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Verfahren zur elektronischen Übertragung
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mehrerer Bilder auf einem Übertragungskanal Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur elektronischen Übertragung mehrerer gleichzeitig vorliegender
Bilder auf einem übertragungskanal von einem Sender zu einem Empfänger, wobei die
Bilder zeilenmäßig abgetastet und bei der Übertragung vorwählbare Bildbereiche unterdrückt
werden.
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In der Technik der elektronischen Bildverarbeitung und -übertragung
ergibt sich häufig das Problem, mehrere gleichzeitig vorliegende Bilder auf einem
einzigen übertragungskanal von einem Sender zu einem Empfänger zu übermitteln. Da
die Signalkapazität pro Ubertragungskanal begrenzt ist, können nicht alle Bilder
gleichzeitig übertragen werden, wenn eine bestimmte Güte der Bildauflösung vorausgesetzt
wird.
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Andererseits tritt aber häufig der Fall auf, daß nicht der gesamte
Bildinhalt eines vorliegenden Bildes relevant ist und übertragen werden muß. Dies
ist beispielsweise auf dem immer mehr an Bedeutung gewinnenden Anwendungsgebiet
der Videokonferenzen der Fall. Dabei soll zwischen zwei voneinander entfernten Konferenzräumen
eine Bildkommunikation dergestalt ermöglicht werden, daß die in dem einen Konferenzraum
sich befindenden Konferenzteilnehmer per Videokamera und Bildübertragung in dem
jeweils anderen Konferenzraum auf Fernsehmonitoren sicht- und hörbar gemacht werden.
Bei einer größeren Anzahl von Teilnehmern werden mehrere Videokameras eingesetzt,
von denen jede eine andere Gruppe der gesamten Teilnehmerreihe aufnimmt. Werden
mehrere nebeneinander sitzende Personen von einer Videokamera aufgenommen, so enthält
das Bild wegen des
üblichen Fernsehformates nur in einem mitteleren
horizontalen Bildstreifen relevante Information, so daß die darüber und evtl. darunter
liegenden Bildbereiche bei der Ubertragung ohne wesentlichen Informationsverlust
unterdrückt werden könnten. Je nach Standpunkt, Neigung sowie eingestellter Brennweite
der Videokamera kann der relevante Bildbereich unterschiedliche Lage und Höhe aufweisen.
Für den Fall der Videokonferenz ergibt sich nun die Aufgabenstellung, mehrere gleichzeitig
aufgenommene und elektronisch abzutastende Bilder über einen einzigen, naturgemäß
in seiner Kapazität begrenzten Ubertragungskanal unter möglichst optimaler Ausnutzung
der Ubertragungskapazität und gleichzeitig möglichst minimalem Informationsverlust
von einem Konferenzraum (Sender) zu einem anderen Konferenzraum (Empfänger) zu übertragen.
Von dem konkreten Anwendungsbeispiel der Videokonferenz ausgehend, kann diese Aufgabenstellung
selbstverständlich dahingehend verallgemeinert werden, daß mehrere gleichzeitig
vorliegende Bilder über einen einzigen Ubertragungskanal von einem Sender zu einem
Empfänger unter Weglassung nicht relevanter Bildbereiche zu übermitteln sind, wobei
die Bilder auch Speichereinrichtungen entnommen werden können.
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Gemäß der Erfindung wird zur Lösung dieser Aufgabenstellung vorgeschlagen,
daß senderseitig in den einzelnen Bildern relevante, zu übertragende, jeweils mehrere
aufeinanderfolgende Zeilen umfassende Bildbereiche so ausgewählt werden, daß sich
die Höhen der Bildbereiche höchstens zur Höhe des Gesamtbildes addieren, die einzelnen
Bilder mit von der Lage und Höhe der jeweiligen relevanten Bildberciche abhängigen
Plaasenverschiebungen abgetastet werden und dir: a.cits i tlnal folgen den Eingängen
ei eines eines Multiplexers J+Jf ihr werden, welcher jeweils denjenigen J:inqiiq
auf det
Ubertragungskanal durchschaltet, an dem gerade die dem zugeordneten
relevanten Bildbereich entsprechende Signalfolge anliegt. Die ausgewählten relevanten
Bildbereiche können in ihrer Höhe sowie ihrer Lage im Bildformat unterschiedlich
sein, und es ist sowohl die Übertragung von Schwarz-Weiß- als auch von Farbbildern
möglich. Wesentlich an dem Verfahren ist die mit Phasenverschiebungen erfolgende
Abtastung der einzelnen Bilder sowie die davon abhängige Einstellung der Schaltphasen
des Multiplexers. Im optimalen Fall sind die Höhen der einzelnen ausgewählten Bildbereiche
gerade so bemessen, daß ihre Summe der Höhe des Gesamtbildes entspricht.
