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Schaltungsanordnung zum Erzeugen von redundanzverminder-
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ten Bildsiqnalen in einem Fernkopierqerät Die Erfindung bezieht sich
auf eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen von redundanzverminderten Bildsignalen
in einem Fernkopiergerät entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Bei einer Übertragung von Nachrichten unter Verwendung von Fernkopiergeräten
wird in einem sendenden Fernkopiergerät eine mit alphanumerischen Zeichen und/oder
grafischen Mustern versehene Vorlage mittels einer Abtasteinrichtung linienweise
abgetastet. Die dabei erzeugten Abtastsignale, die den Schwarz- und Weißwerten der
Vorlage zugeordnet sind, werden im Fernkopiergerät in Bildsignale umgesetzt, die
mittels eines Modems üblicherweise über eine Fernsprechl.eitung zu einem empfangenden
Fernkopiergerät übertragen werden. Dort werden die Bildsignale in Wiedergabesignale
umgesetzt. Mit den Wiedergabesignalen werden Druckelemente angesteuert, die die
Nachricht entsprechend der Abtastung linienweise ausgeben.
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Bei einer Verwendung von Fernkopiergeräten der Gruppe 3 einer CCITT-Empfehlung
wird bei der Umsetzung der Abtastsignale in die Bildsignale ein redundanzvermindernder
Code, üblicherweise der sogenannte modifizierte Huffman-Code verwendet. Bei dem
modifizierten Huffman-Code werden den Lauflängen von Linien mit gleichem Weiß- oder
Schwarzwert und damit der Anzahl von aufeinanderfolgenden gleichen Binärwerten der
Abtastsignale Codewörter zugeordnet.
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Diese Codewörter enthalten zwischen 2 und 13 Bits. Wenn eine Lauflänge
64 gleiche Binärwerte überschreitet, wer-
den zwei Codewörter aneinander
gefügt. In diesem Fall können einer Lauflänge bis zu 25 Bits zugeordnet werde-n.
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Zu Beginn bzw. am Ende einer Linie wird ein besonders Codewort übertragen.
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Da die Lauflängen unterschiedlich lang sind und für die Codierung
gewartet werden muß, bis eine zusammenhängende Linie einer Farbe vollständig vorliegt,
liegen die Codewörter, aus denen die Bildsignale erzeugt werden, nicht in regelmäßigen
Zeitabständen vor. Da die Bildsignale jedoch kontinuierlich übertragen werden müssen,
ist ein Ausgabepufferspeicher erforderlich.
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Es wäre denkbar, die Lauflängen jeweils einer Linie zunächst vollständig
zu codieren und die Codewörter einer ganzen Linie zwischenzuspeichern. Eine derartige
Schaltungsanordnung würde einen großen Aufwand erfordern, da in Abhängigkeit von
der Vorlage die Länge einer codierten Zeile zwischen 29 Bits und 7784 Bits schwanken
kann, wenn eine vollständige Linie in 1728 Abtastwerte aufgelöst wird. Die 29 Bits
liegen vor, wenn eine Linie vollständig weiß ist und die 7784 Bits treten auf, wenn
die 1278 Punkte wechselweise weiß und schwarz sind. Bei der Codierung ist vorgesehen,
daß keine Zeile weniger als 96 Bits aufweisen soll, so daß im Fall der 29 Bits noch
zusätzliche Füllbits mit dem Binärwert 0 eingefügt werden. Die 96 Bits sind bei
einer tibertragung der Bildsignale mit einer Ubertragungsgeschwindigkeit von 4800
Bits/s erforderlich.
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Es wäre auch denkbar, die Linien in einzelne Teillinien zu zerlegen
und diese getrennt zu codieren. Zweckmäßigerweise werden bei mikrorechnergesteuerten
Fernkopierern mit einem 8 Bit-Datenbus die Codewörter ebenfalls in 8 Bit-Blöcke
zerlegt und anschließend wieder entsprechend zusammengesetzt. Für die Codierung
ist in diesem Fall ein entsprechender Schreib-Lese-Speicher erforderlich. Um si-
cherzustellen,
daß der Schreib-Lese-Speicher rechtzeitig zum Codieren der nächsten Linie wieder
verfügbar ist, ist zusätzlich noch ein Ausgabepufferspeicher mit 96 Bits erforderlich.
