DE4112283A1 - Bildverarbeitungssystem und dafuer bestimmte datenmodulations-/-demodulationsmethode - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bildverarbeitungssystem und eine dafür bestimmte Datenmodulations-/-demodulationsmethode, und insbesondere auf ein Bildverarbeitungssystem, das Eingangsbilddaten auf einen Audiosignalpegel komprimiert, um sie nach Reproduktion der in einem Speicher gespeicherten Bilddaten über konventionelle Telefonleitungen zu übertragen, und das die Bilddaten ohne Verlust komprimiert oder rekonstruiert.

Im allgemeinen sind bei einem Bildverarbeitungssystem, wie etwa einem Videobandrekorder (VTR) die Bilddaten in einem magnetischen Aufnahmemedium gespeichert und werden von dort gewünschtenfalls abgespielt. Dabei ergibt sich jedoch ein Problem insofern, als zum Abspielen der gespeicherten Daten stets eine Trommel benötigt wird, da Bänder und Disketten üblicherweise als magnetische Aufnahmemittel benutzt werden. Weiter verteilen sich die Bilddaten über ein Hochfrequenzband und können unmöglich übertragen werden. So wird für die digitale Bildverarbeitung ein Frequenzband von 108 Hz benötigt, so daß die Kapazität eines Speichers sehr groß sein muß.

Nun ist bei den derzeit verwendeten Videobandrekordern (VTR) die Aufnahmewellenlänge bestimmt durch das Verhältnis der Bandgeschwindigkeit v zur Frequenz f, d. h. λ = v/f. Um das Bildsignal eines Hochfrequenzbandes aufzunehmen, sind Rotationskopftrommeln vorgeschlagen worden. Diese Trommeln weisen aber in bezug auf die Minimierung der Abmessungen des Videobandrekorders einige Beschränkungen auf.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Bildverarbeitungssystem und eine dafür bestimmte Datenmodulations-/-demodulationsmethode zu schaffen, bei der die Rotationskopftrommel durch eine Festkopftrommel ersetzt ist, oder aber die Trommel an sich infolge Komprimierens der Eingangsbilddaten des Hochfrequenzbandes ohne Datenverlust auf Audiodatenniveau im Niederfrequenzband fortgelassen ist und die Eingangsbilddaten durch konventionelle Telefonleitungen übertragen werden. Dieses Ziel kann in der Weise erreicht werden, daß die Eingangsbilddaten eines bestimmten Bereiches komprimiert und in neue Eingangsbilddaten eingebracht werden, um erneut und wiederholt komprimiert zu werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System vorgesehen, das folgende Komponenten aufweist:
einen Sender mit einer Bildverarbeitungsschaltung zur Lieferung von Eingangsbilddaten an einen einzelnen Datenkanal;
einen Analog-Digital-Umsetzer, der an eine Ausgangsstufe der Bildverarbeitungsschaltung angeschlossen ist;
Datenkompressionsmittel, die an eine Ausgangsstufe des Analog-Digital-Umsetzers zum Komprimieren der Eingangsbilddaten auf Audiodatenniveau angeschlossen sind;
einen ersten Speicher, der an eine Ausgangsstufe der Datenkompressionsmittel zum Speichern der komprimierten Daten angeschlossen ist, sowie eine Sendeschaltung, die an die Ausgangsstufe des ersten Speichers zum Übertragen der Daten über das konventionelle Fernmeldenetz angeschlossen ist, und einen Empfänger mit einer Empfangsschaltung zum Empfangen der von der Sendeschaltung im Sender übertragenen Daten;
einen zweiten Speicher, der an die Ausgangsstufe der Empfangsschaltung zum Speichern der übertragenen Daten angeschlossen ist;
Datenrekonstruktionsmittel, die an die Ausgangsstufe des zweiten Speichers zur Wiederherstellung der ursprünglichen Daten aus den komprimierten Daten angeschlossen ist;
und eine Datenverarbeitungsschaltung, die an die Datenrekonstruktionsmittel zur Anzeige der Daten auf einem Schirm angeschlossen ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner eine Datenmodulations-/-demodulationsmethode geschaffen, die folgende Verfahrenskomponenten aufweist:
ein Datenkompressionsverfahren, das eine Fakultätscode-Umwandlungsroutine zum Umwandeln von digitalen Eingangsdaten in fakultätscodierte Daten aufweist;
eine Umwandlungsroutine für kubische Codierung zum Umwandeln der von der Fakultätscode-Umwandlungsroutine gelieferten Fakultätsgewichtungsform in die kubisch codierte Form;
und eine fakultätsadaptive Formatvergleichsmethodenroutine (FASCM) zum Vergleichen der Größe der kubischen Daten und zum Liefern interner und adaptiver Bits;
und ein Datenrekonstruktionsverfahren mit einer inversen fakultätsadaptiven Formatsvergleichsmethodenroutine zum Umwandeln der miteinander vergleichbaren komprimierten Daten in die Fakultätsgewichtungsform, sind;
eine Umwandlungsroutine für einen inversen kubischen Code zum Entnehmen der fakultätscodierten Daten aus den Daten der inversen FASCM-Routine;
und eine inverse Fakultätscodeumwandlungsroutine zum Wiederherstellen der aus den Originaldaten fakultätscodierten Daten.

