DE2264090A1

DE2264090A1 - Datenverdichtungssystem

Info

Publication number: DE2264090A1
Application number: DE2264090A
Authority: DE
Inventors: Ronald Barthold Arps
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-01-05
Filing date: 1972-12-29
Publication date: 1973-07-19
Also published as: CA990393A; US3813485A; GB1396900A; FR2170667A5; DE2264090B2; IT971582B; DE2264090C3; JPS4880262A; JPS5134249B2

Description

Aktenzeichen der Anmelderin: SA 971 032

Datenverdichtungssystem

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Datenverdichtung von in digitaler Form und vorzugsweise bei einer Bildabtastung anfallenden Daten mit einer Vorhersagestufe, die in Abhängigkeit vom Inhalt früherer Bildstellen einen Erwartungswert für die jeweils nächste Bildstelle liefert, und bei der aus einem Vergleich der vorhergesagten sowie der tatsächlichen Bildstelleninformation ein sogenanntes Fehlerbild abgeleitet und codiert wird.

Datenquellen, wie z.B. Videosignale, Faksimile-übertragungssignale usw. weisen einen erheblichen Redundanzgehalt auf- Zur möglichst effektiven Codierung solcher Datenquellen werden häufig sogenannte Datenverdichtungs- bzw. -kompressionseinrichtungen eingesetzt. Im wesentlichen können solche Datenverdichtungsmaßnahmen auf zwei Hauptanwendungsgebieten von Vorteil sein. Einmal kann bei Nachrichtenübertragungssystemen durch eine entsprechende Codierung der Datenquelle die zu übertragende Information in relativ kürzerer Zeit über einen Übertragungskanal übertragen werden. Auf der anderen Seite kann ein Übertragungskanal mit geringerer Bandbreite zur übertragung der derart codierten Daten benutzt werden. Das zweite Hauptanwendungsgebiet sind Speichersysteme.- In solchen Speichersystemen

309829/ 1039

kann der verfügbare Speicherraum effektiver ausgenutzt werden, wenn die zu speichernden Daten in komprimierter Form vorliegen.

Es sind bereits verschiedene Wege bekanntgeworden, in digitaler Form vorliegende Bilddaten zu verdichten. Ein solcher Weg ist unter der Bezeichnung Codierung von Vorhersagewerten (predictive coding) bekannt. Zur Vorhersage eines Signalwertes nimmt man dabei Bezug auf die unmittelbare Vorgeschichte für den vorherzusagenden Bildstellenwert und erzeugt ein Fehlersignal entsprechend dem Unterschied zwischen der tatsächlichen und der vorhergesagten Bildstelleninformation. Bei relativ genauer Vorhersage ist diese Differenz, d.h. das Fehlersignal, in seinem Zeitverlauf von sehr kleiner Amplitude. Dies erlaubt, das Fehlersignal in einer Binärcodierung mit variabler Wortlänge auszudrücken, was sehr viel weniger Übertragungsbandbreite benötigt als die direkte Binärcodierung des ursprünglichen Bildsignals. Eine weitere bekannte Technik zur Datenverdichtung von digitalen Bilddaten ist als Lauflängencodierung (run-length encoding) bekanntgeworden. Bei dieser Technik wird mit jedem nicht redundanten Abtastmuster eine binäre Entsprechung der Anzahl oder Lauflängenabschnitte der redundanten (nicht übertragenen) Stellenfolgen übertragen, die während des vorherliegenden übertragenen Stellenmusters aufgetreten sind. Die Position einer jeden Datengruppe kann aufgefunden werden, in dem man die Anzahl der nichtredundanten und redundanten Datenstellen davor aufsummiert. Der genannte Stand der Technik wird durch die US-Patentschriften 2 905 756, 3 483 317 sowie die Veröffentlichung im IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 14, No. 2, Juli 1972, Seiten 477/478 dargestellt.

Die genannten beiden Techniken weisen jeweils spezielle Vorteile bei der Datenverdichtung von in digitaler Form vorliegenden Bilddaten auf. Demzufolge hat man angestrebt, diese beiden Techniken zur Datenverdichtung miteinander zu kombinieren, was in der letztgenannten Literaturstelle bereits zum Ausdruck kommt,

^SA971032 309829/1039

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung der genannten Dätenverdichtungseinrichtungen, wobei insbesondere eine hohe Verdichtungsrate als auch die Möglichkeit des Erhalts von rechnerkompatiblen Codierungen mit variabler Wortlänge angestrebt ist.

Ausgehend von einer Einrichtung zur Datenverdichtung von in digitaler Form und vorzugsweise bei einer Bildabtastung anfallenden Daten mit einer Vorhersagestufe, die in Abhängikeit vom Inhalt früherer Bildstellen einen Erwartungswert für die jeweils nächste Bildstelle liefert, und bei der aus einem Vergleich der vorhergesagten sowie der tatsächlichen Bildstelleninformation ein sogenanntes Federbild abgeleitet und codiert wird, besteht die Erfindung darin, daß die Federbilddaten einer Codierstufe zugeführt werden, in der die zwischen je zwei Vorhersage-Fehlerstellen liegenden zutreffend vorhergesagten Fehlerbildabschnitte einem auf einem (p_r n)-Typ Zahlsystem aufgebauten Code mit der Basiseinheit von ld(p+n) Bits und resultierender unterschiedlicher Codewortlänge unterworfen werden, wobei ρ die Anzahl der Stellen niedrigster Ordnung, η die Anzahl der Stellen der nächsthöheren und höchsten Ordnung und Id den Logarithmus zur Basis 2 darstellt, und daß die derart längencodierten Fehlerbilddaten in einen Puffer übertragen werden. Die Datenverdichtungseinrichtung enthält demnach eine zweidimensionale Vorhersagestufe sowie eine besondere Lauflängencodierstufe. Die Vorhersagestufe ist gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit drei Registern zur Aufnahme von drei Bits der vorhergehenden Abtastzeile sowie einem weiteren Register zur Aufnahme des vorhergehenden Bildstelleninhaltes in derselben Abtastzeile ausgestattet. Zusätzlich enthält die Vorhersagestuft eine Zuordnerschaltung, in der in Abhängigkeit von dem Inhalt der Bezugsbildstellen der Erwartungswert (schwarz oder weiß) ermittelt wird. War die Vorhersage fehlerhaft, wird eine binäre I entsprechend einer Schwarzbildstelle übertragen; entsprechend wird bei zutreffender Vorhersage eine binäre O entspreched einer Weißbildstelle übertragen. Die vorhergesagten und tatsächlichen Bild-

^SA971 °³² 309829/1039

steilenwerte werden in einem EXKLUSIV-ODEF-Glied miteinander verglichen, woraus sich ein neues, den digitalen Bilddaten entsprechendes sogenanntes Fehlerbild ergibt. Diese neue Fehlerbildinformation wird dann in der Längencodierstufe codiert. Die Codierstufe arbeitet mit variabler Wortlänge, wobei ein (p, n)-Typ Zahlsystem mit einer Basiseinheit von Id (p+n) Bitstellen zugrundegelegt wird, ρ bedeutet dabei die Anzahl der unterscheidbaren Ziffernstellen niedrigster Ordnung und η entsprechend die Anzahl der Ziffernstellen der anschließenden höheren und höchsten Ordnung.

