NL8800988A

NL8800988A - Systeem voor overdracht van videosignalen met adaptieve codewoordtoewijzing, alsmede zender en ontvanger geschikt voor het systeem.

Info

Publication number: NL8800988A
Application number: NL8800988A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1988-04-15
Filing date: 1988-04-15
Publication date: 1989-11-01
Also published as: KR890016856A; JPH0243815A; EP0337563A1; US4957688A

Description

t * •j;

PHN 12.523 T

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Systeem voor overdracht van videosignalen met adaptieve codewoordtoewijzing, alsmede zender en ontvanger geschikt voor het systeem.

A. ACHTERGROND VAN DE UITVINDING A.1. GEBIED VAN DE UITVINDING

De uitvinding heeft in zijn algemeenheid betrekking op een systeem voor overdracht van een videosignaal van een zender naar een 5 ontvanger, en meer in het bijzonder op een systeem voor overdracht van een videosignaal in een gedigitaliseerde vorm die wordt verkregen door middel van differentiële pulscode modulatie (DPCM), waarbij de samenstellende signaalwoorden van het gedigitaliseerde videosignaal nog aan een variabele lengte codering worden onderworpen.

10 De uitvinding heeft tevens betrekking op een zender en een ontvanger geschikt voor het systeem.

A.2. BESCHRIJVING VAN DE STAND VAN DE TECHNIEK

Het digitaliseren van analoge informatiesignalen geniet 15 de laatste tijd een toenemende belangstelling. Digitale signalen hebben ten opzichte van analoge signalen in het algemeen het voordeel dat ze kunnen worden ontdaan van ruis die er gedurende hun overdracht op gesuperponeerd wordt. De bitsnelheid van het digitale signaal is sterk afhankelijk van het type analoge signaal; dat wil zeggen zijn 20 bandbreedte en het aantal bits dat nodig is om elk sample van het analoge signaal te representeren ten einde een vooraf bepaalde kwaliteit te behalen. Zo vereist een gedigitaliseerd TV-beeld ca. 5 Mbits, wat neerkomt op een bitsnelheid van circa 120 Mbit per seconde. Voor de meeste overdrachtsmedia is deze bitsnelheid ontoelaatbaar hoog. Daarom 25 zijn er een aantal technieken ontwikkeld om deze bitsnelheid te reduceren. Deze technieken zijn er op gericht om óf het aantal bits per sample te reduceren, óf het aantal samples dat moet worden overgedragen, óf een combinatie van beide.

Een voorbeeld van een techniek die het aantal over te 30 dragen samples reduceert is de transformatie codering. Daarbij wordt een beeld verdeeld in deelbeelden, die elk beschouwd worden als een som van een aantal onderling orthogonale basisbeelden, elk met zijn eigen .8800988 ψ η ΡΗΝ 12.523 2 gewichtsfactor. Slechts een beperkt aantal van deze gewichtsfactoren wordt gecodeerd voor overdracht naar de ontvanger, bijvoorbeeld alleen de gewichtsfactoren die in absolute waarde groter zijn dan een drempelwaarde. In dit geval vormen de overgedragen gewichtsfactoren de 5 eerder genoemde signaalwoorden.

Een bitrate-reductietechniek die erop gericht is het aantal bits per sample te reduceren is de differentiële pulscode modulatie (DPCM). Daarbij wordt in de zender telkens van een videosignaalsample een predictiesignaalsample afgetrokken ter opwekking 10 van een verschilsignaal-sample dat wordt gequantiseerd en gecodeerd. De aldus gequantiseerde en gecodeerde verschilsignaalsamples stellen de eerder genoemde signaalwoorden voor. Ze worden via een transmissiemedium overgedragen naar de ontvanger. Daar worden ze door middel van een schakeling met integrerende eigenschappen omgezet in de oorspronkelijke 15 videosignaalsamples. De reductie van de bitsnelheid wordt gerealiseerd doordat de verschilsignaalsamples in het algemeen over een kleiner dynamisch gebied zijn verdeeld dan de oorspronkelijke videosignaalsamples en zodoende met minder bits kunnen worden gerepresenteerd.

20 Een bekende techniek om voor een willekeurig digitaal signaal bestaande uit signaalwoorden verdere bitrate-reductie te realiseren is de variabele lengte codering. Daarbij wordt een variabele lengte codeerboek gedefinieerd en wordt aan elk signaalwoord één codewoord uit dit codeerboek toegewezen. Meer in het bijzonder wordt aan 25 een signaalwoord dat statistisch gezien vaak voorkomt een korter codewoord toegewezen dan aan een signaalwoord dat statistisch gezien minder vaak voorkomt. De opbouw van het variabele lengte codeerboek en de toewijzing zijn afhankelijk van het type signaal. Na overdracht, worden de codewoorden weer terugvertaald in de oorspronkelijke 30 signaalwoorden..

Een dergelijke variabele lengte codering kan worden toegepast op de gequantiseerde en gecodeerde verschilsignaalsamples die zijn verkregen door differentiële pulscode modulatie (zie Pratt: Image Transmission Techniques, Academie Press, New York 1979, bladzijde 16).

