DE3109795A1 - Bandeinengungsverfahren fuer getoente bilder - Google Patents
Bandeinengungsverfahren fuer getoente bilderInfo
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Description
Beschreibung
Die Erfindung "betrifft ein Codiersystem für ein getöntes
Bild zur wirkungsvollen Übertragung oder Speicherung eines getönten Bildes. Insbesondere betrifft die Erfindung eine
Einrichtung zur Bandweite -Einengung, wobei ein Näherungscodierverfahren
und ein Entropie-Codierverfahren verwandt werden.
Auf diesem Gebiet der Technik wurde eine Vielzahl von Codiereinengungssystemen vorgeschlagen, die darauf ausgerichtet
sind, die Übertragungszeit und die Übertragungskosten bei der Übertragung eines Bildes unterschiedlicher
Dichte mittels einer engen Bandweite zu verringern. Eines der herkömmlichen Systeme ist eine Differential-Impulscodier-Modulation.
In Übereinstimmung mit diesem System wird ein Bildelementwert für einen gegenwärtigen
Punkt aufgrund von vorhergehenden Bildelementwerten angenähert
bzw. geschätzt und der Schätzfehler bzw. der Näherungsfehler, welcher der Unterschied zwischen dem
Näherungswert und dem Bildelementwert des gegenwärtigen Punktes ist, wird quantisiert und codiert, wodurch die
erwünschte Bandweiteneinengung erzielt wird. Im allgemeinen wird in einem solchen Näherungscodiersystem., um die Eompressionswirkung
bzw. die Einengungswirkung zu verbessern, eine nichtlineare Quantisierung verwandt, um die Quantisierungsstufenintervalle
klein zu machen, wenn der !Näherungsfehler klein ist, und groß zu machen, wenn der Näherungsfehler groß ist,
wobei die Sehcharakteristik berücksichtigt wird, daß die Sehempfindlichkeit bei einem Bildbereich gering ist, in
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dem sich, die Dichte plötzlich ändert, jedoch beträchtlich
hoch "bei einem Bildbereich mit nahezu gleichförmiger Dichte
ist; die Anzahl der Quantisierungsstufen wird so klein als möglich gemacht.
Wenn jedoch die Anzahl der Quantisierungsstufen äußerst
klein gemacht wird, wird der Quantisierungsfehler erhöht,
mit dem Ergebnis, daß das System nicht ausreichend auf plötzliche Dichteänderungen eines Eingabebildes ansprechen
kann, wodurch ein Untergrund aufgrund einer Gradienten-Überbelastung bei dem wiedergegebenen Bild bewirkt wird.
Demgemäß ist es erforderlich,die Anzahl der Quantisierungsstufen und die Quantisierungswerte derart zu bestimmen,
daß die Verschlechterung der Qualität des wiedergegebenen Bildes im wesentlichen nicht sichtbar ist.
Zur Codierung derFäherungsfehler-Quantisierungswerte, die
so bestimmt worden sind, wird im allgemeinen das Entropie-Codierverfahren
verwandt, um die Einengungswirkung noch weiter zu erhöhen. Das heißt, die Codierung wird durchgeführt,
in dem eine kurze Codelänge einem Quantisierwert
mit großer Häufigkeit und eine lange Codelänge einem
Wert mit geringer Häufigkeit zugeordnet wird. Das Entropie-Codierverfahren ist für diesen Zweck geeignet, da die Verteilung
der Näherungsfehler der Laplace-Verteilung gleich
bzw. ähnlich ist. Ferner wird die lineare Quantisierung im allgemeinen als für die Entropie-Codierung geeignet
betrachtet.
Aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt sich ohne weiteres,
daß bei der Einrichtung zur Bandweiteneinengung bei dem herkömmlichen Näherungscodiersystem die Anzahl der Quantisierungs-
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stufen und die bezüglich des Sehens zulässigen Quantisierungswerte festgelegt werden und die Entropie-Codierung mit den
so festgelegten Daten durchgeführt wird, um bei einem getönten Bild eine Bandeinengung durchzuführen.
Um das Einengungsverhältnis weiter zu verbessern,kann ein
Größenwandler oder eine Näherungseinheit von.der Art eines Adapters verwandt werden. Die Verwendung einer solchen Einrichtung
in diesem Fall ist jedoch kompliziert und das Einengungsverhältnis wird nicht wesentlich vergrößert. Somit
ist bei Verwendung des herkömmlichen Verfahrens das Einengungsverhältnis begrenzt.
Eine Zielsetzung der Erfindung besteht darin, die vorhergehend beschriebenen Schwierigkeiten bei einer Einrichtung
zur Bandweiteneinengung beim Stand der Technik zu beheben. Insbesondere besteht eine Zielsetzung der Erfindung darin,
eine Einrichtung zu schaffen, bei der die Einengungswirkung
wesentlich größer ist als bei derjenigen, die mit der herkömmlichen Einrichtung bei der gleichen Anzahl von Quantisierungsstufen und Quantisierungswerten erhalten wird.
Gemäß dieser und anderer Zielsetzungen schafft die Erfindung eine Eindchtung zur Bandweiteneinengung für ein getöntes
Bild, bei dem ein abgetasteter Eingabe-Bildelementwert und ein Häherungsfehler, der von dem Näherungswert des Eingabe-Bildelementwertes
erhalten wird, in quantisierte Werte umgewandelt und codiert werden. Wenigstens ein Block von Pufferspeichern
wird zur vorübergehenden Speicherung erster Code vorgesehen, von denen jeder ρ Bits in Übereinstimmung mit
einer Quantisierungsstufennummer bei der Quantisierung des
Näherungsfehlers hat. Die Näherungsfehler werden in Quanti-
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sierungswerte entsprechend den Eingabe-Bildelementwerten umgewandelt, welche aufeinanderfolgend eingegeben werden.
Die Quantisierungswerte werden in erste Code umgewandelt. Die Quantisierungswerte werden verwandt, um eine Näherung
für den nächsten Eingabe-Bildelementwert zu erhalten und die ersten Code werden aufeinanderfolgend in den Pufferspeichern
gespeichert. Wenn die ersten Code in den Pufferspeichern gespeichert worden sind, werden die Pufferspeicher
in ρ Bit-Ebenen unterteilt und die ersten Code werden in zweite Code für jede Bit-Ebene umgewandelt. Ferner werden
erste Code gesetzt, die für die zweite Codierung geeignet sind. Durch die Erfindung wird die Einengungswirkung wesentlich
gegenüber derjenigen "beim Stand der Technik erhöht.
Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm, welches eine Einrichtung zur Bandweiteneinengung darstellt, die entsprechend
einem herkömmlichen Näherungscodiersystem ausgebildet ist,
Fig. 2 ein Blockdiagramm, welches eine Einrichtung zur Bandweitendehnung zeigt, die gemäß einem
herkömmlichen Naherungscodiersystem ausgebildet
ist,
Fig. 3-A- ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Tabelle
zeigt, die die Quantisierungswerte mit den verschiedenen Näherungsfehlerbereichen enthält,
■13Ö052/08QB
Pig. 3B ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Tabelle
für die ersten Code mit Quantisierungswerten enthält,
Fig. 3C ein Diagramm, welches ein anderes Beispiel einer
Tabelle zeigt, die erste Code ähnlich denjenigen der Fig. 5B enthält,
Fig. 4-A ein Diagramm, welches die Erzeugungswahrscheinlichkeiten
von Näherungsfehlern hei einem getönten
Bild darstellt, die bei einer Ausführungsform der Erfindung verwandt werden,
Fig. 4B ein Diagramm, welches ein Beispiel der Entropie-Code
hei einem herkömmlichen Näherungscodiersystem
zeigt,
Fig. 4C ein Diagramm, welches eine Tabelle darstellt,
die die Erzeugungswahrscheinlichkeiten für Zustandswerte bei den Bit-Positionen der ersten
Code in bezug auf das gesamte Bild in dem Fall enthält, indem die ersten Code gemäß Fig. 3B
auf die Erzeugungswahrscheinlichkeiten für die Näherungsfehler in Fig. 3A angewandt werden.
Fig. 5-A. grafische Darstellungen der Durchlauflängen-
und 5B Verteilungen bei den Bit-Stellungen 1 bzw. 2
der ersten Code,
Fig. 6 ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel einer
Einrichtung zur Bandweiteneinengung nach der Erfindung darstellt,
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3109735
Fig. 7 ein Blockdiagramm,welches ein Beispiel einer
Einrichtung zur Bandweitendehnung nach der
Erfindung darstellt,
Fig. 8A Diagramme, die Beispiele von Durchlauflängenbis
8C Coden zeigen, welche bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwandt werden, und
Fig. 9 ein Diagramm, welches eine Tabelle darstellt,
in der die Durchlauflängen-Code der Fig. 8A
und 8B, die bei der zweiten Codierung ausgewählt werden, geordnet angegeben sind.
Die Figuren 1 und 2 zeigen Blockdiagramme einer Einrichtung zur Bandeinengung und einer Einrichtung zur Banddehnung,
die gemäß der Erfindung ausgebildet sind.
In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 11 eine Bildeingabeeinrichtung,
wie z.B. eine Fernsehkamera oder eine Abtasteinrichtung und mit dem Bezugszeichen 12 ein A/D-Ümwandler
(Analog-Digital-TJmwandler) bezeichnet. Das abgetastete
Signal eines Bildes mit unterschiedlicher Dichte, welches mit der Bildeingabeeinheit 11 und dem A/D-Umwandler 12
erhalten wird, wird als ein Eingabe-Bildelementwert χ nacheinander einer Differentialeinheit 13 zugeführt. Die Differential
einheit'13 arbeitet so, daß sie einen Schätzwert e errechnet,
der der Unterschied zwischen dem Eingabebildelementwert χ
des gegenwärtigen Punktes und einem Schätzwert χ ist. Ein Kompression-Größenwandler 14 arbeitet so, daß der Schätzwert
e entsprechend der vorbestimmten Anzahl von Quantisierungsstufen und der Quantisierungswert in jeder Stufe quantisiert wird
130052/OSOi
um einen Quantisierungswert q am Ausgang abzugeben. Der
Quantisierungswert q wird einer Dehungseinrichtung 15 zugeführt, in der er so gedehnt wird, daß er sich dem Wert des
ursprünglichen Schätzfehlers e nähert, mit dem Ergebnis,
daß ein Dehungswert q1 durch die Dehnungseinrichtung 15
ausgegeben wird. Die Dehnungseinrichtung 15 arbeitet so, daß der Quantisierungswert q gedehnt wird, wenn der Quantisierungswert
q komprimiert worden war, oder daß der gegenwärtige Quantisierungswert ebenso wie ein vorbestimmter
Wert gedehnt wird, wenn der vorhergehende Quantisierungswert
gleich dem gegenwärtigen Quantisierungswert ist, beispielsweise um den Quantisierungsfehler zu verringern.
Die Dehnungseinrichtung 15 arbeitet so, daß die Verschlechterung eines wiedergegebenen Bildes aufgrund einer Gradienten-Überbelastung
als Quantisierungsverzerrung verhindert wird, welche durch die Quantisierung des Schätzfehlers bewirkt wird, wie
es vorhergehend beschrieben wurde. Jedoch kann die Dehnungseinrichtung 15 weggelassen x^erden. In dem Fall, daß die
Dehungseinrichtung 15 in Fig. 1 weggelassen wird, sollte eine Dehnungseinrichtung 25 in der Fig. 2 ebenfalls weggelassen
werden.
Der von der Dehnungseinrichtung 15 ausgegebene Dehnungswert q1 wird zu dem vorhergehend erwähnten Schätzwert χ
durch eine Addiereinrichtung 16 addiert, mit dem Ergebnis,
daß ein Bildelementwert x1 durch die Addiereinrichtung geliefert wird. Der Bildelementwert x1 liegt nahe bei dem
Eingabebildelementwert x, wobei der Wert x1 von dem Wert
χ um den Quantisierungsfehler abweicht.
130ÖS2/080S
31QS7S5
Eine Schätzeinheit 7 schätzt den nächsten Bildelementwert
aus einer Vielzahl von verganenen Bildelementwerten χ1 ,
um den Schätzwert χ zu "berechnen. Die Näherungsgleichung ist
beispielsweise eine Näherungsgleichung mit vier Punkten
wie:
a2x'm-1,n-1 + a3X>m-1,n + a4x'
Der Quantisierungswert q wird durch einen Codierer 18 codiert (Code f) und wird dann über eine Übertragungseinrichtung
19 übertragen.
Die Empfangsseite für das Signal ist so ausgebildet, wie es in Pig. 2 gezeigt ist. Das von der Übertragungseinrichtung
19 übertragene Signal wird mit einem Empfänger 21 empfangen. Das so empfangene Signal war codiert worden, wie es vorhergehend
beschrieben wurde. Deshalb wird das Signal durch einen Decodierer 22 decodiert, was mit einem entgegengesetzten
Verfahren wie bei dem durch den Codierer 18 durchgeführten erfolgt, mit dem Ergebnis, daß ein Quantisierungswert q erhalten
wird. Der so erhaltene Quantisierungswert wird einer Dehnungseinrichtung 23 zugeführt, die die gleiche Ausbildung
wie die vorhergehend beschriebene Dehnungseinrichtung 15 aufweist,
mit dem Ergebnis, daß ein Dehnungswert q1 durch die
Dehnungseinrichtung 23 erzeugt wird. Der Dehnungswert q/ wird einer Addiereinrichtung 24 zugeführt und dort zu dem
Näherungswert χ addiert, welcher aufgrund des vergangenen Wiedergabebildelementes geschätzt worden war, mit dem Er-
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gebnis, daß ein Wiedergabebildelement χ1für den gegenwärtigen
Punkt von der Addiereinrichtung abgegeben wird.
Eine Näherungseinheit 25 arbeitet so, daß ein Näherungswert
χ für den nächsten Viedergabebildelementwert erzeugt
wird, wobei eine Vielzahl von vergangenen Wiedergabebildelementwerten verwandt wird, beispielsweise entsprechend
der vorhergehend beschriebenen Näherungsgleichung mit vier Punkten.
Ferner wird der Wiedergabebildelementwert x1 über einen
D/A-Umwandler 26 einer Bildausgabeeinheit 27 zugeführt, wie z.B. ein 3?ernsehmonitor oder ein Abtastdrucker, um
ein wiedergegebenes Bild anzuzeigen.
Die wesentliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ähnelt dem vorhergehend beschriebenen, herkömmlichen
System mit der Ausnahme, daß der Codierer 18 und der Decodierer 22 vorgesehen sind. Ein hervorstechendes
Merkmal der Erfindung im Unterschied zum herkömmlichen System besteht darin, daß beim Codieren des quantisierten
Wertes der erste Code so eingestellt wird, daß er für eine zweite Codierung für jede Bit-Ebene geeignet ist
und daß die ersten Code in zweite Code für jede Bit-Ebene umgewandelt werden, wodurch die Kompressionswirkung
wesentlich verbessert wird verglichen mit derjenigen bei der herkömmlichen Einrichtung.
Der Codierer 18 und der Decodierer 22, die die Erfindung kennzeichnen, werden im einzelnen beschrieben. Im folgenden
wird der erste Code als "ein Quantisierungscode" in dem Sinn der Codierung eines Quantisierungswertes bezeichnet.
130052/0805
Der zweite Code wird durch Kompressionscodierung eines Binärsignals für jede Bitebene erhalten und deshalb kann
der Faksimile-Bandweiteneinengungsvorgang ohne Abänderung verwandt werden. Bei der beschriebenen Ausführungsform
erfolgt die Beschreibung jedoch unter Bezug auf einen
Durchlauflänge-Code.
Die Fig. 3A bis 3C zeigen ein Beispiel für die Umwandlung
des Näherungsfehlers in den Quantisierungswert und des Quantisierungscodes. Insbesondere zeigt Fig. 3A die
Quantisierungswerte q für Näherungsfehler e in verschiedenen Bereichen. Fig. 3B zeigt die Quantisierungscode f
entsprechend den Quantisierungswerten in Fig. 3A. Wie sich aus den Fig. 3A und 3B ergibt, sind vier Quantisierungsstufennummern
gemeinsam positiven und negativen Näherungsfehlern zugeordnet und demgemäß besteht jeder Quantisierungscode aus vier Bits. Im allgemeinen sollte eine größere Anzahl
Quantisierungsstufennummern, die den positiven und negativen Näherungsfehlern zugeordnet sind, ausgewählt
v/erden.
Fig. 3B zeigt den Bitzustand, welcher erhalten wird, indem
die Quantisierungscode in die entsprechenden Bitpositionen gebracht werden. Der Grund dafür, warum die Quantisierungscode f festgelegt sind, wie es dargestellt ist, wird aus
den Bitzuständen offensichtlich. Das. heißt, die Bitposition 1 bezeichnet das positive oder negative Vorzeichen eines
Näherungsfehlers, die Bitposition 2 die Stufennummer 2, die Bitposition 3 die Stufennummer 3 und die Bitposition 4-
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die Stufennummer 4. Das heißt die Quantisierungscode sind
so festgelegt, daß die Bitposition,die das positive oder
negative Vorzeichen eines Näherungsfehlers anzeigt ,und
die Bitposition, die nur die Quantisierungsstufennummern anzeigen,zugeordnet werden. Keine besondere Bitposition
ist für die Quantisierungsstufennummer Λ vorgesehen, welche als die für die negativen und positiven Näherungsfehler am häufigsten verwandte betrachtet \fird, jedoch kann
diese Information aus dem Zustand "0,0,0" der Bitposition 2,3 und 4 bestimmt werden. Die richtige Bestimmung der
Quantisierungscode verringert die Code-Redundanz und ist gut für die Durchlauflängen-Codierung geeignet, wie es
weiter unten beschrieben wird.
Pig. 5C zeigt ein anderes Beispiel von Quantisierungscoden
nach der Erfindung. Bei diesem Beispiel sind drei Quantisierungscode in Übereinstimmung mit den Quantisierungsstufennummern
vorgesehen, mit dem Ergebnis, daß die Bitlänge verringert ist. Wie sich aus der Figur ohne weiteres ergibt,
kann man sehen, daß der Durchlauflängen-Codierwirkungsgrad
für jede Bitebene etwas verringert ist, wenn man mit dem Fall gemäß Fig. 3B vergleicht. Da jedoch die Anzahl der Bitebenen
verringert ist, bei denen eine Durchlauflängen-Codierung
vorgenommen werden soll, ist der Übertragungswirkungsgrad verbessert.
Bei der Ausbildung gemäß den Quantisierungscoden entsprechend den Fig. 3B oder 3C sollte die Bitlänge der Quantisierungscode bestimmt werden, in dem der Wirkungsgrad des gesamten,
zu berücksichtigenden Systems betrachtet wird. Fig. 3C zeigt den Fall an, bei dem die Quantisierungscode so bestimmt sind,
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daß die Bitlänge eines jeden Quantisierungscodes verringert ist und die Quantisierungsstufennummern den Bitpositionen
zugeordnet sind, ohne den Durchlauflängen-Codierwirkungsgrad
für jede Bite"bene zu verschlechtern.
Die Kompressicnswirkung "bei der Erfindung, "bei der, wie
es vorhergehend beschrieben worden ist, die Quantisierungs werte in Quantisierungscode umgewandelt werden, welche
in Bitebenen aufgeteilt werden, so daß die Quantisierungscode nach der Durchlauflange für jede Bitebene codiert
werden, ist größer als die Kompressionswirkung bei dem
herkömmlichen System. Dies kann besser anhand einer Beschreibung verstanden werden, die sich auf tatsächliche
Meßwerte bezieht.
. 4A zeigt die Näherungsfehler-Meßdaten eines bei dem
Beispiel verwandten, getönten Bildes. Die Meßdatenpunkte stellen die Erzeugungswahrscheinlichkeiten der
Näherungsfehler dar, die geschaffen werden, wenn eine nichtlineare Größenwandlung mit dem Differential-Impulscode-Modulation-System
durchgeführt wird, welches in S1Xg. 1 gezeigt ist. In diesem Fall liegen der Eingangsbildelementwert
χ und der Näherungsfehler e als 6 Bit/Bildelement (zwei Bit eines 8 Bit/Bildelements sind zur Verarbeitungserleichterung auf "O" gesetzt) vor und der Näherungsvrert
x, der Dehnungswert q.1 und der Bildelementwert x' liegen
als 8 Bit/Bildelement vor. Demgemäß können für 8 Bit/Bildelement die positiven Näherungsfehlerbereiche dargestellt
werden durch (0-4), (8 - 16), (20 - 36) und (40 - ),
während die negativen Näherungswertbereiche durch (-4- - -8),
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(-12 - -20), (-24 - -40) und (-44 - ) dargestellt werden.
Dementsprechend sind die positiven Quantisierungswerte 0,12,28 und 52 während die negativen Quantisierungswerte
-4, -16, -52 und -56 sind. Es ergibt sich ohne weiteres aus diesen Meßdaten, daß die Näherungsfehler gehäuft in
der Nähe von Null auftreten. Dementsprechend wird in dem
herkömmlichen Entropie-Codiersystem eine kurze Codelänge einem Quantisierungswert zugeordnet, dessen Näherungsfehler eine große Auftrittswahrscheinlichkeit hat und eine
lange Codelänge wird einem Quantisierungswert zugeordnet, "bei dem der Näherungsfehler eine geringe Auftrittswahrscheinlichkeit
aufweist.
Fig. 4B zeigt ein Beispiel der herkömmlichen Entropie-Codierung. In diesem Fall sind zwei Codierbeispiele gezeigt.
Die Wahrscheinlichkeitsverteilungen für das Auftreten des NäheruEgpfehlers unterscheiden sich in hohem Maß
bei unterschiedlichen Bildern. Deshalb ist es schwierig, zu bestimmen, welche Code bei den Beispielen (1) und (2)
verwandt werden sollten. Wenn jedoch die Code gemäß Fig. 4B für die Meßdaten gemäß Fig. 4A verwandt werden,
dann werden ungefähr 1,38 Bit/Bildelement im Falle des
Beispieles (1) und ungefähr 1,44 Bit/Bildelemente im Falle des Beispieles (2) vorgesehen. Aus der vorhergehenden
Beschreibung ergibt es sich ohne weiteres, daß, wenn die herkömmliche Entxopiecodierung verwandt wird, der Kompressionswirkungsgrad nicht weiter erhöht werden kann, unabhängig davon,
welcher Code verwandt wird.
Aus der folgenden Beschreibung geht noch näher hervor, daß das erfindunggemäße System im Unterschied zu dem herkömmlichen
Entropie-Codiersystem besonders wirkungsvoll dahingehend ist,
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daß die Codierung wirksamer durchgeführt wird, um die
Redundanz der Codierung zu verringern und dadurch die
Kompressionswirkung zu erhöhen.
Redundanz der Codierung zu verringern und dadurch die
Kompressionswirkung zu erhöhen.
Fig. 4-C zeigt eine Wahrscheinlichkeitstabelle der Erzeugung
der zuständigen "O" und "1" bei den Bitpositionen der Quantisierungscode für das gesamte Bild in dem Fall,
in dem die in Fig. 4B gezeigten Quantisierungscode für
die Bildmeßdaten verwandt werden, die in Fig. 4A angegeben sind. Diesen Daten läßt sich ohne weiteres entnehmen, daß bei jeder Bitposition die Erzeugungswahrscheinlichkeit der Zustände "O" und "1" einseitig ist. Dies bedeutet, daß, wenn die Quantisierungscode für das gesamte Bild in Bitebenen unterteilt werden, die Durchlauflängen-Codierung
einer jeden Bitebene ohne weiteres erhalten werden kann. Beispielsweise wenn die Entrupie (H = -JF 3? logg P) einfach für jede Bitebene berechnet wird, beträgt die Summe der
Rechenergebnisse 1,075 Bit/Bildelement.
die Bildmeßdaten verwandt werden, die in Fig. 4A angegeben sind. Diesen Daten läßt sich ohne weiteres entnehmen, daß bei jeder Bitposition die Erzeugungswahrscheinlichkeit der Zustände "O" und "1" einseitig ist. Dies bedeutet, daß, wenn die Quantisierungscode für das gesamte Bild in Bitebenen unterteilt werden, die Durchlauflängen-Codierung
einer jeden Bitebene ohne weiteres erhalten werden kann. Beispielsweise wenn die Entrupie (H = -JF 3? logg P) einfach für jede Bitebene berechnet wird, beträgt die Summe der
Rechenergebnisse 1,075 Bit/Bildelement.
Es soll nun die Durchlauflängen-Verteilung einer jeden
Bitebene der Quantisierungscode für das gesamte Bild betrachtet werden. Die Figuren f?A und 5B zeigen die Durchlauflängen-Verteilung einer jeden Bitebene der Quantsierungscode für das gesamte Bild in dem Fall, in dem die Quantisierungscode gemäß Fig. JiB verwandt werden. Insbesondere zeigt Fig. J?A die Durchlauf läng en-Vert eilung der Ebene der Bitposition 1 der Quantisierungscode und Fig. 5B zeigt die Durchlauflängen-Verteilung der Ebene der Bitposition 2.
In den Fig. 5A und 5B bedeutet die waagerechte Achse die Durchlauflänge und die senkrechte Achse die Erzeugungswahr-
Bitebene der Quantisierungscode für das gesamte Bild betrachtet werden. Die Figuren f?A und 5B zeigen die Durchlauflängen-Verteilung einer jeden Bitebene der Quantsierungscode für das gesamte Bild in dem Fall, in dem die Quantisierungscode gemäß Fig. JiB verwandt werden. Insbesondere zeigt Fig. J?A die Durchlauf läng en-Vert eilung der Ebene der Bitposition 1 der Quantisierungscode und Fig. 5B zeigt die Durchlauflängen-Verteilung der Ebene der Bitposition 2.
In den Fig. 5A und 5B bedeutet die waagerechte Achse die Durchlauflänge und die senkrechte Achse die Erzeugungswahr-
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scheinlichkeit für die Durchlauflänge. Ferner bedeutet
in den Pig- 5A und 5B die durchgezogene Linie die "1"-Durchlaufverteilung
und die unterbrochene Linie die "0"-Durchlaufvert
eilung.
Setzt.man die Verteilungen gemäß den !Figuren 5A und 5B
zu den Daten in Fig. 4C in Beziehung, so ist es offensichtlich,
daß unter den Zuständen 1O" und "1" der Bit-Positionen
in Fig. 4-C die Zustände mit geringen Erzeugungswahrscheinlichkeiten
gesammelt an der Seite der kurzen Durchlauflängen verteilt sind, während die Zustände mit großer Erzeugungswahrscheinlichkeit
gesammelt an der Seite der langen Durchlauflänge verteilt sind. Dies kann in gleicher
Weise auf die Ebenen der anderen Bit-Positionen und anderer, unterschiedlicher Bilder angewandt vrerden. Für die Bit-Position
1 des Quantisierungscodes ist die Erzeugungswahrscheinlichkeit für den Zustand "0" signifikant groß, während für die anderen
Bit-Positionen die Erzeugungswahrscheinlichkeit für den Zustand "1" signifikant groß ist. Die statistische Tendenz kann zur
Durchlauflängen-Codierung verwandt werden. Demgemäß werden
in Übereinstimmung mit der Erfindung zwei Arten von Durchlauflängen-Coden vorgesehen. Insbesondere ein Durchlauflängen-Code
RL-W wird für den Zustand "1" der Bit-Position 1 des Quantisierungscodes und für den Zustand "0" der anderen
Bit-Positionen verwandt und ein Durchlauflängen-Code "RL-S"
wird für den Zustand "0" der Bit-Position 1 und den Zustand "1" der anderen Bit-Positionen verwandt, um dadurch die
Redundanz beim Codieren zu verringern. Dies ist der Tatsache äquivalent, daß bei einem Vorlage-Faksimile beispielsweise
der abgewandelte Huffmann-Code aus unabhängigen Coden besteht, die für die Merkmale von weißen und schwarzen Durchläufen
geeignet sind.
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Die Figuren 8A "bis 80 zeigen Beispiele von Durchlauflängen-Coden,
die bei der Erfindung eingesetzt werden. Insbesondere
zeigt Fig. 8A den Weyl-Code, der gut bekannt ist, welcher
als der Durchlauflängen-Code RL-W verwandt wird. Fig. 8B
zeigt einen Code, welcher durch eine solche Abwandlung des Weyl-Codes erhalten wird, daß eine kurze Cοdelänge insgesamt
der Seite für kurze Durchläufe zugeordnet wird.
Der abgewandelte Veyl-Code wird als der Durchlauflängen-Code
BL-S eingesetzt. Figur 80 zeigt einen unterschiedlichen
Durchlauflängen-Code, welcher gemäß der gleichen
Idee geschaffen wird, wie sie bei der Fig. 8B verwandt wurde.
Die Anzahl der Bit pro Bildelement wird nun für den Fall berechnet, in dem unter Bezugnahme auf das Bild bei dieser
Ausführungsform die Erfindung angewandt wird, wobei der Durchlauflängen-Code der Fig. 8 verwandt wird. In dem Fall,
in dem die Quantisierungscode, mit denen die unter Bezugnahme auf die Fig. 4· beschriebenen Meßdaten versehen sind,
aufeinanderfolgend in den Pufferspeichern mit 512 Bildelementen
bei einem Abtastvorgang als ein Block gespeichert werden, werden die Pufferspeicher, nach Beendigung eines Blockes
in Bit-Ebenen entsprechend den Bit-Positionen des Quantisierungscodes
unterteilt und die Durchlauflänge wird für jede Bit-Ebene gezählt, während die Durchlauflängen-Codierung
durchgeführt wird. Die Durchschnittsanzahl von Bits pro Bildelement für das gesamte Bild beträgt 1,13 Bit/Bildelement.
Die Durchlauflängen-Code werden gemäß den Bit-Ebenen zugeordnet, die den Bit-Positionen des Quantisierungscodes entsprechen,
und die Durchlauflängen für den Zustand "O" oder
"1" in den Bit-Ebenen ergeben sich, wie es in Fig. 9 gezeigt ist. Das heißt, die vorhergehend beschriebenen Durchlauf-
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längen-Code können ausgewählt werden, wie es in Pig. 9
dargestellt ist. Jedoch kann die Auswahl der Durchlauflängen-Code dahingehend vereinheitlicht werden, daß der
Durchlauflängen-Code EL-W für den Zustand "O" aller
Bit-Positionen verwandt wird und daß der Durchlauflängen-Code
RL-S für den Zustand "1" verwandt wird, wodurch der mühsame Vorgang entfernt wird, daß die Durchlauflängen-Code
selektiv gemäß den Bit-Positionen verwandt werden, wie es in dem Pail gemäß Fig. 9 vorliegt. Dies kann dadurch
erreicht werden, das "beispielsweise die Bit-Zustände der
B it-Position 1 in Fig. 3B umgekehrt werden. Das heißt, daß
statt der Quantisierungscode (f) 9i1O,12,8,O,4-,2 und 1, wie
es in Fig. 3B gezeigt ist, 1,2,4,0,8,12,10 bzw. 9 verwandt
werden.
Somit werden die vorhergehend "beschriebenen 1,13 Bit/Bildelement
für das Bild über die gesamte Durchlauflängen-Codierung
geschaffen. Der Wert ist in etwa gleich der Entropie von 1,07 Bit/Bildelement im Fall der Fig. 4C. Aufgrund dieses Wertes
ist es offensichtlich, daß das Bandweiten-Einengungsverfahren
nach der Erfindung eine wesentlich kleinere Redundanz und einen größeren Wirkungsgrad aufweist als es bei dem herkömmlichen
Bandeinengungsverfahren der Fall ist.
Der Wert 1,13 Bit/Bildelement wird erhalten, wenn der vorhergehend
beschriebene Durchlauflängen-Code einfach jedem Block
(oder 512 Bildelementen bei einem Abtastvorgang) des Bildes
zugeordnet wird. Wenn jedoch in dem Fall, in dem der gleiche Zustand in jeder Bit-Ebene in dem ganzen Block statt des
vorhergehend beschriebenen Durchlauflängen-Codes aufrechterhalten
wird, ein spezieller Code in der Größenordnung von einem Bit für jede Blockbeendigung gegebenwird, d.h. daß
13ÖÖ52/08ÖS
ein Übersprungcode zu einem Block vorgesehen wird, dann kann die Redundanz weiter verringert werden.
Wenn dieses Verfahren auf einBüdba. der bevorzugten Ausführungsform
angewandt wird, können ungefähr 0,05 Bit/ Bildelement eingespart werden. Das heißt, daß bei dem
Bild die Blöcke, in denen der gleiche Zustand in jeder Bild-Ebene (Durchlauflänge = 512) beibehalten wird,' ungefähr
22% und 77% der Gesamtzahl der Blöcke oder die Gesamtzahl von Abtastlinien des gesamten Bildes bezüglich
der Bit-Po sit ionen 3 bzw. 4 beanspruchen. Der vorhergehend angegebene Wert von 1,13 Bit/Bildelement gibt die Durchlauflängen-Code
(16 bis 19 Bit) entsprechend der Durchlauf länge von 512 für diese Blöcke. Statt dessen wird ein
Überspringcode von einem Bit diesen Blöcken bei der Beendigung
von jedem 512 Bildelementblock zugeordnet, mit
dem Ergebnis, daß die Redundanz bei der Codierung weiter verringert werden kann. Wenn man dieses Verfahren einsetzt,
kann die Einengung bzw. Kompression zu ungefähr 1,08 Bit/
Bildelement gebracht werden.
Während die Einengung bei ungefähr 1,38 bis 1,44 Bit/ Bildelement bei dem herkömmlichen Entropie-Codiersystem
liegt, kann nach der Erfindung das gleiche Bild zu ungefähr 1,13 "bis 1,08 Bit/Bildelement komprimiert werden.
Die Figuren 6 und 7 zeigen Blockdiagramme, die beispielhaft Schaltkreise zur Durchführung des vorhergehend genannten,
erfindungsgemäßen Verfahrens darstellen. Ins-r
130052/08 0-5
besondere zeigt die Fig. 6 ein Beispiel einer Einrichtung
zur Bandweiteneinengung nach der Erfindung und die Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer Einrichtung zur Bandweitendehnung
nach der Erfindung.
Bei dem in Fig. 6 gezeigten Schaltkreis werden ein abgetasteter Eingangs-Bildelement-Wert χ an dem gegenwärtigen
Punkt und ein Näherungswert ic, welcher eine Näherung des Eingang-Bildelementwertes an dem gegenwärtigen Punkt darstellt,
der aus den vorhergehenden Bildelementwerten bestimmt worden ist, in einer Subtrahiereinrichtung 61 voneinander
subtrahiert, so daß ein Näherungsfehler e (= χ - χ)
am Ausgang der Subtrahiereinrichtung 61 erhalten wird. In
Abhängigkeit von der Größe des Näherungsfehlers e gibt eine Quantisiereinrichtung 62 einen Quantisierungswert q und einen
Quantisierungscode f entsprechend den vorbestimmten Quantisierungsstufen, Quantisierungswerten und Quantisierungscoden
ab. Der Quantisierungswert q und der Quantisierungscode f können beispielsweise entsprechend den Tabellen, die in den
Fig. 5A und 3B angegeben sind, umgewandelt werden.
Der Quantisierungswert q wird durch eine Dehnungseinrichtung
65 gedehnt, um die Quantisierungsverzerrung zu minimalisieren,
was zum Ergebnis hat, daß ein Dehnungswert q1 von der Dehnungseinrichtung 65 abgegeben wird. Die Dehnungseinrichtung 65
arbeitet so, daß, wenn der vorhergehende Quantisierungswert wie z.B. q n_yp oder qm_xj n gleich dem gegenwärtigen Quantisierungswert
q ist, der gegenwärtige Quantisierungswert soweit wie ein Wert gedehnt wird, \tfelcher für jede Quantisierungsstufe
vorbestimmt ist, um den Quantisierungsfehler möglichst klein zu halten. Somit verhindert die Dehnungs-
13ÖÖ52/08ÜS
einrichtung 63 eine Verringerung der Bildqualität aufgrund
eines Untergrundes infolge von Gradienten-Überlastung, der
durch die Quantisierungsverzerrung hervorgerufen wird, die
entsteht, wenn der Näherungswert e quantisiert wird. Jedoch kann die Dehungseinrichtung 63 auch weggelassen werden.
Wenn die Dehnungseinrichtung 63 weggelassen wird, sollte eine Dehnungseinrichtung 710 in Fig. 7 ebenfalls weggelassen
werden.
Der Dehnungswert q1 wird zu dem vorhergehend erwähnt en
Näherungswert χ durch eine Addiereinrichtung 64· addiert,
um ein Wiedergabe-Bildelementwert x1 zu liefern, um das
nächste Bildelement abzuschätzen. Der Wiedergabe-Bildelementwert x1 unterscheidet sich von dem Eingabe-Bildelementwert durch den auftretenden Quantisierungsfehler.
Eine Näherungseinheit 65 arbeitet derart, den nächsten
Eingabe-Bildelementwert aus einer Vielzahl von vorhergehenden Wiedergabe-Bildelementwerten x1 näherungsweise
zu bestimmen, um den Näherungswert χ zu liefern. Die Näherungsgleichung ist beispielsweise eine Näherungsgleichung mit vier Punkten wie:
xm,n = a1x'm,n-1 + a2x'm-1,n-1 + a3x'm-1,n + a4-xfm-1 ,n+V
In dem Fall, in dem beispielsweise der Eingabe-Bildelementwert χ 6 Bit/Bildelement aufweist, ist es vorteilhaft, daß
der Näherungsfehler e 6 Bit/Bildelement hat und der Dehnungswert q', der Wiedergabe-Bildelementwert x' und der Näherungswert
χ 8 Bit/Bildelement haben, weil die Genauigkeit dadurch
130052/08ÖS
erhöht und der Näherungsfehler beim nächsten Punkt als ein
kleinerer Wert geliefert wird. In diesem Fall ist es zur Verarbeitungserleichterung von Vorteil, daß der Eingabe-Bildelementwert
χ und der Näherungsfehler e 8 Bit/Bildelement
aufweisen, wobei das erste und das zweitniedrigste Bit .auf "O" gesetzt werden.
Der Quantisierungscode f wird vorübergehend in einem Pufferspeicher
66 aufeinanderfolgend entsprechend dem Eingabe-Bildelementwert χ gespeichert. Der Pufferspeicher 66 enthält
Speichereinheiten, die einem vorbestimmten Block entsprechen. Der Ausdruck " ein Block" bezeichnet die Einheit,
welche so bestimmt ist, daß, nachdem eine gewisse Anzahl von Quantisierungscoden entsprechend den Eingabe-Bildelementen
gespeichert worden sind, die Quantisierungscode für jede Bit-Ebene zur anschließenden Übertragung einer Durchlauflängen-Codierung
unterworfen werden. Beispielsweise kann ein Block die Anzahl von Bildelementen sein, die in einem Abtastvorgang
eines Eingabebildes enthalten sind. Andererseits kann der eine Block die Anzahl von Bildelementen in einem Eingabe-Bildfeld
sein, wenn der Pufferspeicher eine ausreichend große Kapazität hat.
Der Pufferspeicher 66 speichert die Quantisierungscode f
aufeinanderfolgend mit Hilfe von Adressbefehlen S^, welche
synchron mit den Eingabe-Bildelementwerten χ erzeugt werden, die aufeinanderfolgend eingegeben werden. Die Anzahl der
Bit pro Bildelement im Pufferspeicher 66 ist gleich der
Anzahl von Bit, die dem Quantisierungscode f zugeordnet sind. Die Anzahl von Bit pro Bildelement, die dem Quantisierungscode zugeordnet ist, wird in Übereinstimmung mit der
Anzahl von Quantisierungsstufen bestimmt, wie es vorhergehend beschrieben wurde.
13ÖÖ52/080S
Wenn ein Block von Quantisierungrscoden f entsprechend
den Eingabe-Bildelementwerten χ in dem Pufferspeicher
gespeichert worden ist, wird der Eingabevorgang unterbrochen, woraufhin die Durchlauflängen-Codierung durchgeführt
wird.
Der Pufferspeicher 66 kann so abgeändert werden, daß er zwei Blöcke A und B speichert. In diesem Fall wird, wenn
die Eingabe der Quantisierungscode f in dem Block A abgeschlossen worden ist, der Block A für die Durchlauflängen-Codierung
verwandt, während die folgenden Quantisierungscode f in den Block B aufeinanderfolgend eingegeben
werden. Das heißt, daß, wenn die Eingabe der Quantisierungscode f und die Durchlauflängen-Codierung gleichzeitig
durch Umschalten der Blöcke A und B durchgeführt wird, die Signalübertragung kontinuierlich durchgeführt
werden kann. Diese Technik sollte eingesetzt werden, um einen Zeitverlust zu unterbinden, welcher beim Betrieb der
Bildeingabeeinheit auftreten kann.
Wenn ein Block der Quantisierungscode f in den Pufferspeicher
66 eingegeben worden ist, wird der Pufferspeicher 66 in Bitebenen unterteilt und die Quantisierungscode werden
als ein Seriensignal für jede Bit-Ebene mit Hilfe eines Multiplexers 67 ausgegeben. Insbesondere werden mitteüs des
Adressignals S^. die Quantiierungscode f aus dem Pufferspeicher
66 ausgelesen und aufeinanderfolgend dem Multiplexer 67 eingegeben und die Quantisierungscode der Bit-Ebene,
welcher durch ein Ausxtfahlsignal S^ für eine Bit-Ebene
festgelegt worden ist, wird als ein Seriensignal f! ausgegeben. Eine Steuereinheit 68 wird so gesteuert, daß das
13ÖÖ52/08ÖS
3103795
Seriensignal f' einer Durchlauflängen-Codierung unterworfen
wird. Das heißt, in der Steuereinheit 68 wird ein Seriensignal f' mit dem vorhergehenden Seriensignal verglichen,
welches unmittelbar vor dem erstgenannten Seriensignal eingegeben worden war. Wenn beide einander gleich sind,
gibt die Steuereinheit 68 ein Signal C^, ab, und wenn sie voneinander
verschieden sind, erzeugt die Steuereinheit 68 ein Signal C2. Ein Zähler 69 zählt das Signal C^ und wendet ein
Durchlauflänge-Signal r^ auf eine Durchlauf längen-Codiertabelle
6Ί0 an, welche gezählt wird, wenn das Signal C2
abgegeben wird. Der Zähler 69 wird durch das Signal C2
zurückgesetzt. Ferner gibt die Steuereinheit 68 ein Auswahlsignal C^ für den Durchlauflähgen-Code ab, wenn sie
das Signal Cp erzeugt.
Das Auswahlsignal C, für den Durchlauflängen-Code wird verwandt,
um einen Durchlauflängen-Code auszuwählen, welcher von der Bit-Ebene des Quantisiemgscodes und ihrem Zustand
"O" oder "1" bestimmt wird. Das Auswahlsignal C, für den
Durchlauflängen-Code wird abgegeben, um die Durchlauflängen-Code gemäß den Figuren 8A und 8B unter den in Fig. 9 angegebenen
Bedingungen auszuwählen. Die vorhergehend erwähnten Zustände "0" und "1" entsprechen dem gegewartigen Durchlauflängensignal
Γ,,.
Mittels des Durchlauflängensignals r^, und des Auswahlsignals
C, für die Durchlauflänge gibt die Durchlauflängen-Codier-Tabelle
610 einen Durchlauflängen-Code r~ mit fester Länge
und eine Coc&änge r, ab.
1300 52/0805
Wenn der Durchlauflängen-Code r^ auf ein Register 612
angewandt wird und die Codelänge r., in einen Zähler 611
eingegeben wird, gibt die Steuereinheit 68 ein Taktsignal C^
synchron mit der Übertragungsrate ab. Mittels des Taktsignals C^, wird der Inhalt des Schieberegisters 12 als ein Übertragungssignal r, ausgegeben, während eine bitweise Verschiebung beginnend
bei dem signifikantesten Bit erfolgt. Andererseits wird der Inhalt des Zählers 611 einer Subtraktion in zeitlicher
Übereinstimmung mit dem Taktsignal C^ unterworfen.
Wenn der Zählwert des Zählers 611 Null erreicht, gibt der
Zähler 611 ein Signal C1- ab, welches der Steuereinheit 68
zugeführt wird, woraufhin das Erzeugen des Taktsignals C^
angehalten wird und die Steuereinheit 68 für die nächste Durchlauflänge-Oodierung bereit ist. Die Durchlauflänge
wird als ein Durchlauflängen-Code (das Übertragungssignal r^)
varialier Länge geliefert. Soweit die Tabellen, die in den !Figuren 8A und 8B gezeigt sind, als die Durchlauflängen-Codiertabelle
610 verwandt wird, ist es nicht erforderlich, so viele Tabellen wie Durchlauflängen vorzusehen.
Ein Blockcode wird bestimmt, in dem das Durchlauflängensignal
r^, in eine Tabellenadresse umgewandelt wird (Fig. SA.
bis 80). Bei Tabellenadressen 0 bis 3 ist der Inhalt der Tabelle das Durchlauf längensignal rg ohne Abänderung. I1Ur
Blockadressen 4,5*6 ..., wird der Terminierungscode als
ein Wert bestimmt, dem man durch Verschieben des Durchlauflängensignals
r^, (elf Bits um Durchlauf längen von 0 bis 2048
auszudrücken) um (13 - (Tabellenadresse)) zu den größeren Bits erhält. Das am wenigsten signifikante Bit des Blockcodes
wird neben dem am signifikantesten Bit des Terminierungscodes
gesetzt und der Blockcode und der Terminierungscode Tuereien verschoben, bis das signifikanteste Bit "1" ist, was
■13ÖÖ52/08ÖS
zum Ergebnis hat, daß das Durchlauflängensignal r2 erhalten
wird. Für Tabellenadressen O bis 3 wird jedoch ein Wert verwandt, welcher durch Verschieben des Inhaltes der Tabelle
in Richtung der Bits höherer Ordnung erhalten wird.
Wenn die Durchlauflängen-Codierung mit variabler Länge in einer Bit-Ebene in der vorhergehend erwähnten Weise
abgeschlossen ist, legt das Adressignal S^ die erste
Adresse im Pufferspeicher 66 fest und das Auswahlsignal
S2 für die Bit-Ebene legt die nächste Bit-Ebene fest,
so daß die Durchlauflängen-Codierung der so festgelegten
Bit-Ebene beginnt.
Bei der vorhergehend beschriebenen Einrichtung zur Bandeinengung, bei der eine Näherungscodierung durchgeführt
wird, kann ein allgemein bekannter Codierkreis, wie z.B. ein "WyIe"-Codierkreis als ein Durchlauflängen-Codierkreis
statt der Stufe anschließend an den Multiplexer 6? verwandt werden. Insbesondere werden Wyle-Code und eine Abänderung
davon, die in den Fig. 8A bzw. 8B gezeigt ist, in der Durchlauflängen-Codiertabelle 610 (z.B. IC-Speicher) gespeichert
und ein Übertragungssignal r^ wird durch den
Codierkreis entsprechend den gespeicherten Werten erhalten. Der Wyle-Codierkreis ist im einzelnen in dem Artikel beschrieben
"H.Wyle, T.Erb, und R. Banow, "Reduced Time Facsimile Transmission by Digital Coding", IRE Trans.,
CS Seite 215 (Sept. 1961).
Die Eingabe-Bildelementwerte χ werden aufeinanderfolgend
einer Durchlauflängen-Codierung durch den Schaltkreis gemäß Fig. 6 unterworfen, was zum Ergebnis hat, daß ein
bandweiteneingeengtes Bild übertragen wird. Das bandweiten-
13ÖÖ52/08Ö5
eingeengte Bild wird der Bandweitendehnung in dem Schaltkreis gemäß Fig. 7 unterworfen, um das Bild wieder zu erzeugen.
In Fig. 7 wird eine Steuereinheit 71 so gesteuert, daß sie
Seriensignale erhält, die von dem Schaltkreis in Fig. 6 übertragen werden und diese einer Durchlauflängen-Decodierung
unterwirft. In dem Fall, in dem die Durchlauflängen-Code der Fig. 8 verwandt werden, kann der Durchlauflängen-Gode
EL-W oder EL-S, der übertragen wird, automatisch festgestellt werden, was von der Bit-Ebene des Quantisierungs-Codes
abhängt, die durch die Durchlauflänge festgelegt ist,
bei welcher gegenwärtig eine Durchlauflängen-Codierung erfolgt, oder ob der Zustand der vorhergehenden Durchlauflänge
ein Durchlauf "O" oder "1" ist. Die Steuereinheit 71 führt
diese Feststellung durch, um ein Auswahlsignal d·, für eine
Durchlauflängen-Decodierung abzugeben. Ferner entscheidet die Steuereinheit 71» ob der Zustand des empfangenen Signals
t, welches bitweise eingegeben wird, "0" oder "1" ist. Wenn der Zustand des empfangenen Signals t "1" ist, gibt die
Steuereinheit 71 ein "1"-Signal d^ ab, welches mit einem
Zähler 72 gezählt wird. Wenn der Zustand des empfangenen Signals t "O" ist, erzeugt die Steuereinheit 71 ein 11O"-Signal
d~, welches auch von dem Zähler 72 gezählt wird.
Der Zählwert des Zählers 72, d.h. ein Blocksignal g^,
wird auf eine Durchlauflängen-Decodiertabelle 73 angewandt.
Der Zähler 72 wird durch das "0"-Signal d2 gelöscht.
Mittels des Blocksignals g* und des Auswahlsignals d^ für
die Durchlauflängen-Codierung, wird der Durchlauflängenbereich
mit der Durchlauflängen-Decodiertabelle 73 bestimmt
130052/0805
und ein Signal &2 für eine Block-Durchlauflänge (O, 5, 9,I?-.
wie beispielsweise in Fig. 8A) wird von der Durchlauflängen-Decodiertabelle
73 abgegeben. Gleichzeitig wendet die Durchlauflängen-Decodiertabelle 73 ©in Codierlängensignal g,
für den entsprechenden Terminationseode an die Steuereinheit
?3 an. Die Steuereinheit 71 erzeugt eine Anzahl von Taktimpulsen d^ synchron mit dem empfangenen Signal t, wie
es durch das Codierlängensignal g, festgelegt wurde, für ein
Register 74 und wendet das empfangene Signal t als ein Terminierungssignal
mit der Anzahl von Taktimpulsen d^ an. Das Register 74· empfängt das Terminierungssignal g^, während
sein Inhalt in zeitlicher Abstimmung mit den Taktimpulsen d^
verschoben wird. Das Register 74- -h-S-t eine Kapazität mit der
gleichen Anzahl von Bits die die Terminierungscode bzw. Beendigung
se ode, d.h. eine Kapazität von 10 Bit im Pail der Fig. 8A bis 8C. Wenn die Beendigungssignale g^ in das Register
74- eingegeben werden, wird durch die Anzahl der
Beendigungscode des Codelängensignals g, der Inhalt des
Registers um (iO-(Codierlängensignal g*)) in Richtung zu
den Bits niederer Ordnung verschoben, während die Bits höherer Ordnung zu "0" geändert werden, so daß eine Beendigung-Durchlauflänge
gc von dem Schieberegister ausgegeben wird.
Mittels einer Addiereinrichtung 75 wird die Blockdurchlauflänge
gp zu der Beendigung-Durchiauflänge gc addiert,
um ein Durchlauflängensignal gg zu erzeugen, welches die
Wiedergabe des Durchlauflängensignals r^. der Fig. 6 darstellt.
130052/08
Das Durchlauflängensignal gg wird einem Zähler 76 zugeführt.
Der Inhalt des Zählers 76 wird jedesmal um eine Zählereinheit verringert und der Zähler 76 gibt ein. Decodiersignal
h mit "O" oder "1" fortlaufend ab, bis der Inhalt den Wert
Null erreicht.
Der Zustand des Decodiersignals h wird automatisch gemäß dem vorhergehend beschriebenen Auswahlsignal d^ für die
Durchlauflängen-Decodierung bestimmt, d.h. die Bit-Ebene des Quantisierungscodes, welche durch die Durchlauflänge
festgelegt wird, die gegenwärtig einer Durchlauflängen-Decodierung
unterworfen wird, oder ob der Zustand der vorhergehenden Durchiauflänge ein "0"-Durchlauf oder
'"!"-Durchlauf ist. Somit hat der Zustand des Decodiersignals h einen unter diesen Bedingungen ausgewählten
Zustand "0" oder "1".
Das so erhaltene Decodiersignal h wird über einen Demultiplexer 77 einem Pufferspeicher 78 zugeführt, in dem
es der Reihe nach bitweise gespeichert wird. Insbesondere wird das Decodiersignal h über eine Ausgangsleitung des
Demultiplexers 77 > cLie durch das Auswahlsignal C^ für die
Bit-Ebene festgelegt wird, dem Pufferspeicher 78 zugeführt
und in einer Position in dem Pufferspeicher 78 gespeichert, welche durch das Adressignal Cg festgelegt ist.
Wenn das Decodiersignal h gespeichert bleibt, bis ein Adressierzyklus des Pufferspeichers 78 abgeschlossen
worden ist, wählt das Auswahlsignal C. für die Bit-Ebene
die nächste Bit-Ebene, das Adressignal C~ legt die erste
13ÖÖ52/080S
Adresse in dem Pufferspeicher 78 fest und die Decodiersignale
h werden aufeinanderfolgend in dem Pufferspeicher
78 in Übereinstimmung mit den empfangenen Signalen t (Durchlauflängen-Code mit variabler Länge) gespeichert.
Dieser Vorgang wird fortlaufend durchgeführt, "bis die
Quantisierungscode vollkommen in einem Block des Pufferspeichers
78 angeordnet sind. Auf das Auswahlsignal C^
für die Bit-Ebene wird durch die Steuereinheit 71 "bezug
genommen.
Wenn die Quantisierungscode vollkommen in einem Block des Pufferspeichers 78, wie vorhergehend "beschrieben,
angeordnet worden sind, werden die Quantisierungscode f aus dem Pufferspeicher 78 Bildelement um Bildelement herausgenommen,
um eine Bandweitendehnung durchzuführen.
Ebenso in Eig. 6 kann der Pufferspeicher 78 so ausgebildet
werden, daß er zwei Blöcke aufweist, nämlich die Blöcke A und B, und daß, wenn die Quantisierungscode vollkommen
in dem Block A gespeichert worden sind, der Block A für die Bandweitendehnung vervrandt wird und die folgenden Decodiersignale
h in den Block B eingegeben werden. Das heißt, daß, wenn die Eingabe der Decodiersignale h und die Ausgabe
der Quantisierungscode f gleichzeitig durch Umschalten der Blöcke A und B durchgeführt wird, dann kann der Signalempfang
kontinuierlich durchgeführt werden. Diese Technik wird bevorzugt, um einen Zeitverlust beim Betrieb der Einrichtung
zur Bandweitendehnung genauso wie beim Betrieb der Einrichtung zur Bandweitenkompression auszuschließen.
"130052/0-808
Die Quantisierungscode f eines Blockes, die aus dem Pufferspeicher
78 ausgelesen worden sind, werden aufeinanderfolgend
einem Quantisierungsentcoder 79 zugeführt.
Der Quantisierungsentcoder 79 wandelt die Quantisierungscode f gemäß Pig. 3B in Quantisierungswerte q gemäß Fig. 3^·
um. Eine Dehnungseinrichtung 710, eine Addiereinrichtung 711 und eine Näherungseinheit 712 arbeiten in der gleichen
Weise, wie die Dehnungseinrichtung 63, die Addiereinrichtung 64· und die ITäherungseinheit 65, die unter Bezugnahme auf
die Fig. 6 beschrieben worden sind, um den Wiedergabe-Bildelementwert x1 zu erzeugen. Statt der Durchlauflängencode
gemäß Fig. 8A oder 8B können jene gemäß Fig. 8C in Abhängigkeit vom jeweiligen Fall verwandt werden.
Aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt sich ohne weiteres,
daß das erfindungsgemäße System mit seiner Bildeingabe, Näherungs
codierung, Codierung einer jeden Bit-Ebene ,"Übertragung, Decodierung
für jede Bit-Ebene, Näherungsdecodierung und Bildausgabe die Einengungswirkung bzw. Kompressionswirkung verglichen
mit dem herkömmlichen Näherungscodiersystem beträchtlich verbessert.
In dem Fall, in dem die Durchlauflängen-Code der Fig. 8
für das Bild bei den gleichen Bedingungen verwandt werden, liefert das erfindungsgemäße System gegenüber den herkömmlichen
Naherungscodierungssystem eine Einengungswirkung von
30 bis 50% in Abhängigkeit von der Quantisierungsmethode.
Bei komplizierteren Bildern liefert das erfindungsgemäße System eine Einengungswirkung von ungefähr 20 bis 25%.
Bei einem äußerst komplizierten Bild kann die gemäß der Erfindung durchgeführte Einengung verglichen mit derjenigen
130052/0805
bei dem herkömmlichen Näherungscodiersystem nicht so groß
sein, wie es erwartet ist. Jedoch ist die Einengungswirkung nach der Erfindung bei einem gewöhnlichen Bild ausreichend
groß.
Eine Ausführungsform der Erfindung wurde beschrieben, bei der
Durchlauflängen-Code für die zweite Codierung verwandt wurden.
Da die zweite Codierung für jede Bit-Ebene durchgeführt wird, kann eine Bandweiteneinengungstechnik unter Verwendung von
Binärsignalen, wie z.B. eine eindimensionale Codierung (abgewandelte
Huffmann-Codierung) oder eine zweidimensionale Codierung (abgevrandelte READ-C ο dierung) eingesetzt werden,
welche normalerweise bei einer üblichen Faksimileübertragung verwandt wird, ohne daß sie abgeändert werden müssen.
1S0052/080S
■ se-.
Leerseite
Claims (6)
- PATENTANWALTS - - " A. GiRÜNECKER* ' " " OPL INOIIEPHKSENTATIVCS ΟΕΓΟΠΕ THC EUHOPEAN PATENT OFrICK H. KINKELDEYOHINO3109795 W. STOCKMAIROfI-INO AaEICALT EOIK. SCHUMANN. On MR NAT OtPL PW»SP. H. JAKOBDtPU-INGG. BEZOLDDaBfRMCT8 MÜNCHEN 22MAXIMIUANSTRASSe 43P 16 073-WLFuji Baoto Film Co.,Ltd.No. 210, Nakanuma, Minami Ashigara-Shi, Kanagawa, JapanBandeinengungsverfahren für getönte BilderPat entansprücheMy Bandeinengungsverfahren für ein getöntes Bild, bei dem ein abgetasteter Eingabe-Bildelementwert und ein Näherungsfehler, der von einem Näherungswert des Eingabe-Bildelementwertes erhalten wird, in Quantisierungswerte umgewandelt und codiert werden, dadurch gekennzeichnet , daß in wenigstens einem Block von Pufferspeichern erste Code vorübergehend gespeichert werden, von denen jeder Bit gemäß einer Quantisierungsstufennummer bei der Quantisierung des Näherungsfehlers aufweist, daß die Näherungsfehler in Quantisierungswerte entsprechend den Eingabe-Bildelementwerten umgewandelt werden, welche aufeinanderfolgend eingegeben130052/0805TELEFON (OSO) 22 23 63 TELEX OS-2O3GO TELEGRAMME MONAPATwerden, daß der Quantdsierungswert entsprechend dem Näherungsfehler und dem Quantisierungswert in den ersten Code umgewandelt wird, wenn der Näherungsfehler quantisiert wird, daß der nächste Eingabe-Bildelementwert mit dem Quantisierungswert angenähert wird, daß aufeinanderfolgend die ersten Code in den Pufferspeichern gespeichert werden, und daß, wenn die ersten Code vollkommen in dem einen Block der Pufferspeicher gespeichert worden sind, die Pufferspeicher in ρ Bit-Ebenen entsprechend den p-Bits unterteilt und die ersten Code in jeder Bit-Ebene in zweite Code umgewandelt werden.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Umwandlung des Quantisierungswertes in den Quaritisierungscode die ersten Code, von denen jeder ρ Bits aufweist, Bit-Positionen, die den positiven oder negativen Wert der Näherungsfehler anzeigen, und Bit-Positionen zugeordnet werden, die nur den Quantisierungsstufennummern entsprechen unabhängig von dem positiven oder negativen Wert der Näherungsfehler.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Code so aufgebaut sind, daß bei der Zuordnung der ersten Code zu den Bit-Positionen, die nur den Quantisierungsstufennummern entsprechen, die erste Bit-Position des Codes Quantisierungsstufennummern nicht zugeordnet wird, die Quantisierungsvier ten mit der größten Auftrittswahrscheinlichkeit unter den Quantisierungswerten der positiven und negativen Werte der Näherungsfehler entsprechen.■130052/OS06
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Arten von Durchlauflängen-Code vorgesehen werden, um die ersten Code in die zweiten Code umzuwandeln, wobei eine der zwei Arten der Durchlauflängen-Code für den Zustand "O" oder "1" in jeder Bit-Ebene der Pufferspeicher mit der größeren Erzeugun^wahrscheinlichkeit verwandt wird, während der andere für den anderen Zustand mit der kleineren Erzeugungswahrscheinlichkeit verwandt wird.
- 5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Umwandlung der ersten Code in die zweiten Code der gleiche Zustand in dem ganzen einen Block aufrechterhalten wird, wobei eine Zuordnung der zweiten Code für jede Bit-Ebene nicht durchgeführt wird, und daß ein Übersprungcode bei der Beendigung eines jeden Blockes erzeugt wird.
- 6. Bandeinengungsverfahren für getönte Bilder, dadurch gekennzeichnet , daß von einem abgetasteten Eingabe-Bildelementwert ein Näherungsfehler erhalten wird und von einem Näherungswert davon ein erster quantisierter Code mit ρ Bits gebildet wird, daß eine Vielzahl von ersten Coden für einen Block in ρ Bit-Ebenen entsprechend den ρ Bits unterteilt wird und die ersten Code für jede Bit-Ebene umgewandelt werden, um einen zweiten Code zu bilden, daß vorübergehend in wenigstens einem Block der Pufferspeicher mit ρ Bit-Ebenen die zweiten Code gespeichert werden, wobei die zweiten Code aufeinanderfolgend von den Pufferspeichern für jede Bit-Ebene empfangen werden130052/08053103785und in zugeordneten Bit-Ebenen der Pufferspeicher gespeichert werden, und daß, wenn die zweiten Code in den Bit-Ebenen der Pufferspeicher gespeichert worden sind, die ersten Code, von denen jeder ρ Bits hat, aus den Pufferspeichern aufeinanderfolgend ausgelesen werden, die ersten Code in quantisierte Werte umgewandelt werden und die quantisierten Werte zu den Näherungswerten der Wiedergabebildelemente addiert werden, um Wiedergabe-Bildelementwerte zu erhalten, um das Bild wiederzugeben.1300S2/080B
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