Mittels der erfindungsgemäßen Datenverdichtungseinrichtung wurde eine relativ hohe Verdichtungsrate erzielt, wobei zusätzlich eine überlauf-Berücksichtigung von Vorteil ist. Ein weiterer Vorteil besteht in der Tatsache, daß die besondere Codierung entsprechend der vorliegenden Erfindung völlig kompatibel mit den heutigen Rechneranforderungen ist, so daß sich gerade bei der rechnergesteuerten Bildauswertung damit ein hoher Wirkungsgrad erzielen läßt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Bildverarbeitungssystems ;

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild einer Kompressionsschaltung nach der Erfindung;

Fig. 3a ein Blockschaltbild der Vorhersagestufe, die

in Fig. 2 lediglich sumarisch enthalten ist;

^SA971032 309829/1039

Fig. 3b eine graphische Erläuterung der Zuordnungen,

aufgrund deren die Vorhersageschaltung den Erwartungswert für die nächste Bildstelle ermittelt;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Dekompressionsschal

tung für ein Bildverarbeitungssystem gemäß der Erfindung;

Fig. 5A eine Darstellung der ersten 5 Abtastzeilen eines

typischen Bildes;

Fig. 5B eine Darstellung der Bitpositionen für das sogenannte Fehlerbild_f das aus der tatsächlichen Bildinformation von Fig. 5A aufgrund der Vorhersage und des Vergleichs mit der tatsächlichen Bildinformation erhalten ist;

Fig. 5C ein aus dem Fehlerbild von Fig. 5B nach der

Längencodierung erhaltenes Codierungsmuster - sowie

Fig. 5D die (verdichtete) codierte Form für die ersten

5 Zeilen des auszuwertenden Bildes von Fig. 5A, wobei ein (10, 6)-Typ Zahlsystem für die Codierung zugrundegelegt wurde.

In Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Bildverarbeitungssystems dargestellt, in das die vorliegende Erfindung mit Erfolg aufgenommen werden kann. Dieses System kann zusammen mit einem Standardrechner 15, z.B. dem IBM S/370-Rechner, zusammenarbeiten, mittels dem die Speicherung der codierten alphanumerischen Information sowie der verdichteten Bildinformation durchgeführt wird. Grundsätzlich weist das Bildverarbeitungssystem 11 eine Steuereinrichtung 17 auf, die über eine Druck/Abtast-Pufferstufe 23 mit einem Abtaster 19 und einem Drucker 21

SA 971 032

309829/1039

gekoppelt ist. Ferner sind vorgesehen eine mit der Steuereinrichtung 17 über ein Tastatur-Puffer 27 verbundene Tastatur 25, eine weitere Pufferstufe 29, die mit dem Druck/Abtastpuffer 23 und einer eingeschalteten Anzeigevorrichtung 31 in Verbindung steht, ferner ein mit der Pufferstufe 29 verbundenes Teilraster-Puffer 23 sowie ein Puffer- und Kompressions-ZDekonpressionssystem 35, das zwischen das Teilrasterpuffer 33 und die Steuereinrichtung eingeschaltet ist.

In dem dargestellen Ausführungsbeispiel enthält das Puffer- und Kompressions-/Dekompressionssystem 35 eine zwischen die Steuereinrichtung 17 und dem Teilrasterpuffer 33 eingeschaltete Quellen-Auswahlschaltung 37. Die Quellen-Auswahlschaltung 37 ist weiterhin mit dem Ausgang eines Dekompressors 39 und eines alphanumerischen Generators 41 verbunden. Zwischen dem Teilraster-Puffer und einem Paar von Puffern 4 3 für die komprimierte (verdichtete) Bildinformation ist ein Kompressor 42 eingeschaltet, um die digitalisierten Bildinformationsdaten vor ihrer Speicherung zu verdichten. Das Puffer- und Kompressions-/Dekompressionssystem umfaßt weiterhin einen alphanumerischen Puffer 45, der zur Speicherung des Bildes in einem bestimmten Listenformat dient. Dieser besondere Puffer 45 weist vorzugsweise die Größe eines vollständigen alphanumerischen oder codierten Bildes auf. Der alphanumierische Puffer 4 5 ist mit seinem Ausgang an den alphanumerischen Generator 41 angeschlossen. Zusätzlich ist mit dem alphanumerischen Generator 41 ein alphanumerisches Verzeichnis 47 verbunden, um eine Quelle von Rasterdaten bereitzustellen. Schließlich ist mit der Steuereinrichtung zur Speicherung der digitalen Daten nach ihrer Verdichtung eine Speichereinrichtung gekoppelt.

/ Um ein Dokument in dem Bildverarbeitungssystem 11 zu speichern, werden über die Tastatur 25 in der Eingabestation (die sich aus dem Abtaster 19, der Anzeigevorrichtung 31 und der Tastatur 25 zusammensetzen kann) die Index-Deskriotoren einaeaeben. Daraufhin wird das Dokument mit der abzutasteten Oberfläche nach unten

SA 971 032 309829/1039

auf den Abtaster 19 aufgelegt. Das Bild wird dann elektronisch abgetastet und in die Pufferstufe 29 übertragen. Die optische Anzeige in der Eingabestation wird direkt aus der Pufferstufe 29 wiederholt, so daß der Anwender genau erkennen kann, wie das Dokument vom Systen aufgenommen wurde. Wenn der Anwender mit der Positionierung und der Qualität des Bildes, wie es auf der Anzeigevorrichtung 31 erscheint, zufrieden ist, wird das Bild über den Abtaster 19 digitalisiert und es fließt ein digitaler die Bildinformation repräsentierender Datenstrom vom Abtaster durch die Pufferstufe 29 und den Teilrasterpuffer 33 zum Kompressor 41, wo die Bildinformation verdichtet wird und im Anschluß daran unter Einfluß der Steuereinrichtung 17 auf eine Speicherplatte in der Speichervorrichtung 48 übertragen wird. Wenn nacheinander mehrere Dokumente eingegeben werden, können die verdichteten Bildinformationen in einem entsprechend größeren Massenspeicher gespeichert und vom System selbst indexiert werden. Um ein Dokument oder eine bestimmte Dokumentenmenge wieder auffinden zu können, wird über die Tastatur 25 der Anzeigestation ein entsprechender Deskriptor eingegeben. Das System setzt diese Indexbezeichnung in eine Adresse um, so daß der Zugriff zur zutreffenden Plattenkassette erfolgen und das Dokument zur Speicheranordnung 49 übertragen werden kann. Auf diese Weise kann der Anwender bei der Auswahl eines speziellen gespeicherten Bildes aus der Speichervorrichtung 49 die Sammlung durchgehen, das spezielle Bild dekomprimieren, d. h. die Datenverdichtung wieder rückgängig machen, und es zur Anzeige bringen. Während auf diese Weise eine Sammlung untersucht wird, ist es möglich, aus der Hauptsammlung die nächste Dokumentenmenge bereits zur Speichervorrichtung 49 zu übertragen, so daß diese unmittelbar anschließend zur Untersuchung bereitsteht. Die angezeigte Bildinformation kann aus in codierter Form gespeicherten alphanumerischen Symbolen und aus in digitaler Form gespeicherter Bildinformation zusammengesetzt sein. Während der Bildanzeige kann der Anwender bestimmte Bereiche löschen, verschiedene Bildteile kombinieren, Linien ziehen oder über die Tastatur zusätzliche Textinformation hinzu-

^SA971032 309829/1039

fügen. Zur Anfertigung einer Druckkopie wird das Bild von der Pufferstufe 29 zum Druckpuffer 23 überführt, so daß.die Anzeigevorrichtung für die weitere Arbeit wieder frei ist. Ist bei einer anwenderseitigen Druckaufforderung der Druckpuffer 23 besetzt, kann das Bild zur Speichervorrichtung 49 übertragen werden, bis der Druckpuffer wieder verfügbar wird.

Zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung, die in der Vorsehung eines neuen und verbesserten Datenverdichtungssystems von Bildinformationen darstellenden digitalen Daten besteht, wird im folgenden auf Fig. 2 Bezug genommen. Der Kompressor bzw. Datenverdichter 41 enthalt eine Vorhersagestufe sowie eine besondere Codierstufe (run-length encoding).

Die Vorhersagestufe

Der Datenverdichtungszyklus beginnt, wenn die nächste Datenbitsteile in ein Register 51 eingelesen ist (Fig. 2). Der Ausgang des Registers 51 ist mit einem Leitungspufferschieberegister 53 gekoppelt. Der Datenstrom durch den Leitunaspuffer 53 wird vom UND-Glied 55 gesteuert, dessen Eingänge von einer Schaltung 57 für den Takt A und einem mit der Vorhersagestufe gekoppelten Register 59 erhalten werden. Der Leitungspuffer weist eine Anzahl von Positionen entsprechend der Anzahl von Bits pro Zeile plus 2 auf. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel mit 1056 Bits pro Abtastzeile ergibt sich eine Anzahl von 1058 Positionen. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, führen die Speicherpositionen 53 A, 53B, 53C sowie 53D des Leitungspuffers 53 auf die Register 61A, 61B, 61C bzw. 61D, die ihrerseits die Eingänge der. Vorhersagelogik 63 (vgl. auch Fig. 3a) bilden.

Die Vorhersagelogik 63 ist durch die statistische Analyse der Verteilung von weißen und schwarzen Bildpunkten in einem Satz von für den jeweiligen Anwendungsbereich des Systems typischen Dokumenten bestimmt. Im nächste Zeitzyklus errechnet die Vorhersagelogik 63 den voraussichtlichen Wert für die nöchste

^SA971032 309829/1039

Bitstelle P unter Berücksichtigung des vom Register 6ID festgegehaltenen vorhergehenden Bildelementes in der momentanen Abtastzeile sowie der drei von den Registern 6IA, 6IB und 6IC bestimmten benachbarten Bildelementen in der vorhergehenden Abtastzeile. Für das erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung und für einen typischen Dokumentensatz wurde die Vorhersagelogik 63 gemäß Fig. 3a benutzt. Wie dort gezeigt ist, sind die Register 6IA, 6IB, 6IC und 6ID mit den UND-Gliedern 65, 67 und 69 verbunden, die ihrerseits mit einem ODER-Glied 71 gekoppelt sind, das an das Ausgangsregister 73 ein Ausgangssignal mit dem Erwartungswert liefert. Die Register 6IA, 6IB und 6IC enthalten drei benachbarten Bits aus der vorhergehenden Zeile; das Register 6ID enthält das vorhergehende Bit in der gerade behandelten Zeile. Zu Beginn eines jeden Vorhersagezyklusses für eine Bitstelle wird das Vorhersagereaister 73 auf Null zurückgesetzt. Die UND-Glieder 65, 67 und 69 führen jeweils die folgenden logischen Verknüpfungen durch:

310:(B = 1 UND D = 1) 320:(A = O UND D = 1) 330:(A = 0 UND B=I UND C=I)

Die Ausgangssignale dieser UND-Glieder werden zum ODEP-Glied 71 geführt, so daß in das Register 73 eine 1 eingegeben wird, wenn eine der drei Bedingungen für eine 1 erfüllt ist. Der Wert eines Punktes P wird demnach vorhergesagt, in dein die Punkte A, B, C und D berücksichtigt werden und eine logische Zuordnungstafel für den Voraussagewert herangezogen wird. Es wurden statistische Untersuchungen von beispielhaften Datenseiten angestellt, um für alle möglichen Kombinationen der Punkte A, B, C und D in Abhängigkeit von deren O- oder 1-Wert die Bedingungen für den Wert P=I des vorherzusagenden Bildpunktes zu bestimmen.' In der folaenden Beispielstabelle 1 ist eine solche Aufstellung ancregeben, die aus einer statistischen Analyse von sechs reoräsentciti ven technischen Zeichnunaen hervorgeqangen ist.

^SA971032 309829/1039

	D	C	B	A	TABELLE 1
	8	4	2	1	Wahrscheinlicher Wert
	—	-	-	-	für "X"
No.	0	O	0	0	—
O	O	0	0	1	O
1	O	O	1	O	1
2+	O	0	1	1	O (oder 1)
3	0	1	0	O	1
4	O	1	0	1	O
5	0	1	1	O	O
6	O	1	1	1	0
7	1	O	0	O	1
8	1	0	0	1	O
9	1	O	1	O	1
10	1	O	1	1	1
11	1	1	0	0	1
12	1	1	O	1	O
13+	1	1	1	0	O (oder 1)
14	1	1	1	1	O
15				1

Für die mit + versehenen Koribinationen 2 und 13 ergab sich eine Wahrscheinlichkeit in der Nähe von 50%.

Eine graphische Darstellung der Tabelle 1 ist in Fig. 3b wiedergegeben. Dabei ist für jede der 16 möglichen Kombinationen von benachbarten Bildelementen A, B, C und D die Vorhersage in Form eines schwarzen Feldes für eine binäre 1 bzw. als Ziffer O für eine binäre O angegeben.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, wird der vorhergesagte Wert des nächsten Bildpunktes im Register 73 im Anschluß an den Auscancr der Vorhersagelogik gespeichert. Weiterhin ist ein Recister 75 mit de τ- * atsächlichen Wert der voir Dateneinqanosreqi: tei 61

SA 971 032

309829/1039

erhaltenen Dateninformation vorgesehen. Die Ausgänge der beiden Register 73 und 75 führen auf ein EXKLUSIV-ODER-Glied 77. Das EXKLUSIV-ODER-GIied 77 liefert am Ausgang eine 1, wenn ein Fehler beim Vergleich der tatsächlichen, im Register 75 gespeicherten und der vorausgesagten im Register 73 gespeicherten Dateninformation auftritt. Es liefert am Ausgang eine Null, wenn der vorausgesagte Wert zutreffend ist. Während des nächsten Zeitabschnitts wird der Ausgangswert des EXKLUSIV-ODER-Gliedes 77 weitergeleitet, wobei eine 1 über die Leitung 77a und eine O über die Leitung 77b ausgegeben wird.

Erscheint am Ausgang des EXKLUSIV-ODER-Gliedes eine 1, war die Vorhersage fehlerhaft und das 1-Bit wird auf das ODER-Glied 155 geführt, über das zusammen mit der Taktschaltung 155 für den Takt B der akkumulierte Inhalt der Register 78-81 in die Pufferstufe 140 übertragen wird, wie später noch im einzelnen beschrieben wird. Das Ergebnis dieses Schrittes über das EXKLUSIV-ODER-Glied 77 ist demnach ein neues Bild, in dem die 1-Bitstellen schwarze und die O-Bitstellen weiße Bildstellen repräsentieren. Dieses Bild wird als Fehlerbild bezeichnet. Bis zu diesem Punkt (z.B. am Ausgang des EXKLUSIV-ODER-Gliedes 77) hat noch keine Datenverdichtung stattgefunden. Es ist jedoch das Fehlerbild bereits eine Transformation des ursprünglichen Bildes in eine Form, welche die anschließende Längencodierung erheblich vorteilhafter durchführen läßt.