,8800988 ♦ «ir PHN 12.523 3

B. DOELSTELLING EN SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

De uitvinding beoogt in een systeem voor overdracht van een videosignaal van een zender naar een ontvanger in een gedigitaliseerde vorm die wordt verkregen door middel van 5 differentiële pulscode modulatie (DPCM), waarbij de zender is voorzien van een differentiële pulscode modulator die een uit signaalwoorden bestaand uitgangssignaal levert, welke signaalwoorden additioneel in een variabele lengte codeerschakeling aan een variabele lengte codering worden onderworpen, ter opwekking van codewoorden van variabele lengte, 10 en waarbij de ontvanger is voorzien van een variabele lengte decodeerschakeling ter omzetting van de ontvangen codewoorden van variabele lengte in signaalwoorden van vaste lengte die additioneel aan een differentiële pulscode demodulator worden toegevoerd, een verdere bitrate-reductie te realiseren.

15 Overeenkomstig de uitvinding is daartoe de variabele lengte codeerschakeling in de zender voorzien van: - middelen voor het definiëren van aaneengesloten signaalsegmenten, elk bestaande uit een reeks opeenvolgende signaalwoorden; - middelen om voor elk signaalsegment een referentieverzameling te 20 definiëren, bestaande uit een aantal referentiewoorden die gerelateerd zijn aan een aantal ten opzichte van het signaalsegment voorafbepaalde signaalwoorden en die gecorreleerd zijn met de signaalwoorden van het signaalsegment; - middelen om van de aldus samengestelde referentieverzameling een 25 statistische grootheid te bepalen en onder besturing daarvan een codeerboeksignaal op te wekken; - middelen om onder besturing van genoemd codeerboeksignaal uit een vaste verzameling codeerboeken een codeerboek te selecteren; - middelen om per signaalsegment de signaalwoorden volgens het 30 geselecteerde codeerboek om te zetten in codewoorden van variabele lengte; en de variabele lengte decodeerschakeling in de ontvanger voorzien van: - middelen om voor elk ontvangen signaalsegment een decodeerboeksignaal uit het ontvangen signaal op te wekken dat overeenkomt met het 35 codeerboeksignaal dat in de zender voor het betreffende signaalsegment is opgewekt; - middelen om onder besturing van genoemd decodeerboeksignaal uit een r 880 0988 * 'Μ PHN 12.523 4 vaste verzameling decodeerboeken een decodeerboek te selecteren; - middelen om voor elk ontvangen signaalsegment de codewoorden van variabele lengte overeenkomstig het geselecteerde decodeerboek om te zetten in signaalwoorden.

5 In bekende schakelingen voor het uitvoeren van variabele lengte codering is er een vaste relatie tussen het te coderen signaalwoord en het volgens het codeerboek daaraan toegekende codewoord, omdat dat signaalwoord statistisch gezien een bepaalde kans heeft om in het betreffende type signaal op te treden. De uitvinding is voortgekomen 10 uit een nader onderzoek van de bitstroom aan de uitgang van de variabele lengte coder. Daaruit bleek dat het regelmatig voorkwam dat reeksen signaalwoorden, zogenaamde signaalsegmenten, na te zijn onderworpen aan een variabele lengte codering meer bits nodig hadden om te worden gerepresenteerd dan wanneer ze niet aan een variabele lengte codering 15 waren onderworpen. Aanvraagster heeft hieruit de conclusie getrokken dat dit het gevolg moet zijn van het feit dat van zo'n signaalsegment de statistiek sterk afwijkt van de globale statistiek voor dit type signaal. Aan de uitvinding ligt nu de algemene gedachte ten grondslag de locale statistiek van het signaal vast te stellen en de toewijzing van 20 in lengte variërende codewoorden aan de signaalwoorden afhankelijk te maken van deze locale statistiek. Voor het bepalen van de locale statistiek van het signaal dient nu de eerder genoemde referentieverzameling. Van deze verzameling wordt in het bijzonder nagegaan wat de amplitude-verdeling van de samenstellende 25 referentiewoorden is. Afhankelijk daarvan worden de in lengte variërende codewoorden toegewezen aan de signaalwoorden. Zoals vermeld zijn de referentiewoorden gerelateerd aan signaalwoorden. Dat wil zeggen dat deze referentiewoorden gevormd worden door de signaalwoorden zelf, door hun niet gecodeerde versies zoals die in de DPCM-coder aanwezig 30 zijn, door hun niet gequantiseerde versies zoals die eveneens in de DPCM-coder aanwezig zijn, of door aan de DPCM-coder toegevoerde videosignaalsamples.