Diese und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor.

Fig. 1(A) und 1(B) stellen jeweils Blockschaltbilder eines Senders und eines Empfängers im Bildverarbeitungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung dar;

Fig. 2(A) und 2(B) stellen Hauptflußdiagramme zur Veranschaulichung der Datenmodulations-/-demodulationsmethode gemäß der vorliegenden Erfindung dar; und

Fig. 3(A) bis 3(G) stellen Unterprogramm-Flußdiagramme zur Veranschaulichung der Datenmodulations-/-demodulationsmethode gemäß der vorliegenden Erfindung dar.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Die Fig. 1(A) und 1(B) stellen Blockdiagramme dar, von denen jedes einen Sender und einen Empfänger in einem Bildverarbeitungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der Sender, der die einzugebenden Daten komprimiert und überträgt, weist eine Datenverarbeitungsschaltung 1, einen A/D-Umsetzer 2, Datenkompressionsmittel 3, einen ersten Speicher 4, und eine Sendeschaltung 5 auf. Der Empfänger, der die empfangenen Bilddaten wiederherstellt und sie auf einem Bildschirm darstellt, weist eine Empfangsschaltung 6, einen zweiten Speicher 7, Datenrekonstruktionsmittel 8 und eine Datenverarbeitungsschaltung 9 auf.

Was den Sender gemäß Fig. 1(A) im einzelnen anbetrifft, ist der A/D-Umsetzer 2 an die Bildverarbeitungsschaltung 1 angeschlossen, welche die über einen Tuner T empfangenen Bilddaten verarbeitet. Anschließend komprimieren die an den A/D-Umsetzer 2 angeschlossenen Datenkompressionsmittel die Rate der Eingangsbilddaten auf die der Audiodaten. Der erste Speicher 4 ist mit den Datenkompressionsmitteln 3 zur Speicherung der komprimierten Daten verbunden. Die an den ersten Speicher 4 angeschlossene Sendeschaltung 5 überträgt die im ersten Speicher 4 gespeicherten Daten über konventionelle Telefonleitungen.

Im Empfänger gemäß Fig. 1(B) empfängt der an die Empfangsschaltung 6 angeschlossene zweite Speicher 7 die von der Sendeschaltung 5 im Sender über die konventionellen Telefonleitungen übertragenen Bilddaten, während die Datenrekonstruktionsmittel 8 mit dem zweiten Speicher 7 verbunden sind.

Anschließend zeigt die mit den Datenrekonstruktionsmitteln 8 verbundene Datenverarbeitungsschaltung 9 die wiederhergestellten Daten auf einem Schirm an. Die Bildverarbeitungsschaltung 1 im Sender weist einen Tuner T, einen Demodulator DEMO, ein Tiefpaßfilter LPF, einen Dekodierer DEC, und einen Multiplexer MUX auf.

Was die Bildverarbeitungsschaltung 1 im einzelnen anbetrifft, ist der Demodulator DEMO zum Demodulieren des Bildsignals mit dem Tuner 7 zum Entnehmen der Bilddaten verbunden, während der Dekodierer DEC zum Aufteilen des demodulierten Signals in die Farbunterschiedssignale und das Tiefpaßfilter LPF an dem Demodulator DEMO angeschlossen sind. Daran schließt sich der Multiplexer MUX an den A/D-Umsetzer 2 an; er dient zum Auswählen eines Signals aus einem vom Tiefpaßfilter LPF gelieferten Helligkeitssignal Y, zum Auswählen von Farbunterschiedssignalen R-Y, B-Y, die vom Dekodierer DEC geliefert werden, sowie eines Audiosignals, das vom Demodulator DEMO geliefert wird, und zum Übertragen der ausgewählten Daten an einen einzelnen Datenkanal.

