DE1911338B2

DE1911338B2 - Verfahren und schaltungsanordnung zur zeitmultiplexen ueber tragung von mehreren aus bildpunkten zweier helligkeits grade bestehenden bildern

Info

Publication number: DE1911338B2
Application number: DE19691911338
Authority: DE
Inventors: Felix Hugo DipL-Ing. Adliswil; Seitzer Dieter Ph. Dipl.-Ing. Gattikon; Stucki Peter DipL-Ing. Thalwil; Closs (Schweiz)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1968-07-12
Filing date: 1969-03-06
Publication date: 1971-11-18
Also published as: US3647949A; FR2012811B1; GB1256631A; CH476392A; FR2012811A1; DE1911338A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zeitmulti- ist ein solches zentralgesteuertes System nicht anplexen Übertragung von mehreren aus Bildpunkten wendbar.

zweier Helligkeitsgrade bestehenden Bildern zwischen Bei dem sogenannten Pulse-Code-Modulationsvereiner Mehrzahl von Abtast- und Empfangsstationen, fahren (PCM) wird die Erkenntnis ausgenutzt, daß es bei dem mehrere zu übertragende Bilder gleichzeitig 5 für eine gute Wiedergabequalität am Empfänger abgetastet und dabei dem Bildinhalt entsprechende genügt, von einem analogen Signal, beispielsweise elektrische Signalfolgen erzeugt werden, die auf Ein- einem Sprachsignal, nur in kurzen Zeitabständen abgegangskanäle einer Multiplexeinrichtung gegeben wer- tastete Augenblickswerte zu übertragen, wenn die den, die ausgangsseitig mit einer oder mehreren Über- Abtastfrequenz mindestens doppelt so hoch ist wie tragungsleitungen verbunden ist, derart, daß die io die höchste Sprachfrequenz. Die Bandbreite einer Multiplexeinrichtung beim Eintreffen der jeweils einem Übertragungsleitung gestattet es, die meistens binär Bildpunkt entsprechenden Einzelsignale der ihr züge- codierten Augenblickswerte einer Vielzahl von Sprachführten Signalfolgen ein die Adresse einer dem be- kanälen gleichzeitig zu übermitteln, indem man die treffenden Eingangskanal zugeordneten Empfangs- Augenblickswerte aller Kanäle während eines Abtaststation kennzeichnendes Signal erzeugt und einer 15 Zeitintervalls nacheinander überträgt. Die Sprach-Übertragungsleitung zuführt und daß die Verbindungs- Signalinformation ist im übertragenen Code enthalten, wege zu den Empfangsstationen von den Adressen- während die Adresse des Empfängers durch die Lage Signalen über eine Adreß-Decodierungsschaltung direkt der Codezeichen innerhalb eines Zeitintervalls bedurchgeschaltet werden. Des weiteren betrifft die stimmt ist. Da jeder Verbindung ein bestimmter Erfindung einige Schaltungsanordnungen zur Durch- 20 Zeitabschnitt des Abtastintervalls zugeordnet ist, führung dieses Verfahrens. werden die Sprachpausen bei diesem Verfahren nicht

Um die zur Informationsübermittlung verwendeten ausgenutzt, so daß die Einsparung an Übertragungsund vor allem bei langen Übertragungswegen sehr leitungen begrenzt bleibt.

teuren Übertragungsleitungen, z. B. Atlantikkabel, Ein weiteres Multiplexsystem zur Sprachübertragung

besser auszunützen, sind sogenannte Multiplexver- 25 wird in dem Artikel »Eine 30-Kanal-Multiplexeinrichfahren entwickelt und verwendet worden. Diese Ver- tung nach dem lagemodulierten Adressencodesystem« fahren basieren auf der Erkenntnis, daß der beispiels- von E. A c s und O. H u 11 e r beschrieben, der in weise über einen Sprachkanal übertragene Nach- »Nachrichtentechnik« 17, 1967, S. 55 bis 58, veröffentrichtengehalt die Übertragungskapazität bzw. die licht wurde. In diesem System, das einem PCM-System Bandbreite vor allem von Breitbandübertragungslei- 30 im Prinzip sehr ähnlich ist, sind die Rollen von Code tungen nicht voll ausnutzt. Weiterhin wird vor allem und Lage als Informationsträger vertauscht: Die auch die Tatsache ausgenutzt, daß während des Adresse ist im Code enthalten, während die Sprach-Bestehens einer Verbindung zwischen einer Sende- Signalinformation durch die Lage der Codezeichen und einer Empfangsstation nicht ständig Nachrichten- bestimmt wird. Die Sprachsignale einer Vielzahl von signale übertragen werden, so z. B. während einer 35 Eingangskanälen werden mit einem Referenzsignal Sprechpause. Wird über die Übertragungsleitung nur verglichen, dessen Amplitude während eines Abtasteine Verbindung hergestellt, so bleibt die Leitung für Intervalls alle Amplitudenwerte von Null bis zum die Dauer der Pausen ungenutzt, während durch die möglichen Maximalwert durchläuft. Jeweils bei ÜberAnwendung von geeigneten Multiplexverfahren eine einstimmung von Sprach- und Referenzsignal wird die praktisch hundertprozentige Leitungsbelegung erreicht 40 Adresse des betreffenden Eingangskanals übertragen, werden kann. Bei gleichem Amplitudenwert zweier oder mehrerer

Einige für die Sprachübermittlung bekanntgewor- Sprachsignale wird das Signal nur eines Kanals in dene Verfahren werden im folgenden angeführt. Form der Kanaladresse sofort übertragen; die anderen

Das sogenannte TASI-System, das in einem Artikel Signale werden verzögert unter Inkaufnahme einer »Time Assignment Speech Interpolation (TASI)« von 45 Amplitudenverfälschung übermittelt. Dieses Verfahren C. E. E. Clinch (publiziert in »The Post Office ist bei den relativ niedrigen Sprachfrequenzen anwend-Electrical Engineer Journal«, 53/1960, Teil I) beschrie- bar, aber für die Übertragung beispielsweise von ben wird, wird für Atlantikverbindungen verwendet. Fernsehbildern infolge der hohen erforderlichenBand-Mit Hilfe relativ aufwendiger Schalteinrichtungen breite der Übertragungsleitung beim heutigen Stand können bis zu 72 Verbindungen über 36 Übertragungs- 50 der Technik in der beschriebenen Form nicht ausleitungen hergestellt werden. Dies ist möglich, da führbar. Mit diesem System können die Sprachpausen jeder nur für eine Sprechrichtung benutzte Über- ausgenutzt werden, und man erhält eine relativ gute tragungskanal höchstens während 50 °/₀ der gesamten Sprachübertragungsqualität, da für die Vielzahl von Verbindungszeit ausgenutzt wird. Jeweils bei Sprach- Sprechern praktisch mit einer statistischen Sprachbeginn wird durch eine zentrale Steuerungseinrichtung 55 amplitudenverteilung gerechnet werden kann; eine ein Übertragungsweg durchgeschaltet, der während Voraussetzung, die bei der Bildübertragung von der tatsächlichen Sprechdauer aufrechterhalten bleibt. beispielsweise Schwarz-Weiß-Dokumenten normaler-Der Aufwand ist hoch und infolge des relativ geringen weise nicht gegeben ist.

Kompressionsfaktors (72:36 = 2) nur bei sehr teuren Die bisher beschriebenen Systeme sind für Bild-

Übertragungsleitungen gerechtfertigt. Die während 60 übertragungsmultiplexverfahren aus den angeführten der Zeit des Verbindungsaufbaus (minimal 20 ms) Gründen nicht oder nur mit relativ geringem Vorteil, anfallenden Sprachsignale gehen verloren. Es hat sich d. h. niedrigem Kompressionsfaktor, anwendbar, im praktischen Betrieb jedoch herausgestellt, daß dies Der Vollständigkeit halber sei noch ein recht

die Sprachqualität nicht störend beeinflußt; für eine interessantes Verfahren genannt, bei dem eine Bild-Übertragung von Bildsignalen, bei der jedes Einzel- 65 Übertragung einem bereits gegebenen Nachrichtensignal einen wesentlichen Informationsgehalt besitzt Übertragungsband überlagert wird. Dieses Verfahren und wo eine Verbindungsumschaltung für jeden wurde von Griffin, Lippard und F ο i 1 e s in einzelnen Bildpunkt erforderlich werden kanu, IEEE TRANS on Communication Technology, Vol.

