NL7905929A - Werkwijze en inrichting voor het steiler maken van impulsen. - Google Patents

Description

* tSt -* - 1 - N.O. 28.038

Dr.-Ing. fiudolf Hell GmbH, te Kiel, Bondsrepubliek Duitsland.

Werkwijze en inrichting voor het steiler maken van impulsen.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het steiler maken van impulsen van videosignalen, bijvoorbeeld bij de zwart-wit-reproduktie met een facsimile-in-richting.

In een facsimile-aftastinrichting wordt een te kopiëren 3 origineel punt- en regelgewijze door een aftastorgaan met één of meer opto-elektronische omzetters afgetast en de helderheidsin-formaties van het origineel worden omgezet in een videosignaal.

Het origineel kan een gedrukt dokument of een dokument in machineschrift zijn, een handgeschreven tekst of een grafische 10 voorstelling.

Het door het aftasten van het origineel gewonnen videosignaal wordt door vergelijking met een drempelwaardesignaal in een zwart-wit-signaal met twee niveau's omgevormd en via een transmissiekanaal naar een ontvanginrichting overgedragen. Het 15 door het zwart-wit-signaal bestuurde optekenorgaan van de ontvanginrichting tekent de afbeelding van het origineel op.

Door het beperkte oplossend vermogen van het aftastor-gaan ontstaan bij aftasting van dunne strepen en lijnen, alsmede bij originelen met een gering kontrast slechtst verminkte signaal- 20 amplituden, die het drempelwaardesignaal dikwijls niet bereiken en derhalve ook geen variatie van het zwart-wit-signaal tot stand brengen. Daardoor gaan bijvoorbeeld dunne zwarte strepen op een witte ondergrond of dunne witte strepen op een zwarte ondergrond bij het optekenen van de afbeelding verloren. 25

Ter vermijding van zulke informatieverliezen is het bekend om het videosignaal alvorens dit met het drempelwaardesig-naal wordt vergeleken, voor het steife^van de amplituden te on- -I- 790 5 9 29 t 4 2 derwerpen aan een dubbele differentieerbewerking. Het steiler gemaakte videosignaal snijdt thans het drempelwaardesignaal en het zwart-wit-signaal bevat alle voor een foutvrije overdracht noodzakelijke informaties. De dubbele differentieerbewerking kan echter slechts dan zinvol worden uitgevoerd, indien het videosig- 5 naai een qua waarde continu verloop heeft, zoals dit ongeveer het geval is bij het aftasten van een origineel met een diskrete opto-elektronische omzetter.

Ter verhoging van de aftastsnelheid is het echter gebruikelijk het origineel tegelijkertijd met een aantal opto- 10 elektronische omzetters (fotodioderij) af te tasten. Zulk een fo-todioderij levert bijvoorbeeld een trapvormig, qua waarde discontinu videosignaal, dat niet geschikt is voor de dubbele differentieerbewerking.

Bij de toepassing van een fotodioderij komt er nog bij, 15 dat door de optische afbeelding van de informatie van het origineel op de fotodioderij en door overspraak van aangrenzende foto-dioden van de rij een vervlakt videosignaal en dus een detailver-lies optreedt. Dit detailverlies kan door een geschikt steiler maken van impulsen weer worden gecompenseerd. 20

De uitvinding heeft ten doel te voorzien in een werkwijze voor het steiler maken van impulsen bij een bij voorkeur in waarde discontinu videosignaal, waardoor de optekenkwaliteit wordt verbeterd.