Ten aanzien van de eis dat de signaalwoorden waaraan de referentiewoorden zijn gerelateerd moeten zijn gecorreleerd met de 35 signaalwoorden van het beschouwde signaalsegment zij opgemerkt dat dit betekent dat zij moeten liggen in de directe omgeving van het betreffende signaalsegment. Uit onderzoek is namelijk gebleken (zie ,6800988 * PHN 12.523 5

Pratt: Image Transmission Techniques, Academic Press, New York 1979) dat videosignaalsamples in het algemeen locaal sterk gecorreleerd zijn. Een blokje videosignaalsamples bijvoorbeeld heeft een hoge correlatie met de videosignaalsamples die er in het TV-beeld omheen liggen, terwijl de 5 correlatie met verder afgelegen videosignaalsamples laag is. Dit geldt evenzeer voor verschilsignaalsamples.

C. KORTE BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN

Figuur 1 geeft schematisch een overdrachtssysteem voor 10 overdracht van videosignalen door middel van DPCM; figuur 2 geeft een uitvoeringsvorm van een variabele lengte codeer schakeling ingericht voor het uitvoeren van een adaptieve variabele lengte codering; figuur 3 geeft een uitvoeringsvorm van een variabele 15 lengte decodeer schakeling; figuur 4 geeft een voorbeeld van twee mogelijke codeerboeken; figuur 5 geeft een andere uitvoeringsvorm van een variabele lengte decodeer schakeling; 20 figuur 6 geeft een mogelijke locatie van de referentieverzameling ten opzichte van een signaalsegment; figuur 7 geeft een andere uitvoeringsvorm van een variabele lengte codeer schakeling.

25 D. BESCHRIJVING VAN DE UITVINDING

In figuur 1 is schematisch de algemene opbouw aangegeven van een overdrachtssysteem voor overdracht van videosignalen door middel van differentiële pulscode modulatie. Het systeem is voorzien van een zender 1.10 en een ontvanger 1.11. De zender wordt door een signaalbron 30 1.1, bijvoorbeeld een videocamera, voorzien van een gedigitaliseerd videosignaal bestaande uit een reeks videosignaalsamples s(n) van vaste lengte, die optreden met een frequentie f(s) die de bemonsterfrequentie van het videosignaal wordt genoemd. Deze samples s(n) worden toegevoerd aan een DPCM-schakeling 1.2, waarin ze worden omgezet in signaalwoorden 35 x(n) van vaste lengte, in het vervolg DPCM-samples genoemd. Deze DPCM-samples x(n) worden op hun beurt toegevoerd aan een variabele lengte codeer schakeling 1,3. Daarin worden ze omgezet in codewoorden van .8800988 'f.

PHN 12.523 6 variabele lengte c(n), in het vervolg VLC-samples genoemd. Deze VLC-samples c(n) worden toegevoerd aan een buffer 1.4 alvorens ze via een transmissielijn 1.5 worden overgedragen naar een ontvanger. De buffer is nodig om op de transmissielijn een voorafbepaalde vaste bitsnelheid te 5 verkrijgen, ondanks het feit dat de in een bepaald vast ritme optredende VLC-samples uit verschillende aantallen bits bestaan. Om overeenkomstige reden is de ontvanger voorzien van een buffer 1.6, die VLC-samples c'(n) levert, die overeenkomen met de aan de buffer 1.4 in de zender toegevoerde VLC-samples c(n). Deze VLC-samples c'(n) worden in een 10 variabele lengte decodeerschakeling 1.7 omgezet in DPCM-samples x'(n) van vaste lengte. Deze DPCM-samples x'(n) worden vervolgens toegevoerd aan een inverse DPCM-schakeling 1.8 die ze omzet in videosignaalsamples s'(n) eveneens van vaste lengte. Deze videosignaalsamples s'(n) komen overeen met de videosignaalsamples s(n) die signaalbron 1.1 15 genereerde. De ontvanger levert dan deze videosignaalsamples aan bijvoorbeeld een monitor 1.9. Hier zij opgemerkt dat DPCM- en inverse DPCM-schakelingen algemeen bekend zijn; zie bijvoorbeeld Pratt: Image Transmission Techniques, Academie Press, New York 1979, figuur 3.1.

VLC-schakelingen zijn in hun algemeenheid bekend: zie 20 bijvoorbeeld Pratt: Image Transmission Techniques, Academie Press, New York 1979, figuren 7.4 en 7.5. Zij omvatten doorgaans een geheugen, bijvoorbeeld een ROM, dat een te coderen sample (in dit geval een DPCM-sample x(n)) als adres ontvangt. In het hierna volgende zal worden verondersteld dat elk DPCM-sample x(n) uit 3 bits bestaat en dus één 25 van 8 amplitudewaarden kan aannemen. Deze 8 amplitudewaarden zijn monotoon stijgend genummerd a tot en met h. Het ROM zal dan voorzien zijn van 8 geheugenlocaties die elk een VLC-woord bevatten en die elk door een DPCM-sample kunnen worden geadresseerd. De inhoud van het ROM wordt wel codeerboek genoemd.

30 De in de zender van figuur 1 aangegeven VLC-schakeling 1.3 is nu ingericht voor het uitvoeren van een adaptieve variabele lengte codering. Om dat te bereiken is het ROM in deze VLC-schakeling 1.3 voorzien van verschillende codeerboeken waarvan er op een bepaald moment één uitgekozen wordt. Welk dat is, hangt af van de locale 35 statistiek van het videosignaal. Dit is de statistische verdeling van de amplitudewaarden van videosignaalsamples of DPCM-samples die in de buurt liggen van het,te coderen DPCM-sample, dit laatste eventueel daarbij .880 0988 PHN 12.523 7 inbegrepen.

Een uitvoeringsvorm van een dergelijke VLC-schakeling is weergegeven in figuur 2. Hierbij wordt een codeerboek bepaald aan de hand van de amplitude verdeling van de DPCM-samples in een verzameling 5 van 16 opeenvolgende DPCM-samples x(n), het te coderen sample daarbij inbegrepen. Deze verzameling stelt nu de eerder genoemde referentieverzameling voor. Meer in het bijzonder wordt nagegaan hoeveel van deze 16 opeenvolgende DPCM-samples van de referentieverzameling een amplitudewaarde hebben behorende tot de verzameling {a,b,g,h> en hoeveel 10 er een amplitudewaarde hebben behorende tot de verzameling fc,d,erf}. Afhankelijk van deze aantallen wordt uit 2 mogelijke codeerboeken er één gekozen. In het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld worden nu deze zelfde 16 DPCM-samples overeenkomstig het gekozen codeerboek omgezet in VLC-samples. Deze 16 DPCM-samples vormen nu dus tevens het eerder 15 genoemde signaalsegment.

Zoals in het voorgaande is aangegeven, kan een DPCM-sample pas worden gecodeerd als bekend is van welk codeerboek gebruik moet worden gemaakt. Omdat in het hier beschouwde uitvoeringsvoorbeeld de 16 DPCM-samples van het signaalsegment tevens de 20 referentieverzameling vormen kan dus pas tot codering van deze 16 DPCM-samples worden overgegaan nadat het laatste van deze 16 DPCM-samples is ontvangen. Daarom worden in dit uitvoeringsvoorbeeld deze 16 DPCM-samples ter tijdelijke buffering toegevoerd aan een geheugen 2.1 dat een capaciteit heeft voor het opslaan van 16 DPCM-samples x(n) en een 25 vertragingstijd die overeenkomt met 16 bemonsterperioden. Voor het bepalen van het codeerboek worden deze 16 DPCM-samples tevens toegevoerd aan een adaptieschakeling 2.14. In het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld bevat deze een eerste vergelijkingsschakeling 2.2 die aan zijn uitgang een logische waarde "1“ levert telkens als het betreffende DPCM-sample 30 een amplitudewaarde heeft behorende tot de verzameling {a,b,g,h} en die een logische waarde *0* levert telkens als het betreffende DPCM-sample een amplitudewaarde heeft behorende tot de verzameling {c,d,e,f}. Deze logische waarden worden toegevoerd aan een EN-poort 2.6, die tevens stuurpulsen ontvangt van een stuurschakeling 2.5. Deze ontvangt van een 35 klokpulsgenerator 2.4 klokpulsen die optreden met een frequentie van bijvoorbeeld f(m)=4*f(s). Ingevolge deze klokpulsen levert de stuurschakeling 2.5 aan EN-poort 2.6 een stuurpuls via leiding 2.11 .8800988 PHN 12.523 8 telkens nadat een nieuw DPCM-sample aan de vergelijkingsschakeling 2.2 is toegevoerd. Afhankelijk van het feit of deze vergelijkingsschakeling een logische “1" dan wel een logische "0" levert wordt deze stuurpuls al of niet toegevoerd aan een tellerschakeling 2.3, waardoor zijn 5 tellerstand al of niet met een eenheid wordt verhoogd. De tellerschakeling 2.3 telt aldus de DPCM-samples van de referentieverzameling die een amplitudewaarde hebben behorend tot de verzameling {a,b,g,h>. Telkens nadat de vergelijkingsschakeling 2.2 een reeks van 16 opeenvolgende DPCM-samples heeft ontvangen levert de 10 stuurschakeling 2.5 een stuurpuls via leiding 2.12 aan een verdere EN-poort 2.7. Tengevolge daarvan wordt de actuele tellerstand TS van tellerschakeling 2.3 via deze EN-poort 2.7 toegevoerd aan een tweede vergelijkingsschakeling 2.8, die een codeerboeksignaal CS levert.

Daarna levert de stuurschakeling 2.5 een verdere stuurpuls via leiding 15 2.13 die de tellerschakeling 2.3 reset, waardoor deze is voorbereid voor het tellen van de DPCM-samples met een amplitudewaarde behorende tot de verzameling {a,b,g,h} van de volgende groep van 16 opeenvolgende DPCM-samples.

In vergelijkingsschakeling 2.8 wordt de tellerstand TS 20 vergeleken met een drempelwaarde. Is TS kleiner dan of gelijk aan deze drempelwaarde dan wordt het codeerboeksignaal CS gelijk aan de logische waarde ”0". Is TS groter dan deze drempelwaarde, dan wordt CS gelijk aan-de logische waarde “1". Meer in het bijzonder wordt in deze uitvoeringsvorm de drempelwaarde gelijk gekozen aan 8. Het 25 codeerboeksignaal CS, dat tevens het uitgangssignaal is van adaptieschakeling 2.14, wordt als adres toegevoerd aan een geheugen 2,9 en adresseert één van in dit geval twee codeerboeken die daarin zijn opgeslagen. Bij de eerstvolgende 16 bemonsterpulsen worden de 16 DPCM-samples x(n) in geheugen 2.1 één voor één als adres toegevoerd 30 aan het geheugen 2.9, dat daardoor telkens een codewoord c(n) uit het geadresseerde codeerboek levert. De aldus verkregen codewoorden en het codeerboeksignaal CS worden verder toegevoerd aan een multiplexer 2.10 die telkens het codeerboeksignaal CS gevolgd door de daarbij behorende 16 codewoorden c(n) levert aan de buffer 1.4. Zoals reeds vermeld worden 35 het codeerboeksignaal CS en de codewoorden c(n) tijdelijk in de buffer 1.4 opgeslagen om ze met een constante bitrate te kunnen overdragen naar de ontvanger.

.8800988 PHN 12.523 9

In de ontvanger 1.11 worden een ontvangen decodeerboeksignaal CS' en ontvangen codewoorden c'(n) tijdelijk opgeslagen in de buffer 1.6.; zie figuur 1. Dan wordt eerst het decodeerboeksignaal CS' en vervolgens, in het ritme van de 5 bemonsterfrequentie, de codewoorden c'(n) toegevoerd aan de variabele lengte decodeerinrichting 1.7, waarvan een uitvoeringsvoorbeeld is weergegeven in figuur 3. In dit uitvoeringsvoorbeeld bevat de decodeerinrichting 1.7 een demultiplexer 3.1, die het decodeerboeksignaal CS' scheidt van de codewoorden c'(n). Het 10 decodeerboeksignaal CS' wordt via een leiding 3.3 als adres toegevoerd aan een geheugen 3.2, bijvoorbeeld een ROM, terwijl de daaropvolgende codewoorden cf(n) één voor één in het ritme van de bemonsterfrequentie eveneens als adres aan dit geheugen wordt toegevoerd via een leiding 3.4. Dit geheugen 3.2 bevat 2 decodeerboeken, dat wil 15 zeggen 2 maal 8 geheugenplaatsen die elk een DPCM-sample van vaste lengte bevatten en die elk door een VLC-sample kunnen worden geadresseerd. Het ontvangen decodeerboeksignaal CS' selecteert het gewenste decodeerboek. Aan de uitgang van geheugen 3.2 verschijnen nu, in het ritme van de bemonsterfrequentie, de DPCM-samples x'(n) van 20 vaste lengte en deze worden toegevoerd aan de inverse DPCM-schakeling 1.8, zoals is weergegeven in figuur 1.

Volledigheidshalve zijn in figuur 4 ter illustratie twee mogelijke codeerboeken en de daarmee overeenkomende twee decodeerboeken aangegeven. Figuur 4a geeft in kolom I de 8 mogelijke amplitudewaarden 25 van de DPCM-samples (hier genummerd a tot en met h). In kolom II is een eerste reeks codewoorden van variabele lengte gegeven, die een eerste codeerboek vormt. Meer in het bijzonder is hier gekozen voor een zelf-synchroniserende code die daardoor is gekenmerkt dat elke 1-0 of 0-1 overgang het einde van een codewoord markeert, hetgeen in de praktijk 30 van voordeel is voor de implementatie van de decoder. In kolom III is een tweede reeks codewoorden van variabele lengte gegeven, die een tweede codeerboek vormt. De verzameling codewoorden van dit tweede codeerboek is hier gekozen als een permutatie van de verzameling codewoorden van het eerste codeerboek dat in kolom I is aangegeven. Het 35 gevolg hiervan is dat de codewoorden van dit tweede codeerboek dezelfde synchroniserende eigenschappen hebben als die van het eerste codeerboek. Deze codeerboeken zijn opgeslagen in het geheugen 2.9.

880 0988 w PHN 12.523 10

Figuur 4b geeft in kolom I de 8 mogelijke codewoorden van variabele lengte. In kolom II is een eerste reeks amplitudewaarden van DPCM-samples gegeven, die een eerste decodeerboek vormt, dat overeenkomt met het eerste codeerboek dat in kolom II van figuur 4a is weergegeven. In 5 kolom III is een tweede reeks amplitudewaarden van DPCM-samples gegeven, die een tweede decodeerboek vormt, dat overeenkomt met het tweede codeerboek dat in kolom III van figuur 4a is weergegeven. Deze decodeerboeken zijn opgeslagen in het geheugen 3.2.