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Com-15, Nr. 2, April 1967, S. 243 ff., unter dem Titel bei dem die Bildpausen ausgenutzt werden. Darüber »Simultaneous Transmission of Facsimile and Message hinaus ist eine weitere Erhöhung der Zahl der über Traffic Over a Microwave Baseband« angegeben. eine Übertragungsleitung zu übertragenden BiId-Dabei wird eine Bildübertragung mit einer bereits kanäle möglich, da man bestimmte Eigenschaften des vorhandenen Nachrichtenverbindung multiplexiert; 5 die empfangenen Bilder betrachtenden Auges auseine eigentliche Multiplexierung von mehreren Bild- nutzen kann. Hierdurch ist eine wesentliche Herabübertragungsverbindungen ist somit dadurch nicht ge- setzung der z. B. bei konventionellen Fernsehübertrageben, gungen üblichen Bildwiederholungsfrequenz von 30

Für die Übertragung von Bildsignalen wurden Vei- Bildern pro Sekunde möglich, ohne eine wesentliche

fahren bekannt, die als »run length«-Verfahren bezeich- io Verschlechterung der Qualität der empfangenen Bilder

net werden, bei denen den Abstand beispielsweise in Kauf nehmen zu müssen.

zweier schwarzer Bildpunkte bestimmende Code- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein signale übertragen werden. Ein solches Verfahren Verfahren zur Bildübertragung unter Multiplexbildung wurde von C. C h e r r y et al in dem Artikel »An und Übertragung reiner Adreßeninformationen ohne Experimental Study of the Possible Bandwidth Com- 15 zusätzliche Amplitudeninformationen eine Lösung für pression of Visual Image Signals« beschrieben (publi- die beim gleichzeitigen Auftreten mehrerer Eingangsziert in Proceedings IEEE November 1963, S. 1507 bis signale entstehenden Probleme anzugeben.
1517). Solche Verfahren nutzen die Tatsache aus, daß Die Lösung dieser Aufgabe für ein eingangs genanneine Druckseite z. B. nur etwa 10 °/₀ schwarze Bild- tes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß beim punkte aufweist, die die eigentliche Information be- 20 gleichzeitigen Auftreten mehrerer Eingangssignale Inhalten. Die Übertragung der Weißwerte ist also un- durch eine Prioritätsschaltung eines der Einzelsignale nötig. Eine Kompression wird dadurch erreicht, daß zur Übertragung ausgewählt wird,
jeweils nur den Abstand nacheinander abgetasteter In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen dieses schwarzer Bildpunkte bestimmende Codesignale über- Verfahrens sowie Prioritätsschaltungen und eine tragen werden. Die erforderliche Bandbreite wird 25 Adreß-Decodierschaltung zur Durchführung des Verreduziert, indem die Codesignale in zeitlich gleichen fahrens beschrieben.

Abständen übertragen werden. Empfangsseitig wird Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach-

dadurch eine Zeitkorrektur erforderlich, die einen folgend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es

erheblichen Aufwand an Zwischenspeichern mit sich zeigt

bringt. 30 F i g. 1 ein Übersichtsschema eines Übertragungs-

Ein anderes, ebenfalls echtes Bildübertragungs- systems, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren

Multiplexverfahren ist in der deutschen Patentschrift betrieben werden kann,

1209151 angegeben. Dieses Verfahren ist gekenn- F i g. 2 eine schematische Darstellung der Arbeitszeichnet durch den Bildaufnahmegeräten nachge- weise des erfindungsgemäßen Verfahrens,
schaltete optische Bildwiedergabegeräte und eine diesen 35 F i g. 3 das Blockschaltbild der in F i g. 1 gezeigten Wiedergabegeräten gemeinsam zugeordnete Bildauf- Codier- und Multiplexschaltung,
nahmeeinrichtung, welche die von den Bildwiedergabe- F i g. 4 den detaillierten Aufbau der im Blockschaltgeräten erzeugten Bilder in eine Folge elektrischer bild der F i g. 3 gezeigten Codier- und Multiplex-Signale umwandelt, die zusammen mit Identifizierungs- schaltung,

Signalen einkanalig an eine Empfangsstation übermit- 40 F i g. 5 den Aufbau der in F i g. 1 gezeigten Adreß-

telt, dort mit Hilfe der Identifizierungssignale ent- Decodierungsschaltung,

sprechend den einzelnen Bildern getrennt und den Fig. 6a eine schematische Darstellung eines Bildaufzeichnungsgeräten zugeleitet werden. Der Nach- Pseudo-Zufallsbildabtastverfahrens,
teil dieses Verfahrens ist, daß bereits vorhandene elek- F i g. 6b eine Darstellung der Reihenfolge, in der die trische Bildsignale vor der Multiplexierung noch ein- 45 Bildpunkte bei dem in Fig. 6a gezeigten Pseudomal sichtbar gemacht, optisch multiplexiert und ein Zufallsbildabtastverfahren abgetastet werden können, zweites Mal in elektrische Signale umgewandelt über- F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild einer Nachrichtentragen werden. Übertragungsanlage, die mit dem erfindungsgemäßen

Eine über die beschriebene optische Multiplexierung Verfahren betrieben werden kann. Sie eignet sich in hinausgehende, vorteilhaftere, rein elektrische Multi- 50 erster Linie zur Übertragung von Bildvorlagen, wobei plexierung ist in einer Arbeit von E. A c s in der Zeit- in dem Begriff »Bild« unter anderem auch Schriftschrift »Hochfrequenztechnik und Elektroakustik«, seiten, gedruckt, hand- oder maschinengeschrieben, Bd. 74 (1965), Heft 2 (Mai), S. 39 bis 47, insbesondere sowie beispielsweise Maschinenzeichnungen einzu-S. 42 bis einschließlich 44, beschrieben. A c s schlägt beziehen sind. Voraussetzung ist, daß das zu überein Mehrkanal-Nachrichtenübertragungsverfahren vor, 55 tragende Bild aus Bildpunkten von nur zwei verschiebei dem multiplex nur die die einzelnen Kanäle unter- denen Helligkeitsgraden besteht, beispielsweise also scheidenden Adressen übertragen werden. Eine zu- schwarze Schrift auf weißem Grund aufweist,
sätzliche Amplitudeninformation wird nicht durch- Die gezeigte Anlage weist sieben Abtaststationen 10-1 gegeben, wenn binäre Informationen zu übertragen bis 10-7 auf, die über Eingangsleitungen 11 mit einer sind. Dann kann gesetzt werden: Adresse = erste 60 Codier- und Multiplexschaltung 12 verbunden sind. Binärwertigkeit, keine Adresse = zweite Binärwertig- Von hier werden die eingehenden Signale aller Abkeit. Dies läßt sich vorzüglich für die Übertragung taststationen über eine Übertragungsleitung 13, die von Schwarz-Weiß-Informationen bei der Bildüber- beispielsweise aus einem Kabel, in anderen Ausfühmittlung anwenden. rungsbeispielen aber auch aus einer drahtlosen Ver-

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zur 65 bindung bestehen kann, zur Adreß-Decodierungs-Übertragung aus Bildpunkten zweier Helligkeitsgrade schaltung 14 gegeben, die die ankommenden Signale bestehenden Bildern basiert auf einem Multiplex- den Empfangsstationen 16-1 bis 16-7 über Teilnehmerverfahren, das dem vorbeschriebenen ähnlich ist und leitungen 15 zuführt. Bei dem im weiteren näher zu

beschreibenden System wird der Einfachheit halber eine feste Zuordnung von jeweils einer Abtaststation mit einer Empfangsstation angenommen, d. h., die von der Abtaststation 10-1 gelieferten Signale werden immer der Empfangsstation 16-1 zugeführt, die der Abtaststation 10-2 der Empfangsstation 16-2 usw. Durch Einsatz aufwendigerer Vermittlungsschaltungen wäre auch eine wahlweise Zuordnung möglich, jedoch kann das erfindungsgemäße Verfahren auch an Hand des einfachen Systems beschrieben werden.

