DE3827219C2 - Schaltungsanordnung für ein Schmalband-Bildtelefon - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Zur Übertragung von bewegten Bildern über Kanäle mit geringer Übertragungskapazität, wie es beim Schmalband- Bildtelefon vorgesehen ist, werden aufwendige datenreduzierende Codierungsverfahren für Videosignale angewandt. Schaltungsanordnungen zur Durchführung dieser Verfahren umfassen eine Zahl von Funktionseinheiten, welche jeweils Verarbeitungsschritte durchführen, die eine bestimmte Zeit benötigen. Insbesondere bei Verfahren, welche eine blockweise Codierung vornehmen, stehen bei den meisten Funktionseinheiten am Ausgang erst Signale zur Verfügung, wenn dem Eingang Signale eines ganzen Blocks zugeführt worden sind und eine interne Verarbeitungszeit vergangen ist.

Aus der Druckschrift "IEEE Transactions on Communications, Vol. COM-35, No.1, January 1987, Seite 79 bis 86" ist eine Schaltungsanordnung zur Codierung von Videosignalen bekannt, die jeweils einer Teilfläche des Bildes entsprechen, zu Blöcken zusammengefaßt und blockweise codiert werden, und wobei ferner mehrere Funktionseinheiten vorgesehen sind, wobei jeweils eine der Funktionseinheiten einen Block verarbeitet.

Aus der Druckschrift "IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. Sac-5, No. 7, August 1987, Seite 1090 bis 1099" ist ein Algorithmus zur Codierung von bewegten Videobildern bekannt, wobei eine Aufteilung des Prädiktionsfehlers in Unterblöcke von 8 mal 8 Pixeln und anschließend eine adaptive DCT-Codierung durchgeführt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung anzugeben, bei welcher die Funktionseinheiten einer Coder- beziehungsweise Decoderschaltung derart getaktet werden, daß ein Zusammenwirken der einzelnen Funktionseinheiten möglich ist.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs ermöglicht einen günstigen Signalfluß bzw. eine einfache Übergabe der Signale von einer Funktionseinheit zur folgenden. Je nach Erfordernissen im Einzelfall sind lediglich wenige Verzögerungsschaltungen zum Ausgleich von Zeitdifferenzen erforderlich.

Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in einfacher Weise ein Zusammenwirken mit der Synchronisierung einer die Videosignale erzeugenden Videokamera dadurch, daß die jeweils erste Taktimpulsfolge mit einem Bildsynchronimpuls gestartet wird. Bei ausreichend schneller Verarbeitung der einzelnen Blöcke, das heißt bei ausreichend kleiner Periodendauer der Impulse der Taktimpulsfolgen, ist die Verarbeitung jeweils eines Bildes vor dem Auftreten des folgenden Bildsynchronimpulses beendet. Ansonsten sind keine Maßnahmen zum Aufrechterhalten einer genauen Phasenbeziehung zwischen dem Videotakt und den Impulsen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erforderlich.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Das Ausführungsbeispiel ist zwar auf einen DPCM-Coder gerichtet. Die Erfindung läßt sich jedoch ebenfalls bei Decodern anwenden. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines DPCM-Coders für ein Schmalband-Bildtelefon mit einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und

Fig. 2 Zeitdiagramme der verschiedenen Impulsfolgen, die zur Taktung von Funktionseinheiten der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 benötigt werden.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung werden bei die zu codierenden Videosignale zugeführt und in einem Bildspeicher 2 zwischengespeichert. Dabei werden die Videosignale zeilenweise in den Bildspeicher 2 eingeschrieben und durch eine Schaltung 3 blockweise ausgelesen, was für die später durchgeführte diskrete Cosinus-Transformation wichtig ist. Ferner ist vorgesehen, für Zwecke der Datenreduzierung nur jedes dritte Bild zu codieren und zu übertragen. An den Ausgang des Bildspeichers 2 ist eine Schaltung 3 zur Blockbildung angeschlossen, deren einer Ausgang über eine Verzögerungsschaltung 3′ mit einem Eingang einer Subtrahierschaltung 4 und deren anderer Ausgang mit dem Eingang eines Bewegungsschätzers 5 verbunden ist. Der Bewegungsschätzer 5 vergleicht aufeinanderfolgende Bilder und bildet aus dem Vergleich Bewegungsvektoren entsprechend der Geschwindigkeit und der Richtung einer gegebenenfalls festgestellten Bewegung. Bewegungsschätzer sind an sich bekannt und brauchen im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht genauer erläutert zu werden.

Die Ausgangssignale der Subtrahierschaltung 4 werden einer Schaltung 6 zur diskreten Cosinustransformation zugeleitet, an deren Ausgang ein Quantisierer 7 angeschlossen ist, von dem Signale zur weiteren Verarbeitung und Übertragung abnehmbar sind. Diese sind jedoch im Rahmen der vorliegenden Patentanmeldung nicht näher erläutert, da dieses für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich ist. Die Ausgangssignale des Quantisierers 7 werden über eine Schaltungsanordnung 8 zur inversen diskreten Cosinustransformation und über eine Addierschaltung 9 einem weiteren Bildspeicher 10 zugeführt. Der weitere Bildspeicher 10 wird von einer Adressierschaltung 11 gesteuert, welche den vom Bewegungsschätzer 5 jeweils für einen Block erzeugten Bewegungsvektor beim Auslesen der gespeicherten Signale berücksichtigt. Die aus dem weiteren Bildspeicher 10 ausgelesenen Signale gelangen über ein Schleifenfilter 12 zum invertierenden Eingang der Subtrahierschaltung 4, womit die DPCM-Schleife geschlossen ist. Außerdem werden die Ausgangssignale des Schleifenfilters 12 über eine Verzögerungsschaltung 13 der Addierschaltung 9 zugeführt.

Die Funktionseinheiten 3 bis 9 und 11 und 12 werden von Taktimpulsfolgen gesteuert, welche in einem Generator 14 erzeugt werden. Dieser besteht im wesentlichen aus einem Schieberegister 15, einem Zähler 16 und einem Frequenzteiler 17, dem bei 18 ein Muttertaktsignal von beispielsweise 40 MHz zugeführt wird. An einem weiteren Eingang liegt ein Bildsynchronimpuls V an.

Die Verarbeitungszeit, die für einen Block in jeweils einer der Funktionseinheiten zur Verfügung steht, ist eine Funktion der Bildperiode, der Anzahl der zu verarbeitenden Blöcke und der Anzahl der Funktionseinheiten. Es besteht folgender Zusammenhang:
Verarbeitungszeit = Blockperiode = (Bildperiode)/(Anzahl der Blöcke + Anzahl der Funktionseinheiten). Bei einem praktisch ausgeführten Bildtelefon beträgt die Bildfrequenz 8 1/3 Hz, die Bildperiode also 120 ms, bei 396 Blöcken pro Bild. Unter Berücksichtigung der Anzahl der in Fig. 1 dargestellten Funktionseinheiten ergibt sich eine Blockperiode von etwa 0,294 ms. Dieses entspricht einer Wiederholfrequenz der einzelnen Impulse der Impulsfolgen von 3,4 kHz. Der Zähler 16 und das Schieberegister 15 werden mit doppelter Blockfrequenz, also im angegebenen Beispiel mit 6,8 kHz getaktet. Der Zähler 16 zählt bis 396 und wird anschließend rückgesetzt. Nach einem Start durch den bei 19 zugeführten Bildsynchronimpuls V gibt der Zähler 16 an seinem Ausgang 396 Impulse ab, die durch das Schieberegister 15 durchgeschoben werden. An jedem zweiten Ausgang des Schieberegisters kann eine der jeweils um eine Blockperiode versetzten Taktimpulsfolgen TIF1 bis TIF9 abgenommen werden.

Die Zeitdiagramme in Fig. 2 stellen die Taktimpulsfolgen TIF1 bis TIF9 sowie den Bildsynchronimpuls V dar. Der Übersichtlichkeit halber wurde ein Zeitmaßstab gewählt, der die einzelnen Impulse der Taktimpulsfolgen erkennen läßt, was jedoch wegen der großen Anzahl der Impulse eine Unterbrechung der Zeitachse erfordert.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung für ein Schmalband-Bildtelefon, wobei Videosignale, die jeweils einer Teilfläche des Bildes entsprechen, zu Blöcken zusammengefaßt und blockweise codiert werden und wobei ferner mehrere Funktionseinheiten vorgesehen sind, von denen einige eine DPCM-Schleife bilden, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine der Funktionseinheiten einen Block verarbeitet, daß Taktimpulsfolgen gebildet werden, wobei die Anzahl der Impulse jeweils einer Taktimpulsfolge der Anzahl der Blöcke pro Bild entspricht, und daß den einzelnen Funktionseinheiten Taktimpulsfolgen zugeführt werden, welche jeweils um eine Periodendauer der Impulse zeitlich versetzt sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Periodendauer der Impulse sich wie folgt ergibt:
Periodendauer = (Bildperiode)/(Anzahl der Blöcke + Anzahl der Funktionseinheiten).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu codierenden Videosignale einem ersten Bildspeicher entnehmbar sind, an dessen Ausgang eine Schaltung (3) zur Blockbildung angeschlossen ist, die ausgangsseitig mit einem Bewegungsschätzer (5) und einer DPCM-Schleife verbunden ist, die eine Subtrahierschaltung (4), eine Schaltung (6) zur diskreten Cosinustransformation, einen Quantisierer (7), eine Schaltung (8) zur inversen diskreten Cosinustransformation, eine Addierschaltung (9), einen zweiten Bildspeicher (10) und ein Schleifenfilter (12) enthält, daß zur Steuerung des Auslesens aus dem zweiten Bildspeicher eine Adressierschaltung vorgesehen ist, die von dem Bewegungsschätzer steuerbar ist, und daß die Funktionseinheiten in folgender Reihenfolge mit jeweils einer Taktimpulsfolge, die um eine Periodendauer gegenüber der jeweils vorangegangenen versetzt ist: Schaltung (3) zur Blockbildung, Bewegungsschätzer (5), Adressierschaltung (11), Schleifenfilter (12), Subtrahierschaltung (4), diskrete Cosinustransformation (6), Quantisierer (7), inverse Cosinustransformation (8), Addierschaltung (9).

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Schleifenfilters (12) und der Addierschaltung (9) eine Verzögerung (13) um die Dauer von vier Perioden und zwischen der Schaltung (3) zur Blockbildung und der Subtrahierschaltung (4) eine Verzögerung (3′) um drei Perioden vorgesehen ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Taktimpulsfolge jedem zweiten Ausgang eines Schieberegisters entnehmbar ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Schieberegisters mit einem Ausgang eines Zählers verbunden ist, der von einem Bildsynchronimpuls gestartet und nach Erreichen einer Zahl, die der Anzahl der Blöcke entspricht, rückgesetzt wird und daß der Zähler und das Schieberegister von einem Taktsignal getaktet werden, dessen Frequenz das Doppelte der Taktimpulse beträgt.