Obwohl im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels eine spezielle Vorhersagestufe beschrieben worden ist, kann die Erfindung auch im Zusammenwirken mit anderen Typen von vollständigen und nichtlinearen Vorhersagestufen betrieben werden, welche eine bestimmte Anzahl von benachbarten Bildpunkten in der unmittelbar untersuchten oder vorhergehenden Abtastzeile zur Vorhersage des nächsten Bildpunktwertes heranziehen.

SA 971 032

3098 29/1039

_mm ΙΟ«-.

Lauflängen-Codierstufe

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung besorgt eine besondere Längen-Codierstufe (run-lenght encoder) die Codierung der Lauflängen von weißen ("O") Stellen zwischen schwarzen ("1") Fehlerstellen in einem (p, n) Tpy Zahlsystem mit einer Basiseinheit von log₂ (P ^{+ n}) Bits. Ein solches System ist sowohl für Kompressions-(Datenverdichtungs-) als auch für Dekommpressionsstufen untersucht worden, wobei ρ = 10 und η = 6 sowie eine Basiseinheit von 4 Bits gewählt wurden. Dabei bedeutet ρ die Anzahl der Ziffernstellen der niedrigsten Ordnung und η die Anzahl der Ziffernstellen der höheren und höchsten Ordnungen. Für ein solches System können die Lauflängen in 4, 8, 12 oder 16 Bit-Codegruppen codiert v/erden. Die am häufigsten auftretenden Längen werden in vier oder acht Bitgruppen codiert. Aus der Natur eines solchen (p, n) Typ Zahlsystems erhält man eine automatische. Komma-Verfügbarkeit zur Trennung der Codegruppen mit variabler Länge, wie im folgenden näher ausgeführt wird. Ein solches Zahlsystem wird auch pseudo-hexariell genannt. Einige Beispiele von (p, n)-Typ Zahlsystemen für Lauflängencodierungen sind in den folgenden Tabellen 2, 3, 4 und 5 aufgeführt.

TABFLLE 2

Basis-Einheit von 3 Bits. (4, 4)-Typ System

(15) (12) (9) (6) (3)

4=000 4=000 4=00 4=00 0=0

5=256 5=064 5=16 5=04 1=1

6=512 6=128 6=32 6=08 2=2

7=768 7=192 7=48 7=12 3=3

77773 7773 773 73 3=3 =1023 =255 =63 =15

^SA971032 309829/1039

TABELLE 3

Basis-Einheit von 3 Bits (5, 3)- Typ System

(9) (6) (3) 5=00 5=00 O=O 6=15 6=05 1=1 7=30 7=10 2=2

3=3 4=4

77774 7774 774 74 4=4

=404 =134 =44 =14

(15)	(12)
5=000	5=00
6=135	6=45
7=270	7=90

	von 4	TABELLE 4	Bits	(8)	(12, 4)	-Typ System.	8=8
is-Einheit	(12)	C=OO		(4)	9=9
(16)	C=OOO	D=12	O=O	A=IO
C=OOO	D=O 4 8	E=24	1=1	B=Il
D=192	E=O96	F=36	2=2
E=384	F=144		3=3
F=576			4=4
			5=5
			6=6
		FB	7=7
	FFB	=47
FFFB	= 191
=767

SA 971 032

309829/ 1039

	FFF9	Bits	TABELLE 5	6)-Typ System
is-Eiheit von 4	=2159	A=OOO	(io_f	(0000)0=0
(101O)A=OOO		B=O6O	A=OO	(0001)1=1
(1O11)B=O36O	C=12O	B=IO	(0010)2=2
(11OO)C=O72O	D=I 80	C=20	(0011)3=3
(11O1)D=1O8O	E=24O	D=30	(0100)4=4
(111O)E=144O	F=300	E=40	(0101)5=5
(1111)F=18OO		F=50	(0110)6=6
			(0111)7=7
			(1000)8=8
			(1001)9=9
•	FF9
= 359	F9
=59

Nimmt man beispielsweise die Tabelle 2 als ein erstes Beispiel für ein (ρ, η)-Typ Zahlsystem zur Längencodierung, ergibt sich für dieses besondere System, daß die Ziffernstellen niedrigster Ordnung von O bis 3 für ρ = 4 gezählt werden, entsprechend n=4 werden die Ziffernstellen der nächsthöheren Ordnung von 4 bis 7 gezählt und die Ziffernstellen der dazu nächsthöheren Ordnung ebenfalls von 4 bis 7 usw. Wenn die Zahl 886 codiert werden soll, ergibt sich dafür die Ziffernfolge 75752, die ihrerseits in Binärcodierung 111101111101010 lautet. Die in den Tabellen 3 und 4 gezeigten Codierungsmöglichkeiten sind im wesentlichen ähnlich mit der vorstehend anhand von Tabelle 2 verdeutlichen Codierungsweise.

In Fig. 5 ist ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispxel der Erfindung gezeigt, bei dem ρ = 10 und η = 6 ist. Weiterhin ist dort die Binärcodierung der Buchstaben A bis F und der Zahlen 0 bis 9 gezeigt. Ist beispielsweise die Zahl 359 anhand der Tabelle 5 zu codieren, bedeutet das 9+50+300. So wird zuerst der Buchstabe F als Codierung der Zahl 300 erhalten; dann fo.l -

SA 971 032

309829/1039

noch einmal der Buchstabe F für die zweite Spalte zur codierten Darstellung der Zahl 50; und schließlich wird die Codierung der Zahl 9 vorgenommen. Insgesamt ergibt sich in Binärdarstellung der Ausdruck 1111 1111 1001.

Ein besonderer Vorteil dieses mit ρ = IO und η = 6 arbeitenden Langencodiersystems nach Tabelle 5 besteht in der Tatsache, daß dieses Zahlsystem leicht an das häufig benutzte Hexadezimalsystem angepaßt werden kann. Ein weiterer Vorteil des (p, n)-Typ Zahlsystems zur Lauflängencodierung besteht darin, daß diese Technik nicht benutzte Codegruppen liefert, die für besondere Anwendungsfälle benutzt werden können, z.B. zur Bezeichnung einer leeren Zeile, des Zeilenendes und des Bildendes. Demzufolge sind für das (10, 6) oder pseudo-hexarielle System die folgenden speziellen Codes verfügbar:

AO bis A9 - 10 spezielle Codes mit zwei Stellen

AAO bis AF9 - 60 spezielle Codes mit drei Stellen

AAAO bis AFF9 - 360 spezielle Codes mit vier Stellen

Aus der obigen Anordnung von speziellen Codes ergibt sich, daß der Buchstabe A, da er eine Null bezeichnet, dazu benutzt werden kann, einen speziellen Code für verschiedene Zahlen darzustellen, Weiterhin ist festzustellen, daß die folgenden speziellen Codes bzw. Codewörter ebenfalls für das (10, 6)-Typ System zur Längencodierung und zwar je nach den Erfordernissen eingesetzt werden können.

AO = Ende der Abtastzeile

Al = Leere Abtastzeile oder Abtastzeile mit keinem schwarzen

. Bildelement (keine Fehler)
A9 = Ende einer Seite

AA9 = Aufheben des Seitenendes, wenn nötig, um die codierten Daten in einen einheitlichen Byte-Bereich einzugeben.

sz 971 032 3098 29/1039

Bei der folgenden weiteren Beschreibung der Datenkompressionsschaltung nach Fig. 2 ist festzustellen, daß die vier Register 78, 79, 80 und 81 in dieser Reihenfolge in Reihe zur Leitung 77b der Vorhersagestufe geschaltet sind, um die Lauflängenangabe für die Anzahl der fehlerfreien Vorhersagen vor dem nächsten Fehler zu speichern. Im zurückgesetzten Zustand sind die Register 78, 79, 80 uncL 81 anfänglich mit den in ihren zugeordneten Registern 7&R, 79R, 8OR und 81R gezeigten Werten geladen. Wenn die Register 78-81 einen übertrag an das Register der nächsthöheren Ordnung abgeben, werden sie auf den jeweils in den Registern 78R-81R enthaltenen Wert zurückgesetzt. So wird eine 1 in das Register 78 eingegeben und eine Übertragsleitung gepulst. Wenn dann ein Übertrag auftritt, wird eine 1 in das Register 79 eingegeben, und das Register 79A wird auf 1 gesetzt (um die Tatsache anzuzeigen- daß beide Register 78 und 79 gebraucht werden). In entsprechender Weise werden während aufeinanderfolgender Unterzyklen die Register 79, 80 und 81 auf einen übertrag geprüft und die Register 8OA, 8IA werden nötigenfalls auf 1 gesetzt.

Von Bedeutung ist bei der Lauflängencodierung gemäß der vorliegenden Erfindung, daß ein besonderer Code dafür vorgesehen ist, daß eine gesamte 1056 Bits enthaltende Zeile für fehlerfrei befunden worden ist. Im Anschluß an jede Zählerfortschaltung werden die Inhalte der Register 78 bis 81 zu den jeweils zugeordneten logischen Schaltungen 88« 89, 90 und 91 übertragen. Die Ausgänge dieser vier logischen Schaltkreise führen auf eine logische Schaltung 1OO, die das Register 59 auf 0 setzt, wenn die Zählung 1056 leere Bitstellen ergibt, wodurch jegliches weitere Einlesen von Eingangsdaten unterbrochen und eine besondere Rückstellung für den Fall 'Fehlerfreie Zeile" durchgeführt wird. Dadurch wird ein Zählerregister 120 gesetzt, um den komprimierten Code in den Puffer für komprimierte Daten 140 zu übertragen. Diese Pufferstufe 140 erhält das Ausgangssignal der Vorhersagestufe, das seinerseits in eine Folge von (ρ, η)-Typ-Codierungen komprimiert ist.

SA 971 032 309829/1039

Beträgt der Ausgang des Registers 100 eine 1, werden die Anzeigeregister 81A, 8OA und 79A auf O zurückgesetzt und das Register 78 wird auf den Wert A (1010) gestellt, indem die Inhalte der Register 78X in das Register 78 geschoben werden.

Im Falle eines Fehlers oder des Vorliegens von 1056 fehlerfreien Vorhersagen tritt ein Übertragungszyklus für die längencodierte Stufe des in Fig. 2 dargestellten Kompressors auf. In einem solchen Fall liefert die Schaltung 151 für den Takt B Eingangssignale an das UND-Glied 153. Das UND-Glied 153 erhält einen weiteren Eingang vom ODER-Glied 155, an das das Register 100 und die von der Vorhersagelogik führende Leitung 77a angeschlossen sind. Wenn auf das UND-Glied 153 Taktimpulse von 151 gelangen und die Leitung 77a eine binäre 1 führt oder das Register 100 eine binäre 1 enthält, beginnt das Register 120 von der binären 100 (vier Dezimale) an herunterzuzählen und zwar zunächst auf die binäre 011 (drei Dezimale), was im Schalter 157 der Adresse des UiND-Gliedes 8IC in der Gruppe entspricht. Wenn das Register ölA an ist, werden die Inhalte des Registers 81 durch das UND-Glied 81C zum Schalter 159 übertragen und ebenfalls zum Adreßregister 161 des Puffers 140 für die komprimierten Daten. Dann wird durch das UND-Glied 163 ein Impuls mit dem Ausgang des Registers 81A UND-mäßig verknüpft und auf den Addierer 165 zur Adressenfortschaltung des Adreßregisters 161 gegeben. Es ist festzustellen, daß bei einer 0 im Register 81A während dieses Zeitzyklusses nichts passiert, was der Bedingung entspricht, daß entweder die Lauflänge zu kurz war, um die Benutzung des Registers öl zu erfordern, oder daß die Lauflänge sich über 1056 Bits erstreckte, so daß ein besonderer Code im Register 78 verwandt wird.

Beim nächsten Subtraktionszyklus des von der Taktschaltung 151 gesteuerten Zählers 120 zeigt dieser Zähler 120 eine 010, nämlich die Adresse des Registers 80. Wenn das Register 8OA an ist, werden die Inhalte aes Registers 80 zum Puffer 140 übertragen

Sä 971 032 309829/1039

und der Adreßzähler 161 wird weitergeschaltet. Im nächsten daran anschließenden Zyklus ist die Stellung des Zählers 120 001. was der Adresse des Registers 79 entspricht, woraufhin die Inhalte des Registers 79 in den Puffer 140 für die komprimierten Daten übertragen werden. Im wiederum nächsten Zyklus zeigt der Zähler 120 die Adresse OGO des Registers 79, und auch dessen Inhalte werden zum Puffer 140 übertragen. Nach jedem solchen Zyklus wird das UND-Glied 167, das mit dem Ausgang des Zählers 120 verbunden ist, geprüft, und wenn alle tiullen auftreten, wird ein Rücksetzregister 169 aktiviert,, das das Zählerregister 59 auf 1 setzt, um wieder das Einlesen von Eingangsdaten zu veranlassen. Wenn das Rücksetzregister 169 an ist, werden die folgenden Register zurückgesetzt (in Fig. 2 sind die entsprechenden Steuerleitungen aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen). Register 59 auf 1; die Register 81, 80 und 79 auf 1010; Register 78 auf 0000; die Register 8IA, 8OA, 79A auf O, Zähler 120 auf 100 und Register 169 auf 0. Daraufhin wird im Verlaufe des Datenverdichtungsprozesses das nächste Datenbit in das Eingangsregister 51 eingelesen.

Arbeitsweise der Stufen

Zur weiteren Erläuterung der Arbeitsweise der Vorhersage- und Langencodierstufen der vorliegenden Erfindung wird nun auf die Fign. 5A und 5B Bezug genommen, in Fig. 5A ist das Format eines typischen Abtastbildes in digitaler Form dargestellt, auf das der Vorhersagecode von Fig. 3b angewendet werden kann. Wird dieser Vorhersagecode benutzt, ergibt sich das dabei erhaltene Fehlerbild nach Fig. 5B. Es ist beispielsweise ersichtlich, daß für die Zeile 1 des tatsächlichen Bildes alle 1056 Bildpunkte Vergleichsbildpunkte A, B, C una D gleich 0 (weiß) aufweisen. Folglich ergibt sich aufgrund der Tabelle 1 und Fig. 3b ein Vorhersagewert 0. Unter der Annahme, daß die vorhergehende Zeile leer war, würden alle Bitpositionen der Zeile 1 als 0 oder weiß vorhergesagt werden. Folglich treten in der gesamten Zeile keine Fehlerstellen auf, so daß in Fig. 5b die Zeile 1 durchgehend leer ist.

971 032 309829/1039

In der Zeile 2 des Bildes nach Fig. 5A ist in der dritten Bitposition ein schwarzer Bildpunkt. Der Vorhersagecode nach Fig. 3B wendet darauf den Fall Nummer O an,- da die Bezugsbildpunkte A, B, C und D relativ zum vorherzubestimmenden Punkt 3 in der Zeile 2 weiß sind. Folglich wird eine O (weiß) vorhergesagt. Beim Vergleich mit der tatsächlichen Bildinformation in der dritten Bildstelle der Zeile 2 von Fig. 5A (schwarz) wird festgestellt, daß die Voraussage für diesen Bildpunkt fehlerhaft ist. Daher weist die dritte Bitstelle in Zeile 2 des Fehlerbilds nach Fig. 5B in dieser Position eine Schwarzstelle auf und zeigt somit einen Fehler an.

Betrachtet man nun die vierte Bitstelle in Zeile 2 der Fig. 5A ergibt sich, daß an dieser Bitstelle das tatsächliche Bild ebenfalls eine Schwarzstelle aufweist. Für den Vorhersagecode ergibt, sich daß A, B und C (vorhergehende Zeile) gleich O (weiß) sind, aber das vorhergehende Bit derselben Zeile 2D gleich 1 (schwarz) ist. Auf diesen Fall findet daher der Vorhersagefall 1 nach Fig. 2b Anwendung, so daß eine 1 (schwarz) vorhergesagt wird. Ein Vergleich des tatsächlichen Bildstelleninhalts mit dem vorhergesagten Bildstelleninhalt ergibt, daß kein Fehler bei dieser Vorhersage aufgetreten ist. Das äußert sich im Fehlerbild nach Fig. 5B in einer O bzw. weißen Bildstelle in der Bitposition 4 der zweiten Zeile. In gleicher Weise lassen sich alle Bitpositionen des Bildes nach Fig. 5A untersuchen, so daß sich ein Fehlerbild aufgrund der Vorhersageregeln nach Fig. 3b entsprechend Fig. 5B ergibt.

Fig. 5C zeigt eine numerische Darstellung, wie das Fehlerbild von Fig. 5B bei der Längencodierung gemäß der Erfindung behandelt wird. Beispielsweise sind in Zeile 1 des Fehlerbildes alle 1056 Positionen weiß, so daß diese Codierung keinen Fehler anzeigt. In Zeile 2 der numerischen Darstellung von Fig. 5C bedeutet die erste Zahl 2 zwei weiße Bitstellen, die (infolge des Fehlens einer folgenden O) automatisch von einem einzelnen

SA 971 032

309829/1039

schwarzen Bit begrenzt werden. Durch die erste Zahl 2 sind demnach die Bitpositionen 1, 2 und 3 in der zweiten Zeile des Fehlerbildes erfaßt. Die als nächste Zahl erscheinende 1 stellt ein weißes Bit dar, auf das ein schwarzes Bit folgt, womit die Bitpositionen 4 und 5 des Fehlerbildes berücksichtigt sind. In gleicher Weise entspricht die nächst 1 den Bitpositionen 6 und

7 des Fehlerbildes. Daran schließt sich die Zahl 4 an. Diese Zahl 4 bedeutet, daß vier weiße Bitstellen in den Bitpositionen

8 bis 11 aufeinanderfolgen und von der schwarzen Bitposition 12 abgeschlossen werden.

Die beiden auf die Zahl 4 folgenden Zahlen 2 in Zeile 2 von Fig. 5C weisen jeweils auf zwei weiße Bitpositionen hin, auf die jeweils eine schwarze Bitposition folgt. Damit sind die Bitpositionen 13, 14, 15 bzw. 16, 17, 18 des Fehlerbildes berücksichtigt.

Es wurde bereits ausgeführt, daß jede in Fig. 5C angegebene Zahl die Anzahl der (fehlerfreien oder weißen) Bitpositionen zwischen (schwarzen) Fehlerstellen angibt, wobei automatisch im Anschluß an jedes Längenintervall von weißen (fehlerfreien) Bitpositionen ein schwarzes (fehlerhinweisendes) Bit folgt. Da die Bitposition 19 in Zeile 2 von Fig. 5B die Konstellation eines schwarzen Bits im Anschluß an ein weiteres schwarzes Bit darstellt, erscheint in Fig. 5C Zeile 2 nach den zwei aufeinanderfolgenden Zahlen 2 eine O. Diese O weist darauf hin, daß neben der "automatisch" berücksichtigten Schwarzstelle am Ende eines zusammenhängenden Intervalls von weißen Bits ein zusätzliches schwarzes Bit, d.h. ein Doppelfehler, vorliegt. Die nächste Zahl 3 in Zeile 2 von Fig. 5C bedeutet, daß drei aufeinanderfolgende Weiß-Positionen mit einem anschließenden Schwarz-Bit vorliegen, womit die Bitpositionen 20, 21, 22 und 23 berücksichtigt sind. Die im Anschluß an die Zahl 3 erscheinende Zahl 1 weist wieder auf ein einziges Weiß-Bit mit einem anschließenden Schwarz-Bit für die Bitpositionen 24 und 25 hin.

971 032 309829/1039

Als nächstes folgen in Zeile 2 von Fig. 5C die Ziffern 4 und O, wodurch vier aufeinanderfolgende Weiß-Bits in den Positionen 26, 27, 28 und 29 und zwei aufeinanderfolgende Schwarz-Bits in den Positionen 30 und 31 in Zeile 2 des Fehlerbildes von Fig. 5B bezeichnet sind. Dann folgt die Zahl 2 als Hinweis auf 2 aufeinanderfolgende Weiß-Bits mit einem folgenden Schwarz-Bit für die Positionen 32, 33 und 34.

Schließlich ist am rechten Ende der Zeile 2 von Fig. 5C die kahl 1020 eingetragen. Dadurch werden die 1020 weißen Bitstellen für die Positionen 35 bis 1055 in Zeile 2 angedeutet, an die sich ein Schwarz-Bit in der Position 1056 anschließt.

In ähnlicher Weise, wie oben für die Lauflängen in den ersten beiden Zeilen beschrieben, werden die Lauflängenzahlen für die übrigen Zeilen 3, 4 und 5 in Fig. 5C erhalten. Es ergibt sich, daß jede Zahl die Anzahl von aufeinanderfolgenden Weiß-Bits in ununterbrochener Folge mit einem zusätzlichen automatisch berücksichtigten Schwarzbit als Abschluß der Weiß-Bitfolge angibt. Wenn zwei oder mehrere Schwarzbits am Ende einer Weißbitfolge auftreten, wird eine 0 hinzugefügt; womit jedes zusätzliche folgende Schwarz-Bit nach dem automatisch berücksichtigten Schwarz-Bit erfaßt wird. Es ist weiter festzustellen, daß am Zeilenende aer Zeilen 3 und 4 von Fig. 5C und am Beginn der Zeilen 4 und 5 Anmerkungen in Form eines Sternchens erscheinen. Ein solches Sternchen am Ende einer Zeile bedeutet, daß dieselbe Farbe beim Beginn der nächsten Zeile fortgesetzt wird. Diese Anmerkung ist hier nur aus Erläuterungsgründen aufgenommen, sie braucht nicht im Codierer oder Decodierer enthalten zu sein.

In Fig. 5D ist das Codierformat für die Lauflängenzahlen bzw. die Intervallzahlen der Zeilen 1 bis 5 der Fig. 5C angegeben. Der zuerst erscheinende Buchstabe A weist auf eine vollkommen leere Abtastzeile hin. Etwa in der Mitte der ersten Zeile von Fig. 5D findet sich die Buchstabenkombination CFAO, womit unter der Annahme eines (p, n)-Zahlsystems mit (10, 6) die Codierung

971 032 309829/1039

der Zahl 1020 ausgedrückt ist.

Im Betrieb würde die Binärcodierung der ersten Zeile mit den Lauflängenfolgen A-2-1-1--4--2 etc. in der Form 1010 0010 0001 0001 0100 0010" erscheinen, wobei die ersten vier Binärziffern die Codierung für eine vollkommen leere Abtastzeile bedeuten. Es ist festzustellen, daß der Verdichtungscode für separate Zeilen als zusammenhängende Folge erscheint, um den verfügbaren Speicherplatz optimal auszunutzen (vgl. Fig. 5D).