Die Abtaststationen bestehen jeweils aus einer Fernsehkamera, die das zu übertragende Bild in der einfachsten Ausführung der Anlage im normalen Zeilenrasterverfahren abtastet, sowie aus einer Abtastschaltung, die die von der Kamera erzeugten kontinuierlichen Signalfolgen mit einer Frequenz abtastet, die mindestens doppelt so hoch ist wie die höchste in den Signalfolgen enthaltene Frequenz. Von den abgetasteten Augenblickswerten werden nur die unter einem bestimmten Schwellwert liegenden, schwarzen Bildpunkten entsprechenden, nach Umwandlung in einen positiven Eins-Impuls der der Abtaststation zugeordneten Eingangsleitung zugeführt. Eine detailliertere Schaltungsbeschreibung der Abtastschaltung wird hier nicht gegeben, da solche Schaltungen dem Fachmann hinreichend bekannt sind.

Die Eins-Signalfolgen aller Abtaststationen 10-1 bis 10-7 werden, wie im weiteren an Hand der F i g. 3 im Prinzip erläutert wird, codiert und mit Hilfe einer Multiplexschaltung 12 der gemeinsamen Übertragungsleitung 13 zugeführt, wobei für jedes übertragene Eins-Signal an Stelle dieses Signals die binär codierte Adresse der zugehörigen Empfangsstation übermittelt wird. Diese Adressensignale werden in der Adreß-Decodierungsschaltung 14 decodiert und der entsprechenden Empfangsstation in Form eines einfachen Eins-Signals zugeführt. Die Empfangsstationen bestehen jeweils aus einem konventionellen Fernsehempfänger, auf dem sich aus der Gesamtheit der während einer Bildabtastung übertragenen Eins-Signale das an der entsprechenden Abtaststation vorliegende Bild zusammensetzt. Voraussetzung ist, daß sämtliche im System verwendeten Fernsehkameras sowie die Empfangsgeräte synchron arbeiten, d. h. die Bild- und auch die Zeilenabtastungen jeweils zum genau gleichen Zeitpunkt beginnen. Da solche Synchronisationsmöglichkeiten dem Fachmann bekannt sind, werden die erforderlichen Schaltungen nicht näher beschrieben. Ein Bildanfangssignal kann beispielsweise in Form einer vorgegebenen Impulsfolge, die von einem Taktgenerator für das ganze System geliefert wird, an alle Abtast- und Empfangsstationen gegeben werden, wobei die gemeinsame Übertragungsleitung Verwendung finden kann. Die genaue Zeilen- und Bildpunktsynchronisation kann durch einen geeigneten Signalübertragungscode gewährleistet werden, beispielsweise durch Verwendung des in F i g. 1 durch die mit 17 gekennzeichnete Signalfolge dargestellten Codierungsprinzips, bei dem Null- und Eins-Signale jeweils durch eine Sinusperiode übertragen werden. Das Eins-Signal unterscheidet sich hierbei vom Null-Signal durch die Phasenlage der Sinuswelle.

In F i g. 2 ist schematisch das beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Codierungs- und Multiplexprinzip dargestellt, wobei wiederum das in F i g. 1 dargestellte Übertragungssystem zugrunde gelegt wurde. Der Übersichtlichkeit halber sind entsprechende Schaltungseinrichtungen in allen Zeichnungen der Vorliegenden Erfindungsbeschreibung mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Mit 10-1 bis 10-7 sind wiederum die Abtaststationen bezeichnet worden, deren Eins-Signale auf die Eingangsleitungen 11-1 bis 11-7 gegeben werden. In der gitterähnlichen Darstellung der F i g. 2 sind für jede der Eingangsleitungen 11-1 bis 11-7 für fünf aufeinanderfolgende Abtastzeitintervalle T₁ bis T₅ beispielsweise angenommene Eins-Signalfolgen gezeigt. Jedes

ίο Zeitintervall T entspricht einem Abtastintervall. Die Signale werden parallel der Codier- und Multiplexschaltung 12 zugeführt, deren Arbeitsweise an Hand des gewählten Beispiels erläutert wird. Während jedes Zeitintervalls T werden, gesteuert durch Impulse eines das System synchronisierenden Taktgenerators, alle Eingangsleitungen abgefragt. Wird auf einer dieser Leitungen ein Eins-Signal festgestellt, so wird dieses Signal in ein binär-codiertes Adressen signal umgeformt und der Übertragungsleitung 13 zugeführt.

Während eines Zeitintervalls T kann jeweils nur ein Adressensignal übertragen werden. Es können im Prinzip drei verschiedene Fälle auftreten:

1. Auf keiner der Eingangsleitungen 11 ist ein Eins-Signal vorhanden. In diesem Fall wird keine Adresse bzw. die Adresse Null übertragen.

2. Auf nur einer Eingangsleitung ist ein Eins-Signal vorhanden. Die Binäradresse der betreffenden Empfangsstation, die im Beispiel der der Abtast-

station entspricht, wird gebildet und über die Leitung 13 übertragen. Zum Beispiel lautet die Binäradresse der Station 16-5 (F i g. 1) 101.

3. Eins-Signale sind auf mehr als einer der Eingangsleitungen 11 vorhanden. In diesem Fall wird nur

eines der eintreffenden Eins-Signale nach erfolgter Adreßbildung über die Leitung 13 übertragen. Die restlichen gleichzeitig auftretenden Eins-Signale werden unterdrückt. 40

In der unteren Hälfte der F i g. 2 sind die auf die Übertragungsleitung 13 gegebenen Adressensignale schematisch gezeigt, die entsprechend den in den Zeitintervallen T₁ bis T₅ eintreffenden Abtastsignalen an der Schaltung 12 gebildet werden. Hierbei ist zu beachten, daß die angedeuteten Signale dem einfachen Adressen-Binärcode entsprechen; es wird bei dieser Darstellung vernachlässigt, daß für die Synchronisation des Systems gegebenenfalls eine andere Übertragungsform, wie sie beispielsweise durch die Kurve 17 in F i g. 1 gezeigt wurde, erforderlich ist.

Aus der F i g. 2 ist ersichtlich, daß für die in den ■ Zeitintervallen T₁, T₂, T₃ und T₆ abgetasteten Signale eine fehlerfreie Übertragung gewährleistet ist, während von den im Zeitintervall J₄ auftretenden beiden Eins-Signalen (von den Abtaststationen 10-3 und 10-4) nur ein Signal übertragen wird und zwar im gezeigten Beispiel das Signal der Station 10-3. Das von der Station 10-4 gelieferte Signal wird unterdrückt, wodurch sich im in der Empfangsstation 16-4 erzeugten Bild ein Fehler ergibt, indem an dem dem Zeitintervall J₄ entsprechenden Bildpunkt ein weißer Bildpunkt an Stelle eines schwarzen Punktes entsteht.