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Aufgrund der mit Phasenverschiebung erfolgenden Abtastung der einzelnen
Bilder sowie der hiervon abhängigen Schaltphasenfolge des Multiplexers wird an dessen
Ausgang in den einzigen Ubertragungskanal während einer Abtastperiode eine Signalfolge
eingespeist, in der die einzelnen ausgewählten Bildbereiche nacheinander auftreten.
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Natürlich könnte diese Abfolge von Bildbereichen empfangsseitig auf
einem einzigen Monitor übereinander dargestellt werden. Dies wäre jedoch mit Sicherheit
optisch nicht befriedigend. Daher ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen,
daß das nunmehr aus den einzelnen relevanten Bildbereichen in Aufeinanderfolge bestehende,
übertragene Bild empfangsseitig dem Eingang eines mehrere Ausgänge aufweisenden
Demultiplexers zugeführt wird, welcher den Eingang für jeden einzelnen Bildbereich
auf einen anderen Ausgang durchschaltet.
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Diese Ausgänge können dann mit jeweils einem eigenen Monitor oder
auch Speicher verbunden sein. Durch ente sprechende kompl/hentäre Phasenverschiebungen
bei der empfangsseitigen Bildwiedergabe kann auch erreicht werden, daß die einzelnen
zu trennenden Bildbereiche
auf den jeweiligen Monitoren wieder an
derselben Stelle des Gesamtbildes erscheinen, wie dies senderseitig der Fall war.
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Im folgenden wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand
der Abbildungen näher erläutert. Es zeigen: Fig.1 ein Blockschaltbild für die Senderseite,
Fig. 2 senderseitige Impulsdiagramme, Fig.3 ein Blockschaltbild für die Empfängerseite.
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In Fig.1 sind zwei Videokameras 1 und 2 dargestellt, die als fremd
synchronisierbare Kameras mit einem Taktgeber 3 über Leitungen 4, 5 in Verbindung
stehen. Der Taktgeber 3 ist weiterhin über Steuerleitungen 6 und 7 mit Steuereingängen
9 und 10 eines Multiplexers 8 verbunden.
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Der Multiplexer 8 weist weiterhin drei Dateneingänge 11, 12 und 13
sowie einen Ausgang 14 auf. Die Dateneingänge 11 und 12 sind mit den Datenausgängen
15 und 16 der Videokameras1 und 2 verbunden, und zwar über Datenleitungen 17 und
18. An diesen liegen weiterhin Monitore 19 und 20 an, auf denen die von den Videokameras
1 und 2 aufgenommenen Bilder sichtbar gemacht werden können.
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Der Dateneingang 13 des Multiplexers 8 ist über eine Leitung 21 mit
einem weiteren Ausgang 22 des Taktgebers 3 verbunden. Der Ausgang 14 des Multiplexers
8 führt über eine Leitung 23 direkt zum einzigen übertragungsknl, dt:r sowohl durch
ein Kabel als auch durch eine Satellltentibertragungsstrecke repräsentiert sein
kann.
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Auf einem weiteren Monitor 24 kann die dem Ubertragungskanal zugeführte
Signalfolge bildmäßig sichtbar gemacht werden.
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Wesentlicher Teil der in Fig.1 dargestellten Anordnung, die auf die
Durchführung einer einfachen Variante des erfindungsgemäßen Verfahren zugcschnitten
ist, ist der Taktgeber 3. Dieser hat die Aufgabe, in Abhängigkeit von Lage und Höhe
der in den von den Videokameras 1 und 2 aufgenommenen Bildern jeweils auszuwählenden
Bildbereiches die Abtastung der beiden Videobilder mit einer entsprechenden Phasenverschiebung
zu steuern, was über die Leitungen 4 und 5 geschieht, und gleichzeitig über die
Steuerleitungen 6 und 7 entsprechende Schaltimpulse an den Multiplexer 8 zu übermitteln,
damit dieser entweder den Eingang 11 oder den Eingang 12 auf den Ausgang 14 durchschaltet.
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Mit der dargestellten Anordnung kann beispielsweise die Aufgabe gelöst
werden, die zwei auf den Monitoren 19 und 20 quergestreift dargestellten Bildbereiche
A und B, die jeweils die halbe Höhe des Gesamtbildes einnehmen, als relevante Bildbereiche
auszuwählen und mit zeitlicher Phasenvcrschiebung nacheinander amAusgang 14 des
Multiplexers 8 erscheinen zu lassen. Dies wird im einzelnen anhand der Impulsdiagramme
der Fig.2 beschrieben.