Eine derartige Schaltungsanordnung erfordert somit ebenfalls einen verhältnismäßig
großen Aufwand.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
anzugeben, die auf einfache Weise aus den Abtastsignalen die redundanzverminderten
Bildsignale erzeugt und die einen besonders geringen Aufwand erfordert.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Schaltungsanordnung der eingangs
genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst.
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Die Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß nicht mehrere Codewörter
zwischengespeichert werden müssen, um den Informationsfluß über die Fernsprechleitung
zu gewährleisten. Für eine Übertragung mit einer Ubertragungsgeschwindigkeit von
4800 Bits/s genügt beispielsweise ein Ausgabepufferspeicher mit einer Länge von
nur 24 Bits.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein
Blockschaltbild eines Fernkopiergeräts in einer sendenden Station, Fig. 2 eine Darstellung
einer abgetasteten Linie und die zugehörigen Codewörter, Fig. 3 Ausschnitte aus
Codetabellen für den modifizierten Huffman-Code, Fig. 4 ein Schaltbild der Schaltungsanordnung.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Fernkopiergerät in einer sendenden
Station wird eine mit alphanumerischen Zeichen und/oder grafischen Mustern versehene
Vorlage V mittels einer Abtasteinrichtung A linienweise abgetastet. Den Schwarz-
und Weißwerten der Linien werden Binärwerte von Abtastsignalen AB zugeordnet. Die
unterschiedlichen Lauflängen von Linien mit gleichem Weiß- oder Schwarzwert sind
unterschiedlichen Anzahlen von Binärwerten von Abtastsignalen AB zugeordnet. Diese
werden einer Steuereinheit ST zugeführt und dort zwischengespeichere. Über die Steuereinheit
ST gelangen die zwischengespeicherten Abtastsignale AB1 und zugehörige Taktsignale
T an eine Zählstufe ZS, die die Lauflängen L, d.h. die Anzahlen von gleichen aufeinanderfolgenden
Binärwerten ermittelt. Diese Lauflängen L werden einem Codespeicher SP zugeführt,
in dem den Lauflängen L zugeordnete Codewörter C gspeichert sind. Da die Codewörter
C eine unterschiedliche Anzahl von Bits aufweisen können, ist im Codespeicher SP
für jedes Codewort C ein Datenwort CL gespeichert, das die Codelänge, d.h. die Anzahl
der Bits des Codeworts C angibt. Das Codewort C und die Codewortlänge CL werden
einer Ausgabeeinheit AE zugeführt, die einen als Schieberegister ausgebildeten Parallel-Serien-Wandler
enthält, in den die Codewörter C parallel eingespeichert werden.
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Unter Steuerung eines von einem Modem M abgegebenen Sendetakts S wird
das Schieberegister seriell ausgelesen; wobei am Ausgang die Bildsignale B erzeugt
werden, die durch den Modem M moduliert und an eine Fernsprechleitung FL abgegeben
werden. Mittels der Codewortlänge CL wird das serielle Auslesen aus dem Schieberegister
gesteuert.
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Die Steuereinheit ST, die vorzugsweise ein Mikrorechnersystem enthält,
steuert den Ablauf der Funktionen des Fernkopiergeräts, insbesondere den Abtastvorgang,
das Ermitteln der Lauflängen, das Auslesen der Codewörter C und der Codelängen CL
und die Parallel-Serien-Umsetzung in der-Ausgabeeinheit AE.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausschnitt einer abgetasteten Linie,
die insgesamt 1728 Bildpunkte umfaßt, wird angenommen, daß zunächst ein weißer Lauf
mit einer Lauflänge LW von 63 Punkten auftritt. Anschließend wird angenommen, daß
ein schwarzer Lauf mit einer Lauflänge LS von 129 Bildpunkten vorliegt. Am Ende
der Linie soll durch einen schwarzen Lauf mit der Lauflänge LS von 2 Bildpunkten
auftreten. Die Erzeugung der entsprechenden Codewörter wird im folgenden im Zusammenhang
mit der in Fig. 3 dargestellten Tabelle beschrieben.