An Hand der F i g. 3 und 4 wird die Codier- und Multiplexschaltung 12 sowie deren Arbeitsweise näher beschrieben, wobei auch die in Fall 3 (gleichzeitiges Eintreten von Eins-Signalen auf mehreren Eingangsleitungen) erforderliche Auswahl des gemäß

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einem Prioritätsschema zu übertragenden Signals tungen 43-1 und 44-1, die die Funktion y = X^x₂ auserläutert wird. führen, d.h. ein Ausgangssignal liefern, wenn der in

F i g. 3 zeigt das Blockschaltbild der in F ig. 1 mit der Zeichnung mit einem Punkt versehene Eingang X₁ dem Bezugszeichen 12 bezeichneten Codier- und auf Nullpotential liegt, während der zweite Eingang X₂ Multiplexschaltung. Die dargestellte Einrichtung be- .ι 5 positives Potential aufweist. Darüber hinaus dient eine sitzt sieben Eingänge 1 bis 7, die mit den von sieben ODER-Schaltung 45-1 als Verbindung zur Stufe 2, Abtaststationen 10-1 bis 10-7 kommenden Eingangs- d. h. zur Schaltung 31-21. Das Register 46-1 besteht leitungen 11-1 bis 11-7 verbunden sind. Jeweils zwei aus drei binären Stufen und dient zur Bildung und Eingänge sind in Stufe 1 der Schaltung mit einer der Aufnahme der binär .,verschlüsselten Adresse entweder logischen Schaltungen 31-11, 31-12 oder 31-13 ver- io der mit dem Eingang 1 verbundenen Abtaststation 10-1 bunden, die unter Steuerung einer durch Taktgeber- oder der mit dem Eingang 2 verbundenen Abtastimpulse (Eingang^) geschalteten Flip-Flop Schal- station 10-2.

tung 30-1 bei Vorhandensein eines Eins-Signals auf Die Wirkungsweise der Schaltung wird im folgenden

wenigstens einem der beiden Eingänge ein Eins-Signal an Hand der möglichen Eingangssignalkombinationen

sowie die binäre Adresse einer ein Eins-Signal liefern- 15 beschrieben, wobei ein EinsrSignal einem positiven

den Abtaststation abgibt. Beim gleichzeitigen Auf- Potential entspricht, ein Null-Signal dem Potential 0. treten von zwei Eins-Signalen bestimmt die mit der

logischen Schaltung verbundene Flip-Flop-Schaltung, Eingang 1 = 0, Eingang 2 = 0.
welches der beiden Signale weitergeleitet wird. Somit .
liefert Schaltung 31-11 ein Ausgangssignal, das zur 20 Die x₂-Eingänge beider Schaltungen 43-1 und 44-1 zweiten Stufe weitergeleitet wird, wenn einem oder liegen auf Null-Potential und daher auch der Ausgang beiden Eingängen 1 und 2 ein Eins-Signal zugeführt dieser Schaltung. Damit bleibt auch der Ausgang der wird. Entsprechendes gilt für die Schaltung 31-12 und ODER-Schaltung 45-1 auf Null-Potential und das die Eingänge 3 und 4 sowie für Schaltung 31-13 und zu Beginn des betrachteten Zeitintervalls T durch die Eingänge 5 und 6. Eingang 7 wird in der Stufe 1 25 einen Taktimpuls auf Null zurückgestellte Adressendirekt durchgeschaltet. Es wurde ein Beispiel mit register 46-1 bleibt unverändert,
sieben Abtaststationen gewählt, indem somit sieben ; ⁱ
verschiedene Adressen übertragen werden . müssen. Eingang 1 = 1; Eingang-2 = 0.
Dies ist mit den Binärzahlen 001 bis 111, d. h. mit drei ■ \ Bitpositionen möglich. Die achte mit drei Bitpositionen 3° Da nur an einem Eingang der UND-Schaltung 40-1 mögliche Binärzahl wäre 000; diese Adresse ist jedoch positives Potential liegt, bleibt diese Schaltung sowie schlecht anwendbar, da dieses Signal dem Null-Signal die UND-Schaltungen 41-1 'und 42-1 gesperrt. Damit auf der gemeinsamen Übertragungsleitung entspricht. liegen an den Eingängen der Inhibitionsschaltung 43-1

In Stufe 2 werden in den Schaltungen 31-21 und die Potentiale X₁ = 0 (x7 — 1) und X₂ = I, d. h., die

31-22 die gleichen logischen Operationen ausgeführt, 35 Schaltung liefert ein positives Ausgangssignal. Schal-

d. h., Schaltung 31-21 erzeugt ein Adressensignal wenn tung 44-1 liefert kein Ausgangssignal, da ihr Eingangx₂

Schaltung 31-11 oder 31-12 ein Ausgangssignal liefert. auf Null-Potential liegt. Am' Ausgang der ODER-

Das entsprechende gilt für Schaltung 31-22 und die Schaltung 45-1 erscheint ein positives Signal, und die

Schaltung 31-13 sowie den Eingang 7. Die Flip-Flop- Stufe 2° des Registers 46-1 wird umgeschaltet, womit

Schaltung 30-2 dient wiederum dazu, eine Auswahl aus 40 der im Register gespeicherte Wert der Adresse 001 der '

gegebenenfalls gleichzeitig auftretenden Signalen zu Eingangsleitung 1 entspricht,

treffen. Liefern also beispielsweise Schaltungen 31-11 _ΚηΜηοΙ _ _Λ. -c;:„„„„_n<j _ 1

und 31-12 in einem Zeitintervall Γ ein Eins-Signal, so umgang 1 - υ, umgang ζ _ i.

wird eines dieser Signale in der Schaltung 31-21 unter- Entsprechend der vorhergehend beschriebenen Situa-

drückt. Auch Stufe 3 führt wiederum die gleichen 45 tion erscheint ein positives Signal am Ausgang der

logischen Operationen aus, so daß Schaltung 31-31 Schaltung 44-1, während der Ausgang der Schaltung

unter Steuerung der Flip-Flop-Schaltung 30-3 eine 43-1 auf Null-Potential bleibt. Der Ausgang der

dreistellige Binäradresse liefert, wenn ein Eins-Signal ODER-Schaltung 45-1 wird wiederum positiv, wäh-

an einem der Eingänge 1 bis 7 der gesamten Codier- rend Stufe 2¹ des Registers 46-1 umgeschaltet wird und

und Multiplexschaltung erscheint. Da die drei Bits der 50 das Register somit die Binäradresse 010 des Eingangs 2

Adresse parallel, d. h. zeitlich gleichzeitig auftreten, enthält. :

die Leitung 13 jedoch nicht mehrere Signale gleich- Eingang 1 = 1; Eingang 2 = 1.
zeitig übertragen kann, ist eine Umwandlung Parallel-

Serie erforderlich. Hierfür ist die Schaltung 32 vor- Da beide Eingänge der UND-Schaltung 40-1 positiv

gesehen. 55 sind, liefert diese Schaltung ein positives Ausgangs-

In F i g. 4 sind die wesentlichen Schaltglieder der in signal, das jeweils einem Eingang der UND-Schaltun-

F i g. 3 gezeigten Blockschaltung im einzelnen dar- gen 41-1 und 42-1 zugeführt wird. Abhängig von der

gestellt. Da sämtliche Schaltungen 31 der F i g. 3 Einstellung der Flip-Flop-Schaltung 30-1, d. h. davon,

sowie deren Verbindungen praktisch identisch sind, ob deren Ausgang A₁ oder A_z positiv ist, erhält eine

wird in Fig. 4 nur der Aufbau und das Zusammen- 60 der UND-Schaltungen 42-1 oder 41-1 zwei positive

wirken der Schaltungen 31-11, 31-12 und 31-13 ge- Eingangssignale. Die Schaltung mit zwei positiven zeigt. Auch der Parallel-Serie-Umsetzer wird nicht Eingängen sperrt mit ihrem positiven Ausgangssignal

näher beschrieben, da solche Schaltungen dem Fach- die nachfolgende Schaltung 43-1 bzw. 44-1, da X₁ = 1

mann bekannt sind. und somit ~x[ = 0. Liegt also der Flip-Flop-Ausgang^

Zunächst folgt die Beschreibung der gestrichelt um- 65 auf positivem Potential, so bleibt Schaltung 44-1 gerahmten und mit 31-11 bezeichneten logischen Schalt- sperrt und Schaltung 43-1 liefert ein positives Ausanordnung. Sie besteht aus den UND-Schaltungen gangssignal, das durch die ODER-Schaltung 45-1 40-1, 41-1 und 42-1; ferner aus zwei Inhibitionsschal- weitergeleitet wird und im Register 46-1 die binäre

ίο

Adresse 001 des Eingangs 1 speichert. Ist hingegen Ausgang Λ ₂ der Flip-Flop-Schaltung positiv, so wird die Adresse 010 des Eingangs 2 gespeichert.