Überlauf

Eine wichtige Eigenschaft des in der vorliegenden Erfindung benutzten (p, n)-Typ-2ahlsystems besteht darin, daß diesem System mehr Möglichkeiten innewohnen, große Mengen von Überflußdaten zu codieren, als dies bisher der Fall war. Zum Verständnis dessen wird auf die folgende Gleichung Bezug genorümen.

W = a p° + b (P¹Ii⁰) + b (p^¹)
12 Ii

Darin bedeuten.

ü = die durch die folgenden Koeffizienten ausgedrückte Lauflänge, d.h. die Länge zusammenhängender, fehlerfrei vorhergesagter Bildstellenbereiche;

a_Q = der Koeffizient des Restbetrages niederer Ordnung, nachdem alle Beträge höherer Ordnung abgezogen sind;

b„ = Koeffizient der zweiten Position oder verbleibender Zählwert der letzten höchsten Ordnung;

b = Koeffizient in der dritten Stelle oder Restbetrag benachbart zur letzten höheren Ordnung;

SA 971 032

309829/1039

b = Koeffizient in der vierten Position oder Restbetrag der drittletzten höheren Reststelle;

b. = Koeffizient der i+2ten Position oder in der i-lten von der

letzten Reststelle höherer Ordnung;

ρ = Anzahl der Ziffernstellen niedrigster Ordnung; η = Anzahl der Ziffernstellen höherer Ordnung.

Die Koeffizienten a_n und b. können voraussetzungsgemäß jede konstante Bit-Gruppenlänge darstellen und sollen eindeutig in zwei wechselseitig sich ausschließende Gruppen decodierbar sein. '·

1

Die Parameter von ρ und η {z.B. ρ , η , η usw.) stellen Basiswerte dar und arten zum Wert pn = K aus, wenn die Potenzen von η konstant auf dem Wert 1 bleiben.

Bei Rechnern, die schaltungsmäßig auf Datenwörter konstanter Länge basieren, besteht allgemein das Erfordernis, daß die Koeffizienten a und b. identische konstante Längen aufweisen, d.h. :

l_a = l_b = log₂ (p + η),

wobei die Längen 1=1, sowie ρ und η ganze Zahlen darstellen. In einem solchen Fall reichen die Parameter (p, n) aus, um die Codierung festzulegen.

Für einen (p, n) -Code mit 1 = L= 4 ergibt sich:

a D

SA 971 032

309829/1039

N = a^ · 10° + b- · (ΙΟ¹ · 6°) + b. (1O¹ · 6¹) + b„(10^X · 6²)

N = a_o+b_o(lO)+b₁(6O)+b₂(36O) .. .4^₁ (10-6¹)

(5)	(6)	O	(7)	(8)	(9)
Ol		Olli,	1OOU,	1001

(10) (11) (12) (13) (14) (15)

b_± = 1010, 1011, 1100, 1101, 1110, 1111

(O) (1) (2) (3) (4)

a_± = OOOO, 0001, 0010, 0011 0100

Zur physikalischen Realisierung des oben abgeleiteten Zusammenhangs wird ein Binärzähler (vgl. z.B. Register 78 in Fig. 2) mit der Basis IQ₁ benötigt, der eine übertragsinöglichkeit zu einer Kaskade von in Reihe geschalteten Zählern (vgl. z.B. die Register 79 bis 81 in Fig. 2) aufweist, die auf der Basis 6 arbeiten. Diese letzteren Zähler benutzen die verbleibenden sechs wechselseitig sich ausschließenden verfügbaren Zustände aus den 16 möglichen Binärkombinationen der Länge 4. Obwohl solch ein Code nicht allgemein eine perfekte Anpassung liefert, approximiert er doch mit relativ hoher Genauigkeit die optimale Wortlängenveränderung zur Codierung von Fehlerintervallen bei gleichzeitiger einfacher schaltungsmäßiger Realisierung. Ein klassischer bekannter Code-Typ, wie z.B. der Huffman-Code, würde andererseits allgemein mehr Schaltungsaufwand zur Durchführung einer Codierung benötigen, bei der Tabellen berücksichtigt werden müssen. Schließlich ist festzustellen, daß ein erheblicher Vorteil des erfindungsgemäßen Lauflängencodierprinzips in der Tatsache besteht, daß es eine geometrisch zunehmende Überlaufkapazität liefert.

Dekompression

In Fig. 4 ist als Beispiel ein in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung einsetzbarer Dekompressor bzw. Datendehner darge-

^SÄ971°³² 309829/1039

stellt. Obwohl verschiedene Schaltungsteile in der Kompresse-rund Dekompressorschaltung durch umschaltung für die verschiedenen Betriebsarten gemeinsam vorgesehen werden können, ist in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel jede Schaltung als separate Einheit dargestellt. Im Puffer 140 ist ein Teil der Bildinformation einer Seite in (ρ, η)-Typ-Komprimierung enthalten. Die Taktschaltung 251 für den Takt A liefert Steuerimpulse zum Lesen der Daten aus dem Puffer 140 in die A-Register 281-284 und in die B-Register 291-294.

Zuerst wird aer Zähler 220 auf 0 zurückgesetzt. Dann überträgt der Schalter 259 ein halbes Byte (4 Bits) vom Puffer 140 in das Register 2 85 zur durch das Adreßregister 261 bestimmten Adresse. Als nächstes werden die Inhalte des Registers 2 85 auf Vorliegen der Bedingung (8 · 4) + (8 · 2), d.h., es muß die Negation der logischen Beziehung (8 üwD 4) ODER (8 UKD 2) erfüllt sein. Dadurch ist sichergestellt, daß ein Ausgangssignal 1 nur erhalten wird, wenn der Koeffizient ein a. oaer ein numerischer Ausdruck ist.

Wenn der Koeffizient ein numerischer Ausdruck ist, wird das Schieberegister 288 auf 1 gesetzt. Weiterhin werden die Inhalte des Registers 285 zum Register 284 übertragen. Wenn das Schieberegister 286 an ist, wird die Steuerung an das Register 288 geschaltet. Wenn der Koeffizient kein numerischer Ausdruck ist, weraen die Inhalte des Registers auf das Vorliegen des Codeworts' A oder 1010 geprüft, was der Codierung für eine leere Zeile im Fehlercode entspricht. Wird das Codewort A vorgefunden, wird das Register 287 auf 1 gesetzt, welches seinerseits die Schalter 30IA und 301B aktiviert, um die Inhalte der L-Register 28OA, 28OB, 28OC und 28OD in die A-Register 281, 284 zu schieben. Damit wird die (p, n)-Codierung CFD6 für 1056 Bits (Zeilenlänge) in die A-Register übertragen.

tWenn kein numerischer oder ein Α-Koeffizient vorliegt, bleibt das Register 286 zur Zyklusunterbrechung auf 0 und schaltet den Zähler 220 sowie das Adreßregister 261 um eine Stelle weiter. Diese zyklusbezogene Betriebsweise bezieht sich auf das zykli-

^SÄ971032 309829/1039

sehe Einschreiben der Daten in die vier Α-Register jeweils in der Form eines halben Bytes. Die Verschiebe-Betriebsweise bezieht sich auf die Datenverschiebung nach rechts, um die Daten mit den in das Register 2öl übertragenen numerischen Größen zu justieren. Wird ein numerischer Ausdruck vorgefunden, entsprechend der Anzeige des Endes einer Codegruppe, ist das Register 286 auf 1 gesetzt, wodurch das Register 288 den Schiebebetrieb aufnimmt, wodurch seinerseits die Schalter 30IA-B aktiviert werden, um das Α-Register wieder als Schieberegister mit dem Ausgang des auf das Register 284 zurückgekoppelten Registers 281 zu verbinden.