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Die in Fig. 3 dargestellte Tabelle zeigt in der oberen Hälfte die
Codewörter CW und CS für weiße und schwarze Läufe LW bzw. LS bis zu einer Länge
von 63 Einheiten.
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Diese Codewörter C werden als Basiscodewörter bezeichnet.
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Die untere Tabelle zeigt Abschnittscodewörter, die dann verwendet
werden, wenn die Lauflängen größer sind.als 63 Einheiten. In diesem Fall erfolgt
die Codierung unter Verwendung von 2 Codewörtern C, nämlich einem in der unteren
Tabelle dargestellten Abschnittscodewort und einem zugehörigen Basiscodewort. Die
Abschnittscodewörter umfassen die ganzzahligen Vielfachen von 64.
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Wie der Tabelle zu entnehmen ist, weisen die Codewörter CW und CS
für die weißen und die schwarzen Läufe mit den Lauflängen LW bzw. LS unterschiedliche
Längen auf. Die Längen schwanken zwischen 2 und 13 Bits. Die Längen sind in den
Codelängen CL bzw. CL abgespeichert und zwar dadurch, daß für jedes Bit im Codewort
C ein Bit mit dem Binärwert 0 vorgesehen ist. Die Anzahl der Binärwerte O bei den
Codelängen CL gibt somit die Anzahl der gültigen Bits des jeweiligen Codeworts C
an.
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Der Lauflänge LW63 entspricht nach der oberen Tabelle in Fig. 3 ein
Codewort CW63 mit den Bits 00110100. Die Lauflänge LS129 ist größer als 63, so daß
es aus zwei Codewörtern
CS zusammengesetzt wird. Das größte enthaltene
Vielfache von 64 ist 128, so daß die Lauflänge LS129 aus der Lauflänge LS128 und
der Lauflänge LS1 zusammengesetzt wird. Der Lauflänge LS128 ist das in der unteren
Tabelle angegebene Codewort CS128 zugeordnet, während der Lauflänge LS1 das in der
oberen Tabelle angegebene Codewort CS1 zugeordnet ist. Der letzte Lauf LS2 der Linie
wird durch das Codewort CS2 der oberen Tabelle codiert.
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Es wird angenommen, daß nach dem Abtasten der Linie die Codewörter
insgesamt nur 82 Bits bilden. Da mindestens 96 Bits für eine Line erforderlich sind,
werden zwei Füllbits F mit dem Binärwert 0 eingefügt. Anschließend wird das zusätzliche
Codewort EOL angefügt, das das Ende einer Linie festlegt und die 12 Binärwerte 000000000001
enthält, so daß sich eine Gesamtzahl von 96 Bits ergibt.
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Aus dem dargestellten Beispiel ergibt sich, daß für die Darstellung
von Lauflängen entsprechend 194 Bits nur 25 Bits erforderlich sind. Durch die Verwendung
der Codewörter C findet somit eine Redundanzverminderung statt. Die Codetabelle
ist allgemein bekannt und der zugrundeliegende Code wird als modifizierter Huffman-Code
bezeichnet.
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In der Ausgabeeinheit AE werden die Codewörter C in Fig.
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2 in die Bildsignale B umgesetzt und an die Fernsprechleitung FL abgegeben.
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Bei der in Fig. 4 dargestellten Schaltungsanordnung werden die von
der Abtasteinrichtung A abgegebenen Abtastsignale AB der Steuereinheit ST zugeführt
und dort gespeichert. Die gespeicherten Abtastsignale AB1 werden mit zugehörigen
Taktimpulsen T einem Vergleicher V zugeführt, der die Binärwerte der Abtastsignale
AB1 ermittelt. Ein Zähler Z1 zählt die Anzahl der Taktimpulse T zwischen zwei Änderungen
des Ausgangssignals des Vergleichs V.