Het eerste codeerboek (en dus ook het eerste 10 decodeerboek) wordt gekozen wanneer locaal gezien de middelste amplitudewaarden meer voorkomen dan de buitenste amplitudewaarden. Het tweede codeerboek (en dus ook het tweede decodeerboek) wordt gekozen wanneer locaal de buitenste amplitudewaarden meer voorkomen dan de middelste. Doordat nu de meest voorkomende amplitudewaarden "korte" 15 codewoorden toegewezen krijgen, en de minder vaak voorkomende "lange" codewoorden, wordt een efficiënte bitrate-reductie gerealiseerd.

In het in figuur 2 aangegeven uitvoeringsvoorbeeld is verondersteld dat het geheugen 2.9 twee codeerboeken bevat. Het is echter zeer goed mogelijk om dit geheugen van meer dan twee codeerboeken 20 te voorzien. Dit is zinvol als de verzameling van alle mogelijke amplitudewaarden van DPCM-samples verdeeld wordt in meer dan twee deelverzamelingen, In dat geval zal de eerste vergelijkingsschakeling kunnen worden ingericht om de amplitudewaarde verdeling van de referentiewoorden (hier DPCM-samples) van de referentieverzameling over 25 deze vaste deelverzamelingen te bepalen. De tellerschakeling 2.3 wordt dan zodanig ingericht dat zij voor elke deelverzameling aangeeft hoeveel DPCM-samples van de referentieverzameling een overeenkomstige amplitudewaarde hebben. Na elke referentieverzameling worden deze gegevens toegevoerd aan de tweede vergelijkingsschakeling, die dan kan 30 worden uitgevoerd om aan de hand van meerdere drempelwaarden te bepalen welk codeerboek gekozen moet worden.

In het in figuur 2 aangegeven uitvoeringsvoorbeeld wordt de referentieverzameling gevormd door dezelfde samples als waaruit het te coderen signaalsegment bestaat. Het is echter ook mogelijk om de 35 referentieverzameling ten opzichte van het signaalsegment anders te kiezen. Wanneer voor elk signaalsegment de bijbehorende referentieverzameling bestaat uit samples die allemaal voorafgaan aan .8800988 PHN 12.523 11 het te coderen signaalsegment, dan hoeft er geen informatie omtrent het gebruikte codeerboek te worden overgezonden naar de variabele lengte decodeer schakeling in de ontvanger.

Zou bijvoorbeeld voor elk te coderen signaalsegment van 5 16 DPCM-samples de bijbehorende referentieverzameling bestaan uit het aan dit signaalsegment voorafgaande signaalsegment, dan hoeven de DPCM-samples x(n) niet vertraagd te worden alvorens ze kunnen worden gecodeerd. Dit betekent dat in het uitvoeringsvoorbeeld van figuur 2 het geheugen 2.1 kan vervallen. In dat geval namelijk zal de tweede 10 vergelijkingsschakeling 2.8 op grond van de amplitudewaarde verdeling binnen het voorafgaande signaalsegment al een codeerboeksignaal CS voor het actuele signaalsegment hebben bepaald, en kan elk DPCM-sample direct aan het geheugen 2.9 worden toegevoerd. Verder hoeft CS dan ook niet te worden overgedragen naar de ontvanger, maar zal daar uit de ontvangen 15 codewoorden kunnen worden teruggewonnen. Een ontvanger die daartoe is ingericht is weergegeven in figuur 5. De variabele lengte decodeer schakeling 1.7 is in hoofdzaak op dezelfde wijze opgebouwd als de in figuur 2 aangegeven variabele lengte codeer schakeling, maar verschilt daarvan hierin dat het uitgangssignaal van het geheugen 3.2 wordt 20 toegevoerd aan de adaptieschakeling 2.14, die hier op dezelfde wijze kan zijn opgebouwd als de in figuur 2 weergegeven adaptieschakeling 2.14.

Zij levert een decodeerboeksignaal CS', dat wordt toegevoerd aan het geheugen 3.2 voor de decodering van de eerstvolgende codewoorden c'(n).

In het uitvoeringsvoorbeeld van figuur 2 is er van 25 uitgegaan dat het te coderen signaalsegment samenvalt met de referentieverzameling. In het uitvoeringsvoorbeeld van figuur 5 is er van uitgegaan dat de referentieverzameling wordt gevormd door 16 direct aan het te coderen signaalsegment voorafgaande DPCM-samples.

In figuur 6 is een andere locatie weergegeven van de 30 referentieverzameling ten opzichte van het bijbehorende te coderen signaalsegment. Meer in het bijzonder toont deze figuur vier opeenvolgende beeldlijnen van een videoraster of videobeeld, genummerd n tot en met n+3. Op beeldlijn n+2 zijn 16 beeldelementen door punten aangegeven waarvan de corresponderende DPCM-samples het te coderen 35 signaalsegment voorstellen. De met deze beeldelementen corresponderende beeldelementen van de voorafgaande beeldlijn n+1 zijn met kruisjes aangegeven. De met laatstgenoemde beeldelementen corresponderende DPCM- .8800988 *

V

PHN 12.523 12 samples stellen de referentieverzameling voor.