Die bei gleichzeitigem Auftreten von Eins-Signalen auf beiden Eingangsleitungen erforderliche Auswahl des zu übertragenden Signals wird durch die Flip-Flop-Schaltung 30-1 bestimmt. Im beschriebenen System wird die Flip-Flop-Schaltung 30-1 mit jedem Impuls des die Abtastintervalle bestimmenden Taktgenerators von jedem Eingang jeweils ein Eins-Signal zur Übertragung gelangt.

Bisher wurden die Übertragungsvorgänge bei einer einmaligen Abtastung und Wiedergabe der Bilder betrachtet. Für stehende Bilder ist jedoch eine oftmalige Wiederholung möglich, und eine erhebliche Qualitätsverbesserung kann dadurch erreicht werden, daß beispielsweise während der zweiten Bildabtastung die Priorität in entsprechenden Zeitintervallen anderen

geschaltet. Diese Taktimpulse werden beiden Ein- io Eingängen zugeteilt werden als während des ersten gangen El und El des Flip-Flops 30-1 zugeführt, Abtastvorganges. Dies läßt sich bei der beschriebenen wodurch dieses Flip-Flop mit jedem Impuls umgeschaltet wird. Flip-Flop-Schaltung 30-2, die die Stufe 2

steuert, wird mit der halben Frequenz geschaltet, d. h.

Anordnung dadurch erreichen, daß man die zu Beginn einer Bildabtastung vorhandene Ausgangsstellung der Flip-Flop-Schaltungen variiert. Bei einer ungeraden

jedesmal wenn der Ausgang A₂ vom Flip-Flop 30-1 15 Gesamtzahl aller für die Abtastung eines Bildes erpositiv wird. Durch diese Anordnung wird eine ab- forderlichen Zeitintervalle erfolgt dies automatisch; wechselnde Prioritätszuteilung für die einzelnen Eingangsleitungen erreicht, woraus eine verbesserte

bei einer geraden Anzahl ist diese Prioritätsänderung beispielsweise durch Zuführung eines zusätzlichen Taktimpulses zum Flip-Flop 30-1 möglich. Damit einem ungünstigen Fall von den beiden Abtaststationen 20 ergäben sich für das bereits beschriebene Beispiel der 10-1 und 10-2 bei horizontaler Zeilenabtastung gleich- Übertragung von zwei horizontalen Strichen über die

Eingänge 1 und 2 für den Empfänger 16-1 für zwei aufeinanderfolgende Abtastzyklen die Signalfolgen 101010 und 010101 und entsprechend die umgekehrten

Bei einer fest zugeordneten Priorität würde dann 25 Folgen für den Empfänger 16-2. Durch die Überbeispielsweise dem Empfänger 16-1 die fehlerlose lagerung dieser Signalfolgen entsteht am Empfänger

für das Auge des Betrachters ein Bild von guter Qualität.

Für Systeme mit extrem hohen Qualitätsansprüchen die Empfänger die Signalfolgen 101010 bzw. 010101, 30 kann eine weitere Verbesserung erzielt werden, indem was eine verbesserte Bildwiedergabe ergibt. man die beschriebene Arbeitsweise der Flip-Flop-

Empfängerbildqualität resultiert. Werden z. B. in

zeitig zwei horizontale schwarze Linien abgetastet, deren Länge sechs Zeitintervallen entspricht, so ist die Signalfolge auf beiden Eingängen 1 und 2 111111.

Signalfolge 111111 zugeführt, dem Empfänger 16-2 hingegen die Folge 000000, d. h., hier würde der Strich fehlen. Bei wechselnder Priorität hingegen erhalten

Die nachfolgende Tabelle 1 veranschaulicht die Steuerwirkung der Flip-Flop-Schaltungen 30-1 und 30-2, von denen die letztere mit der halben Frequenz

umgeschaltet wird. Als Beispiel wurde der ungünstige 35 gen, die entweder zur Fall gewählt, bei dem allen Eingängen 1 bis 4 während Schaltungen oder zur vier aufeinanderfolgenden Zeitintervallen T₁ bis T₁ jeweils ein Eins-Signal zugeführt wird. Diese Eins-Signale sind in der Tabelle durch die jeweilige Eingangsnummer gekennzeichnet.

Tabelle 1

Zeitintervalle

T₁

Flip-Flop-Ausgang mit
positivem Potential

30-1

30-2

Eins-Eingangssignale
an den Eingängen

1

2

3

4

Ausgangssignal der
Stufe 1

31-11

31-12

Ausgangssignal der
Stufe 2
31-21

A₁	A₁	A
A₁	1
1	2	1
2	3	2
3	4	3
4	2	4
1	4	T-H
3	2	3
1	3

A₂ A,

1 2 3 4

2 4

Aus der letzten Zeile der Tabelle ist ersichtlich, daß bei dem erläuterten Verfahren der Flip-Flop-Umschaltung während der vier betrachteten Zeitintervalle Schaltungen ändert und den Eingängen die Priorität in einer Pseudo-Zufallsreihenfolge zuteilt. Dies kann durch sogenannte Pseudo-Zufallsimpulsfolgen erfol-Umschaltung der Flip-Flop direkten Steuerung der die

Priorität bestimmenden Schaltglieder (beispielsweise die UND-Schaltungen 41-1 und 42-1) verwendet werden. Die Erzeugung solcher Impulsfolgen wurde von F. G ο 1 ο m b im Buch »Digital Communications« (Prentice-Hall Inc., S. 7 bis 11) beschrieben und wird hier daher nicht im einzelnen erläutert.

Im vorangegangenen wurde an Hand der F i g. 4 die Arbeitsweise der Schaltung 31-11 beschrieben, die entsprechend den an den Eingängen 1 und 2 eintreffenden Signalen am Ausgang der ODER-Schaltung 45-1 ein Signal für nachgeschaltete Schaltungen sowie die Adresse eines auf positivem Potential liegenden Eingangs im Register 46-1 bereitstellt.

Die ebenfalls gestrichelt umrandete Schaltungsanordnung 31-12 bewirkt die gleiche Funktion für die Eingänge 3 und 4. Die Schaltungsanordnung 31-21 faßt die Ausgangssignale der beiden ODER-Schaltungen 45-1 und 45-2 zusammen und erfüllt dabei wieder gleiche Funktionen wie die beiden Schaltungsanordnungen 31-11 und 31-12. Damit liefert die ODER-Schaltung 45-3 ein positives Ausgangssignal, wenn an einem der Eingänge 1, 2, 3 oder 4 mindestens ein Eins-Signal auftritt. Auch die Schaltung 31-21 weist ein Adreßregister 46-3 auf, das die Adresse des Eingangs speichert, dessen Eins-Signal zum Empfänger übertragen wird. Diese Adresse wird in das Register 46-3 eingegeben, indem man eine der in den Registern 46-1 bzw. 46-2 enthaltenen Adressen über die UND-Schaltungen 47 a, 47 δ und 47 c bzw. 48 a, 48 δ und 48 c und über die ODER-Schaltungen 49 a, 49 b und 49 c in das Register 46-3 überführt. Die für die genannten UND-Schaltungen erforderlichen Steuerimpulse werden an

11 12

den Ausgängen der Inhibitionsschaltungen 43-3 bzw. register, in die jeweils während eines Zeitintervalls T

44-3 entnommen. Je nachdem, ob das zu übertragende eine 3-Bit-Adresse eingespeichert werden kann. Die