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Diese Anzahl entspricht der Lauflänge L eines Linienzugs einer. Farbe.
Bei jeder Farbänderung gibt der Vergleicher V an die Steuereinheit ST ein Signal
ab und die jeweilige Lauflänge L1 wird in einem Register R zwischengespeichert.
Zur Erzeugung der den Lauflängen L zugeordneten Codewörter C werden die Lauflängen
L in geeignete Adressenwörter umgeformt. Die Umformung erfolgt unter Verwendung
des Registers R und eines Multiplexers MX. Die Adresse des Codespeichers SP setzt
sich aus 10 Bits zusammen. Der Codespeicher SP ist byteweise organisiert und gibt
an seinem Ausgang jeweils 8 Bits ab. Da die Codewörter C und die Codelängen CL mehr
als 8 Bits enthalten können, werden sie in jeweils zwei Bytes aufgeteilt. Diese
Bytes sind im Codespeicher SP abwechselnd gespeichert, wie dies in Fig. 4 dargestellt
ist. Jedes Codewort C wird in zwei Halbwörtern Cl und C2 und jede Code länge CL
wird in zwei Halbwörtern CL1 bzw. CL2 gespeichert.
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Das dem Codespeicher SP zugeführte Adressenwort, das aus der Lauflänge
L hervorgeht, enthält 10 Bits. Das niederwertigste Bit gibt an, ob es sich um ein
Codewort C um eine Codelänge CL handelt. Das nächste Bit gibt an, ob es sich jeweils
um das erste oder das zweite Teilwort C1 oder C2 bzw. CL1 bzw. CL2 handelt. Die
6 weiteren Bits geben die Lauflänge der Abschnitts- oder Basiscodewörter an. Das
vorletzte Bit gibt an, ob es sich um einen Lauf schwarzer oder weißer Farbe handelt
und das höchstwertige Bit gibt schließlich an, ob es sich um ein Abschnittscodewort
oder ein Basiscodewort handelt. Das der Lauflänge LW63 zugeordnete Codewort CW63
ist beispielsweise im Codespeicher SP folgendermaßen gespeichert:
A9
A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 AO D7 D6 D5 D4 D3 D2 Dl DO 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0: 0 0 0 0
0 0 0 0 CL1 0 1: 0 0 1 0 1 1 0 0 C1 1 0: 1 1 1 1 1 1 1 1 CL2 1 1: X X X X X X X
X C2 A gibt hierbei die Adresse und D das zugehörige Datenwort an.
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Beim Auslesen des Codespeichers SP werden die Codewörter C über einen
Demultiplexer DM jeweils in zwei Zwischenspeicher ZS1 und ZS2 eingespeichert. Die
zugehörigen Codelängen CL werden in einem weiteren Zwischenspeicher ZS3 zwischengespeichert.
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Zu Beginn der Übertragung einer Linie wird davon ausgegangen, daß
in dem als Parallel-Serien-Wandler ausgebildeten Schieberegister, das aus zwei Teilregistern
SR1 und SR2 besteht, das zusätzliche Codewort EOL mit seinen 12 Bits gespeichert
ist. 8- Bits sind im Teilregister SR1 und 4 Bits im Teilregister SR2 gespeichert.