Dit doel wordt volgens de uitvinding daardoor bereikt, 25 dat uit het videosignaal een boven het videosignaal verlopend bovenste begeleidingssignaal en een daaronder verlopend onderste begeleidingssignaal worden afgeleid, die het videosignaal dynamisch volgen; dat voortdurend eerste verschilwaarden tussen het bovenste begeleidingssignaal en het videosignaal en tweede ver- 30 schilwaarden tussen het videosignaal en het onderste begeleidingssignaal worden gevormd; en dat voortdurend voor het steiler maken van het videosignaal veelvouden van de eerste verschilwaarden van het videosignaal worden afgetrokken en veelvouden van de tweede verschilwaarden bij het videosignaal worden opgeteld. 35

De uitvinding zal hierna nader worden toegelicht aan de 790 5 9 29

Ir i hand van de tekening» waarin: fig. 1 een principeschema van een facsimile-aftastin-richting met een impulsvormtrap is getoond; fig. 2 een grafische voorstelling van de in fig, 1 getoonde inrichting optredende signalen is; 5 fig. 3 een grafische voorstelling voor het steiler maken van impulsen weergeeft; fig. b een andere grafische voorstelling voor het steiler maken van impulsen illustreert; fig. 5 een uitvoeringsvorm van een logische bewerkings- 10 trap toont.

Fig. 1 toont een principeschema van een facsimilè-af-tastinrichting. Een te kopiëren origineel 1 wordt door twee lichtbronnen 2 en 3 belicht en de door de helderheidsinformatie van het origineel 1 gemoduleerde» aftastende lichtbundel valt via een ob- 13 jektief 4 in op een aftastorgaan 3 en wordt aldaar met behulp van een opto-elektronische omzetter in een videosignaal omgezet.

Bijvoorbeeld vindt een geïntegreerde fotodioderij toepassing» die zich bij voorkeur uitstrekt over een gehele aftast-regel van het origineel 1» zodat telkens een gehele aftastregel 20 zonder relatieve beweging tussen origineel 1 en aftastorgaan 3 wordt afgetast en eerst dan een vooruitschuifstap naar de volgende aftastregel wordt uitgevoerd.

Vooruitschuifinrichtingen zijn niet getoond» aangezien deze geen voorwerp van de aanvrage vormen en in de stand van de 25 techniek bekend zijn.

De fotodioderij levert een pulsvormig en trapvormig videosignaal» dat in een achter het aftastorgaan 5 geschakelde aanpassingstrap 6 wordt versterkt en eventueel bij een pulsvormig signaalverloop met behulp van een bemonsterings-en-houdschake- 30 ling in een trapvormig videosignaal wordt omgevormd» dat op de leiding 7 voor de verdere verwerking ter beschikking staat.

Een aftastkloksignaal TQ bestuurt de beeldpuntsgewijze aftasting van het origineel 1 door de fotodioderij en de signaal-omzetting in de aanpassingstrap 6, waarbij aan elke klokpuls een 35 beeldpunt is toegevoegd. Het aftastkloksignaal ontstaat in een 790 59 29 I ^ * k klokpulsgenerator 8, die via een leiding 9 met het aftastorgaan 5 is verbonden en via een leiding 10 met de aanpassingstrap 6.

Bij aftasting van fijne lijnen en strepen of bij details van een origineel met gering kontrast heeft het trapvormi-ge videosignaal slechts kleine verminkte signaalamplituden 5 die in een impulsvormtrap 11 steiler worden gemaakt.

Het steiler gemaakte videosignaal op een leiding 12 wordt in een vergelijkingsinrichting 13 vergeleken met een drem-pélwaardesignaal U op een leiding 14. Het vergelijkingsresultaat is het zwart-wit-signaal met twee niveau's, dat wordt toege- 10 voerd aan een modulatietrap 13.

In de modulatietrap 13 vindt telkens volgens toepassing een amplitude- of frequentiemodulatie plaats. Bovendien kan een omzetting van twee niveau's naar drie niveau's worden uitgevoerd. 15

Het gemoduleerde zwart-wit-signaal bereikt een trans-missiekanaal 16, dat is aangesloten op een niet-getoonde facsimi-le-ontvanger, waarvan het optekenorgaan de afbeelding van het origineel opwekt. Het transmissiekanaal is een leiding of een radio-weg. 20

Het drempelwaardesignaal U op de leiding 1½ kan een s voor de aftasttijd constante vooraf bepaalde waarde hebben» maar kan echter ook een instelbare waarde hebben. Deze zogenaamde "constante drempel" wordt bijvoorbeeld beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.159.815« 25

Het drempelwaardesignaal U kan echter ook volgens het s

Duitse Auslegeschrift 1.171.^64· als zogenaamd "glijdende drempel" worden opgewekt» die bij helderheidsvariaties van de ondergrond van het origineel langzaam wordt nageregeld, waardoor een afwijkend wit van het papier binnen het origineel 1 automatisch kan 30 worden gecompenseerd.

Hierna zal de werkwijze en de schakeling voor het steiler maken van impulsen van het qua waarde discontinue, trapvor-mige videosignaal in de impulsvormtrap 11 nader worden toegelicht. 35

In de impulsvormtrap 11 worden in een eerste bewer- 790 59 29 *· » 5 kingsstap uit het videosignaal een boven het videosignaal verlopend bovenste begeleidingssignaal en een onder het videosignaal verlopend onderste begeleidingssignaal ®b2 gewonnen.

In een tweede bewerkingsstap vindt het voortdurend vormen van verschilwaarden Au tussen het bovenste begeleidingssig- 5 naai en het videosignaal en van verschilwaarden Au' tussen het videosignaal en het onderste begeleidingssignaal plaats.

In een derde bewerkingsstap worden dan voor het steiler maken van impulsen de verschilwaarden Au van het videosignaal 10 afgetrokken en de verschilwaarden Au' bij het videosignaal opgeteld. De daarbij ontstaande signaalverlopen zijn in fig. 2 getoond.

De impulsvormtrap 11 bestaat uit een door het videosignaal bestuurde eerste generator 17 voor het vormen van het bo- 1-5 venste begeleidingssignaal U.^* uit een tweede generator 18 voor het vormen van het onderste begeleidingssignaal en uit een logische bewerkingstrap 19 voor de signalen en ^2* uitgang van de logische bewerkingstrap 19 verschijnt het steiler gemaakte videosignaal dat wordt toegevoerd aan de vergelij- 20 kingsschakeling 13.

De eerste generator 17 heeft een oplaadcondensator waarachter een hoogohmige uitgangsversterker 20 is geschakeld,

De oplaadcondensator wordt via een transistor 21 en een weerstand R^ met een kleine tijdconstante sy C^. R^) op- 25 geladen en via een weerstand R^ met een grote tijdconstante ket videosignaal ontladen. Het videosignaal op de leiding 7 bestuurt via een diode 22 de transistor 21.

De tijdconstante is ongeveer gelijk gekozen aan de 30 aftasttijd voor 1-5 beeldpunten.

Het bovenste begeleidingssignaal komt overeen met het spanningsverloop op de oplaadcondensator respectievelijk op de uitgang van de uitgangsversterker 20.

Het bovenste begeleidingssignaal is in fig. 2 ge- 35 illustreerd. Bij een stijgend videosignaal is de transistor 21 790 5 9 29 6 i i in de geleidende toestand en de condensator wordt met de tijdconstante telkens tot op het videosignaal opgeladen, waardoor het bovenste begeleidingssignaal in de tijdsperiode t^ -t^ het videosignaal volgt. Bij een dalend videosignaal ten tijde is de transistor 21 in de geblokkeerde toestand (TJ^ > 5 U,j) en de oplaadcondensator ontlaadt zich met de grote tijdconstante ^2 over He weerstand Het bovenste begeleidingssignaal volgt thans het videosignaal volgens een e-funktie, totdat het het videosignaal op het tijdstip t^ weer bereikt heeft en de condensatorontlading wordt beëindigd. Het bovenste 10 begeleidingssignaal volgt dan weer de stijging van het videosignaal.

Het naderen van het bovenste begeleidingssignaal tot het videosignaal kan vanzelfsprekend ook volgens een andere funktie plaatsvinden. 15

De tweede generator 18 heeft eveneens een oplaadcondensator C2» waarachter een andere uitgangsversterker 23 is geschakeld. De oplaadcondensator C^ wordt via een transistor 24 en een weerstand R^ met een kleine tijdconstante (^^^2 - opgeladen en met een grote tijdconstante (^¢^¢2 · B^) via de weer- 20 stand R^ tot het videosignaal ontladen. Het videosignaal bestuurt via een diode 25 de transistor 24.

Bij voorkeur is ^ en gekozen. De ont lading van de oplaadcondensatoren en C2 kan in plaats van tot het videosignaal ook tot vaste potentialen geschieden, bijvoor- 25 beeld tot op de zwartwaarde respectievelijk de witwaarde. In dit geval moeten de tijdconstanten overeenkomstig worden gewijzigd,

In tegenstelling tot de generator 17 zijn bij de generator 18 de voedingsspanningen en de diode 25 omgepoold en de transistor 24 complementair. Aangezien de werking gelijk is aan 30 die van de eerste generator 17 zijn verdere toelichtingen overbodig.

Het verloop van het onderste begeleidingssignaal U^i dat eveneens uit fig. 2 blijkt, komt overeen met het spannings-verloop over de oplaadcondensator G^ respectievelijk op de uitgang 35 van de uitgangsversterker 23.

790 5 9 29 Λ * 7

In de logische bewerkingstrap 19 wordt voortdurend in een verschilversterker 28 een eerste verschilwaarde Au tussen het bovenste begeleidingssignaal en het videosignaal gevormd en in een andere verschilversterker 29 wordt de tweede verschilwaarde Au' tussen het videosignaal en het onderste begelei- 5 dings signaal gevormd.

De gevormde verschillen zijn in fig. 2 aan de hand van ingetekende pijlen aangegeven.

De met behulp van een invertor 30 in amplitude geïnverteerde eerste verschilwaarde Au, de tweede verschilwaarde Au' en 10 het videosignaal worden in een optelinrichting 31 samengesteld tot het steiler gemaakte videosignaal volgens de betrekking U2 = tij - Au + Au' (1).

Het verloop van het steiler gemaakte videosignaal blijkt eveneens uit fig. 2. 13

In het tijdinterval t^ - t2 is Au = 0 en de verschilwaarde Au' wordt opgeteld bij het videosignaal ïï^. In het tijdinterval t^ - t^ is daarentegen de verschilwaarde Au’ = O en de verschilwaarde Au wordt afgetrokken van het videosignaal . In het tijdinterval - t^ worden beide verschilwaarden in aanmerking 20 genomen.

Fig. 3 illustreert aan de hand van een grafische voorstelling de werking van het steiler maken van impulsen.

A) toont een willekeurig verloop van het videosignaal U1, de van het videosignaal II^ afhankelijke verlopen van de be- 25 geleidingssignalen en U.^» constante drempelwaardesig-naal ïïs, alsmede het steiler gemaakte videosignaal U^.

Het in tijd diskrete en trapvormige verloop van het videosignaal zal bijvoorbeeld kunnen zijn ontstaan door voorbereiding van het uitgangssignaal van een fotodioderij met behulp 30 van een bemonsterings- en houdschakeling.

Bij aftasting van een witte beeldplaats van het origineel 1 ontstaan grote signaalamplituden, bij een zwarte beeldplaats kleine signaalamplituden en in het geval dat dunne strepen en lijnen worden afgetast gemiddelde signaalamplituden. 35

Bijvoorbeeld zal een zwart origineel-vlak met witte 790 5 9 29 8 4 ' k dunne lijnen (gebied 38 en 39) kunnen worden afgetast.

Terwijl de eerste impuls het drempelwaardesignaal U

s snijdt, ligt de amplitude van de tweede impuls onder het drempelwaardesignaal U , dat wil zeggen de tweede witte lijn (gebied 39) s gaat verloren. Het bijbehorende verloop van het zwart-wit-signaal 3 van twee niveau's, dat in dit geval zou ontstaan is in B) getekend.

Door het steiler maken van de impulsen snijdt thans ook de tweede impuls het drempelwaardesignaal ü , waardoor beide wit- s te lijnen worden herkend en opgetekend, C) toont het overeenkoms- 10 tige verloop van het zwart-wit-signaal met twee niveau's op de uitgang van de vergelijkingsschakeling 13 volgens fig. 1.

Fig. 4 toont een andere grafische voorstelling van de werking van het steiler maken van impulsen.

Stel' bijvoorbeeld dat een wit origineel vlak met dunne 15 zwarte lijnen (gebied 42 en 43) wordt afgetast. Zonder steiler maken van impulsen ging weer de tweede impuls (gebied 43) verloren, zoals blijkt uit het signaalverloop B).

Door het steiler maken van de impulsen worden daarentegen beide zwarte lijnen 44 en 45herkend en opgetekend. C) toont 20 weer het verloop van het zwart-wit-signaal TJ^ van twee niveau's op de uitgang van de vergelijkingsschakeling 13 volgens fig. 1.

Volgens fig. 1 wordt eerst een amplitudebedrag (Au; Au') gewonnen en voor het steiler maken van de amplituden logisch gecombineerd met het videosignaal . Het op deze wijze steiler ge- 25 maakte videosignaal U2 wordt dan door vergelijking met het drempelwaardesignaal ïï in de vergelijkingsschakeling 13 omgezet in s het zwart-wit-signaal van twee niveau's.

Hetzelfde effekt kan echter ook worden bereikt, wanneer het gewonnen amplitudebedrag logisch wordt gecombineerd met het 30 drempelwaardesignaal U2 en het op deze wijze gewijzigde drempelwaardesignaal wordt vergeleken met het ongewijzigde videosignaal

V

De beschreven werkwijze die bij voorkeur wordt toegepast voor qua waarde discontinue signalen, kunnen vanzelfsprekend 35 ook voor het steiler maken van qua waarde continue signalen wor- 790 5 9 29 9 den gebruikt.

Fig. 5 toont een bij voorkeur toe te passen uitvoeringsvorm van de logische bewerkingstrap 19· Worden de waarden Au = ^b1 “ *1 en = U1 ” ^b2 de verSeliÖkinS (1) gesubstitueerd, dan wordt het steiler gemaakte videosignaal U^: 5 Π2 * »1 * (\1 + V (2)·

De begeleidingssignalen en worden via de weerstanden Rg en R^ opgeteld en de som wordt toegevoerd aan de inverterende ingang 33 van de operationele versterker 3^·· De niet-inverterende ingang 35 van de versterker 3^ wordt bestuurd door 10 het videosignaal . De faktor ,,3" wordt door de keuze van de weerstanden respectievelijk door de versterking van de operationele versterker 3½ vastgelegd.

Tot nu toe was sprake van een eenvoudig steiler maken van de amplitude, dat wil zeggen de amplitude van het videosig- 15 naai werd ten hoogste verhoogd tot de dubbele waarde. Vanzelfsprekend kan ook een meervoudige amplitudeverhoging worden uitgevoerd. In dit geval wordt het steiler gemaakte videosignaal U2 = ïï.j - m . Au + n . Au' (3).

De faktor en "o” en nn,T komen overeen met de versterkingen van de 20 verschilversterkers 28 en 29 volgens fig. 1. De in fig. 5 geïllustreerde schakeling van de logische bewerkingstrap 19 heeft het voordeel« dat bij gelijke faktoren nmu en "n" slechts de weerstand R^ moet worden gewijzigd.

790 5 9 29

Claims (9)

1. Werkwijze voor het steiler maken van een videosignaal, met het kenmerk, dat uit het videosignaal een boven het videosignaal verlopend bovenste begeleidingssignaal en een daaronder verlopend onderste begeleidingssignaal worden afge- 5 leid, die het videosignaal dynamisch volgen; dat voortdurend eerste verschilwaarden tussen het bovenste begeleidingssignaal en het videosignaal en tweede verschilwaarden tussen het videosignaal en het onderste begeleidingssignaal worden gevormd; en dat voortdurend voor het steiler maken van het videosignaal veelvou- 10 den van de eerste verschilwaarden van het videosignaal worden afgetrokken en veelvouden van de tweede verschilwaarden bij het videosignaal worden opgeteld.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het bovenste begeleidingssignaal in beginsel het 15 stijgende videosignaal tot aan de maximale waarde daarvan volgt, bij een dalend videosignaal volgens een vooraf bepaald verloop eveneens daalt, totdat het videosignaal en het bovenste begeleidingssignaal overeenkomen, en daarna het stijgende videosignaal < weer volgt; en dat het onderste begeleidingssignaal in beginsel 20 het dalende videosignaal tot aan de minimale waarde daarvan volgt, bij een stijgend videosignaal volgens een vooraf bepaald verloop eveneens stijgt, totdat het videosignaal en het onderste begeleidingssignaal overeenkomen, en dan het dalende videosignaal weer volgt. 25

3. Werkwijze volgens conclusie 1 en 2, met het kenmerk , dat de begeleidingssignalen worden gewonnen door het opladen en ontladen van condensatoren (C^; die door het videosignaal worden bestuurd, waarbij telkens de oplaadtijdcon- stante klein is gekozen en de ontlaadtijdconstante groot is ge- 30 kozen; dat de eerste condensator (C^) bij een stijgend videosignaal met de ene oplaadtijdconstante tot aan het videosignaal wordt opgeladen en bij een dalend videosignaal met de ene ontlaadtijdconstante wordt ontladen; en dat de tweede condensator (.C^) bij een dalend videosignaal met de andere oplaadtijdconstan- 35 te tot aan het videosignaal wordt opgeladen en bij een stijgend 790 5 9 29 videosignaal met de andere ontlaadtijdconstant wordt ontladen. Werkwijze volgens conclusie 3« met het kenmerk» dat de condensatoren (C^; C2) worden ontladen tot aan het videosignaal.

5. Werkwijze volgens conclusie 3» methetken- 5 merk» dat de condensatoren (C^j Cg) worden ontladen tot aan vaste potentialen.

6. Werkwijze volgens één van de conclusies 3 tot en met 5, met het kenmerk, dat de ontlaadtijdconstanten even groot zijn. 10

7. Werkwijze volgens één van de conclusies 3 tot en met 6, met het kenmerk, dat het videosignaal door beeld-puntsgewijze aftasting van een origineel wordt gewonnen en dat de ontlaadtijdconstanten ongeveer gelijk zijn gekozen aan de aftast- tijd voor één tot vijf, bij voorkeur voor twee beeldpunten, 15

8. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1, bestaande uit een inrichting voor het winnen van het videosignaal, gekenmerkt door een door het videosignaal bestuurde eerste generator (17) voor het opwekken van het bovenste begeleidingssignaal; en door het videosignaal be- 20 stuurde tweede generator (18) voor het opwekken van het onderste begeleidingssignaal; en een met de generatoren (17; 18) en de inrichting (3? 6) verbonden logische bewerkingstrap (19), waarbij door een logische bewerking van de begeleidingssignalen en het videosignaal het steiler gemaakte videosignaal wordt verkregen. 25

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het ken merk, dat de logische bewerkingstrap bestaat uit een door het bovenste begeleidingssignaal en het videosignaal bestuurde eerste verschilversterker (28) met een daarachter geschakelde amplitude-invertor (30) voor het vormen van veelvouden van de eerste ver- 30 schilwaarden; uit een door het onderste begeleidingssignaal en het videosignaal bestuurde tweede verschilversterker (29) voor het vormen van veelvouden van de tweede verschilwaarden; en uit een opteltrap (31) voor het vormen van het steiler gemaakte videosignaal, die met de amplitude-invertor (30), de inrichting 35 (5ï 6) en de tweede verschilversterker (29) is verbonden. 790 5 9 29 * ?’ »

10, Inrichting volgens conclusie 8» met het kenmerk» dat de logische bewerkingstrap (19) bestaat uit een tegengekoppelde versterker (3^* Ky), waarvan de niet-inverte-rende ingang (35) door het videosignaal wordt bestuurd, waarvan de inverterende ingang (33) door de som van de begeleidingssigna- 5 len wordt bestuurd, en op de uitgang waarvan het steiler gemaakte videosignaal verschijnt, ****** 790 5 9 29