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Hierbei ist in der Horizontalen die Zeit, in der Vert-:.-kalen die
Impulshöhe aufgetragen. Die Einzeldiagrammr a, b und c sind den vom Taktgeber 3
ausgehenden Leitgen 21, 4 bzw. 5 zugeordnet, die Einzeldiagramme a unt' e den cbenfalls
vom Taktgeber 3 ausgehenden teuerleitungen 7 bzw. 6. Die Einzeldiagramme f, g sowie
h geben an, welche der Eingänge 13, 11 bzw. 12 des Multiplexers 8 zu welchem Zeitpunkt
auf dessen Ausgang 14 durchgeschaltet sind. Letzteres wird durch die über die Leitungen
7 und 6 laufenden Impulse gemäß den Diagrammen d und e bewirkt. Erscheint über Leitung
7
(Diagramm d) ein Impuls am Eingang 9 des Multiplexers 8, so bedeutet
dies, daß dessen Eingang 13 auf den Ausgang 14 durchgeschaltet ist, wie in Diagramm
f dargestellt.
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Erscheint ein Impuls iiber Leitung 6 am Eingang 10 des Multiplexers
8, wird dessen Eingang 11 auf den Ausgang 14 durchgeschaltet, siehe Diagramm g.
Erscheint weder auf Leitung 6 noch auf Leitung 7 ein Impuls, wird Eingang 12 des
Multiplexers 8 auf dessen Ausgang 14 durchgeschaltet, siehe Diagramm h.
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Die phasenverschobene Abtastung der von den Videokameras 1 und 2 gelieferten
Bilder wird über die Leitungen 4 und 5 bewerkstelligt. Über diese laufen Impulse
mit zeitlicher Versetzung gemäß den Einzeldiagrammen b bzw. c. Daraus wird deutlich,
daß im vorliegenden Falle die Synchronisationssicjnale für die beiden Bilder um
etwa eine halbe Abtastperiode zeitlich versetzt sind.
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Insgesamt ergibt sich aus den Diagrammen folgende Funktionsweise:
Während eines Zeitintervalls I ist der Eingang 13 des Multiplexers 8 auf den Ausgang
14 durchgeschaltet, so daß die über Leitung 21 vom Taktgeber 3 gelieferten Synchronisationssignale
auf den übertragungskanal gegeben werden. Letztere werden im Monitor 24 auch so
umgesetzt, daß die beiden ausgewählten Bildbereiche A und B wie dort dargestellt
sichtbar werden.
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Während des folgenden Zeitraums II ist der Eingang 11 des Multiplexers
8 auf den Ausgang 14 durchgeschaltet, siehe Diagramm g. Dieser Eingang 11 ist mit
dem Ausgang 15 der Videokamera 1 verbunden, so daß gerade der auf Monitor 19 dargestellte
mittlere Bildbereich A hindurchgelassen wird. Dies ergibt sich aus einem Vergleich
der Diagramme g und b. Während des anschließenden .eitravlmes III ist der Eingang
12 des Multiplexers 8 mit dessen Ausganq 14 verbunden, se daß der mittlere Bildbereich
B des Monitors 20 bzw. des von der Video-
kamera 2 gelieferten Bildes
den Multiplexer 8 passieten kann, siehe Diagramme h und c. Wie der Monitor 24 zeigt,
werden die beiden ausgewählten Bildbereiche A und B in zeitlicher Aufeinanderfolge
auf den Übertragungskanal gegeben.
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Im Falle von Farbbildern kann es sich bei den über die Leitungen 17
und 18 laufenden Signalfolgen um FBAS-Signale handeln (F = Farbe, B = Bild, A =
Austastung, S = Synchronisierung). Ebenso können RGB-Signale verwendet werden (R
= Rot,
B = Blau), wodurch eine höhere Bildqualität erzielbar ist.
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Gemäß Fig.3 kann die über den Ubertragungskanal der Empfangsseite
zugehende Signalfolge dem einzigen Dateneingang 26 eines Demultiplexers 25 zugeführt
werden.
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Dieser besitzt mehrere Ausgänge, im vorliegenden Falle beispielsweise
zwei, deren einer 31 mit einem Monitor 32 und deren zweiter 33 mit einem Monitor
34 verbunden sein kann. Der Demultiplexer 25 wird in seinem Schaltverhalten über
Steuerleitungen 28, 29 und 30 von einem Taktgeber 27 beeinflußt, und zwar in Abhängigkeit
von den in der empfangenen Signalfolge enthaltenen Synchronisiersignalen. Mit Hilfe
des Taktgebers und entsprechenden Phasenverschiebungen kann erreicht werden, daß
die empfangenen Bildbereiche A und B auf den Monitoren 32 bzw. 34 an beliebigen
Stellen, bevorzugt in der Mitte wie bei den Ursprungsbildern erscheinen.
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Das vorliegende Verfahren kann auf entsprechende Weise für den Fall
angewandt werden, daß die auszuwählenden Bildbereiche nicht nur in der einen Dimension,
nämlich wie oben geschildert in der Vertikalen, sondern auch in der zweiten Dimension,
nämlich der Ilorizontalen, begrenzt werden. In beiden Dimensionen ist darauf zu
achten,
daß sich die Höhen bzw. Breiten der ausgewählten Bildbereiche höchstens zur Gesamthöhe
bzw.
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Gesamtbreite des Bildes addieren.