrucktes oder in Maschinenschrift verfaßtes Dokument, ein handgeschriebener Text oder"eine grafische Darstellung, wobei sowohl der Untergrund der Vorlage als auch die aufgebrachten Informationen weiß, schwarz oder getönt (grau; farbig) · sein können.
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Das durch die Vorlagenabtastung gewonnene Videosignal wird verstärkt, durch Vergleich mit einem Schwellensignal in ein zweipegliges Schwarz/Weiß-Signal umgesetzt und über einen Übertragungskanal an ein Empfangsgerät übermittelt. Das durch das Schwarz/Weiß-Signal gesteuerte Aufzeichnungsorgan des Empfangsgerätes erzeugt die gewünschte Kopie der Vorlage.
Bei Abtastung einer weißen Bildstelle der Vorlage liefert das Abtastorgan eine große, bei Abtastung einer schwarzen Bildstelle eine kleine und im Falle eines grauen oder farbigen Vorlagendetails eine mittlere Videosignal-Amplitude.
Zur Erzeugung des Schwarz/Weiß-Signals werden die unterschiedlichen Videosignal-Amplituden laufend mit dem Schwellensignal verglichen und dabei entschieden, ob eine Videosigbal-Amplitude als "Weiß" oder "Schwarz" zu werten ist.
Die richtige Auswertung von geringen Amplitudenänderungen im Videosignal aufgrund eines geringen Kontrastes zwischen Information und Untergrund erweist sich als schwierig und führt oft zu Informationsverlusten in der Kopie.
Aus der US-PS 3,159,815 ist es bereits bekannt, das Videosignal zur Umwandlung in das Schwarz/Weiß-Signal mit einem konstanten Schwellensignal zu vergleichen. Mit dieser sogenannten "konstanten Schwelle" kann die Auswertung bei einer getönten Vorlage nur äußerst mangelhaft durchgeführt werden.
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Wird beispielsweise eine Vorlage mit einem getönten Untergrund und schwarzen oder weißen Informationen abgetastet und fällt die Entscheidung bei mittleren Videosignal-Amplituden für "Schwarz" aus, geht die schwarze Information"auf dem getönten Untergrund verloren; wird dagegen für "Weiß" entschieden, bleibt die weiße Information auf dem getönten Untergrund unberücksichtigt.
Aus der DT-PS 15 37 560 ist ein Faksimile-Abtastgerät mit einer Schwellen-Schaltung bekannt, in der das Schwarz/Weiß-Signal aus dem Vergleich des Videosignals mit einem dynamisch folgenden Schwellensignal gewonnen wird.
Die sogenannte "dynamische Schwelle" ist zwar geeignet, geringe Amplitudenänderungen richtig auszuwerten, liefert aber ein mangelhaftes Ergebnis, wenn sich in Abtastrichtung an eine weiße, eine getönte und eine schwarze Vorlagenfläche (Weiß/Grau/Schwarz-Übergang) oder aber an eine schwarze, eine getönte und eine weiße Vorlagenfläche (Schwarz/Grau/Weiß-Übergang) anschließen.
Da das Abtastorgan sowohl eine graue als auch eine farbige, also eine getönte Vorlagenfläche, als "Grau" erkennt, wird im folgenden der Einfachheit halber von Übergängen von und nach "Grau" die Rede sein.
Ein typisches Beispiel für solche übergänge ist eine weiß umrandete
i Vorlage mit einem getönten (grauen oder farbigen) Untergrund, in dem
schwarze Informationen (Buchstaben) enthalten sind. Die genannte
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Schwellen-Schaltung interpretiert den getönten Untergrund nach einem Weiß/Grau-Übergang als "Schwarz". In der Kopie geht daher die vordere Kontur der ersten schwarzen Information verloren, d. h. ein Grau/Schwarz-übergang wird ignoriert.
Außerdem interpretiert die Schwellen-Schaltung eine solche üntergrundflache nach einem Schwarz/Grau-Übergang als "Weiß". In der Kopie geht somit die Begrenzung der Üntergrundflache zum weißen Vorlagenrand hin verloren, d.h. ein Grau/Weiß-Übergang wird ebenfalls ignoriert.
Der Informationsverlust in der Kopie wird als erheblicher Nachteil der bekannten Schwellen-Schaltung angesehen.
Es wäre zwar möglich, die herkömmliche Schwellen-Schaltung so empfindlich einzustellen, daß die Untergrundfläche als "Weiß" gewertet und die schwarze Information darauf erkannt wird. Dann ginge aber eine Information geringer Dichte, z.B. eine rote Schrift auf einer weißen Fläche, verloren. Durch die individuelle Einstellung kann daher immer nur ein Kompromiß zwischen hoher Empfindlichkeit und Informationsverlust gefunden werden. Eine solche Einstellung setzt eine erfahrene Bedienungsperson voraus und ist außerdem zeitraubend, da Probekopien zur Beurteilung angefertigt werden müssen.
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Der Erfindung liegt daher die neue Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung bei der Faksimile-Reproduktion zur Umwandlung eines durch punkt- und zeilenweise Vorlagenabtastung gewonnenen Videosignals in ein zweipegliges Schwarz/Weiß-Signal anzugeben, mit dem farbige Vorlagen ohne wesentlichen Informationsverlust in reine Schwarz/Weiß-Kopien umgesetzt werden. Bei diesen Vorlagen können sowohl Untergrundflächen als auch aufgebrachte Informationen getönt (farbig, grau), schwarz oder weiß sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine sich in Abtastrichtung an eine weiße (schwarze) Vorlagenfläche anschließende getönte Vorlagenfläche "Schwarz" ("Weiß") mit einer quer zur Abtastrichtung verlaufenden weißen (schwarzen) Begrenzungslinie an dem Übergang von der getönten zu einer anschließenden schwarzen (weißen) Vorlagenfläche aufgezeichnet wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bilden die Ausführungsbeispiele, die in den Figuren 1-5 dargestellt und beschrieben sind.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Faksimile-Abtasters; Fig. 2 die Verläufe der in dem Faksimile-Abtaster auftretenden Signale;
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Fig. 3 eine Vorlage und ihre Reproduktion; Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für eine Schwellen-Schaltung? Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel für einen Hochpaß-Filter.
Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Faksimile-Abtasters mit einer Schaltungsanordnung zur Umwandlung eines Videosignals in ein zweipegliges Schwärζ/Weiß-Signal.
Die zu kopierende Vorlage 1 wird von zwei Lichtquellen 2 und 3 beleuchtet und das mit der Helligkeitsinformation der Vorlage 1 modulierte Abtastlicht wird über ein Objektiv 4 in ein Abtastorgan reflektiert und dort mittels optoelektronischer Wandler in ein Videosignal umgesetzt.
Als optoelektronischer Wandler kann eine einzelne Fotodiode Verwendung finden, welche ein wertekontinuierliches Videosignal liefert. In diesem Falle führt das Abtastorgan 5 eine Relativbewegung zur Vorlage 1 in Zeilenrichtung aus, wobei jeweils nach Abtastung einer Zeile ein Vorschubschritt zur nächsten Zeile erfolgt.
Der optoelektronische Wandler kann aber auch aus einer Vielzahl von Fotodioden (Fotodiodenzeile) aufgebaut sein, welche ein gepulstes oder treppenförmiges Videosignal liefern. Da sich die Reihe von Fotodioden über eine Zeile der Vorlage 1 erstreckt, wird eine ganze Zeile ohne Relativbewegung zwischen Abtastorgän und Vorlage 1 gleichzeitig abgetastet und anschließend ein Vorschubschritt zur nächsten Zeile ausgeführt.
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Vorschubeinrichtungen sind nicht dargestellt, da sie nicht Gegenstand der Anmeldung und als Stand der Technik bekannt sind.
Das von dem Abtastorgan 5 erzeugte Videosignal wird in einer nachgeschalteten Signalformerstufe 6 verstärkt und gegebenenfalls bei einem gepulsten Videosignalverlauf mittels einer Sample-and-Hold-Schaltung in ein treppenförmiges Videosignal U umgesetzt, das an einem Ausgang 7 der Impulsformerstufe 6 erscheint.
Eine Abtasttaktfolge T steuert die bildpunktweise Abtastung der Vorlage 1 und die Signalumsetzung in der Impulsformerstufe 6. Die Abtasttaktfolge T entsteht in einem Taktgenerator 8 und wird dem Abtastorgan 5 über eine Leitung 9 und der Impulsformerstufe über eine Leitung 10 zugeführt. Jedem Takt der Abtasttaktfolge T ist ein abgetasteter Bildpunkt zugeordnet.
Das Videosignal U wird zunächst in das zweipeglige Schwarz/Weiß-Signal U 1 umgesetzt.
Ein erster Komparator 11 vergleicht das Videosignal U auf einer Leitung 12 mit einem ersten dynamischen Schwellensignal U, auf einer Leitung 13, das in einer ersten Schwellen-Schaltung 14 aus dem Videosignal U abgeleitet wird. Das Vergleichsergebnis ist das Schwarz/Weiß-Signal U am Ausgang des Komparators 11 auf einer Leitung 15.
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Das Schwarz/Weiß-Signal ü 1 wird mittels eines Schieberegisters um "n" Takte der Abtasttaktfolge T , welche als Schiebetakt auf einer Leitung 17 verwendet wird, entsprechend dem zeitlichen Abstand von "n" abgetasteten Bildpunkten verzögert. Das Schieberegister 16 ist z.B. auf Bausteinen vom Typ SN 74 194 der Firma Texas Instruments aufgebaut. Die Zahl "n" ist an einem Eingang des Schieberegisters 16 vorprogrammierbar.
Das verzögerte digitale Schwarz/Weiß-Signal U 2 wird in einer Logik-Schaltung 19 durch zwei digitale Steuersignale U und U auf den Leitungen 20 und 21 in das Schwarz/Weiß-Signal U 3 umgesetzt, welches über eine Modulationsstufe 22 und einen Übertragungskanal an einen nicht dargestellten Faksimile-Empfänger zur Aufzeichnung des Faksimile der Vorlage übertragen wird. Der Übertragungskanal kann eine Funkübertragungsstrecke oder eine Leitung sein.
Die Wirkungsweise der Schwellen-Schaltung 14 entspricht der herkömmlichen Schwellen-Schaltung zur Erzeugung eines dynamischen Schwellensignals. Wie bereits in der Beschreibungseinleitung erläutert, ignoriert eine derartige Schwellen-Schaltung Grau/ Schwarz- und Grau/Weiß-Übergänge, so daß das Schwarz/Weiß-Signal U 1 am Ausgang des Komparators 11 bereits mit Informationsverlusten behaftet ist.
Zur Kompensation dieser Informationsverluste wird das Schwarz^ Weiß-Signal U 2 in der Logik-Schaltung 19 in Abhängigkeit der digitalen Steuersignale U1 und U„ modifiziert.
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Die digitalen Steuersignale U1 und U? werden in einer Auswerteschaltung 24 aus dem Videosignal U abgeleitet.
Nach dem Erfindungsgedanken wird mittels eines Hochpaß-Filters der Gleichspannungsanteil aus dem Videosignal U eliminiert und aus dem geänderten Videosignal U1 auf einer Leitung 26 in einer weiteren Schwellen-Schaltung 27 ein zweites Schwellensignal U1
auf einer Leitung 28 erzeugt. Schwellensignal U' und geändertes Videosignal U1 werden in einem weiteren Komparator 29 miteinander verglichen, wobei unter anderem auch die von der Schwellen-Schaltung 14 ignorierten Grau/Schwarz- und Grau/Weiß-Ubergänge erkannt werden. Das Vergleichsergebnis ist das Signal U auf einer Leitung 30.
Die Schwellen-Schaltungen 14 und 27 sind identisch aufgebaut. Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 angegeben. Ein Ausführungsbeispiel für ein Tiefpaß-Filter ist in Fig. 5 dargestellt.
Die Komparatoren 11 und 29 sind z.B. integrierte Bausteine vom Typ LM 311 der Firma National Semiconductors. Diese Bausteine geben an ihrem Ausgang digitale Signale mit TTL-Pegel (log. H; log. L) ab/ so daß sie direkt mit Logik-Bausteinen kombinierbar sind.
Das Signal U_ auf der Leitung 30 wird gleichzeitig einem ersten Differenzierglied 31 und über einen Inverter 32 einem zweiten Differenzierglied 33 zugeführt. Den Differenziergliedern 31 und sind Schmitt-Trigger 34 und 35 nachgeschaltet, die z.B. aus
Θ30010/01ϋ
integrierten Bausteinen vom Typ SN 7413 der Firma Texas Instruments aufgebaut sind.
In dem ersten Differenzierglied 31 und dem Schmitt-Trigger 34 werden die negativen Flanken des Signals U ausgewertet und in das digitale Steuersignal U- umgesetzt. Das zweite Differenzierglied 33 und der Schmitt-Trigger 35 wertet dagegen die positiven Flanken des Signals U aus und erzeugt das digitale Steuersignal U . Die Impulse der Signale U und U haben den Pegel "log. L". Die Impulsdauer (erstes Zeitintervall Δ. t1) der Impulse U1 entspricht "n" Takten und die Impulsdauer (zweites Zeitintervall Δ t2) der Impulse U2 entspricht "m" Takten der Abtasttaktfolge T . Die Impulsdauer wird durch die Wahl von R und C in den Differenziergliedern 31 und 33 festgelegt. In einem praktischen Ausführungsbeispiel entspricht die Impulsdauer 1 bis 5, vorzugsweise zwei Takten der Abtasttaktfolge T0 (zwei Bildpunkte), so daß η = m = 2 ist.
Das verzögerte Schwarz/Weiß-Signal U 2 am Ausgang des Schieberegisters 16 wird mit dem Steuersignal U1 in einem NAND-Tor 36 (Signal U.) und mit dem Steuersignal U„ in einem UND-Tor 37 (Signal U1.) der Logik-Schaltung 19 verknüpft. Durch die logische Verknüpfung wirken die Steuersignale U und U2 jeweils nur bei den Grau/Schwarz- und Grau/Weiß-Übergängen auf das Schwarz/Weiß-Signal U2 ein.
Die Ausgänge des NAND-Tores.36 und des UND-Tores 34 sind über ein ODER-Tor 38 mit dem Ausgang 39 der Auswerteschaltung 24
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verbunden, an dem das Schwarz/Weiß-Signal U _ zur Übertragung über den Übertragungskanal 23 erscheint»
Die Beeinflussung des Schwarz/Weiß-Signals ü „ durch die Steuersignale U1 und U2 und die Auswirkungen dieser Maßnahme werden anhand der Fig. 2 näher erläutert.
Fig. 2 zeigt die Verläufe der in Fig. 1 auftretenden Signale. In dem Diagramm A) sind die Verläufe des Videosignals ü und des dynamischen Schwellensignals U, entlang einer Abtastzeile der
Vorlage 1 aufgetragen.
Bei Abtastung von weißen Vorlagenteilen entstehen große, bei Abtastung von schwarzen Vorlagenteilen kleine und bei grauen oder farbigen Vorlagenteilen mittlere Videosignal-Amplituden.
Beispielsweise möge im Abschnitt 43 ein weißer Vorlagenrand, im Abschnitt 44 eine graue oder farbige (getönte) Untergrundfläche und im Abschnitt 45 wiederum ein weißer Vorlagenrand abgetastet werden. In dem Abschnitt 46 erfolgt die Abtastung einer schwarzen Information auf dem getönten Untergrund. Das Diagramm A) zeigt also einen typischen Verlauf für einen Weiß/Grau/Schwarz-Übergang und einen Schwarz/Grau/Weiß-Übergang, die nach der herkömmlichen Technik nicht richtig ausgewertet werden.
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_ 1 "7 _
Im Diagramm B) sind die Verläufe des modifizierten Videosignals U1 und des dynamischen Schwellensignals U1, aufgezeichnet. Das modifizierte Videosignal U1 ist durch Eliminieren der Gleichspannungskomponente im Videosignal U mittels des Hochpaß-Filters 25 in Fig. 1 entstanden.
Das Diagramm C) zeigt das Schwarz/Weiß-Signal U 1 am Ausgang des Komparators 11, und Diagramm D) das um "n" Bildpunkte verzögerte Schwarz/Weiß-Signal U_ 5^ Ausgang des Schieberegisters 16 der Fig. Der hohe Signalpegel entspricht "Schwarz" und der niedrige Signalpegel "Weiß".
Bei dem Vergleich des Videosignals U mit dem dynamischen Schwellensignal U, in dem Komparator 11 (Diagramm A) treten lediglich der Schnittpunkt 47 bei dem Weiß/Grau-Übergang und der Schnittpunkt 48 bei dem Schwärζ/Grau-Übergang auf, an denen das zugehörige Schwarz/Weiß-Signal U (Diagramm C) einen Pegelsprung aufweist. Der Grau/Schwarz-Übergang und der Grau/Weiß-Übergang werden nicht erfaßt. Aus dem Signalverlauf wird ersichtlich, daß die getönte untergrundflache bis zur hinteren Kontur (Schnittpunkt 48) der Information im Bereich 46 "Schwarz" aufgezeichnet würde. Die vordere Kontur aber ginge verloren, so daß die Information in der Kopie insgesamt schlecht lesbar wäre. Da die Untergrundfläche nach der Information "Weiß" aufgezeichnet würde, fehlt eine Begrenzung zwischen der untergrundflache und dem weißen Vorlagenrand am Übergang vom Bereich 44 zu Bereich
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In dem Diagramm E) ist das Signal U^ am Ausgang des !Comparators 29 aufgetragen, wobei jeweils bei einem Schnittpunkt (49-54) zwischen dem modifizierten Videosignal U' und dem dynamischen Schwellensignal U1, (Diagramm B) ein Pegelsprung auftritt. Man sieht, daß das Signal U3 jetzt auch den Grau/Schwarz-Übergang (Schnittpunkt 51) und den Grau/Weiß-Übergang (Schnittpunkt 54) erfaßt.
Die Diagramme F) und G) zeigen die Steuersignale U1 und ü_ an den Ausgängen der Schmitt-Trigger 34 und 35. Die Impulse der Steuerspannungen U1 und U„ entstehen jeweils an den positiven bzw. negativen Flanken des Signals U .
Die durch die logische Verknüpfung in dem NAND-Tor 36 und dem UND-Tor 37 gewonnenen Signale U4 und U5 sind in den Diagrammen H) und I) aufgetragen.
Das Diagramm K) stellt den Verlauf des Schwarz/Weiß-Signals U -, am Ausgang des ODER-Tores 38 dar, welches schließlich die Aufzeichnung der Kopie steuert.
Das Schwarz/Weiß-Signal U 3 signalisiert zunächst "Weiß" zur Aufzeichnung des linken weißen Vorlagenrandes (Bereich 55), dann "Schwarz", um einen Teilbereich 56 des Untergrundes aufzuzeichnen.
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Durch die logische Verknüpfung mit dem Steuersignal U9 in der Logik-Schaltung 19 wird das Schwarz/Weiß-Signal U für ein Zeit-
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intervall /it vor der vorderen Kontur 57 der schwarzen Information 58 auf "Weiß" gekippt, so daß die Untergrundflache in einem Bereich 59 als weiße Begrenzungslxnxe aufgezeichnet und die vordere Kontur 57 in der Kopie sichtbar wird. Bei weißen Informationen auf dem getönten Untergrund wird eine entsprechende schwarze Begrenzungslxnxe erzeugt.
Nach der hinteren Kontur 60 der schwarzen Information 58 signalisiert das Schwarz/Weiß-Signal U _ "Weiß", so daß ein Teilbereich 61 der Untergrundflache "Weiß" aufgezeichnet wird.
Am Ende des Teilbereiches 61 wird dann das Schwarz/Weiß-Signal U _ durch die logische Verknüpfung mit dem Steuersignal U1 für ein Zeitintervall At auf "Schwarz gekippt, wodurch ein Bereich 62 als schwarze Begrenzungslinie zwischen der getönten Untergrundfläche und dem rechten weißen Vorlagenrand (Bereich 63) aufgezeichnet wird. Bei einem schwarzen Vorlagenrand wird dann eine weiße Begrenzungslxnxe erzeugt.
Die Zeitintervalle /flt. und 4 t, bzw. die. Breiten der Begrenzungslinien 59 und 62 entsprechen der Impulsdauer der Steuersignale U1 und U2, welche mittels der Differenzierglieder 31 und 33 in Fig. 1 eingestellt werden. Wenn, wie im Ausführungsbeispxel, η ■= m = 2 gewählt ist, ergeben sich ca. 0,3 mm breite Begrenzungslinien.
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2 B 3 b 5 7
Zur Verdeutlichung der Erfindung zeigt Fig. 3 in A) eine rechteckige und rechtwinklig zur Zeilenrichtung 64 ausgerichtete Vorlage mit einem linken weißen Rand 43 der getönten Untergrundfläche 44 und mit dem rechten weißen Rand 45. Die Untergrundfläche 44 enthält die schwarze Information 46.
B) zeigt die zugehörige Kopie mit den weiß aufgezeichneten Vorlagenrändern 55 und 63, dem "Schwarz" wiedergegebenen Teilbereich und dem "Weiß" wiedergegebenen Teilbereich 61 der Untergrundfläche 44. Durch den als weiße Begrenzungsliηje aufgezeichneten Bereich 59 erscheint die Information 58 weiß umrandet, so daß die vordere und die hintere Kontur gut sichtbar ist. Durch die hintere schwarze Begrenzungslinie (Bereich 62) sind auch die Umrisse der Untergrundfläche eindeutig erkennbar.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Schwellen-Schaltungen 14 bzw. 27, welche identisch aufgebaut sind.
Die Schwellen-Schaltung besteht aus einem ersten Generator zur Bildung eines ersten, oberhalb des Videosignals U verlaufenden Begleitsignals U, ., einem zweiten Generator 69 zur Bildung eines zweiten, unterhalb des Videosignals U verlaufenden Begleitsignals U 7, einer Verknüpfungsstufe 70 und aus einem dritten Generator 71. In der Verknüpfungsstufe 70 wird aus den beiden Begleit^ignalen U . und U,„ durch Spannungsteilung das dynamische Schw?]Jfm?ignal U (IJ' J auf der Leitung (28) abgeleitet. Das dynami :;■.·! = · Schvol 1 ensi <:."?! n. verläuft
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jeweils zwischen den Begleitsignalen U, . und U, „, und sein Abstand zu den Begleitsignalen kann mittels eines Potentiometers 72 eingestellt werden.
Der dritte Generator 71 besteht aus einer Spitzenwert-Gleichrichterschaltung (73; 74) mit einem Glättungskondensator und einem nachgeschalteten hochohmigen Verstärker
Der Glättungskondensator 75 wird jeweils auf die höchste Videosignal-Amplitude aufgeladen. Wegen des hochohmigen Verstärkers 76 ist die Entladezeitkonstante sehr groß, und der Glättungskonderisator 75 entlädt sich zwischen den einzelnen Ladungsphasen nur gering.
Aus der Kondensatorspannung werden mittels Potentiometer 77 und Differenzwerte Ug und U-y auf Leitungen 79 und 79' abgeleitet, die der mittleren Untergrundhelligkeit der abgetasteten Vorlage proportional sind.
Die Addition der Signale bedeutet eine Verschiebung des Videosignals
U um den Differenzwert U1, ins Positive, ν ο
Das erste Begleitsignal U entspricht dem Spannungsverlauf U an dem Lackkondensator C..
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Bei ansteigendem Videosignal U wird der Ladekondensator C1 mit der kleinen Zeitkonstanten T". jeweils auf das Videosignal U aufgeladen, wodurch das Begleitsignal U dem Videosignal U folgt. Bei abfallendem Videosignal U sperrt der Transistor 80, und die Kondensatorentladung ist unterbunden. Die maximale Kondensator spannung U .. bleibt annähernd erhalten, da der nachgeschaltete Ausgangsverstärker 84 hochohmig und der Entladekreis noch gesperrt ist.
Erst wenn sich das Begleitsignal U^ auf den Differenzwert Ug vom Videosignal U entfernt hat, wird die Diode 81 leitend und die Entladung mit der Zeitkonstanten T eingeleitet.
In dieser Phase nähert sich das Begleitsignal U, . dem Videosignal
U nach einer e-Funktion bis wiederum der Differenzwert U,. ν b
erreicht und die Entladung unterbunden ist.
Der Ladekonderiseitor C. hält den erreichten, Spannungswert wiederum so lange, bis das Begleitsignal U. ι und das Videosignal V.r übereinstimmen. Das Begleitsignal U, .. folgt dann wiederum dem Videosignalanstieg.
Die Differenzwerte ü, und U^, charakterisieren bestimmte Mindest-
D /
abstände zwischen den Begleitsignalen U, . bzw. [J, 9 und e.-Lnem Bezugssignal, die bei der Bildung der BegleitsigriaLe eingehalten werden. Die Mindestabstände sind in diesem FaLIe von der mittlerem
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Untergrundhelligkeit der Vorlage abhängig. Sie können aber auch, konstant vorgegeben werden. Im gewählten Ausführungsbeispiel ist das Bezugssignal das Videosignal, so daß die Mindestabstände jeweils zwischen einem Begleitsignal und dem Videosignal bestehen.
Der erste Generator 68 zur Bildung des ersten Begleitsignals U, 1 hat folgende Arbeitsweise:
Er weist einen Ladekondensator C1, einen Ladekreis mit Widerstand R-I und Transistor 80 und einen Entladekreis mit Widerstand Rnt einer Diode 81 und einem Addierverstärker 82 auf.
Die Kondensatorladung mit einer kleinen Zeitkonstanten ( 6-.^R1-C, wird über den Transistor 80 und eine Diode 83 von dem Videosignal U auf der Leitung 12 gesteuert. Die Kondensatorentladung dagegen folgt mit einer großen Zeitkonstanten (7, „-.->R »C.) und wird durch die Ansgangsspannung U des Addierverstärkers 82 beeinflußt. Die JiUsgangsspannung U 1 entspricht der Summe aus dem Videosignal U
al ν
und dem zugeordneten Differenzwert Ug. Der zweite Generator 69 zur Bildung des zweiten Begleitsignals U, ~ besteht ebenfalls aus einem LadekondenBator C„, einem Ladekreis mit einem Widex"stand R und einem Transistor 85, einem Entladekreis mit einem WideiHtand R. s einer Diode 86 und einem Subtrahierverstärker 87 und aus einem dem Ladekondensator C„ nachgeschalteten hochohmigen Ausgangsverstärker 88.
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Der Subtrahierverstärker 87 verschiebt öa& Videosignal U um den Differenzwert 0_ ins Negative.
Im Gegensatz zum ersten Generator 68 sind die Speisespannungen und Dioden-umgepolt und der Transistor 85 komplementär. Da die Wirkungsweise der Generatoren ähnlich ist, erübrigen sich weitere Erläuterungen.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbe-ispiel für das Hochpaß-Filter 25 als aktives Filter zweiter Ordnung. Ein derartiges Filter wird z.B. in der Zeitschrift "Elektronikir t Ϊ97Ο, Heft Tt, Seiten bis 382 angegeben.
Das Hochpaß-Filter beseht im wesentlichen aus einem mit RC-Gliedern beschalteten Oj:>erati onsverstärker 9T. Der Operationsverstärker ist über einen Widerstand R mitgekoppelt und über den Spannungsteiler R-. und Ck-I) R-, gegengekoppelt. Mittels des Spannungsteilers kann die? innere Verstärkung des Operationsverstärkers 9ΐ auf einen Weil. }; eingestellt werden.
Wird R- = R2 -- R und C-, = C2 = C gewählt, ergeben sich nach der
t bnnon Li teratursi el 1 ~e die Grenzfrequenz f und die innert? .·· täi J-. ung- "k
0 3-0 0-1 β/&Λ& β
Nach Tabelle 1 der auf Seite 379 genannten Literaturstelle charakterisieren die Koeffizienten ä. und a„ verschiedene Filterkurven. Daraus wird ersichtlich, daß auf einfache Welse
allein durch Ändern der inneren Verstärkung k mittels des Spannungsteilers R., und (k-Ί) R^ verschiedene Filterkurven realisiert werden können.
Auch die Grerizfrequenz f des Hochpaß-Fliters 25 läßt sich einfach durch Ändern von R und C, vorzugsweise durch Ändern der beiden gleichen Kondensatoren C. und C„ festlegen.
Im Ausführungsbeispiel wird die Grenzfrequenz f des Hochpaß-Filters 25 so gelegt, daß keine wesentlichen Bildfrequenzen verlorengehen. Außerdem sollte die Flanke des Hochpaß-Filters möglichst steil verlaufen, was durch Hintereinanderschalten mehrerer Hochpaß-Filter erreicht wird.
03ÖQ

Claims (13)

  1. Patentansprüche
    QJ Verfahren bei der Faksimile-Reproduktion zur Umwandlung eines durch punkt- und zeilenweise Vorlagenabtastung gewonnenen Videosignals in ein zweipegliges Schwarz/Weiß-Signal, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich in Abtastrichtung an eine weiße (schwarze) Vorlagenfläche anschließende getönte Vorlagenfläche "Schwarz" ("Weiß") mit einer quer zur Abtastrichtung verlaufenden weißen (schwarzen) Begrenzungslinie an dem Übergang von der getönten zu einer anschließenden schwarzen (weißen) Vorlagenfläche aufgezeichnet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal durch Vergleich mit einem aus diesem abgeleiteten ersten dynamischen Schwellensignal in ein zweipegliges Schwarz/Weiß-Signal umgewandelt wird, wobei jeweils an den Übergängen von weißen und schwarzen zu getönten Vorlagenflächen ein Signalsprung im Schwarz/Weiß-Signal auftritt, daß durch Unterdrücken der Gleichspannungskomponente des Videosignals ein modifiziertes Videosignal gewonnen und das modifizierte Videosignal durch Vergleich mit einem aus diesem abgeleiteten zweiten dynamischen Schwellensignal in ein zweipegliges modifiziertes Schwarz/Weiß-Signal umgewandelt wird, wobei jeweils an
    030010/0158
    ORIGINAL INSPECTED
    den übergängen von getönten zu schwarzen und weißen Vorlagenflächen ein Signalsprung im modifizierten Schwarz/Weiß-Signal auftritt
    und daß zur Erzeugung der weißen (schwarzen) Begrenzungslinien das Schwarz/Weiß-Signal durch eine logische Verknüpfung mit dem modifizierten Schwarz/Weiß-Signal in Zeitintervallen, welche die Breite der Begrenzungslinien festlegen, im Bereich der Signalsprünge des modifizierten Schwarz/Weiß-Signals auf "Weiß" ("Schwarz") gekippt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Signalsprüngen des modifizierten Schwarz/Weiß-Signals, welche den übergängen von getönten zu schwarzen Vorlagenflächen zugeordnet sind, erste Impulse mit einer einem ersten Zeitintervall entsprechenden Impulsdauer und aus den Signalsprüngen, welche den übergängen von getönten zu weißen Vorlagenflächen zugeordnet sind, zweite Impulse mit einer einem zweiten Intervall entsprechenden Impulsdauer abgeleitet werden, daß durch die logische Verknüpfung die ersten Impulse das Schwarz/Weiß-Signal für das erste Zeitintervall auf "Weiß" kippen, falls zuvor ein Signalsprung von "Weiß" nach "Schwarz" des Schwarz/Weiß-Signals stattgefunden hat und daß die zweiten Impulse das Schwarz/Weiß-Signal für das zweite Zeitintervall auf "Schwarz" kippen, falls zuvor ein Signalsprung von "Schwarz" nach "Weiß" stattgefunden hat.
    030010/0158
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungskomponente des Videosignals mittels eines Hochpaß-Filters unterdrückt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der punkt- und zeilenweisen Vorlagenabtastung jedem Bildpunkt ein Takt einer Abtasttaktfolge zugeordnet wird und daß auf das erste und zweite Zeitintervall (Breite der Begrenzungslinien) jeweils eine Anzahl von Takten entfällt.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf das erste und zweite Zeitintervall jeweils zwischen 1 und 5, vorzugsweise 2 Takte (Bildpunkte) entfallen.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwarz/Weiß-Signal vor der logischen Verknüpfung um das erste Zeitintervall verzögert wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung des Schwarz/Weiß-Signals mittels eines durch die Abtasttaktfolge gesteuerten Schieberegisters durchgeführt wird.
    030010/0158
  9. 9. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, bestehend aus einem Abtastorgan zur Gewinnung eines Videosignals, einer dem Abtastorgan nachgeschalteten, ein dynamisches Schwellensignal bildenden Schwellen-Schaltung und aus einem mit dem Videosignal und dem dynamischen Schwellensignal beaufschlagten Komparator zur Erzeugung eines zweipegligen Schwarz/Weiß-Signals, gekennzeichnet durch eine mit dem Abtastorgan (5; 6) verbundene Einrichtung (25) zur Unterdrückung der Gleichspannungskomponente des Videosignals, eine der Einrichtung (25) nachgeschaltete, ein weiteres dynamisches Schwellensignal bildende weitere Schwellen-Schaltung (27),
    einen an die Schwellen-Schaltung (27) und die Einrichtung (25) angeschlossenen weiteren Komparator (29) zur Bildung eines modifizierten Schwarz/Weiß-Signals,
    eine mit dem zweiten Komparator (29) in Verbindung stehende Impulsformerstufe (31; 33; 34; 35;) zur Erzeugung von Impulsen aus dem modifizierten Videosignal und durch eine mit dem ersten Komparator (11) verbundene und mit den Impulsen beaufschlagte Logik-Schaltung (36; 37; 38) zur Bildung der Begrenzungslinien,
  10. 10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (25) zum Unterdrücken der Gleichspannungskomponente des Videosignals aus einem Hochpaß-Filter besteht.
  11. 11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsformerstufe aus Differenziergliedern (31; 33) und nachgeschalteten Schwellwert-Stufen (34; 35) besteht.
    03Q010/0158
  12. 12. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß zwischen dem ersten Komparator (11) und der Logik-Schaltung (36; 37; 38) eine Verzögerungsstufe (16) für das Schwarz/Weiß-Signal angeordnet ist.
  13. 13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsstufe (16) aus einem mit einer Abtasttaktfolge beaufschlagbaren Schieberegister besteht.
    030010/0158
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