Die A-Registergruppe wird um vier Bitstellen verschoben und der Zähler 220 wird bis zum überlauf OO fortgeschaltet. Wenn der Zähler 220 00 anzeigt, wird das Kopierregister 289 auf 1 gesetzt, wodurch die Schalter 301A und 301B aktiviert werden üna den Inhalt aer ü-Registergruppe in die B-Registergruppe 294-291 überträgt. Wach Abschluß dieser Operation wird das Rückwärtszählregister 260 auf 1 gesetzt. Dadurch wird die Taktschaltung 251 für den Takt A abgetrennt und erlaubt so der Taktschaltung 257 für den Takt B die Abzählung der B-Registergruppe. Im Register 290 wird eine 1 aavon abgezogen. Ein übertrag vom Register 291 wird durch das Vorliegen einer Ziffernfolge 1111 erkannt, was aus der Subtraktion einer 1 vom Ausdruck 0000 resultiert. Der übertrag wird durch Subtraktion einer 1 vom nächsten Register 292 und durch ÜbertragsZurücksetzung des Registers 291 auf 1001 durchgeführt. In gleicher Weise wird das Register 292 bezüglich des Übertrages auf Uli zurückgesetzt, wenn die Kombination 1001 vorliegt und eine 1 vom nächsten Register subtrahiert wird.

Jeweils gegen Ende eines jeden Zyklusses des Taktes B wird über die logischen Schaltungen 381-384 auf das Vorliegen von O-Bedingungen in den angehörigen Registern aufgrund der (p, n)-Typ-Codierung geprüft und ihre Ausgänge werden in einer UND-Verknüpfung zusammengefaßt, um das Register 206 mit der Stopinformation für de.i Abzählvorgang auf 1 zu setzen, wenn alle R«=· rrster

971 032 309829/1039

O erreicht haben. Beim Herunterzählen wird in jedem Zyklus in das Register 207 eine O eingegeben. Wenn das Register 206 zur Unterbrechung des Abzählvorgangs auf 1 gesetzt ist, wird ein 1-Bit durch das UND-Glied 210 zum Register 207 übertragen. Während jedes Zyklusses beim Äbzählvorgang und während des daran anschließenden 1 -Zyklusses wird ein Schiebeimpuls über das UND-Glied 209 als Schiebeimpuls für das Schieberegister 302 übertragen. Bei jeder Verschiebeoperation des Registers 302 werden das erste Bit und die letzten drei Bits zur Vorhersagestufe 270 ausgegeben. Die Vorhersagestufe gibt eine Vorhersage des nächsten Bitwertes an das Register 208 ab. Fig. 3A zeigt Einzelheiten eines solchen beispielsweisen Vorhersageschaltkreises 63. Das Fehlerbit und das vorausgesagte Bit werden miteinander in einer EXKLUSIV-ODER-Verknüpfung ausgewertet und in ein Register eingegeben, in dem das nächste Bit gespeichert ist.

Beim Auftreten einer 1 am Ausgang des UND-Gliedes 310 wird das Register 260 auf 0 zurückgesetzt, so daß der Takt A aus der Schaltung 251 die übertragung einer weiteren Codegruppe aus dem Puffer für die komprimierten Daten in die A-Registergruppe steuern kann.

SA 971 032

309829/103 9

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Einrichtung zur Datenverdichtung von in digitaler Form und vorzugsweise bei einer Bildabtastung anfallenden Daten mit einer Vorhersagestufe, die in Abhängigkeit vom Inhalt früherer Bildstellen einen Erwartungswert für die jeweils nächste Bildstelle liefert, und bei der.aus einem Vergleich der vorhergesagten sowie der tatsächlichen Bildstelleninformation ein sogenanntes Fehlerbild abgeleitet und codiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlerbilddaten einer Codierstufe zugeführt werden, in der die zwischen je zwei Vorhersagefehlerstellen liegenden zutreffend vorhergesagten Fehlerbildabschnitte einem auf einem (p, n)-Typ-Zahlsystem aufgebauten Code mit der Basiseinheit von Id (p + n) Bits unterworfen werden, wobei ρ die Anzahl der Stellen niedrigster Ordnung, η die Anzahl der Stellen der nächsthöheren und höchsten Ordnung und Id den Logarithmus zur Basis 2 darstellen, und daß die derart längencodierten Fehlerbilddaten in einen Puffer übertragen werden.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,, gekennzeichnet durch die Wahl einer Basiseinheit von Id (p + n) =4 Bitstellen.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Stellen niedrigster Ordnung gleich der Anzahl der Stellen höherer Ordnung gewählt ist.
4. Einrichtung mindestens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Wahl einer Basiseinheit von 3 Bitstellen.
5. Einrichtung mindestens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Wahl einer Basiseinheit von 5 Bitstellen.
6. Einrichtung mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

032 3098 29/1039

zeichnet, daß die Vorhersagestufe Register zur ^Speicherung von mindestens drei benachbarten Bildstelleninhalten in der vorhergehenden Abtastzeile und/oder der unmittelbar vor der vorherzubestimmbaren Bildstelle aufweist, daß mittels einer Zuordnerschaltung aus den genannten Bezugsbildstellen der wahrscheinlichste Erwartungswert für die ' vornerzusagende Bildstelleninformation abgeleitet, zwischengespeichert und mit der tatsächlichen Bildstelleninformation verglichen wird, daß die zutreffend und fehlerhaft vorhergesagten Bildstellen in digitaler Form zu einem sogenannten Fehlerbild zusammengefaßt werden und daß die Fehlerbildinformation auf der Grundlage eines (p, n)-Typ-Zahlsystems mit einer Basiseinheit von Id (p+n) Bits zu Codewörtern von gegebenenfalls unterschiedlicher Wortlänge codiert einem Puffer zugeführt wird, wobei ρ die Anzahl der Stellen niedrigster Ordnung und η die Anzahl der Stellen der nächsthöheren und höchsten Ordnung darstellen.
7. Einrichtung mindestens nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Wahl von ρ = IO und η = 6.
8. Einrichtung mindestens nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Wahl von ρ = 4 und η = 4.
9. Einrichtung mindestens nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Wahl von ρ = 5 und η = 3.
10. Einrichtung mindestens nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Wahl von ρ = 12 und η = 4.
11. Einrichtung mindestens nach Anspruch 1 und vorzugsweise nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß freie Codewörter zur Bezeichnung einer leeren Abtastzeile, des Endes einer Abtastzeile sowie des Endes einer Bildseite herangezogen sind.

309829/ 1039

SA 971 032

" ³⁰ "■ 226A090
12. Einrichtung mindestens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Längencodiersystem vom (ρ, η)-Typ mit einer durch eine ganze Zahl darstellbaren Basiseinheit von Id (P + n).
13. Einrichtung nach Anspruch 12,- dadurch gekennzeichnet, daß eine Bedeutungsvertauschung vorgenommen ist, derart, daß η die Anzahl Stellen höchster Ordnung und ρ die Anzahl Stellen aller niedrigeren Ordnungen einschlxeßlich der niedrigsten Ordnung darstellt, wobei η als Makrokomma dienen kann.

SA 971 032 309829/1039