Weiter ist ein erstes Telefon TEL1 an den ersten Speicher 4 angeschlossen, während ein erster Modulator/Demodulator MODEM1 und ein erster Mikrocomputer MICOM1 über das erste Telefon TEL1 in der Sendeschaltung 5 miteinander verbunden sind. Die Empfangsschaltung 6 im Sender weist ein zweites Telefon TEL2, einen zweiten Modulator/Demodulator MODEM2 und einen zweiten Mikrocomputer MICOM2 auf, wie im Falle der Sendeschaltung 5. Außerdem weist die Datenverarbeitungsschaltung 9 folgende Komponenten auf:
einen Demultiplexer DEMUX zum Verteilen der über einen einzelnen Datenkanal übertragenen Daten auf viele Kanäle;
vier D/A-Umsetzer DAC1 bis DAC4 zum Umsetzen digitaler Signale in Analogsignale, zum Umsetzen des Helligkeitssignals Y, der digitalen Farbunterschiedssignale R-Y, B-Y und des vom Demultiplexer DEMUX gelieferten digitalen Audiosignals in eine Analogsignal;
und einen Codierer ENC zum Einbringen des analogen Helligkeitssignals Y zusammen mit den von den D/A-Umsetzern DAC1 bis DAC3 gelieferten analogen Farbunterschiedsignale R-Y und B-Y in Bildwiedergabedaten. Entsprechend erzeugt der Codierer ENC die Bilddaten und der D/A-Umsetzer DAC4 ein Audiosignal A auf dem Bildschirm.

Die Fig. 2(A) und 2(B) stellen Hauptflußdiagramme zur Veranschaulichung des Datenkompressionsprozesses und des Datenrekonstruktionsprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Der Datenkompressionsprozeß weist folgende Routinen auf:
eine Fakultätscode-Umwandlungsroutine L1 zum Umwandeln von digitalen Eingangsdaten in die Fakultätsgewichtungsform;
eine Umwandlungsroutine L2 für kubische Codierung zum Umwandeln des Fakultätscodes in einen kubischen Code;
und eine fakultätsadaptive Formatvergleichsmethodenroutine L3 (FASCM) zum Vergleichen der kubischen Codes und zum Liefern innerer und adaptiver Bits, wie Fig. 2(A) zeigt. Der Datenrekonstruktionsprozeß weist folgende Routinen auf:
eine inverse FASCM-Routine L4 zum Umwandeln der vom zweiten Speicher 7 gelieferten Daten in die Fakultätsgewichtungsform;
eine inverse Umwandlungsroutine L5 für kubischen Code zum Umwandeln der von der inversen FASCM-Routine L4 gelieferten Fakultätsgewichtungsform in den Fakultätscode;
und eine inverse Fakultätscodeumwandlungsroutine L6 zum Umwandeln des Fakultätscodes in die ursprünglichen Daten. Die Fig. 3(A) bis 3(D) stellen die im Datenkompressionsprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung abzuwickelnden Unterroutinen dar.

In Datenkompressionsverfahren werden die in einem RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) gespeicherten digitalen Eingangsdaten im Umfang von 40 kBits auf 20 kBitdaten komprimiert; und diese Daten im Umfang von 30 kBits werden mit neuen Eingangsdaten von 20 kBits vereinigt; und die so inkorporierten 40 kBit-Daten werden erneut komprimiert. Diese Kompression wird so oft wiederholt, bis die Bilddatenrate auf den Audiodatenrate gebracht ist. Beispielsweise wird im Falle, daß die Bilddatenrate 100 Bits/sek beträgt, die Datenkompression 10 k-mal wiederholt, so daß der Audiodatenrate 10⁴ Bits/sek beträgt. Die Fig. 3(E) bis 3(G) stellen die bei der Datenrekonstruktionsmethode benutzten Unterroutinen dar.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden, oben beschriebenen Erfindung werden die extrahierten Daten, falls die Bilddaten durch den Tuner T der Bildverarbeitungsschaltung entnommen werden, durch den Demodulator DEMO in ein Audiosignal A und in ein Bildsignal getrennt. Das abgetrennte Audiosignal A wird in der nächsten Stufe an den Multiplexer MUX gelegt, während das Bildsignal sowohl an das Tiefpaßfilter LPF als auch an den Dekodierer DEC angelegt wird. Dann werden das Helligkeitssignal Y vom Tiefpaßfilter LPF, und die Farbunterschiedssignale R-Y und B-Y vom Dekodierer DEC an den Multiplexer MUX zur Übertragung durch einen einzelnen Datenkanal angelegt. Das Ausgangssignal des Multiplexers MUX wird durch den A/D-Umsetzer 2 in digitale Daten umgesetzt, und diese Daten werden durch die Datenkompressionsmittel 3 komprimiert.