Signal an den Eingängen 1 oder 2 bzw. 3 oder 4 auftritt, Registerstufen sind über ODER-Schaltungen 53a, 53£>

ist das Ausgangspotential der Schaltungen 43-3 bzw. und 53 c mit den Eingängen der eigentlichen Decodie-

44-3 positiv. Das positive Signal öffnet die jeweils ange- 5 rungsschaltung 54 verbunden, die entsprechend dem

schlossenen drei UND-Schaltungen 47a, 47 & Und 47c ihr zugeführten 3-Bit-Binärcode ein Ausgangssignal

bzw. 48 a, 48 b und 48 c für die Übertragung der Eins- auf die diesem Code entsprechende Ausgangsleitung 15

Werte aus den Registern 46-1 bzw. 46-2 in entspre- gibt. Mit 55 ist eine Flip-Flop Schaltung bezeichnet,

chende Registerstufen des Registers 46-3. die von Taktimpulsen umgeschaltet wird. Beim Um-

Die Ausgänge der Schaltungsanordnung 31-21, d. h. 10 schalten liefert diese Schaltung jeweils auf einen der der Ausgang der ODER-Schaltung 45-3 sowie die Aus- Ausgänge A₁ bzw. A₂ ein Steuersignal, das zur Nullgänge der Stufen des Registers 46-3, werden mit den Rückstellung der angeschlossenen Register 51 bzw. 52 Eingängen der Schaltung 31-31 der Stufe 3 (F ig. 3) ver- dient. Bei der Rückstellung von Eins auf Null liefert bunden. In dieser Stufe erfolgt die Verknüpfung mit jede Registerstufe einen Ausgangsimpuls an die zugeden Ausgängen der aus den Schaltungen 31-12, 31-13 15 hörige ODER-Schaltung 53. Ist eine Registerstufe und 31-22 bestehenden Schaltanordnung, die mit der in beim Eintreffen des Rückstellimpulses bereits in der F i g. 4 gezeigten praktisch identisch ist und die Ein- Nullstellung, so wird kein Impuls abgegeben,
gänge 5, 6 und 7 zusammenführt. Die logische Schal- Zu Beginn eines Zeitintervalls Γ wird der Schalter 50 tung der Stufe 3 ist identisch mit der Schaltung 31-21 beispielsweise in Stellung B₁ gebracht, so daß nach- und liefert das gewünschte Adressensignal das nach 20 folgend eintreffende Adressen-Impulse, z. B. 101, in das erfolgter Umsetzung in einen Seriencode auf die Über- Register 51 eingespeichert werden. Mit dem nächsttragungsleitung 13 gegeben wird. folgenden Taktimpuls wird der Schalter 50 in die Stel-

Die in F i g. 4 gezeigte Schaltung enthält ebenso wie lung B₂ umgeschaltet und die Flip-Flop Schaltung 55

die im folgenden zu beschreibende F i g. 5 aus Gründen in die Lage geschaltet, in der ein Steuerimpuls auf Aus-

der Übersichtlichkeit nur die zum Verständnis der 25 gang A₁ gegeben wird. Dieser Impuls löscht die Stufenl

logischen Arbeitsvorgänge erforderlichen Schaltglieder und 3 des Registers (Stufe 2 befindet sich noch in der

und Verbindungen. Null-Stellung), die ihrerseits Impulse an die ODER-

Der Vollständigkeit halber ist zu nennen: Die UND- Schaltungen 53 α und 53 c abgeben. Sie durchlaufen die

Schaltungen 40-2 und 40-3 erfüllen in den Schaltungs- ODER-Schaltungen und werden im Decoder 54 deco-

anordnungen 31-12 und 31-21 die gleichen Funktionen 30 diert, der einen Ausgangsimpuls auf die Leitung 15-5

wie die UND-Schaltung 40-1 in der Schaltungsanord- gibt, die zum Empfänger 16-5 führt. Gleichzeitig mit

nung 31-11. Dasselbe gilt für die UND-Schaltungen der Registerlöschung und Decodierung werden die

41-2,42-2 und 41-3,42-3 bezüglich der UND-Schaltun- nächsten drei Adressenbits in das Register 52 einge-

gen 41-1 und 42-1. Die Inhibitionsschaltungen 43-2 und speichert. Mit dem nächsten Taktimpuls wird der

44-2 erfüllen in der Schaltungsanordnung 31-12 wie- 35 Schalter 50 wiederum in Stellung B₁ gebracht und der

derum die gleichen Funktionen wie die Inhibitions- von der umgeschalteten Flip-Flop Schaltung auf die

schaltungen 43-1 und 44-1 in der Schaltungsanordnung mit dessen Ausgang A₂ verbundene Leitung gegebene

31-11. Impuls leitet die Übertragung der im Register 52 ge-

Die zur Gewährung eines zeitlich korrekten Ablaufs speicherten zweiten Adresse zum Decoder ein. Diese erforderlichen Kontroileitungen und -schaltungen so- 4° Vorgänge werden, gesteuert durch Taktimpulse, für die wie einige Verriegelungsschaltungen wurden wegge- Dauer der Übertragung fortgesetzt,
lassen. Ihre Ausführung bietet für den Fachmann keine Das erfindungsgemäße Verfahren, das durch Kom-Schwierigkeiten. Prinzipiell durchlaufen die Eins- pression zu übertragender Informationen eine bessere Signale während eines durch den Taktgenerator be- Ausnutzung der Bandbreite von Übertragungsleitungen stimmten Zeitintervalls Γ je eine Stufe der Codier- und 45 ermöglicht, beruht auf der Erkenntnis, daß es bei-Multiplexschaltung. Die dadurch hervorgerufene Ver- spielsweise bei der Übertragung von Schwarz-Weißzögerung beeinträchtigt die Übertragungsgeschwindig- Bildern genügt, die Schwarzwerte zu übertragen und keit des Systems nicht, da sie nur eine für alle zu über- die Weißwerte unberücksichtigt zu lassen. Da vor tragenden Signale gleiche, sehr geringe Verzögerung allem bei der Übertragung von Schriftseiten, die geergibt. 50 druckt oder mit einer Schreibmaschine geschrieben sein

F i g. 5 zeigt das Prinzipschaltbild der Adreß-Deco- können, der gesamte Schwarzanteil relativ gering ist,

dierschaltung, die in Fig. 5 mit 14 bezeichnet ist. läßt sich mit diesem Verfahren ein erheblicher Kom-

Diese Schaltung erhält über die gemeinsame Über- pressionsfaktor erzielen.

tragungsleitung 13 jeweils die binär-codierte Adresse Geht man davon aus, daß auf einer Schriftseite nur

des Empfängers an den ein Eins-Signal weiterzuleiten 55 _etwa 1 _{= 1()0/ der GeS}amtbildfläche schwarz ist, so

ist. Im beschriebenen Beispiel weist das Ubertragungs- k ^IU

system sieben Abtaststationen und entsprechend sieben ist der mit dem beschriebenen Verfahren erreichbare

Empfangsstationen auf, die an die in F i g. 5 gezeigten Kompressionsfaktor

Ausgangsleitungen 15-1 bis 15-7 angeschlossen sind. _ k — 1 „.

Beim Eingang eines während eines ZeitintervallsT auf- 60 ^Cs ~~ ^ ^ W tretenden 3-Bit-Adressensignals auf Leitung 13 muß

die Schaltung 14 ein Eins-Signal auf die der Adresse mit: Id k = logarithmus dualis des Faktors k.

entsprechende Ausgangsleitung 15 abgeben. Im Zähler steht der Wert k — 1, da, wie bereits ge-

In F i g. 5 ist mit 50 ein elektronischer Schalter dar- zeigt, die Adresse Null vermieden wird. Da für jeden gestellt, der, geschaltet durch Taktimpulse, eingehende 65 schwarzen Bildpunkt die binär codierte Adresse der

Signale entweder über seinen Ausgang B₁ einem Re- Empfangsstation übertragen wird, ist dieser Zähler-

gister 51 oder über den Ausgang B₂ einem Register 52 wert durch die Anzahl der für die Adressenübertragung

zuführt. Die beiden Register sind dreistufige Schiebe- erforderlichen Bits, d. h. durch den Wert Id k zu divi-

dieren. Für k = 8 ergibt sich aus Gleichung (1) ein Kompressionsfaktor von

Für m = 7 und k = 8 ergeben sich aus Gleichung (2) die in Tabelle 2 aufgeführten Werte.