Figuur 7 geeft een uitvoeringsvoorbeeld van een variabele lengte codeer schakeling waarbij de in figuur 6 aangegeven relatie tussen de referentieverzameling en het te coderen signaalsegment 5 bestaat. Deze uitvoeringsvorm komt grotendeels overeen met die van figuur 2, maar verschilt daarvan hierin dat van de binnenkomende DPCM-samples x(n) opeenvolgende reeksen, elk overeenkomend met een beeldlijn, beurtelings worden toegevoerd aan één van twee lijngeheugens 7.1 en 7.2. Terwijl het ene lijngeheugen wordt gevuld met DPCM-samples, wordt 10 de inhoud van het andere lijngeheugen toegevoerd aan het geheugen 7.3 en tevens aan de adaptieschakeling 2.14, waarvan de opbouw in figuur 2 is weergegeven. Eenvoudigheidshalve zal worden verondersteld dat een beeldlijn 720 DPCM-samples omvat. Dit betekent dat, indien de referentieverzameling 16 referentiewoorden groot is, er per beeldlijn 45 15 codeerboeksignalen CS worden gegenereerd. Deze worden successievelijk toegevoerd aan een geheugen 7.4, waar ze vertraagd worden gedurende één lijnperiode. Wanneer dan de inhoud van de volgende beeldlijn aan het geheugen 7.3 wordt toegevoerd, adresseren de 45 codeerboeksignalen CS, die horen bij de betreffende 45 referentieverzamelingen, voor elk 20 van de 45 signaalsegmenten van de nieuwe lijn het bijbehorende codeerboek. Bij deze uitvoeringsvorm is het niet nodig om informatie omtrent de gekozen codeerboeken over te zenden naar de ontvanger. Deze kan in hoofdzaak op dezelfde wijze worden uitgevoerd als de in figuur 5 weergegeven ontvanger, met dien verstande dat evenals in de in figuur 7 25 aangegeven zender, tussen de adaptieschakeling 2.14 en het geheugen 3.2 een verder geheugen moet worden opgenomen voor het opslaan van de 45 per beeldlijn gegenereerde decodeerboeksignalen CS'. Dit verdere geheugen is in figuur 5 aangegeven door het gestippelde blok 7.4.

Hier zij opgemerkt dat de signaalsegmenten en de 30 referentieverzamelingen, die in de hier beschreven uitvoeringsvoorbeelden elk 16 DPCM-samples omvatten, ook (eventueel onderling verschillende) andere aantallen samples kunnen bevatten.

Tenslotte zij opgemerkt dat aan de adaptieschakeling in de zender in plaats van DPCM-samples ook videosignaalsamples kunnen 35 worden toegevoerd. De referentieverzameling bestaat immers niet noodzakelijkerwijs uit DPCM-samples. Indien de in de zender opgewekte codeerboeksignalen niet van de zender naar de ontvanger worden .8800988 5 PHN 12.523 13 overgedragen kunnen in de ontvanger dan ook de uitgangssamples van de DPCM-coder aan de adaptieschakeling worden toegevoerd ter opwekking van de decodeerboeksignalen aldaar.

. 880 0988

Claims

1. Systeem voor overdracht van een videosignaal van een zender naar een ontvanger in een gedigitaliseerde vorm die wordt verkregen door middel van differentiële pulscode modulatie (DPCM), waarbij de zender is voorzien van een differentiële pulscode modulator 5 die èen uit signaalwoorden bestaand uitgangssignaal levert, welke signaalwoorden additioneel in een variabele lengte codeerschakeling aan een variabele lengte codering worden onderworpen, ter opwekking van codewoorden van variabele lengte, en waarbij de ontvanger is voorzien van een variabele lengte decodeerschakeling ter omzetting van de 10 ontvangen codewoorden van variabele lengte in signaalwoorden van vaste lengte die additioneel aan een differentiële pulscode demodulator worden toegevoerd, met het kenmerk, dat de variabele lengte codeerschakeling in de zender is voorzien van: - middelen voor het definiëren van aaneengesloten signaalsegmenten, 15 elk bestaande uit een reeks opeenvolgende signaalwoorden; - middelen om voor elk signaalsegment een referentieverzameling te definiëren, bestaande uit een aantal referentiewoorden die gerelateerd zijn aan een aantal ten opzichte van het signaalsegment voorafbepaalde signaalwoorden en die gecorreleerd zijn met de 20 signaalwoorden van het signaalsegment; - middelen om van de aldus samengestelde referentieverzameling een statistische grootheid te bepalen en onder besturing daarvan een codeerboeksignaal op te wekken; - middelen om onder besturing van genoemd codeerboeksignaal uit een 25 vaste verzameling codeerboeken een codeerboek te selecteren; - middelen om per signaalsegment de signaalwoorden volgens het geselecteerde codeerboek om te zetten in codewoorden van variabele lengte; en dat de variabele lengte decodeerschakeling in de ontvanger is 30 voorzien van: - middelen om voor elk ontvangen signaalsegment een decodeerboeksignaal uit het ontvangen signaal op te wekken dat overeenkomt met het codeerboeksignaal dat in de zender voor het betreffende signaalsegment is opgewekt; 35. middelen om onder besturing van genoemd decodeerboeksignaal uit een vaste verzameling decodeerboeken een decodeerboek te selecteren; - middelen om voor elk ontvangen signaalsegment de codewoorden van .8800988 PHN 12.523 15 variabele lengte overeenkomstig het geselecteerde decodeerboek om te zetten in signaalwoorden.

2. Zender geschikt voor toepassing in een systeem volgens conclusie 1r die is voorzien van een differentiële pulscode modulator 5 die een uit signaalwoorden bestaand uitgangssignaal levert, welke signaalwoorden additioneel in een variabele lengte codeerschakeling aan een variabele lengte codering worden onderworpen, ter opwekking van codewoorden van variabele lengte, met het kenmerk, dat de variabele lengte codeerschakeling in de zender is voorzien van: 10. middelen voor het definiëren van aaneengesloten signaalsegmenten, elk bestaande uit een reeks opeenvolgende signaalwoorden; - middelen om voor elk signaalsegment een referentieverzameling te definiëren, bestaande uit een aantal referentiewoorden die gerelateerd zijn aan een aantal ten opzichte van het signaalsegment 15 voorafbepaalde signaalwoorden en die gecorreleerd zijn met de signaalwoorden van het signaalsegment; - middelen om van de aldus samengestelde referentieverzameling een statistische grootheid te bepalen en onder besturing daarvan een codeerboeksignaal op te wekken; 20. middelen om onder besturing van genoemd codeerboeksignaal uit een vaste verzameling codeerboeken een codeerboek te selecteren; - middelen om per signaalsegment de signaalwoorden volgens het geselecteerde codeerboek om te zetten in codewoorden van variabele lengte.

3. Zender volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat genoemde codeerboeken verschillende permutaties zijn van éénzelfde verzameling codewoorden van variabele lengte.

4. Zender volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat genoemde statistische grootheid bestaat uit een groep telwoorden die elk 30 aangeven hoeveel referentiewoorden van de beschouwde referentieverzameling behoren tot een bepaalde deelverzameling van de verzameling van alle mogelijke grootten van de referentiewoorden.

5. Zender volgens één der conclusies 2 tot en met 4, met het kenmerk, dat voor elk signaalsegment de bijbehorende 35 referentieverzameling uitsluitend uit referentiewoorden bestaat die geen signaalwoorden van het signaalsegment zijn en die niet gerelateerd zijn aan de signaalwoorden van het signaalsegment. 880 0988 t* *» PHN 12.523 16

6. Zender volgens één der conclusies 2 tot en met 4, met het kenmerk, dat de variabele lengte codeerschakeling in de zender is voorzien van: een multiplexer die de opgewekte codewoorden van variabele lengte en het 5 opgewekte codeerboeksignaal in multiplex toevoert aan de ontvanger.

7. Ontvanger geschikt voor toepassing in een systeem volgens conclusie 1, en geschikt voor het ontvangen van signalen uitgezonden door een zender volgens één der conclusies 2 tot en met 6, en die is voorzien van een variabele lengte decodeerschakeling ter omzetting van 10 de ontvangen codewoorden van variabele lengte in signaalwoorden van vaste lengte die additioneel aan een differentiële pulscode demodulator worden toegevoerd, met het kenmerk, dat de variabele lengte decodeerschakeling in de ontvanger is voorzien van: - middelen om voor elk ontvangen signaalsegment een decodeerboeksignaal 15 uit het ontvangen signaal op te wekken dat overeenkomt met het codeerboeksignaal dat in de zender voor het betreffende signaalsegment is opgewekt; - middelen om onder besturing van genoemd decodeerboeksignaal uit een vaste verzameling decodeerboeken een decodeerboek te selecteren; 20. middelen om voor elk ontvangen signaalsegment de codewoorden van variabele lengte overeenkomstig het geselecteerde decodeerboek om te zetten in signaalwoorden.

8. Ontvanger volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat genoemde decodeerboeken verschillende permutaties zijn van éénzelfde 25 verzameling signaalwoorden van vaste lengte.

9. Ontvanger volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat genoemde middelen om per ontvangen signaalsegment een decodeerboeksignaal op te wekken uit de ontvangen signalen omvatten: - middelen om voor elk signaalsegment een referentieverzameling te 30 definiëren, bestaande uit een aantal referentiewoorden die gerelateerd zijn aan een aantal ten opzichte van het signaalsegment voorafbepaalde signaalwoorden en die gecorreleerd zijn met de signaalwoorden van het signaalsegment; - middelen om van de aldus samengestelde referentieverzameling een 35 statistische grootheid te bepalen.

10. Ontvanger volgens conclusie 7 of 8, geschikt voor ontvangst van signalen van een zender volgens conclusie 6, met het *8800988 PHN 12.523 17 kenmerk, dat genoemde middelen om per ontvangen signaalsegment een decodeerboeksignaal op te wekken uit de ontvangen signalen omvatten·, een demultiplexer die genoemd decodeerboeksignaal scheidt van de ontvangen codewoorden van variabele lengte. .880 0988