Nachfolgend wird die Datenkompressionsmethode beschrieben. Zunächst wird angenommen, daß die Rate der Bilddaten von 108 Bits/sek auf das Niveau der Audiodaten von 10⁴ Bits/sek komprimiert wird. Die vom A/D-Umsetzer 2 gelieferten digitalen Daten von 40 kBits werden im RAM gespeichert und dann in den Schritten S1 bis S4 der Fakultätscodeumwandlungsroutine L1 der in Fig. 3(A) in den Fakultätscode Q1 bis Qn konvertiert. Die digitalen Daten D werden in den Fakultätscode QnQn-1 . . . Q1 durch folgende Beziehung umgewandelt:

D = Qn × n! + Qn-1 × (n-1)! + . . . + Q2 × 2! + Q1 × 1! . . . (1)

Beispielsweise entspricht ein digitaler Eingangsdatenwert 08H gemäß der vorgenannten Formel (1) dem Fakultätscode 0110, und zwar wie folgt:

08H = 0 × 4! + 1 × 3! + 1 × 2! + 0 × 1!

Ein solcher Fakultätscode QnQn-1 . . . Q1 wird in die Fakultätsgewichtungsform D1 bis DN umgewandelt. Die Regel für die kubische Umwandlung wird unter Bezugnahme auf Fig. 3(B) beschrieben. Beim Fakultätscode 0110 mit N=5 wird, weil Q1=0, A=N-(Q1-1)=6 und A=N+1=6 ist, so daß ein Bezugsdatenwert 12345 ohne kubische Umwandlung geliefert wird. Da weiter Q2=1 ist, ist A=N-(Q2-1) =5 und A(=5)≠N+1=6, so daß der Bezugscode in einen kubischen Code "15342" umgewandelt wird, das heißt, daß die Positionen 2 und 5 ausgetauscht werden. Da weiter Q3= 1 ist, ist A=N-(Q3-1)=5 und A≠N+1=6, so daß der bereits einmal geänderte kubische Code 15342 erneut geändert wird in 15243, daß heißt, daß die Positionen 3 und 2 ausgetauscht werden.

Mit anderen Worten wird, falls die kubische Bedingung A≠N+1, befriedigt wird, das der vorhandenen Position entsprechende kubische Bit mit dem niedrigsten Bit ausgetauscht. In der nachfolgenden Tabelle 1 ist die Umwandlungsregel für den kubischen Code zusammengestellt.

Tabelle 1

Die nachfolgende Tabelle 2 zeigt die Beziehung zwischen dem von den digitalen Eingangsdaten ausgegebenen Fakultätscode Q1-Qn und der Fakultätsgewichtungsform D1-Dn, die durch den Fakultätscode in kubische Codierung umgewandelt wurde.

Tabelle 2

Die Fakultätsgewichtungsformen D1-Dn werden durch die FASCM-Routine L3 als innere Bits InIn-1 . . . I1 und als adaptive Bits A1-AM geliefert, wobei das innere Bit durch Vergleichen des vorliegenden Bits mit dem gerade vorhergehenden Datenwert erzeugt wird, während das adaptive Bit durch Vergleichen des kubischen Codes mit dem gerade vorhergegangenen internen Bit erzeugt wird.

Um die FASCM-Routine L3 zur Umwandlung der Fakultätsgewichtungsform D1 bis D5 (15243) in den kubischen Code, als Beispiel, umzuwandeln, wird wie folgt verfahren. Da D1(=1)<D2(=5) ist, ist I1=1; und da entsprechend D2(=5)<D3(=2) ist, ist I2=0; und da D3(=2)<D4(=4) ist, ist I3=1; und da D4(=4)<D5(=3) ist, ist I4=0. Somit lauten die der Fakultätsgewichtungsform 15243 entsprechenden internen Bits: "1010".

Weiter gibt es drei Methoden zur Ermittlung der adaptiven Bits AnAn-1 . . . A1. Die erste Methode besteht darin, das adaptive Bit durch Mustern der Daten, beginnend beim größten der Daten bis zum vorliegenden Datenwert, zu entnehmen, wenn das vorhergehende innere Bit den Wert 1 hat; während das adaptive Bit durch Mustern vom kleinsten Datenwert bis zum vorliegenden Datenwert entnommen wird, wenn das vorhergehende interne Bit den Wert 0 besitzt.

Um beispielsweise A1 zu finden gilt, wenn die Fakultätsgewichtungsform 15243 durch abcd ersetzt wird, für die internen Bits: I1I2I3I4=1010, da I1=1 und das nächste Bit I2=0 ist; so daß a(=1) das kleinste der Bits a und b bis zur vorliegenden Position ist und mit der nächsten Fakultätsgewichtungsform D3 verglichen wird. Da a <c ist, ist A1=1. Entsprechend wird, um A2 zu finden, da I3=1 ist, b als das größte der Bits a-c bis zur vorliegenden Position mit d verglichen. Da b<d ist, ist A2=0. Entsprechend werden die anderen adaptiven Bits A3 und A4 sämtlich zu 1. Allgemein wird die Gesamtzahl T der adaptiven Bits A1 bis An durch die erste Methode anhand der folgenden Formel (2) ermittelt:

Die zweite Methode besteht darin, die adaptiven Bits durch Mustern der Daten, beginnend bei den oberen Daten bis zum vorliegenden Datenwert, aufzufinden, wenn das gerade vorhergegangene innere Bit den Wert 1 besitzt; während im Falle, daß das gerade vorhergegangene innere Bit den Wert 0 besitzt, das Durchsuchen der Daten von der Mitte der unteren Daten bis zum vorliegenden Datenwert erfolgt. Die Gesamtzahl T der adaptiven Bits A1-An gemäß der zweiten Methode ergibt sich nach Formel (3) wie folgt:

Die erste Methode liefert das adaptive Bit mit dem größten Wert, wie aus Gleichung (1) hervorgeht, und damit wird das Datenkompressionsverhältnis größer als 1. Dies bedeutet, daß kein Datenkompressionseffekt eintritt. Bei der zweiten Methode liegt das Datenkompressionsverhältnis nahe bei 1.

Die dritte Methode besteht darin, die adaptiven Bits durch Anwendung der ersten Methode zu finden, wenn das gerade voraufgegangene innere Bit den Wert 1 besitzt; und die zweite Methode anzuwenden, wenn das gerade vorausgegangene innere Bit den Wert 0 besitzt.

Um die internen und die adaptiven Bits aus der Fakultätsgewichtungsform abcdefghi (=746193258) gemäß der dritten Methode durch die FASCM-Umwandlungsroutine zu finden, ist a(=7)<c(=6), so daß A1=0 ist. Entsprechend ist c(=c)<d(=1), so daß I3=0 ist. Da I3=0 ist, beginnt der Vergleich bei den kleineren Daten. Dann ist b(=4)<d(=1), so daß A2=0 ist. Da weiter d=(d1)<e=(9) ist, ist I4=1. Dann beginnt der Vergleich bei den oberen Bits, da a(=7)<e(=9) ist, ist A3=1. Entsprechend ist A4=1 und A5=0, da d(=1)<f(=3) und b(=4)<f(=3) ist.

Daran anschließend ist, da d(=1)<g(=2) ist, ist I=1; und da e(=9)<h(=5), a(=7)<h(=5), c(=6)<h(=5) und b(=4)<h(=5) ist, wird für A7-A10 der Wert 0001. Ebenso ist A11=0 und A12=1, weil e(=9)<i(=8) und a(=7)<i(=8) ist. Damit werden in den Schritten S16 bis S23 die internen Bits I1I2 . . . I8 zu 01010011, falls die Fakultätsgewichtungsform D0D1 . . . DN der Folge 746193258 entspricht. Die adaptiven Bits A1A2 . . . A12 werden in den Schritten S24 bis S32 zu 001101000101. Die Gesamtzahl der adaptiven Bits gemäß der dritten Methode wird durch die nachstehende Formel (4) ermittelt:

T = 1 + 4 + 4 + . . . = 4N (4)

Die Fakultätsgewichtungsform D1D2 . . . Dn wird durch die FASCM-Routine L3 in Form von internen Bits und adaptiven Bits geliefert, und die komprimierten Daten werden erneut im RAM gespeichert. Im RAM werden die Daten von 20 kBits mit neuen Daten von 20 kBits vereinigt, und diese Daten von 40 kBits werden erneut durch die Datenkompressionsmethode verdichtet.

Beispielsweise wird die Datenkompression 10K-mal wiederholt, um das Bilddatenniveau von 10 Bits/sek auf das Audiodatenniveau von 10⁴ Bits/sek zu komprimieren.

Danach belaufen sich die komprimierten Enddaten auf 20 kBits, und diese Daten von 20 kBits werden im ersten Speicher 4 abgelegt.

Die im ersten Speicher 4 abgelegten Daten werden über das erste Telefon TEL1 in der Sendeschaltung 5 an den ersten Modulator/Demodulator MODEM1 angelegt.

Dabei wird das Bildübertragungssteuersignal vom Mikrocomputer MICOM1 geliefert.

Weiter werden die über den MODEM1 in der Sendeschaltung 5 übertragenen Daten an den MODEM2 in der Empfangsschaltung 6 angelegt, und die Ausgangsdaten des MODEM2 werden über das Telefon TEL2 im zweiten Speicher 7 abgelegt. Dabei wird vom MICOM2 das Bildempfangssteuersignal geliefert. Dann werden die im zweiten Speicher 7 abgelegten Daten durch die Datenrekonstruktionsmittel 8 in die ursprünglichen Bilddaten überführt.

Nachfolgend soll die Datenrekonstruktionsmethode im einzelnen beschrieben werden.

Die im zweiten Speicher 7 gespeicherten Daten werden durch die inverse FASCM-Routine L4 gemäß Fig. 3(D) in die Fakultätsgewichtungsform D1D2 . . . DN umgewandelt. Mit anderen Worten werden die internen Bits I1I2 . . . In-1 und die adaptiven Bits A1A2 . . . AM in den Schritten S100 bis S101 nach Datengrößen geordnet und die geordneten Daten werden dann in die Fakultätsgewichtungsform D1-Dn gewandelt.

Wird beispielsweise angenommen, daß die internen Bits I1I2I3I4 entsprechend 1010 lauten, heißen die adaptiven Bits A1A2A3A4 entsprechend 1011; und falls die Bezugsdaten jeweils abcde lauten, werden die Beziehungen a<b; b<c; c<d und d<e entsprechend den internen Bits 1010 erfüllt. Auch die Beziehungen a<c; b<d; a<e, und c<e werden entsprechend den adaptiven Bits 1011 befriedigt. Die Daten werden also in der Folge a, b, c, d, e geordnet, so daß die Fakultätsgewichtungsform D1D2 . . . D5 zu 1 5 2 4 3 wird.

Wie oben erwähnt, werden die im zweiten Speicher 7 gespeicherten Daten in die Fakultätsgewichtungsform D1D2 . . . DN durch die inverse FASCM-Routine L4 zurückgebracht, während die Fakultätsgewichtungsform D1 bis Dn durch die inverse Konversionsroutine L5 für kubischen Code gemäß Fig. 3(E) in den Fakultätscode Q1Q2 . . . QN konvertiert. Bei der inversen Umwandlungsroutine L5 für kubischen Code werden in den Schritten S104 bis S107 die Bezugsdaten (R(1)=1, R(2)=2, . . ., R(N)=N) gesetzt, und auch die Vorbelegungsdaten (d1=1, d2=2, . . ., dN=N) entsprechend der Fakultätsgewichtungsform D1D2 . . . DN werden gesetzt. Das heißt, daß für d1=1 und D1=5 gilt: R(D1)=R(5)=5.

Falls sich dabei in den Stufen S100-S103 die Vorbelegungsdaten die als identisch mit den Bezugsdaten R(Di) erweisen, wird in Schritt S108 der Fakultätscode Qi =0. Besteht diese Voraussetzung nicht, wird in Schritt S110 der Fakultätscode Qi durch die nachfolgende Formel (5) befriedigt:

Qi = N + 1 - Di (5).

Weiter wird, wenn die Vorbelegungsdaten di nicht mit den Bezugsdaten R(Di) identisch sind, R(di) in Schritt S111 gleich R(Di). Wird beispielsweise angenommen, daß die Fakultätsgewichtungsform D1D2D3D4D5=54123 ist, gilt folgendes: Vorbelegungsdaten d1d2d3d4d5=12345, und R(1) =1; R(2)=2; R(3)=3; R(4)=4; und R(5)=5. Dann ist Q1=N+1-D1=6-5=1, weil R(D1)=5=R(d1)=1 ist, so daß R(di(=R(1))) in R(D1(=5)) geändert wird, so daß also R(1)=5 wird. Damit werden die Bezugsdaten R(1)R(2)R(3)R(4)R(5) zu 52345. In gleicher Weise gilt: R(d2)=R(4)=4 und R(D2)=4--R(d2)=2, und somit gilt: Q2=N+1-D2=6-4=2.

Entsprechend wird R(d2) in R(D2) (=4) geändert, und dann ergibt sich, daß R(1)R(2)R(3)R(4)R(5)=52345 ist. Der durch die obige Methode entnommene Fakultätscode Q1Q2 . . . Qn wird in den Schritten S116 bis S119 in die Originaldaten umgewandelt. Lautet beispielsweise der Fakultätscode 0110, ergeben sich die Originaldaten wie folgt:

D = 0 × 4! + 1 × 3! + 1 × 2! + 0 × 1! = 08H

Die schließlich rekonstruierten Daten werden an den Demultiplexer DEMUX in der Datenverarbeitungsschaltung 9 geliefert; und durch den Demultiplexer DEMUX werden die Daten als Helligkeitssignal Y als Farbunterschiedsignale R-Y und B-Y, und als Audiosignal A durch vier Kanäle übertragen. Diese Signale werden weiter durch den D/M-Umsetzer DAC1-DAC4 in Analogsignale umgesetzt, und die analogen Bildsignale, d. h. die Signale Y, B-Y und R-Y, werden an den Codierer ENC angelegt und so auf dem Schirm als einzelner Datenwert angezeigt. Das analoge Audiosignal wird unverändert geliefert.

Wie oben beschrieben, werden die Audio- und Bilddaten durch den Multiplexer MUX in der Bildverarbeitungsschaltung durch einen einzelnen Datenkanal geliefert, während das Ausgangssignal durch den A/D-Umsetzer 2 in das Digitalsignal umgewandelt wird. Dieses Digitalsignal wird von der Bilddatenrate auf die Audiodatenrate komprimiert und durch die Datenkompressionsmittel 3 im ersten Speicher 4 abgespeichert. Die komprimierten Daten werden durch die konventionelle Sendeschaltung 5 übrrtragen. Die vom Sender übertragenen Daten werden durch die Datenrekonstruktionsmittel 8 wieder rückgewandelt, und die so wiederhergestellten Daten werden auf dem Bildschirm durch den Demultiplexer DEMUX, den D/A-Umsetzer DAC1 bis DAC4, und den Codierer ENC der Datenverarbeitungsschaltung 9 dargestellt. Weiter lauten die bei der Datenkompressionsmethode eingesetzten Datenkonversionsformeln wie folgt:

• (i) Fakultätscodeumwandlung
  Digitaldaten D=Qn×n!+Qn-1×(n-1)!+ . . . +Q2×2!+Q1×1!
• (ii) Umwandlung des kubischen Codes
  Daten A=N-(Qn-1)
  und
  falls A=N+1, findet keine kubische Umwandlung statt; jedoch ist unzutreffendenfalls A=B
• (iii) FASCM
  • a) inneres Bit
    falls Di-1<Di Ii=0
    Di-1<Di Ii=1
  • b) adaptives Bit
    falls Ii-1=1, erfolgt der Vergleich vom größten Datenwert bis zum vorliegenden Wert;
    falls Ii-1=0, erfolgt der Vergleich vom kleinsten Datenwert bis zum vorliegenden Wert.

Weiter lautet die bei der Datenrekonstruktionsmethode eingesetzte Datenumwandlungsformel wie folgt:

• (i) inverse FASCM
  Die Fakultätsgewichtungsform D1-Dn wird durch Anordnen der im zweiten Speicher 7 gespeicherten Daten nach internen und adaptiven Bits entnommen
• (ii) inverse Umwandlung für kubische Code
  Falls die Vorbelegungsdaten Di= Fakultätsgewichtungsform Di sind, ist der Fakultätscode Qi=Bezugsdaten R(Di).
  Falls di≠Di, ist Qi=N+1-Di und R(Di)=R(di).
• (iii) inverse Fakultätscodeumwandlung
  es gilt für die digitalen Daten:
  D=QN×N!+QN-1×(N-1)!+. . .+Q2×2!+Q1×1!

Wie oben entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, kann das Bildverarbeitungssystem gemäß der Erfindung die Daten über das konventionelle Fernmeldenetz durch Komprimieren der digitalen Bilddaten auf das Audiodatenniveau übertragen. Weiter kann die Datenkompression durch Fakultätscodeumwandlung, durch Konversion für kubsichen Code, und durch die FASCM-Verfahren ohne Datenverlust wiederholt werden.

Weiter kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Rotationskopftrommel des konventionellen Videobandrekorders (VTR) durch die Festkopftrommel ersetzt oder fortgelassen werden, weil die Speichergröße zum Speichern der Bilddaten kleiner wird und die Aufnahme oder das Abspielen der Bilddaten durch die Speicher erfolgen kann. Dadurch kann die Größe des Videobandrekorders reduziert werden.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Für den Fachmann bieten sich unter Bezugnahme auf die Beschreibung der Erfindung verschiedene Abänderungen der offenbarten Ausführungsform ebenso wie andere Ausführungsformen der Erfindung an. Es wird daher davon ausgegangen, daß die beigefügten Ansprüche jede solche Änderung oder andere Ausführungsform im Rahmen der vorliegenden Erfindung abdecken.

Claims (8)

1. Bildverarbeitungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Komponenten aufweist:
einen Sender mit einer Bildverarbeitungsschaltung zur Lieferung von Eingangsbilddaten an einen einzelnen Datenkanal;
einen Analog-Digital-Umsetzer, der an eine Ausgangsstufe der Bildverarbeitungsschaltung angeschlossen ist;
Datenkompressionsmittel, die an eine Ausgangsstufe des Analog-Digital-Umsetzers zum Komprimieren der Eingangsbilddaten auf Audiodatenniveau angeschlossen sind;
einen ersten Speicher, der an einer Ausgangsstufe der Datenkompressionsmittel zum Speichern der komprimierten Daten angeschlossen ist,
sowie eine Sendeschaltung, die an die Ausgangsstufe des ersten Speichers zum Übertragen der Daten über das konventionelle Fernmeldenetz angeschlossen ist, und
einen Empfänger mit einer Empfangsschaltung zum Empfangen der von der Sendeschaltung im Sender übertragenen Daten;
einen zweiten Speicher, der an die Ausgangsstufe der Empfangsschaltung zum Speichern der übertragenen Daten angeschlossen ist;
Datenrekonstruktionsmittel, die an die Ausgangsstufe des zweiten Speichers zur Wiederherstellung der ursprünglichen Daten aus den komprimierten Daten angeschlossen ist; und
eine Datenverarbeitungsschaltung, die an die Datenrekonstruktionsmittel zur Anzeige der Daten auf einem Schirm angeschlossen ist.

2. Bildverarbeitungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Komponenten aufweist:
eine Bildverarbeitungsschaltung zur Lieferung von Eingangsdaten an einen einzelnen Datenkanal;
einen Analog-Digital-Umsetzer, der an die Bildverarbeitungsschaltung angeschlossen ist;
Datenkompressionsmittel, die an den Analog-Digital-Umsetzer zum Komprimieren der Rate der Eingangsbilddaten auf die Rate der Audiodaten angeschlossen ist;
einen Speicher, der an die Ausgangsstufe der Datenkompressionsmittel zum Speichern der komprimierten Daten angeschlossen ist;
Datenrekonstruktionsmittel, die an den Speicher zur Rückbildung der komprimierten Daten in die ursprünglichen Daten angeschlossen sind; und
eine Datenverarbeitungsschaltung, die an die Datenrekonstruktionsmittel zur Darstellung auf einem Bildschirm angeschlossen sind.

3. Datenmodulations- und -demodulationsmethode, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Verfahrenskomponenten aufweist:
ein Datenkompressionsverfahren, das eine Fakultätscode-Umwandlungsroutine zum Umwandeln von digitalen Eingangsdaten in fakultätscodierte Daten aufweist;
eine Umwandlungsroutine für kubische Codierung zum Umwandeln der von der Fakultätskode-Umwandlungsroutine gelieferten Fakultätsgewichtungsform in die kubisch codierte Form;
eine fakultätsadaptive Formatvergleichsmethodenroutine (FASCM) zum Vergleichen der Größe der kubischen Daten und Liefern interner und adaptiver Bits; und
ein Datenrekonstruktionsverfahren mit einer inversen fakultätsadaptiven Formatsvergleichsmethodenroutine zum Umwandeln der miteinander verglichenen komprimierten Daten in die kubische Codierung eine Umwandlungsroutine für inverse kubische Codierung zum Entnehmen der fakultätscodierten Daten aus den Daten der inversen FASCM-Routine; und eine inverse Fakultätscodeumwandlungsroutine zum Wiederherstellen der Originaldaten aus den fakultätscodierten Daten.

4. Datenmodulations- und -demodulationsmethode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fakultätscodeumwandlungsroutine folgende Gleichung erfüllt: Daten D = QN × N! + QN-1 × (N-1)! + . . . + Q2 × 2! + Q1 × 1!wobei Q1Q2 . . . QN ein Fakultätscode ist.

5. Datenmodulations- und -demodulationsmethode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungsroutine für kubischen Code in der Weise ausgeführt wird, daß im Falle A=N-(QN-1) ein n-tes Bit des Fakultätscodes ausgewählt wird, während für A=N+1 die kubische Konversion nicht ausgeführt wird.

6. Datenmodulations- und -demodulationsmethode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die FASCM-Routine folgende Schritte aufweist:
Vergleichen der Daten eines gerade vorhergegangenen Bits; Setzen der logischen "1" für das interne Bit, wenn der vorliegende Datenwert größer als der vorhergehende Datenwert ist; hingegen Setzen der logischen "0" für das interne Bit, wenn der vorliegende Datenwert kleiner als der vorhergehende Datenwert ist; und
Entnehmen der adaptiven Bits durch Vergleichen der Daten beginnend beim größten Datenwert bis zum vorliegenden Datenwert, wenn das interne Bit die logische "1" ist; hingegen Vergleichen der Daten von der unteren Seite her, wenn das interne Bit die logische "0" ist.

7. Datenmodulations- und -demodulationsmethode gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die inverse FASCM-Routine die Entnahmeschritte des Fakultätscodes durch Anordnen der Daten in der Größenfolge entsprechend den internen und adaptiven Bits umfaßt.

8. Datenmodulations- und -demodulationsmethode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungsroutine für kubischen Code folgende Schritte aufweist:
Setzen von Vorbelegungsdaten in eine Reihe ganzer Zahlen; und
Setzen eines i-ten Bits des Fakultätscodes als logische "0", falls der i-te Bezugsdatenwert dem i-ten Vorbelegungsdatenwert entspricht; hingegen Setzen des i-ten Bits auf N+1-Di und Setzen von R(Di) auf R(di), wenn der i-te Bezugsdatenwert nicht dem i-ten Vorbelegungsdatenwert entspricht.