Tabelle 2

Eine völlig fehlerlose Übertragung wäre hierbei nur möglich, wenn bei der gleichzeitigen Abtastung der Bildpunkte von sieben Bildern jeweils nur ein Bild einen Schwarzwert aufweist. Andernfalls werden, da in jedem Zeitintervall T nur ein Schwarzwert übertragen werden kann, Fehler auftreten. Handelt es sich jedoch bei den abgetasteten Vorlagen beispielsweise um mit einer Schreibmaschine geschriebene Seiten, so ergibt sich, wenn die Schriftzeilen auf den Vorlagen auf etwa der gleichen Höhe liegen und wenn das konventionelle Zeilenabtastverfahren Anwendung findet, in diesen Bereichen eine Anhäufung von Schwarzwerten und somit eine relativ hohe Fehlerrate. Eine weitgehende Verbesserung der Übertragungsqualität ist möglich, wenn das Zeilenabtastverfahren durch ein sogenanntes Pseudo-^Zufallsabtastverfahren ersetzt wird, womit eine bessere zeitliche Verteilung der Schwarzwerte erreicht wird. Ein solches Abtastverfahren ist beispielsweise im amerikanischen Patent 3 309 461 beschrieben worden, und wird daher im folgenden an Hand der F i g. 6 a und 6b nur prinzipiell erläutert.

Beim Pseudo-Zufallsabtastverfahren wird das Gesamtbild 60 in eine Vielzahl von kleinen Rechtecken oder Quadraten 61 unterteilt, die beispielsweise aus 8 · 8 Bildpunkten bestehen. Ein solches Quadrat mit 64 Bildpunkten 64 ist beispielsweise in Fig. 6 b gezeigt. Bei der Bildabtastung werden nacheinander beispielsweise zunächst alle Punkte 1 aller Quadrate des Gesamtbildes abgetastet. Dies ist in F i g. 6a durch die die Abtaststrahlbewegung kennzeichnenden Linien 62 und die den Strahlrücklauf darstellenden gestrichelten Linien 63 angedeutet. Es folgt die Abtastung aller Punkte 2, dann der Punkte 3, usw. Um die bei diesem Abtastverfahren sehr hohe Ablenkungsgeschwindigkeit des Abtastelektronenstrahls zu verringern, läßt sich das Verfahren auch dahingehend variieren, daß man zunächst innerhalb eines Quadrates beispielsweise die Bildpunkte 1 bis 5 abtastet, dann im nächsten Quadrat die entsprechenden Punkte, usw.

Wird nun jedes der abzutastenden Bilder in einer anderen Pseudo-Zufallsreihenfolge oder in der gleichen aber zeitlich versetzten Reihenfolge abgetastet und stellt man eine synchrone Strahlablenkung der Empfänger sicher, so ergibt sich praktisch eine statistische Verteilung der abgetasteten und zu übertragenden Schwarzwerte, d. h., man kommt der Idealverteilung ziemlich nahe, bei der zu jedem Abtastzeitpunkt nur eine der sieben Vorlagen einen Schwarzwert aufweist.

Für diesen Fall läßt sich die Fehlerwahrscheinlichkeit angenähert aus der folgenden Gleichung be

Zahl der Schwarzwerte bei 7 gleichzeitig abgetasteten Vorlagen	Wahrscheinlichkeit (°/o)	Fehlerhafte Abtastungen CVo)
0 1 2 3 >3	39,3 39,3 16,8 4,0 0,6 100	0 0 16,8 4,0 0,6 21,4

Für das gewählte Beispiel ergibt sich aus dem Prozentsatz fehlerhafter Abtastungen von 21,4 °/₀ die Anzahl der bei der Wiedergabe unterdrückten schwarzen Bildpunkte zu 30,5 %, d. h., bei der Wiedergabe fehlt im Durchschnitt jeder dritte schwarze Bildpunkt. Dies ist die Fehlerquote für eine einmalige Bildabtastung. Wie bereits erläutert wurde, wird jedoch eine erhöhte Bildqualität erreicht, wenn die unbewegten Vorlagen mehrfach nacheinander abgetastet werden und durch von Abtastung zu Abtastung variierter Schwarzwertunterdrückung die Fehlpunkte bei jeder Abtastung an einer anderen Stelle liegen.

Die bereits beschriebene Pseudo-Zufallsabtastung bringt noch einen weiteren Vorteil mit sich, der eine erhebliche Verbesserung des Gesamtkompressionsfaktors bewirkt. Bei der in konventionellen Fernsehsystemen üblichen Zeilenabtastung sind für ein klares stetiges Bild etwa 30 Bildabtastungen je Sekunde erforderlich. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei der Pseudo-Zufallsabtastung eine Reduzierung dieser Abtastfrequenz um den Faktor C₂, — 8 möglich ist, ohne daß die Bildqualität wesentlich beeinträchtigt wird. S. Deutsch hat in dem Artikel »Pseudo-Random Dot Scan Television Systems« (IEEE Trans, on Broadcasting, Juli 1965, S. 11) sogar einen Wert von 16 als möglichen Faktor genannt.

Bei Verwendung des Pseudo-Zuf allsabtastverf ahrens ergibt sich somit ein Gesamtkompressionsfaktor von

Ct = C₅ · Cp

k-1

ld k

• Cp .

stimmen:

60

ρ (rf) == Wahrscheinlichkeit des Auftretens von η : : Schwarzwerten in m gleichzeitig abgetasteten. Bildpunkten,
m ,—■, Zahl der gleichzeitig abgetasteten Bildpunkte,

;;■ Vb = Anzahl der Schwarzwerte,

^L- Durchschnittswert des Schwärzanteils aller k Vorlagen.

65 Mit k = 8 und c_p = 8 folgt daraus ein Gesamtkompressionsfaktor von et = 18²/₃.

An Hand eines Beispiels werden im folgenden die durch das erfindungsgemäße Verfahren möglichen Einsparungen aufgezeigt.

Konventionelle Fernsehübertragungskanäle benötigen eine Bandbreite von etwa 4 MHz. Dies entspricht etwa einer Zeilenzahl von 525. Für die Übertragung von Schriftvorlagen ist dieses Auflösungsvermögen jedoch nicht ausreichend; geeignete Systeme müßten eine Bandbreite von etwa 30 MHz aufweisen. Es hat sich gezeigt, daß für eine Wiedergabequalität die Abtastfrequenz mindestens dem zweifachen der maximalen Bildfrequenz entsprechen muß; im gewählten Beispiel ergibt das eine Bitrate von mindestens 60 MBit/s. Werden sieben Vorlagen gemäß dem erfin-

dungsgemäßen Verfahren: gleichzeitig abgetastet, so ergibt dies eine Bitrate von

60-7 60 · Ψ

Ct

1873

= 22,5 MBit/s.

Kombiniert man zwei Systeme mit je sieben Abtaststationen, so sind während eines Abtastintervalls 2-3 = 6 Adressenbits zu übertragen. Wählt man für die Übertragung ein PAM(Pulse-Amplitude-Modulation)-Verfahren, das die Übertragung von 64 verschiedenen Amplitudenwerten (dies entspricht dem in sechs Bits enthaltenen Informationsgehalt) gestattet, so ergibt dies eine Reduktion der erforderlichen Bandbreite auf ^- = 3,75 MHz, d. h. einen Wert, der der Bandbreite konventioneller Fernsehübertragungskanäle entspricht. Es lassen sich somit 14 Schwarz-Weiß-Fernsehverbindungen, die normalerweise je 30 MHz Bandbreite erfordern, über eine Übertragungsleitung von 3,75 MHz Bandbreite herstellen.

