DE2953123C1

DE2953123C1 - UEbertragungssystem fuer Videosignale mittels PCM

Info

Publication number: DE2953123C1
Application number: DE2953123A
Authority: DE
Inventors: Troxel Donald E; Schreiber William F
Original assignee: Massachusetts Institute of Technology
Current assignee: Massachusetts Institute of Technology
Priority date: 1978-09-18
Filing date: 1979-09-14
Publication date: 1983-10-06
Also published as: GB2054316A; EP0020466A4; GB2054316B; US4268861A; EP0020466A1; JPS55500727A; WO1980000646A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Übertragungssystem für Videosignale mittels PCM, bei welchem dem zu quantisierenden Videosignal Pseudozufallsrauschen mit einer Maximalamplitude von etwa einem Quantisierungspegel und dem Mittelwert Null hinzugefügt wird.

Bei der Übertragung digital codierter Darstellungen sichtbarer Bilder, wie beim Fernsehen, ist es vom Kostenstandpunkt erwünscht, die Anzahl der zu sendenden Informationsbits ohne wesentliche Beeinträchtigung der Bildqualität minimal zu halten. Eine Verringerung der Anzahl der Bits reduziert die erforderliche Kanalbandbreite, welche den Hauptkostenfaktor bei Kommunikationssystemen bildet. Sichtbare Bilder werden übertragen, indem zunächst ein analoges Videosignal erzeugt wird, dessen Spannungswert proportional der gemessenen Leuchtdichte an jedem vieler kleiner, gleichmäßig über das Bild verteilter Bildpunkte ist, wonach dieses Analogsignal digitalisiert wird, indem jedem Bildelement der nächstliegende Quantisierungspegel zugeordnet wird. Allgemein gilt, daß bei Verwendung zu weniger Quantisierungspegel das empfangene Bild sogenannte Quantisierungsstörungen zeigt, also grobe und unbefriedigende Korrekturen, die durch Abrundung von Leuchtdichte-Zwischenwerten auf den nächstliegenden Quantisie-2ü rungspegel verursacht sind.

Eine Möglichkeit zur Vermeidung solcher Konturen ist in der Dissertation von L. G. Roberts am M.I.T. Department of Electrical Engineering unter dem Titel »PCM Television Bandwidth Reduction Using Pseudorandom Noise« im Februar 1961 vorgeschlagen worden und besteht darin, daß das Pseudozufallsrauschen mit einer Maximalamplitude von plus oder minus dem halben Quantisierungspegel dem zu digitalisierenden Signal vor der Quantisierung hinzugefügt und danach wieder abgezogen wird. Dieses Verfahren bringt ein Zufallsverhalten in den Abrundungsvorgang und ersetzt die genau definierten Konturen durch Bereiche, in denen häufig Zufallsverschiebungen zwischen quantisierten Pegeln auftreten, welche zu einer sichtbaren graduellen Veränderung zwischen den Pegeln führt. Bei diesem Verfahren wird das Quantisierungsrauschen durch ein annehmbares Zufallsrauschen über das Bild ersetzt. Die Hinzufügung von Pseudozufallsrauschen zu quantisierten Videosignalen bei deren einkanaliger Übertragung ist ferner aus den US-PS 35 62 420 und 32 44 808 bekannt.

Ein anderes Verfahren liegt in der Verwendung räumlicher Filter zur Trennung des Videosignals in hohe und niedrige räumliche Frequenzkomponenten, so daß eine Abtastungsaufteilung möglich ist und im tiefen Kanal eine Feinquantisierung, durch welche die ungewollten Konturen vermieden werden, dagegen im Höhenkanal eine Grobquantisierung, wo mehr Quantisierungsrauschen tolerierbar ist, weil dort auftretendes Rauschen zum größten Teil in Bereichen großer Details auftritt, wo es weniger sichtbar ist, möglich wird. Eine sehr grobe Quantisierung im Höhenkanal, also mit vier bis acht Pegeln, hinterläßt sichtbare Unnatürlichkeiten. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Kompression (nichtlineare Dämpfung) des Leuchtdichtesignals vor der Quantisierung und der Expansion nach der Umwandlung in eine sogenannte Helligkeitsskala, für welche das Auge eine näherungsweise gleichförmige Empfindlichkeit gegenüber Leuchtdichtestörungen vom Rauschen hat, so daß sichergestellt ist, daß Quantisierungsstörungen in hellen und dunklen Bildteilen gleichermaßen sichbar sind. Das gleiche Verfahren, welches manchmal als »Verjüngungsquantisierung« (tapered quantization) bezeichnet wird, ist auch für einen ähnlichen Zweck in einem separaten Hochfrequenzkanal benutzt worden, wodurch die Quantisierungsstörungen sowohl in Bereichen niedrigen wie auch hohen Kontrastes gleichmäßiger sichtbar gemacht

werden.

Schließlich verwendet man auch noch die Differentialquantisierung (abgekürzt mit DPCM), bei welcher im wesentlichen der Differentialquotient des Videosignals übertragen wird und im Empfänger durch Integration das ursprüngliche Bild wieder hergestellt wird. Bei diesem DPCM-Verfahren treten nicht die zufälligen Konturen wie bei einem grob quantisierten PCM-Verfahren auf, wenn man die gleiche Zahl von Bits pro Abtastung zugrunde legt. Beim Entwurf von Differen- ι ο tialsystemen muß man jedoch einen Kompromiß schließen zwischen der Fähigkeit, scharfe Kanten eines Bildes ohne Unscharfe wiederzugeben und der Echointensität an diesen Ecken sowie dem Grad an Bildkörnigkeit, der durch Quantisierungsfehler beim Senden niederfrequenter Information in Differentialform verursacht wird.

Eine andere verwandte Technik zur Verbesserung der Bildqualität besteht in der Betonung des Kantenkontrastes, was unter dem Begriff Scharfzeichner bekannt ist und wobei die vorerwähnte hochfrequente Komponente verstärkt wird, ehe sie im tiefen Kanal addiert wird. Da diese Scharfzeichnung dazu neigt, von Haus aus vorhandene Störungen in einem Bild hervorzuheben und außerdem künstliche Streifen auf beiden Seiten der scharf gezeichneten Kanten hervorruft, macht man bekannterweise das Ausmaß dieser Scharfzeichnung abhängig von der Helligkeit und dem Kontrast an der betreffenden Stelle, wobei man im allgemeinen an hellen Stellen mehr Scharfzeichnung als an dunklen Stellen und im mittleren Kontrastbereich mehr als in Bereichen sehr niedrigen oder sehr hohen Kontrastes vorsieht. Dadurch vermeidet man eine Verstärkung von Störungen oder Rauschen in Bereichen gleichförmiger Leuchtdichte, wo derartige Störungen am meisten sichtbar sind, und man vermeidet eine Scharfzeichnung von ohnehin bereits scharfen Kanten. Diesbezüglich wird auf die Dissertation von P. J. Curlander mit dem Titel »Image Enhancement Using Digital Adaptive Filterung« am M.I.T. Department of Electrical Engineering, vom August 1977, hingewiesen.

In einem von E. R. Kretzmer in den Conv. Rec, Band 4, Seiten 140 bis 153 im Jahre 1956 unter dem Titel »Reduced-Alphabet Representation of Television Signals« veröffentlichten Artikel ist die Aufteilung der Videosignale in nieder- und hochfrequente Komponenten (oder auch mehr als zwei Komponenten) erläutert, wobei die hochfrequenten Komponenten in sich verjüngenden Schrittgrößen grob quantisiert werden und die Niederfrequenzkomponenten fein quantisiert und in kleineren Schritten abgetastet werden. Tiefpaßfilter und Subtrahierschaltungen werden als Mittel zur Ableitung der separaten Komponenten vorgeschlagen. Kretzmer hat erkannt, daß Bildbereiche mit feinen Details unempfindlicher gegen Quantisierungseffekte sind als Bereiche gleichförmiger Leuchtdichte.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer erheblichen Verbesserung der Bildqualität, ohne daß dazu die Übertragungskanalkapazität vergrößert werden müßte.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Erfindung wird eine Einrichtung geschaffen, welche die Empfangsqualität digital codierter Bilder erheblich verbessert, ohne daß die übertragene oder aufgezeichnete Informa- ^&5 tionsmenge oder Bitzahl vergrößert werden müßte.

Bei der Erfindung wird das Videosignal in nieder- und hochfrequente Komponenten aufgeteilt, und nur der hochfrequenten Komponente wird ein Pseudozufallsrauschen hinzuaddiert, bevor sie grob quantisiert wird. Da das Rauschen nur in den hochfrequenten Kanal eingeführt wird, erscheinen seine Wirkungen grundsätzlich nur in Bildbereichen mit starken Details, wo die Effekte weniger sichtbar sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die niederfrequente Komponente zwar unterabgetastet, d. h. mit einer niedrigeren Frequenz abgetastet als die höherfrequenten Signalkomponenten, aber feiner quantisiert, um zufällige Konturen zu vermeiden; ferner wird eine mittelfrequente Komponente erzeugt, die durch einen Pegeldetektor in Gebieten niedrigen mittelfrequenten Signalpegels gedämpft wird; vor der Quantisierung wird der mittelfrequenten Komponente Pseudozufallsrauschen hinzugefügt; die hochfrequente Komponente wird selektiv verstärkt, damit die Bereiche mittleren Kontrastes und hoher Leuchtdichte stärker scharfgezeichnet werden, und sie wird in Bereichen gleicher Leuchtdichte stark gedämpft, wo ein sehr niedriger mittlerer Gradient oder Kontrast herrscht, damit keine durch die Quantisierung und das Pseudozufallsrauschen hervorgerufenen künstlichen Effekte in Bereichen gleichförmiger Leuchtdichte erscheinen, wo sie am stärksten sichtbar sind; im Decoder werden Bandpaßfilter zur Entfernung von außerhalb des Frequenzbandes liegenden Resteffekten des Pseudozufallsrauschens verwendet; die hoch- und die mittelfrequenten Komponenten werden kompandiert, so daß die Sichtbarkeit der Quantisierungsstörungen gleichmäßig über alle Kontrastpegel ausgedehnt werden; das gesamte Videosignal wird zur Umwandlung in eine Helligkeitsskala kompandiert, und in Differenzquantisierern wird das Differenzsignal kompandiert.

Gemäß einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung, die eine Anwendung auf ein DPCM-System gestattet, wird Pseudozufallsrauschen vor der Quantisierung der Differenz zwischen dem Videosignal und einem Vorhersagesignal, das durch Filterung des quantisierten Differenzsignals erhalten wird, hinzugefügt, und dieses hinzugefügte Rauschen wird vor der Filterung wieder subtrahiert. Hierdurch werden Kantenechos sowie die üblicherweise bei der Differentialquantisierung vorhandene Bildkörnigkeit stark reduziert, und damit kann der Codierer im Sinne einer besseren Kantenwiedergabe optimiert werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Es seien nun bevorzugte Ausführungsbeispiele und ihre Betriebsweise näher erläutert.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 2 die Kennlinien von zweidimensionalen räumlichen Tiefpaßfiltern, wie sie in F i g. 1 verwendet sind;

F i g. 3 die Darstellung der nichtlinearen Beziehung zwischen dem Leuchtdichtemaßstab Lf und der Leuchtdichte;

F i g. 4 eine Darstellung der nichtlinearen Beziehung zwischen dem Kontrastmaßstab Cf und dem Kontrast;

F i g. 5 den Algorithmus zur Berechnung des mittleren Gradienten an einem gegebenen Bildelement für die Leuchtdichte der vier umgebenden Bildelemente;

F i g. 6 das Kontrastglättungsfilter;

Fig. 7 einen 8-auf-8-Baublock für strukturierte Zitterstörungen;

F i g. 8 ein Blockschaltbild einer anderen bevorzugten

Ausführungsform der Erfindung zur Veranschaulichung ihrer Anwendung bei der Differential-PCM-Codierung; und

Fig. 9 eine eindimensionale Darstellung der niedrig- und hochfrequenten Komponenten und der Scharf-Zeichnungseffekte für eine stufenförmige Leuchtdichteänderung.

In Fig. 1 ist ein System zur Codierung und Decodierung sichtbarer Bilder dargestellt. Ein analoges Videoeingangssignal 10 besteht aus einem Spannungs- to pegel, der für jedes der vielen fein verteilten Bildelemente proportional zur Bildleuchtdichte ist. Das Videosignal 10 kann vom Ausgang einer Fernsehkamera, eines Laserabtasters oder eines anderen Gerätes stammen. Beispielsweise tastet ein Laserphotoabtaster ein Bild mit einer Dichte von etwa 282/cm (111 Zeilen pro Zoll) und 106 Bildelementen pro Zeile ab; für ein Bild von 20,32 χ 25,4 cm werden etwa eine Million Bildelemente erzeugt.

Das analoge Videoeingangssignal wird durch einen Analog/Digital-Konverter 12 mit 8 Bits (256 Pegel) pro Bildelement digitalisiert.

Ein nichtlinearer Verstärker 14 komprimiert das digitalisierte Eingangssignal und wandelt es in eine Helligkeitsskala um, für welche das menschliche Auge eine näherungsweise gleichförmige Empfindlichkeit gegen Leuchtdichtestörungen oder Rauschen hat (d. h., ein Punkt, der sich um wenige Helligkeitspegel von seiner Umgebung unterscheidet, wird sowohl in hellen als auch in dunklen Bildteilen gleich wahrgenommen). Ein Verstärker 14 hat eine Wurzelkennlinie, also Helligkeitspegel sind näherungsweise proportional der Quadratwurzel der Leuchtdichtepegel.

Das Videohelligkeitssignal V wird für die Übertragung in niedrige mittlere und hohe Raumfrequenzsigna- y> Ie unterteilt. Zur Erzeugung des niedrigfrequenten Signals wird das volle Signal Vdigital gefiltert, wozu ein zweidimensionales räumliches Tiefpaßfilter 16 benutzt wird, welches an jedem Bildelement einen gewichteten Mittelwert der Helligkeitspegel der umgebenden Bildelemente bis heraus zu einem Radius von 16 Bildelementen einsetzt. Die Gewichtungskoeffizienten für das Filter 16 sind in dem in Fig.2 dargestellten Diagramm aufgetragen. Eine Gleichspannungsverstärkung von Eins erhält man durch Dividierung der gewichteten Summe durch die Gesamtheit der Koeffizienten. Das gefilterte Ausgangssignal L des Filters 16 wird im Quantisierer 18 unterabgetastet und dann zur Empfangsstation unter Verwendung eines einzigen 8-Bit-Digitalcodes für jede Unterabtastung übertragen. Der Abstand zwischen unterabgetasteten Bildelementen muß in Übereinstimmung mit der Dimensionierung des Tiefpaßfilters 16 erfolgen, durch welches die obere Grenze der räumlichen Frequenz des gefilterten Signals bestimmt wird.

Es wird genügend Überabtastung durchgeführt, damit Aliasing-Effekte vermieden werden (die Bildung von Moire-Mustern im empfangenen Bild). Beim Empfänger bewirkt ein Rekonstruktionsfilter 20 einen Interpolationsprozeß im Sinne einer sehr genauen Wiederherstellung der ursprünglichen niederfrequenten Signalkomponenten.

Zur Erzeugung des mittelfrequenten Signals wird mit Hilfe des Rekonstruktionsfilters 22, welches identisch mit dem Filter 20 ist, ein niederfrequentes Signal U abgeleitet und vom Videohelligkeitssignal V mit Hilfe der Summierschaltung 24 subtrahiert. Die den mittel- und hochfrequenten Bildinhalt darstellende Differenz durchläuft ein zweidimensionales räumliches Gauß-Tiefpaßfilter 26, dessen Betriebseigenschaften ähnlich wie diejenigen des Filters 16 sind, jedoch für kleineren Bildelementradius. Die Filterkurve des Filters 26 zeigt F i g. 2. Für jedes Bildelement werden die Helligkeitspegel der umgebenden Bildelemente bis zu einem Radius von vier Bildelementen durch die dargestellten Koeffizienten gewichtet und die Summe wird durch die Koeffizientensumme dividiert, so daß man eine Gleichspannungsverstärkung von Eins erhält. Das gefilterte mittelfrequente Signal M wird dann mittels einer Multiplizierschaltung 29 mit einem Pegelmaßstabsfaktor K multipliziert. Ein Pegeldetektor 27 bildet den Mittelwert des Pegels des mittenfrequenten Signals über einen Bereich des Zwei- bis Dreifachen des Reziprokwertes der Raumfrequenzbandbreite des Mittenkanals. Der Pegelmaßstabsfaktor K ist näherungsweise proportional dem Kontrast für niedrige festgestellte Pegelwerte und ist Null für einen festgestellten Pegelwert von Null bzw. Eins für hohe festgestellte Pegel. Nach der Multiplizierung mit dem Pegelmaßstabsfaktor wird das mittenfrequente Signal mit Hilfe des Kompressionsverstärkers 31 nichtlinear verstärkt. Dann wird dem komprimierten Signal mit Hilfe der Summierschaltung 33 Pseudozufallsrauschen hinzuaddiert, und das Signal wird im Block 28 unterabgetastet und quantisiert, wobei die Unterabtastungsblockgröße ein Sechzehntel der Fläche von derjenigen des I Jnterabtasters 18 ist, nämlich wegen des höheren Frequenzkreises des mittelfrequenten Signals. Sowohl beim Empfänger als auch beim Sender wird Pseudozufallsrauschen mittels der Summierer 35, 37 subtrahiert, und das Signal wird durch Expansionsverstärker 39, 41 expandiert und durch Rekonstruktionsfilter 30 bzw. 32 rekonstruiert. Ein Bandpaßfilter 43 im Decodierer entfernt außerhalb des Bandes liegende Reste, welche durch das Einbringen des breitbandigen Pseudozufallsrauschens entstanden sind. An der Summierschaltung 34 wird die Differenz zwischen dem Ausgangssignal (V-L') der Summierschaltung 24 und dem Ausgangssignal M' des Rekonstruktionsfilters 32 berechnet. Die Differenz (V—L'—M¹) stellt den hochfrequenten Bildanteil dar.

Das durch die Summierschaltung 34 gebildete hochfrequente Signal wird im Scharfzeichner 36 verarbeitet. Das Signal wird in den Multiplizierschaltungen 38 und 40 mit dem Leuchtdichtemaßstabsfaktor Lf bzw. einem Kontrastmaßstabsfaktor Cf multipliziert. Die Leuchtdichte- und Kontrastfaktoren ändern sich nichtlinear mit Leuchtdichte und Kontrast, wie es in den Kurven gemäß den F i g. 3 bzw. 4 dargestellt ist. Das Ausgangssignal des A/D-Konverters 112 stellt die Leuchtdichte dar. Der Kontrast wird im Block 42 durch Berechnung einer Näherung an den Absolutwert des Gradienten bei jedem Bildelement und Glättung des resultierenden Gradientenbildes gemessen. Der Gradient wird angenähert, indem für jedes Bildelement der Mittelwert aus Vertikal- und Horizontaldifferenzen der Leuchtdichte zwischen vertikal und horizontal benachbarten Bildelementen gebildet wird, wie dies die Gleichungen und das Diagramm der F i g. 5 zeigen. Durch zweimalige Filterung des Gradientenbildes nach dem in F i g. 6 dargestellten Filterschema für konstante Höhe und angenäherte Kreisform wird die Glättung bewerkstelligt. Die Glättung des Gradientenbildes ist notwendig um sicherzustellen, daß der Kontrastmaßstabsfaktor Cf sich über die Breite einer Kante nicht wesentlich ändert. Eine Einstellung für die Gesamt-

schärfe kann an der Multiplizierschaltung 44 erfolgen.

Das schärfenbetonte Hochfrequenzsignal H wird mit dem Kompressionsverstärker 46 nichtlinear verstärkt gemäß der Wurzelfunktion

fl/2

H*

+ 1

wobei H*das komprimierte hochfrequente Signal und R der maximale Kantenbereich im Bild ist, der bis zu einem Maximum von 128 variieren kann. In der Summierschaltung 28 wird dem komprimierten Signal H* Pseudozufallsrauschen hinzuaddiert. Das Rauschen hat eine von Spitze zu Spitze gemessene Amplitude von der Größe eines Quantisierungsschrittes des Quantisierers 50. Rauschamplituden verändern sich zwischen Plus und Minus der Hälfte eines Quantisierungsschrittes und haben einen Mittelwert von Null und eine gleichförmige Verteilungswahrscheinlichkeit. Das Rauschen wird erzeugt unter Verwendung entweder bekannter Methoden der Bildung aufeinanderfolgender Zufallszahlenfolgen durch Registerverschiebung oder durch Verwendung eines optimal strukturierten Rauschmusters, welches aus einem speziell entwickelten Zittermuster besteht, um sein Erscheinen im Bild minimal zu halten. Das Zittermuster ist beschrieben von Limb im Aufsatz »Design of Dither Waveforms for Quantized Visual Signals« im Bell System Technical Journal, 48, Seiten 2555 bis 2582, September 1969, ferner von Lippel et al im Aufsatz »Ordered Dither Patterns for Coarse Quantization of Pictures« im Proc. IEEE, 59 :3, Seiten 429 bis 431 vom März 1971 und von Bayer im Aufsatz »An Optimum Method for Two-Level Rendition of Continuous-Tone Pictures« im IEEE International Conference on Communications, Band 1, Seiten 26—11 bis 26-16,1973.

Ein 8-Bit-Ausgangssignal der Summierschaltung 48 wird im Block 50 grob quantisiert, wobei entweder zwei (vier Pegel) oder drei (acht Pegel) Bits für jedes Bildelement verwendet werden. Es erfolgt keine Unterabtastung. Ein geeignetes Zittermuster für eine 2-Bit-Quantisierung ist in F i g. 7 für einen Bildelementblock von 8 auf 8 Bildern dargestellt. Dasselbe Muster wird über das gesamte Bild wiederholt. Die Werte verändern sich zwischen +32 und -32, also plus oder minus einem Achtel von 256 oder der Hälfte eines Quantisierungspegels in einem 2-Bit-Signal. Alternativ kann ein Zufallsrauschen langer Folge benutzt werden, wie es von Roberts vorgeschlagen ist.

Nach der Übertragung wird das identische Pseudozufallsrauschmuster, wie es von der Summierschaltung 48 hinzuaddiert worden ist, durch die Summierschaltung 52 subtrahiert, und der nichtlineare Expansionsverstärker 54, welcher komplementär zum Verstärker 56 ist, stellt die Form der Hochfrequenzsignale wieder her. Der Verstärker 54 führt die folgende Funktion aus:

- Γ

Zur Entfernung jeglicher restlicher Gleichspannungsoder niederfrequenter Information, die entweder durch die nichtlinearen Verstärker 46 oder 54 oder durch das Pseudozufallsrauschen eingeführt worden sind, wird das hochfrequente Signal H' durch das Hochpaßfilter 56 verarbeitet.

Schließlich werden die niederfrequenten, die im mittleren Bandbereich liegen, und die hochfrequenten Signale in den Summierschaltungen 58 und 60 summiert, die Summe wird durch den nichtlinearen Verstärker 62 expandiert, um vom Helligkeits- in einen Leuchtdichtemaßstab umgewandelt zu werden, und das Signal wird für die Wiedergabe oder zum Drucken des empfangenen Bildes in ein Analogsignal zurückverwandelt. Das Anzeige- oder Druckgerät 64 könnte ein Halbtondrukker sein.

In F i g. 8 ist eine zweite Ausführungsform der

ίο Erfindung dargestellt, welche sich der Differentialpulscodemodulation (DPCM) bedient. Das analoge Videoeingangssignal wird in ein digitales 8-Bit-Signal mittels des A/D-Konverters 100 umgewandelt und dann durch den nichtlinearen Verstärker 102 zur Verschiebung in den Helligkeitsmaßstab komprimiert. Das Ausgangssignal der Summierschaltung 104, welche die Differenz zwischen dem Videoeingangssignal und einem Rückkopplungssignal berechnet, wird durch einen nichtlinearen Verstärker 106 komprimiert, welcher dieselbe Kennlinie wie der Verstärker 46 in F i g. 1 hat. Pseudozufallsrauschen, ähnlich wie es im Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben worden war, wird dem komprimierten Differenzsignal mit der Summierschaltung 108 hinzuaddiert, und dies Signalgemisch wird durch den Quantisierer UO grob quantisiert. Das grob quantisierte Ausgangssignal wird rückgekoppelt über ein Expansionsfilter 114, welches die Kennlinie des Filters 54 in Fig. 1 hat, und ein Vorhersagefilter 116, welches den momentanen Leuchtdichtewert mit Werten aus vorausgegangenen Bildelementen mittelt. Das Filter 16 kann einfach den Leuchtdichtewert von dem vorhergehenden Bildelement ersetzen. Nach der Übertragung werden ein Verstärker 120 und ein Filter 122, die identisch mit dem Verstärker 114 bzw. dem Filter 116 sind, zur Reproduzierung des Rückkopplungssignals V benutzt, welches eine Näherung an das Videoeingangssignal V darstellt. Ein Expansionsverstärker 124 wandelt das empfangene Signal zurück in den Leuchtdichtebereich, und der Konverter 126 wandelt das Signal für die Wiedergabe in analoge Form um. Die Verstärker 100 und 124 sind identisch mit den· Verstärkern 14 bzw. 62 in F i g. 1.

Im Betrieb wird bei der Schaltung gemäß F i g. 1 zunächst das analoge Videoeingangssignal digitalisiert und komprimiert, so daß es in den Helligkeitsbereich überführt wird, wo Störungen bei niedrigen und hohen Leuchtdichtepegeln gleich wahrgenommen werden. Das Eingangssignal im Leuchtdichtebereich wird dann sukzessive in niedrig-, mittel- und hochfrequente Komponenten unterteilt durch Verwendung von zwei räumlichen Tiefpaßfiltern 16 und 26 und Summierschaltungen 24 und 34 zur Subtrahierung der rekonstruierten unterabgetasteten Filterausgangssignale von den Filtereingangssignalen. Die niedrig- und mittelfrequenten

Signale werden unterabgetastet für die Übertragung in kleinen Bruchteilen der Bildelementdichte, wobei eine ausreichende Überabtastung vorgesehen wird, um die Aliasing-Effekte zu vermeiden.

Das mittelfrequente Signal wird vor der Unterabtastung weiterverarbeitet, damit das im Videosignal ohnehin vorhandene Rauschen und die Quantisierungsstörungen verringert werden. Die Multiplizierschaltung 29 dämpft das Signal in Bereichen niedrigen mittelfrequenten Signalpegels, die Kompandierungsverstärker 31 und 41 gleichen die Störungswahrnehmung zwischen Bereichen hohen und niedrigen Kontrastes aus, und das Pseudozufallsrauschen wird vor und nach der Quantisierung addiert, um eine Zufallsverteilung der Quantisie-

rungsfehler zu erreichen.

Das hochfrequente Signal wird durch den Scharfzeichner 36 ungleichmäßig verstärkt, so daß sowohl der Kantenkontrast zur Verbesserung der Empfangsbildqualität angehoben wird als auch sichtbare Effekte von infolge der Grobquantisierung durch den Quantisierer 50 hinzugefügten Störungen sowie jeglicher Störungen vermindert werden, welche in der hochfrequenten Komponente des Videosignals 10 vorhanden sein können. Dieser letztgenannte Effekt rührt daher, daß die effektive Verstärkung im Höhenkanal in leeren Bereichen, wo hochfrequentes Rauschen am meisten sichtbar ist, unter den Wert 1 absinkt. Die Multiplizierschaltung 29 übt eine ähnliche Funktion im mittelfrequenten Kanal aus. Das Tiefpaßfilter 16 verhindert, daß dieses Signalrauschen durch den niederfrequenten Kanal übertragen wird. Die Gradientenberechnung gemäß F i g. 5 und die nachfolgende Glättung durch das Filter gemäß F i g. 6 stellt sicher, daß Störungen nur über wenige Bildelemente zu einer Nullkontrastmessung führen, welche ihrerseits den Kontrastmaßstabsfaktor Cf und somit die hochfrequente Komponente H einen Wert 0 am Ausgang der Multiplizierschaltung 40 annimmt, und dies alles verhindert ein unerwünschtes Einbringen von Codierungsfehlern in Bildbereiche gleichförmiger Leuchtdichte. Ein weiterer Vorteil der Dämpfung hochfrequenter Störungen in gleichförmigen Leuchtdichtebereichen besteht darin, daß man mit dem Verstärker 46 eine stärkere Kompandierung vornehmen kann, als es andernfalls für dieselbe Bildcualität möglich wäre.

Außer der Dämpfung dieser zufälligen Hochfrequenzsignale auf 0 verstärkt der Scharfzeichner «!Lieh die hochfrequenten Signale, die in Bereichen mittleren Signalkoritr;i<' ■■■ ".j'treten, wie ciics aus der Form der in Fig. 4 gezeigten Kurve für CVersichtlich ist. Bildbereiche von bereits hohem Kontrast bleiben vom Kontrastmaßstabsfaktor unbeeinflußt, so daß keine künstlichen Streifen (sogenannte Kaninchenohren) entstehen, welche überscharf gezeichnete Kanten umgeben.

Fig. 9 zeigt das Ergebnis der Scharfzeichnung einer idealen eindimensionalen Kante. Das mit Scharfzeichnung versehene Videosignal gemäß Fig. 9e ist an beiden Seiten der Kante mit einem Überschwingen ches bei der gleichen Anzahl von Quantisierungspegeln weniger wahrnehmbar ist. Das Einbringen von Rauschen läßt den Quantisierer die hochfrequenten Komponenten ohne Vorspannung abschätzen. Durch Hinzuaddierung des Pseudozufallsrauschens nur zu den mittel- und hochfrequenten Komponenten wird deren Sichtbarkeit im empfangenen Bild erheblich herabgesetzt. Die sichtbare Erkennbarkeit von Störungen ändert sich näherungsweise invers mit dem Maß der

ίο Ähnlichkeit des Frequenzinhaltes zwischen Störung und Bild. So sind hochfrequente Störungen in Bildbereichen mit viel Details am wenigsten sichtbar, also an sehr scharfen Kanten, und in Bereichen gleichförmiger Leuchtdichte am stärksten sichtbar. Da Pseudozufallsrauschen im allgemeinen sowohl hochfrequente als auch niederfrequente Komponenten enthält, werden ein Hochpaßfilter 56 und ein Tiefpaßfilter 43 auf der Decodierseite benutzt, um außerhalb des Bandes liegende Frequenzkomponenten zu entfernen, welche das Rauschen in den mittel- und den hochfrequenten Signalen hinterläßt. Die Filterung verschlechtert nicht die Vorteile, welche aus der Verwendung des Rauschens erhalten werden, und daher bleiben Quantisierungsstörungen gut unsichtbar.

Nachdem das hochfrequente Signal expandiert ist, um die richtigen Kantengrößen wieder herzustellen, wird es hochpaßgefiltert, damit niederfrequente Reste entfernt werden, welche durch die Codierung aufgetreten sind, und die nieder-, mittel- und hochfrequenten Signale

so werden summiert, in den Leuchtdichtebereich expandiert und zur Darstellung in Analogsignale zurückverwandelt.

Man gibt dem Tiefpaßfilter 26 einen Radius von vier Bildelementen, um das Verhalten des Scharfzeichners 36

v> zu maximieren. Ein Radius von vier Bildelementen beim Filter ergibt eine acht Bildelemente breite Kante im Hochfrequenzsignal bei einer stufenförmigen Änderung im vollen Videosignal, wie es F i g. 9 zeigt. Es zeigt sich, daß eine solche Kantenbreite optimal für die Scharfzeichnung ist; kleinere oder größere Kantenbreiten haben zur Folge, daß bei geringeren als optimalen Scharfzeichnungspegeln Seitenstreifen (oder Kaninchenohren) sichtbar werden. Die optimale Kantenbreite hängt natürlich von der Abtastnorm ab und würde bei

versehen. Die relative Größe dieses Überschwingens ist 45 anderen Ausführungsformen anders sein. Das Tiefpaß

auf der hellen Seite der Kante absichtlich größer, _Weil die künstlichen Streifen in hellen Bereichen deutlicher als in dunklen Bereichen sichtbar sind. Der relative Unterschied wird erreicht, indem man den Leuchtdichtemaßstabsfaktor Lf proportional der Leuchtdichte genau bei dem scharf zu zeichnenden Bildelement macht. So verschiebt sich L_F an der Kante in seinem Wert. Die speziellen Beziehungen bei Leuchtdichte und Kontrast, wie sie die Fig.3 und 4 zeigen, stellen das Optimum dar, was in einer Studie von Curlander mit dem Titel »Image Enhancement Using Digital Adaptive Filterung«, als Dissertation am M.I.T. Electrical Engineering and Computer Science Department, vom August 1977, erörtert ist, worauf hier Bezug genommen wird.

Das mit Scharfzeichnung versehene Ausgangssignal H wird kompandiert, um die Wahrnehmbarkeit von Störungen zwischen Kanten niedrigen und hohen Kontrastes auszugleichen. Zu dem kompandierten filter 16 ist so bemessen, daß das verbleibende Signal zwischen den Mittel- und Tiefen-Übertragungskanälen aufgeteilt wird, so daß man für die Übertragung die minimale Kanal-Bit-Kapazität benötigt und der Störpegel im Tiefenkanal gegenüber dem im Videoeingangssignal vorhandenen Störpegel erheblich abgesenkt wird. Wenn in dem Eingangssignal Störungen vorliegen, dann zeigt sich die Störungsverminderungseigenschaft des Systems ebenso wie seine Scharfzeichnungseigenschaft, da die (Rausch-)Störungen im Tiefenkanal im endgültigen Ausgangssignal in denjenigen freien Bildbereichen auftreten, wo der Kontrastmaßstab und damit die Verstärkung für den Höhenkanal sehr niedrig ist. Es sind natürlich gerade diese Bereiche, in denen eventuell vorhandene Störungen am stärksten sichtbar wären. Ein Dreikanalsystem, wie es hier erörtert ist, zeichnet sich durch die Eigenschaft einer größeren Störverminderung wie einer geringeren Kanalkapazität aus als es bei einem Zweikanalsystem der Fall ist. Es wurde bereits

Signal wird vor der Quantisierung Pseudozufallsrau- 65 gesagt, daß bei einem Zweikanalsystem die Bandbreite

sehen hinzuaddiert und anschließend wieder subtrahiert, der Tiefen vom Standpunkt der Scharfzeichnung aus

so daß das hochkorrelierte Quantisierungsrauschen in gesehen bestimmt wird durch die optimale Form des

unkorreliertes Zufallsrauschen umgewandelt wird, wel- Höhensignals. Wenn aber das Tiefensignal eines

Zweikanalsystems selbst in zwei Kanäle unterteilt wird, dann kann der tiefste Kanal weniger Störungen enthalten als der Tiefenkanal eines Zweikanalsystems, da seine Bandbreite kleiner sein kann. Weiterhin kann Eingangsrauschen im Mittenkanal unterdrückt werden, wenn man einen getrennten Pegeldetektor 27 und Multiplizierer 29 zur Verringerung der Verstärkung des Kanals in Bereichen, wo das Signal im Mittenkanal klein ist, benutzt.

Die Verringerung der erforderlichen Kanalkapazität bei einem Dreikanalsystem rührt daher, daß die Quantisierungsstörungen im Mittenkanal — ob sie nun durch Addition und Subtraktion vom Pseudozufallsrauschen »verzufälligt« werden oder nicht — weniger sichtbar sind als eine gleiche Quantisierungsstörung im Tiefenkanal eines Zweikanalsystems. Für die gleiche Qualität sind daher weniger Bits pro Abtastung erforderlich. Die für den tiefsten Kanal benötigte Kanalkapazität ist im allgemeinen vollständig vernachlässigbar im Vergleich zu den anderen Kanälen, weil die Bandbreite, und damit die erforderliche Abtastdichte, so niedrig ist. Man kann somit eine große Zahl von Bits pro Abtastung benutzen und die Quantisierungsstörungen bei geringen Kanalkapazitätskosten bis zur Unsichtbarkeit verringern.

Beim Betrieb des DPCM-Systems gemäß F i g. 3 wird die Differenz zwischen dem komprimierten Digitalvideosignal V (8 Bits pro Bildelement) und dem vorhergesagten Signal V" in der Schaltung 106 komprimiert, in der Summierschaltung 108 mit dem Pseudozufallsrauschen addiert und im Quantisierer 110 grob quantisiert (2 oder 3 Bit pro Bildelement). Das vorhergesagte Signal wird berechnet durch Subtrahierung des eingeführten Rauschens, anschließende Expandierung und schließlich Filterung im Vorhersagefilter 116, welches den Mittelwert der Differenzpegel für ein oder mehr vorausgegangene Bildelemente ausintegriert. Dieses integrierte gemittelte Differential V stellt eine Abschätzung des nächsten Helligkeitspegels dar und ist die Differenz zwischen dem tatsächlichen Wert V und dem geschätzten Wert V", der quantisiert und übertragen wird. In einem Näherungssinne ist es das Differential von V, welches übertragen wird. Anders als bei der in F i g. 1 dargestellten Anordnung werden hier sowohl die niederfrequenten als auch die hochfrequenten Komponenten des Videosignals über einen einzigen Kanal übertragen. Die niederfrequente Information wird übertragen durch Aussendung kurzer Impulse, die manchmal im quantisierten Signal eine Störung nur eines einzigen Bits für ein Bildelement oder eine kleine Anzahl von Bildelementen ergeben. Die Impulse werden im Decoder integriert, um den Gleichstromoder niederfrequenten Helligkeitspegel zu verändern. Diese Impulse zeigen sich als relativ weit verteilte Körnigkeit im empfangenen Bild.

Beim DPCM-Verfahren kann ein als »slope overload« bekanntes Phänomen ein Verschmieren scharfer Kanten im Bild verursachen. Dies ist der Fall, wenn die maximale Kapazität des Quantisierers 110 kurzzeitig durch den hohen Wert des Differentialquotienten bei scharfen Kanten überschritten wird. Üblicherweise ist es nicht möglich gewesen, die effektive Verstärkung des Quantisierers genügend heraufzusetzen, um dieses Verschmieren auszuschalten, weil eine Verstärkungserhöhung zwei andere unerwünschte Nebeneffekte mit sich bringt. Erstens hat eine erhöhte Verstärkung zur Folge, daß mehr der kurzen Impulse, die für die Übertragung der niederfrequenten Information benötigt werden, auftreten, und dies bedingt die Bildkörnigkeit. Zweitens treten an scharfen Kanten Echos auf, die durch Einschwingvorgänge im Quantisierer bedingt

ίο sind. Durch die Einfügung von Pseudozufallsrauschen werden die Sichtbarkeit der Körnigkeit und die Kantenechos ganz erheblich reduziert, und damit wird eine Verstärkungserhöhung möglich, durch welche Kantenverschmierungen und die »slope overload«-Ef-

'5 fekte ausgeschaltet werden.

Im Rahmen der Erfindung sind auch andere Ausführungsformen möglich. Beispielsweise kann in vielen Fällen auch ein Zweikanalsystem ohne separaten Tiefenkanal zufriedenstellend sein, wo der Mittenkanal die gesamte niederfrequente Information führt. Verwendet man das Pseudozufallsrauschen allein entweder im hochfrequenten Kanal oder in der DPCM-Schleife ohne Scharfzeichnung oder Kompandierung — wenn dies auch nicht zu bevorzugen ist — dann erhält man immer noch ein verbessertes Bild. Bei der Farbbildübertragung würde das Leuchtdichtesignal normalerweise in Anwendung der Erfindung codiert, und wo eine sehr genaue Farbwiedergabe gefordert wird, könnten auch die Farbsignale in getrennte tief- und hochfrequente Kanäle unterteilt werden und unter Anwendung der Erfindung codiert werden. Für bewegte Bilder kann das Pseudozufallsrauschmuster zwischen den Vollbildern variiert werden, um den sogenannten Schmutzfenstereffekt auszuschalten, der auftreten würde, wenn das Rauschen an denselben räumlichen Stellen beibehalten würde. Die Erfindung läßt sich auch anwenden zur Konturcodierung, wobei der im Scharfzeichner berechnete mittlere Gradient das Kantenpositionssignal liefern würde und das Pseudozufallsrauschen bei der

to Quantisierung des hochfrequenten Amplitudensignals benutzt würde. Schließlich läßt sich die Erfindung natürlich auch auf Videobandrecorder und andere Speichereinrichtungen anwenden, wo keine Übertragungsstrecke auftritt.

Literaturstellenverzeichnis

1) Roberts, L. G., »PCM Television Bandwidth Reduction Using Pseudo-Random Noise«, Dissertation am M.I.T. Department of Electrical Engineering, Februar 1961;

2) Roberts, L. G., »Picture Coding Using Pseudo-Random Noise«, IRE Transactions of the Professional Group on Information Theory, IT-8 :2, Februar 1962;

3) Curlander, P. J., »Image Enhancement Using Digital Adaptive Filtering«, Dissertation am M.I.T.

Department of Electrical Engineering, August 1977;

4) Hoover, G. L., »An Image Enhancement/Transmission System«, Dissertation am M. I. T. Department of Electrical Engineering, Mai 1978.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche:

1. Übertragungssystem für Videosignale mittels PCM, bei welchem dem zu quantisierenden Videosignal Pseudozufallsrauschen mit einer Maximalamplitude von etwa einem Quantisierungspegel und dem Mittelwert Null hinzugefügt wird, gekennzeichnet durch

eine erste Filterschaltung (16) zur Ableitung einer niedrigfrequenten Komponente aus dem Videosignal, welche Leuchtdichteänderungen in einem ersten Raumfrequenz-Bereich wiedergibt,
durch eine zweite Filterschaltung (32, 34) zur Ableitung einer hochfrequenten Komponente aus dem Videosignal, welche Leuchtdichteänderungen in einem zweiten, oberhalb des ersten liegenden Raumfrequenz-Bereich wiedergibt,
und durch eine diese beiden Videosignalkomponenten zu einem digital codierten Ausgangssignal verarbeitende dritte Schaltung,
die eine Additionsschaltung (48) zur Summierung des Pseudozufallsrauschens mit der hochfrequenten Komponente,

eine Quantisierungsschaltung (50) zur Quantisierung der Summe aus Pseudozufallsrauschen und hochfrequenter Komponente,

und eine Abtast- und Quantisierungsschaltung (18) zur Abtastung der niedrigfrequenten Komponente mit einer räumlichen Abtastfrequenz, die kleiner als diejenige am Ausgang des Quantisierers (50) ist, und zur Quantisierung der niedrigfrequenten Komponente
enthält.

2. Übertragungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Decodierschaltung mit einer Subtrahierschaltung (52) zur Subtraktion des Pseudozufallsrauschens von der hochfrequenten Komponente und mit einer Kombinationsschaltung (60) zur Zusammenfassung der hoch- und niedrigfrequenten to Komponenten zu einem rekonstruierten Videosignal.

3. Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Filterschaltung ein Tiefpaßfilter (16) ist, und daß die zweite Filterschal- ⁴S tung eine Rekonstruktionsschaltung (32) zur Rekonstruierung der mit niedrigerer Frequenz abgetasteten niedrigfrequenten Komponente und eine Differenzschaltung (34) zur Bildung der Differenz zwischen dem Videosignal und der niedrigfrequenten Komponente enthält.

4. Übertragungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal für jedes einer Vielzahl von Bildelementen einen digitalisierten Leuchtdichtewert darstellt, und daß das erste Tiefpaßfilter (16) Leuchtdichtepegel umgebender Bildelemente innerhalb eines Radius von vier Elementen mittelt.

5. Übertragungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kompressionsschaltung (46) zur *>o derartigen Komprimierung der hochfrequenten Komponente, daß durch die dritte Schaltung (48,50, 18) eingeführtes Rauschen in Bildbereichen niedrigen wie hohen Kontrastes mit größerer Gleichförmigkeit sichtbar wird. *>$

6. Übertragungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressionsschaltung (46) die hochfrequente Komponente im wesentlichen proportional zur Quadratwurzel ihrer Größe verstärkt.

7. Übertragungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Scharfzeichnerschaltung (36) zur Verstärkung bzw. Dämpfung der hochfrequenten Komponente im Sinne einer Veränderung der Bildschärfe.

8. Übertragungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Scharfzeichnerschaltung eine erste Detektorschaltung (42) zur Feststellung der örtlichen mittleren Kontrastgröße im Bild und eine erste Proportionierungsschaltung (40) zur Proportionierung des Verstärkungsgrades und Verminderung des örtlichen mittleren Kontrastes enthält, und daß die Proportionierungsschaltung die stärkste Verminderung für den mittleren Kontrast Null und proportional weniger Verringerung und mehr Verstärkung für zunehmenden Kontrast in einem ersten Kontrastbereich, dagegen gleichmäßige Kontrastverstärkung in einem zweiten, über dem ersten Bereich liegenden Kontrastbereich, ferner proportional weniger Verstärkung bei zunehmen dem Kontrast in einem oberhalb des zweiten Bereichs liegenden dritten Kontrastbereich und schließlich eine Verstärkung von Eins in einem oberhalb des dritten Bereichs liegenden vierten Kontrastbereichs ergibt.

9. Übertragungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Scharfzeichnerschaltung eine zweite Detektorschaltung zur Feststellung der örtlichen Leuchtdichte im Bild und eine zweite Proportionierungsschaltung (38) zur Proportionierung des Verstärkungs- bzw. Dämpfungsgrades für die Leuchtdichte enthält, und daß die zweite Proportionierungsschaltung die größte Dämpfung und geringste Verstärkung für die Leuchtdichte Null und proportional weniger Dämpfung und mehr Verstärkung für zunehmende Leuchtdichte ergibt.

10. Übertragungssystem zur Decodierung eines mit dem System nach Anspruch 1 codierten digitalen Videosignals, gekennzeichnet durch eine Subtrahierschaltung (52) zur Subtrahierung des Pseudozufallsrauschens von der hochfrequenten Komponente und durch eine Signalkombinationsschaltung (60) zur Kombinierung der niedrigfrequenten und der hochfrequenten Komponenten zur Rekonstruierung des Videosignals.

11. Übertragungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine das Videosignal verarbeitende vierte Schaltung (22, 24, 26) zur Erzeugung einer mittelfrequenten Komponente, welche Leuchtdichteveränderungen in einem dritten Raumfrequenz-Bereich oberhalb des ersten und unterhalb des zweiten Raumfrequenz-Bereiches darstellt.

12. Übertragungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Filterschaltung ein erstes Tiefpaßfilter (16) zur Bildung der niedrigfrequenten Komponente aus dem Videosignal enthält, daß die vierte Schaltung eine erste Differenzschaltung (24) zur Bildung eines ersten Differenzsignals aus dem Videosignal und der niedrigfrequenten Komponente und ein zweites Tiefpaßfilter (26) zur Bildung der mittelfrequenten Komponente aus dem ersten Differenzsignal enthält, und daß die zweite Filterschaltung eine zweite Differenzschaltung (34) zur Bildung der hochfrequenten Komponente aus der Differenz zwischen dem ersten Differenzsignal und der mittelfrequenten

ORIGINAL INSPECTED

Komponente enthält.

13. Übertragungssystem nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Mittelfrequenz-Pegelbemessungsschaltung mit einem Detektor (27) zur Feststellung des örtlichen mittleren Pegels des Bildes und durch eine Dämpfungsschaltung (29) zur Dämpfung der mittelfrequenten Komponente proportional zu dem örtlichen mittleren Pegel, wobei die Dämpfungsschaltung die größte Dämpfung beim mittleren Pegel Null und zunehmend weniger Dämpfung bei anwachsendem Pegel ergibt.

14. Übertragungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schaltung zur Lieferung eines Ausgangssignals, welches der quantisierten niedrigfrequenten Komponente ohne hinzugefügtes Pseudozufallsrauschen entspricht.

15. Übertragungssystem zur Codierung eines digitalen Videosignals, gekennzeichnet durch eine Schleifenschaltung mit einer ersten Schaltung (104) zur Bildung eines Differenzsignals durch Subtrahierung eines in der Schleifenschaltung auftretenden vorherbestimmbaren Signals von dem Videosignal, ferner mit einer zweiten Schaltung zur Verarbeitung des Differenzsignals zu einem Ausgangssignal mit einer Addierschaltung (108) zur Addierung von Pseudozufallsrauschen zu dem Differenzsignal und einer Quantisierungsschaltung (110) zur Quantisierung der Summe dieses Differenzsignals und des Rauschens, und durch eine dritte Schaltung zur Verarbeitung des Ausgangssignals zu dem vorherbestimmbaren Signal mit einer Subtrahierschaltung (112) zur Subtrahierung des Pseudozufallsrauschens von dem Ausgangssignal und einer Filterschaltung (116) zur Filterung der Differenz zwischen dem Ausgangssignal und dem Rauschen.

16. Übertragungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung eine das Differenzsignal vor der Addierschaltung komprimierende Kompressionsschaltung (106) enthält, welche so bemessen ist, daß das durch die erste Schaltung eingeführte Rauschen in Bildbereichen hohen sowie niedrigen Kontrastes im wesentlichen gleichmäßig sichtbar wird, und daß die zweite Schaltung eine Expansionsschaltung (114) zur Expandierung des Ausgangssignals nach der Subtrahierschaltung und vor der Filterschaltung enthält, und daß die Expansionsschaltung komplementär zu der Kompressionsschaltung ausgebildet ist.

17. Übertragungssystem zur Decodierung eines von der Schaltung nach Anspruch 15 codierten digitalen Videosignals, gekennzeichnet durch eine Subtrahierschaltung (118) zur Subtrahierung des Pseudozufallsrauschens von dem Ausgangssignal, durch eine Expansionsschaltung (120) zur Expandierung der Differenz zwischen dem Ausgangssignal und dem Rauschen und durch eine Filterschaltung (122) zur Filterung des Ausgangssignals der Expansionsschaltung zu dem vorherbestimmbaren Signal.