Wenn vom Modem M Sendetakte S abgegeben werden, wird das Schieberegister seriell
ausgelesen, wobei die Bildsignale B erzeugt werden. Während des Auslesens des Schieberegisters
wird das erste Codewort, beispielsweise das dem Codewort CW63 zugeordnete Codewort
Cl in die Zwischenspeicher ZS1 und ZS2 eingespeichert. Die zugehörige Codelänge
CL1 wird im Zwischenspeicher ZS3 gespeichert. Wenn die 4 Bits des zusätzlichen Codeworts
EOL aus dem Teilregister SR2 ausgelesen wurden, wird an die Steuereinheit ST ein
Signal abgegeben, das das Laden des Inhalts des Zwischenspeichers ZS2 in das Teilreqister
SR2 auslögt. Gleichzeitig wird der Inhalt des Zwischenspeichers ZSf in das Schieberegister
SR3 geladen. Das Codewort Cl enthält 8 gültige Bits, so daß in das Schieberegister
SR3 8 Binärwerte 0 einge-
speichert werden. Nach 8 Sendetakten
S ist das Codewort C1 aus dem Schieberegister SR2 ausgelesen. Gleichzeitig wurden
die 8 Binärwerte 0 aus dem Schieberegister SR3 ausgelesen und ein Steuersignal S1
erzeugt, das der Steuereinheit ST mitteilt, daß das in der Zwischenzeit in die Zwischenspeicher
ZS1 und ZS2 gespeicherte Codewort C2 in das Teilregister SR2 geladen werden soll.
Gleichzeitig mit dem Einspeichern des Codeworts C2 in das Teilregister SR2 wird
die zugehörige Codelänge CL2 vom Zwischenspeicher ZS3 in das Schieberegister SR3
eingespeichert. Dieser Vorgang wiederholt sich solange, bis das nächste Codewort
C noch nicht zur Verfügung steht. In diesem Fall wird der Inhait des Teilregisters
SR1 vollständig ausgelesen. Ein Zähler Z2 zählt zu diesem Zweck nach dem vollständigen
Auslesen des Teilregisters SR2 die Sendetakte S und erzeugt nach 8 Sendetakten 5
ein Signal S2, das der Steuereinheit ST mitteilt, daß nunmehr das in der Zwiscnenzeit
mit Sicherheit vorhandene erste Teilwort C1 des nächsten Codeworts CW nicht in das
Teilregister SR2 sondern in das Teilregister SR1 eingespeichert werden muß.
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Unmittelbar darauf kann das zweite Teilwort C2, das sehr schnell zur
Verfügung steht, über den Zwischenspeicher ZS2 in das zweite Teilregister SR2 eingespeichert
werden.
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Anschließend wird das Schieberegister wieder ausgelesen, wob-ei zuerst
wieder das Teilregister SR2 vollständig ausgelesen ist.
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Durch die Verwendung der beiden Teilregister SR1 und SR2 und die als
Zähler Z2 ausgebildete Schaltstufe zum Ermitteln des Füllstands des Teilregisters
SR1 bzw. durch die als Schieberegister SR3 ausgebildete zweite Schaltstufe zum Ermitteln
des Füllstands des Teilregisters SR2 ist es möglich, mit geringem Aufwand die Abtastsignale
AB in die redundanzverminderten Bildsignale B umzusetzen. Die Koordinierung der
einzelnen Abläufe wird durch die Steuereinheit ST gesteuert. Es werden für den Codespeicher
SP je-
weils die richtigen Adressen zusammengesetzt und es wird
ermittelt, welches Teilregister vollständig ausgelesen ist. In Abhängigkeit hiervon
wird entschieden, welches Teilregister geladen wird.
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Wenn das Abschnittscodewort, wie bei der weißen Lauflänge LW1664 weniger
als 8 Bits enthält, werden zwei zusätzliche Taktimpulse zum Verschieben des Inhalts
des Teilregisters SR2 und des Schieberegisters SR3 eingefügt. Wenn dieses Abschnittscodewort
jedoch ins Teilregister SRl geladen wurde, werden sowohl bei den Teilregistern SR1
und SR2 als auch beim Schieberegister SR3 zwei zusätzliche Taktimpulse zum Verschieben
des Inhalts eingefügt. Für die Bildsignale B ist dies ohne Bedeutung, da diese nur
nach dem Auftreten der Sendetakte S als gültig angenommen werden.
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8 Patentansprüche 4 Figuren
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