Obwohl das beschriebene Verfahren vorzugsweise für die Übertragung von Bildern, deren Bildpunkte nur zwei verschiedene Helligkeitsgrade aufweisen, verwendet werden kann, ist auch eine Anwendung bei der Übertragung von Bildern mit einer Vielzahl von Helligkeitsgraden oder Grauwerten im Prinzip möglich. Hierbei werden bei jeder Bildabtastung jeweils nur die einen bestimmten Grauwert aufweisenden Punkte übertragen, d. h., die erforderliche Anzahl der Bildabtastungen entspricht der Anzahl der zu übertragenden verschiedenen Grauwerte.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde an Hand eines Bildübertragungssystems beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung auch in Systemen Verwendung finden kann, in denen beispielsweise die Bildabtastung oder die Prioritätssteuerung auf andere Weise vorgenommen werden; die gewählten Operationen, Anordnungen und Schaltungen stellen nur bevorzugte Beispiele dar.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur zeitmultiplexen Übertragung von mehreren aus Bildpunkten zweier Helligkeitsgrade bestehenden Bildern zwischen einer Mehrzahl von Abtast- und Empfangsstationen, bei dem mehrere zu übertragende Bilder gleichzeitig abgetastet und dabei dem Bildinhalt entsprechende elektrische Signalfolgen erzeugt werden, die auf Eingangskanäle einer Multiplexeinrichtung gegeben werden, die ausgangsseitig mit einer oder mehreren

JJbertragungsleitüngen verbungen°ls!rHe7alTrdäß die" Multiplexemrichtung beim Eintreffen der jeweils einem Bildpunkt entsprechenden Einzelsignale der ihr zugeführten Signalfolgen ein die Adresse einer dem betreffenden Eingangskanal zugeordneten Empfangsstation kennzeichnendes Signal erzeugt und einer Übertragungsleitung zuführt, und daß die Verbindungswege zu den Empf angsstationen von den Adressensignalen über eine Adreß-Decodierungsschaltung direkt durchgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß beim gleichzeitigen Auftreten mehrerer Eingangssignale durch eine Prioritätsschaltung (30, 31) eines der Einzelsignale zur Übertragung ausgewählt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildpunkte (64) in einer Pseudo-Zufallsreihenfolge abgetastet und die empfangsseitige Bildzusammensetzung synchron in der gleichen Reihenfolge erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastreihenfolge gleichzeitig zu übertragender Bilder unterschiedlich ist und die Bildzusammensetzung an den den Abtaststationen zugeordneten Empfängerstationen jeweils in der entsprechenden Reihenfolge erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastungen gleichzeitig zu übertragender Bilder in der gleichen Reihenfolge erfolgen, diese jedoch zeitlich gegeneinander versetzt sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Prioritätsschaltung erfolgende Auswahl des beim gleichzeitigen Eintreffen von mehreren Einzelsignalen zu übertragenden Signals für gleiche Bildpunkte bei aufeinanderfolgenden Bildabtastungen unterschiedlich erfolgt,

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prioritätsschaltung durch Pseudo-Zufallsimpulsfolgen gesteuert wird.

7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Bild-Einzelsignale von mehreren auf der Sendeseite vorgesehenen Abtaststationen (10-1 bis 10-7) einer als Prioritätsschaltung ausgestalteten Codier- und Multiplexschaltung (12) zugeführt werden und daß aufeinanderfolgend immer nur für je eines der zugeführten Bild-Einzelsignale unter Steuerung eines selektierenden Taktgebers die Adresse der dieses Bild-Einzelsignal liefernden Abtaststation abgegeben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bild-Einzelsignale jeweils zweier Abtäststationen (10-1 bis 10-7) in einer ersten Prioritätsstufe (Stufe 1) zusammengeführt werden und dafür am Ausgang dieser Stufe unter Steuerung des Taktgebers jeweils nur maximal eine Abtaststationsadresse pro Abtaststationspaar abgegeben wird, daß bei Vorhandensein von mehr als zwei Abtaststationen kaskadenförmig die Adressen aus der ersten Prioritätsstufe (Stufe 1) in einer zweiten Prioritätsstufe (Stufe 2) usf. (Stufe 3 usw.) zusammengeführt werden und daß nur für eines von allen gleichzeitig zugeführten Bild-Einzelsignalen jeweils die entsprechende Abtaststationsadresse unter Steuerung des Taktgebers zur Übertragung abgegeben wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer ungeraden Gesamtzahl von Abtaststationen (10-1 bis 10-7) die Adresse einer einzelnen Abtaststation (10-7) bei Vorhandensein eines Bild-Einzelsignals der zweiten Prioritätsstufe (Stufe 2) ohne P ioritätsvorauswahl durch die erste Prioritätsstufe (Stufe 1) direkt zugeführt wird.

10. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Übertragungsleitung (13) empfangenen Adressen wechselweise einem mindestens zweier Register (51 oder 52) zugeführt werden und daß die zwischengespeicherten Adressen jeweils nach vollständiger Einspeicherung ebenfalls wechselweise und umschichtig der eigentlichen Decodierung und der Verteilung von Bild-Einzelsignalen entsprechend den sendeseitig übertragenen Adressen auf die ange-

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schlossenen Empfangsstationen (16-1 bis 16-7) zugeführt werden.

11. Als Prioritätsschaltung ausgestaltete Codier- und Multiplexschaltung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorgenannten An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere auf der Sendeseite vorgesehene Abtaststationen (10-1 bis 10-7) mit je einem Signaleingang (1 bis T) der Prioritätsschaltung (F i g. 3) verbunden sind und daß in Aufeinanderfolge immer nur je einem einen dieser Signaleingänge öffnenden Steuereingang ein Taktgeberimpuls zugeführt wird, unter dessen Steuerung bei Vorhandensein eines Bild-Einzelsignals am zugeordneten Signaleingang über einen allen Steuereingängen gemeinsamen Adreßausgang die Adresse der mit dem gerade geöffneten Signaleingang verbundenen Abtaststation abnehmbar ist.

12. Prioritätsschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei der vorgesehenen Abtaststationen (10-1 bis 10-7) in einer ersten Prioritätsstufe (Stufe 1) zusammengefaßt sind, an deren Ausgang unter Steuerung des Taktgebers jeweils nur maximal eine Abtaststationsadresse pro Abtaststationspaar abnehmbar ist, daß bei Vorhandensein von mehr als zwei Abtaststationen kaskadenförmig je zwei Adreßausgänge der ersten Prioritätsstufe (Stufe 1) in einer zweiten Prioritätsstufe (Stufe 2) usf. (Stufe 3 usw.) zusammengefaßt sind und daß am Adreßausgang der kaskadenförmigen Gesamtschaltungsanordnung immer nur jeweils eine Abtaststationsadresse unter Steuerung des Taktgebers zur Übertragung abnehmbar ist.

13. Prioritätsschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer ungeraden Gesamtzahl von Abtaststationen (10-1 bis 10-7) die Adresse einer einzelnen Abtaststation (10-7) bei Vorhandensein eines Bild-Einzelsignals der zweiten Prioritätsstufe (Stufe 2) ohne Prioritätsvorauswahl durch die erste Prioritätsstufe (Stufe 1) direkt zugeführt wird.

14. Adreß-Decodierschaltung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Übertragungsleitung (13) zugeführten Adressen über einen Schalter (50) wechselweise einem mindestens zweier Register (51 oder 52) zugeführt werden und daß die zwischengespeicherten Adressen jeweils nach vollständiger Einspeicherung ebenfalls wechweise und umschichtig dem Eingang einer eigentlichen Decodierungsschaltung (54) zugeführt werden, an deren separaten Ausgängen Bild-Einzelsignale für die angeschlossenen Empfangsstationen (16-1 bis 16-7) entsprechend den empfangenen Adressen verteilt abnehmbar sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen