DE3321470A1 - Method and arrangement for transmitting PCM television signals by means of DPCM - Google Patents

Abstract

In an adaptive DPCM system for television signals, estimated values are formed in a predictor (5) which are subtracted from instantaneous values in a subtractor (2). The difference values are quantised in a quantiser (3) and converted into codewords of lower number of digits in a coder (6). A control device (7) determines a suitable characteristic for the quantiser (3) from pixel values of the preceding television frame and adjusts this characteristic in the correct time relationship via a delay device (8). Deriving the control signals from pixel values of the preceding television frame allows for a long computing time which requires little effort. At the receiving end, the reconversion is handled by a decoder (10), an adder (11) and a predictor (12). A control device (13) and a delay device (14) causes the characteristic to be switched over at the decoder (10) in the same manner as in the transmitting section. <IMAGE>

Description

332H70 3 332H70 3

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser ZeichenSIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Our mark

Berlin und München VPA |Q ρ H O 6 DEBerlin and Munich VPA | Q ρ H O 6 DE

Verfahren und Anordnung zur Übertragung von PCM-Fernsehsignalen mittels DPCMMethod and arrangement for the transmission of PCM television signals by means of DPCM

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zum sendeseitigen Umsetzen von Bildpunktwerte eines Fernsehsignals beinhaltenden PCM=-Codewörtern in DPCM-Codewörter und zum empfangsseitigen Rückumsetzen dieser DPCM-Codewörter in PCM-Codewörterj, sendeseitig mit Ermittlung und Subtraktion von Schätzwerten aus DPCM-Codewörtern vorangegangener Bildpunkte₉ mit Quantisieren über eine von wenigstens zwei Kennlinie^ mit Ermittlung von Steuerwerten zur Kennlinienauswahl aus DPCM-Codewörtern vorangegangener Bildpunkte,mit Steuerung der Kennlinienauswahls empfangsseitig mit Decodieren über eine von wenigstens zwei Kennlinien, mit Ermittlung und Addition von Schätzwerten aus DPCM-Code-Wörtern vorangegangener Bildpunkte, mit Ermittlung von Steuerwerten zur Kennlinienauswahl aus DPCM-Codewörtern vorangegangener Bildpunkte und mit Steuerung der Kennlinienauswahl. The invention relates to a method and an arrangement for converting PCM code words containing pixel values of a television signal into DPCM code words at the transmission end and for converting these DPCM code words back into PCM code words at the reception end, with determination and subtraction of estimated values from DPCM code words at the transmission end previous image points ₉ with quantization over one of at least two characteristic curves ^ with determination of control values for characteristic curve selection from DPCM code words of previous pixels, with control of the characteristic curve selection on the receiving side with decoding over one of at least two characteristic curves, with determination and addition of estimated values from DPCM code Words of previous pixels, with the determination of control values for the selection of characteristics from DPCM code words of previous pixels and with control of the selection of characteristics.

PCM ist die Abkürzung für Pulscodemodulation und DPCM die für die Differenz-Pulscodemodulation.PCM is the abbreviation for pulse code modulation and DPCM for differential pulse code modulation.

Ein derartiges Verfahren ist aus dem Forschungsbericht des Bundesministeriums für Forschung und Technologie, "Bildübertragung mit reduziertem Hachrichtenfluß System mit Quellencodierung zur Übertragung von Farbbildsignalen nach CCIR-Standards der 625»Zeilen-Norm", BMFT FB T 80 - 146_S Dez. 1980, Seiten 48-51 bekannt.Such a method is from the research report of the Federal Ministry for Research and Technology, "Image transmission with reduced message flow system with source coding for the transmission of color image signals according to CCIR standards of the 625" line standard ", BMFT FB T 80-146 _S Dec. 1980, pages 48-51 known.

Wke 1 Korn / 13.06»1983Wke 1 Korn / June 13th »1983

" " 332U70"" 332U70

H
- 2t - VPA 83 P H OBOE H
- 2t - VPA 83 PH OBOE

Nach diesem wird die Entscheidung zwischen im Mindestfall zwei Kennlinien davon abhängig gemacht, ob eine Fläche, d.h. kleine Differenzsignale oder Bildkonturen, d.h. große Differenzsignale zu quantisieren sind. Es werden dazu die quantisierten Differenzsignale einiger Bildpunkte der Vorzeile daraufhin überprüft, ob wenigstens eines einen Schwellenwert überschreitet. Es wird keine Zusatzinformation übertragen, so daß sich Sender und Empfänger das Kriterium für die Umschaltung aus denselben schon übertragenen Bildpunkten erzeugen müssen. After this, the decision between at least two characteristics is made dependent on whether one Area, i.e. small difference signals or image contours, i.e. large difference signals are to be quantized. For this purpose, the quantized difference signals of some The image points of the previous line are then checked to determine whether at least one exceeds a threshold value. It will no additional information is transmitted, so that the sender and receiver select the criterion for the switchover have to generate the same pixels that have already been transmitted.

Aus der Dissertation "Optimierung von Farbfernseb-DPCM-Systemen unter Berücksichtigung der Wahrnehmbarkeit von Quantisierungsfehlern", Pirsch, Universität Hannover, 1979, Seiten 59-72, insbesondere Bild 5.13 ist ein adaptives DPCM-System bekannt, bei dem zwischen mehreren Kennlinien umgeschaltet wird. Bei diesem System werden für die Entscheidung über die zu wählende Kennlinie sämtliche möglichen Differenzen zwischen übertragenen, zum aktuellen Bildpunkt benachbarten Bildpunkten gebildet und verglichen. Der Betrag der größten Differenz ist ein Maß für die Aktivität und steuert die Wahl der Kennlinie. Dies erfordert hinsichtlich der Rechengeschwindigkeit einen sehr großen Aufwand und funktioniert an Kanten unter bestimmten Winkeln und an Ecken nur ungenügend .An adaptive DPCM system is known from the dissertation "Optimization of color remote eb- DPCM systems taking into account the perceptibility of quantization errors", Pirsch, Universität Hannover, 1979, pages 59-72, in particular Figure 5.13, in which a switch is made between several characteristic curves . In this system, all possible differences between transmitted pixels adjacent to the current pixel are formed and compared to decide on the characteristic curve to be selected. The amount of the greatest difference is a measure of the activity and controls the choice of the characteristic curve. In terms of computing speed, this requires a great deal of effort and works only inadequately at edges at certain angles and at corners.

Aufgabe der Erfindung ist es,.ein Verfahren und eine Anordnung mit adaptiver DPCM anzugeben, die bei geringerem Aufwand günstigere Ergebnisse bringen.The object of the invention is. A method and a Specify arrangement with adaptive DPCM, which bring more favorable results with less effort.

Ausgehend von einem Verfahren der einleitend geschilderten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerwerte aus Bildpunkten des vorangegangenen Fernsehbildes ermittelt werden.Based on a method of the type described in the introduction, this object is achieved according to the invention by that the control values are determined from pixels of the previous television picture.

Vorteilhaft ist es auch«, daß zur Ermittlung der Steuerwerte neben den Bildpunkten, die dem mit dem momentanen korrespondierenden Bildpunkt vorangehen, auch dieser und die diesem nachfolgenden Bildpunkte einbezogen werden οIt is also advantageous that in order to determine the control values, in addition to the image points, those with the current corresponding image point precede, this and the subsequent image points are also included ο

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein adaptives DPCM-System mit wenigstens zwei unterschiedliche Kennlinien aufweisenden Quantisierern und Codierern sowie einer sendeseitigen Steuereinrichtung zu deren v/ahlweiser Einschaltung und mit wenigstens zwei entsprechende Kennlinien aufweisenden Decodierern sowie einer empfangsseitigen Steuereinrichtung zu deren entsprechender Einschaltung von Vorteils das dadurch gekennzeichnet ist_p daß in den Übertragungswegen für ■ die Steuersignale der Steuereinrichtungen Verzögerungseinrichtungen mit einer Verzögerungszeit in der Größenordnung der Dauer eines Fernsehbildes vorgesehen sind_o To carry out the method according to the invention, an adaptive DPCM system with at least two different characteristics having quantizers and encoders as well as a transmission-side control device for their switching on and with at least two corresponding characteristics having decoders and a reception-side control device for their corresponding switching on is advantageous it is characterized _p that delay devices with a delay time in the order of magnitude of the duration of a television picture are provided in the transmission _{paths for the control signals of the control devices o}

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend näher erläutert=The invention is based on an exemplary embodiment explained in more detail below =

Die erfindungsgemäße Anordnung besteht aus einem Sendeteil 1 bis 8,einer Übertragungsstrecke 9 und einem Empfangsteil 10 bis 15 οThe arrangement according to the invention consists of a transmitting part 1 to 8, a transmission link 9 and a receiving part 10 to 15 o

Der Sendeteil enthält einen Eingang 1, einen Subtrahierer 2, einen auf mehrere Kennlinien umschaltbaren Quantisierer 3„ einen Addierer 4, einen Prädiktor 5s> einen Coder 6₉ eine Steuereinrichtung 7 und eine Verzögerungseinrichtung 8.The transmitting part contains an input 1, a subtracter 2, a quantizer 3, which can be switched over to a plurality of characteristics, an adder 4, a predictor 5s> a coder 6 ₉ a control device 7 and a delay device 8.

Der Empfangsteil enthält einen Decoder 1O₉ einen Addierer 11, einen Prädiktor 12, eine Steuereinrichtung 13, eine Verzögerungseinrichtung 14 und einen Ausgang 15»The receiving part contains a decoder 10 _9, an adder 11, a predictor 12, a control device 13, a delay device 14 and an output 15 »

i 332U70 i 332U70

- * - - * - VPA 83 P 14 O 6 DEVPA 83 P 14 O 6 DE

Die mit einem Stern gekennzeichneten Ziffern zeigen an, wieviele parallele Leitungen angeordnet sind.The numbers marked with an asterisk indicate how many parallel lines are arranged.

An den Eingang 1 werden PCM-Codewörter eines Fernsehsignals angelegt. Im Subtrahierer 2 wird von dem Wert jedes PCM-Codeworts ein durch den Prädiktor 5 gebildeter Schätzwert abgezogen; das Differenzsignal wird dem Quantisierer 3 zugeführt. Die quantisierten Differenzsignale werden dem Codierer 6 und dem Addierer 4 zugeführt, der aus dem Schätzwert und der Differenz die PCM-Codewörter bis auf den Quantisierungsfehler rekonstruiert. PCM code words of a television signal are applied to input 1 created. In the subtracter 2, one generated by the predictor 5 is formed from the value of each PCM code word Estimated value deducted; the difference signal is fed to the quantizer 3. The quantized difference signals are fed to the encoder 6 and the adder 4, which is derived from the estimated value and the difference PCM code words reconstructed except for the quantization error.

Die am Ausgang des Addierers 4 liegenden Codewörter oder die am Ausgang des Quantisierers 3 liegenden quantisierten Differenzsignale werden auch der Steuereinrichtung 7 zugeführt. Diese wertet Bildpunkte im Umfeld des mit dem momentanen Bildpunkt korrespondierenden Bildpunkts des vorangegangenen Fernsehbildes aus. Dazu kann auch der mit dem momentanen Bildpunkt korrespondierende des vorangegangenen Fernsehbildes einbezogen werden. Aus den rekonstruierten PCM-Codeworten dieser Bildpunkte werden verschiedene Differenzen gebildet. Diese oder die quantisierten Differenzsignale dieser Bildpunkte werden daraufhin überprüft, ob ihr Betrag einen Schwellenwert überschreitet, oder ob er zwischen oder jenseits mehrerer Schwellenwerte liegt. Die Auswertung ergibt, welche Kennlinie im Quantisierer 3 zu wählen ist. Das Steuersignal wird in der Verzögerungseinrichtung 8 um etwa die Dauer eines Fernsehbildes verzögert und zeitlich so an den Quantisierer 3 angelegt, daß bei der Quantisierung des PCM-Codeworts des momentanen Bildpunktes die richtige Kennlinie eingeschaltet ist. Die neunstelligen quantisierten Codewörter werden im Coder 6 in beispielsweise vierstellige Codewörter umgesetzt und zur Empfangsseite übertragen, wobei dieser Coder entsprechend den Quantisierern ge-The code words at the output of the adder 4 or the quantized ones at the output of the quantizer 3 Differential signals are also fed to the control device 7. This evaluates pixels in the environment of the pixel of the previous television picture corresponding to the current pixel. In addition can also include that of the previous television picture that corresponds to the current picture element will. Various differences are formed from the reconstructed PCM code words of these pixels. This or the quantized difference signals of these pixels are then checked to determine whether their magnitude exceeds a threshold value, or whether it is between or beyond several threshold values. The evaluation shows which characteristic is to be selected in quantizer 3. The control signal is in the delay device 8 delayed by about the duration of a television picture and applied to the quantizer 3 in terms of time, that the correct characteristic is switched on when the PCM code word of the current pixel is quantized is. The nine-digit quantized code words are converted into four-digit code words in the coder 6, for example Code words converted and transmitted to the receiving end, with this coder corresponding to the quantizers

332U70332U70

^ A 03 P H O 6 DE^ A 03 P H O 6 DE

schaltet wird. Der Decodierer 10 setzt die vierstelligen Codewörter wieder in neunstellige um, denen im Addierer 11 vom Prädiktor 12 die Schätzwerte wieder zugeführt werden» Die Steuereinrichtung 13 und die Verzögerungseinrichtung 14 wählen in gleicher Weise wie beim Sendeteil die Kennlinie für den Decoder 10 aus οis switched. The decoder 10 sets the four-digit Code words back into nine-digit ones, which in adder 11 from predictor 12 again have the estimated values »The control device 13 and the delay device 14 select in the same way as in the case of the transmitter, the characteristic curve for decoder 10 from ο

Ausgang 15 werden wieder PCM-Codewörter entnommen„ die zwar die gleiche Stellenzahl wie die ursprünglichen PCM-Codewörter am Eingang 1 aufweisen, jedoch die Quantisierungsfehler enthaltene PCM code words are again taken from output 15 "which have the same number of digits as the original PCM code words at input 1, but which contain quantization errors

3 Pateg^an^irü
13 Pateg ^ an ^ irü
1

F3Ä>/F3Ä> /

- Leerseite -- blank page -

Claims (1)

VPA 83 P Η O 6 DEVPA 83 P Η O 6 DE PatentansprücheClaims 1_ο Verfahren zum sendeseitigen Umsetzen von Bildpunktxferte eines Fernsehsignals ,beinhaltenden PCM-Codewörtern in DPCM-Codewörter und zum empfangsseitigen Rückumsetzen dieser DPGM-Codewörter in PCM-Codexirörter,1 _ο method for the transmission-side conversion of pixel data of a television signal, containing PCM code words into DPCM code words and for the reception side conversion back of these DPGM code words into PCM code words, mit Ermittlung und Subtraktion von Schätzwerten aus DPGM-Godewörtem vorangegangener Bildpunkte, mit Quantisieren über eine von wenigstens zwei Kennlinien., with determination and subtraction of estimated values DPGM Godewords of previous pixels, with quantizing over one of at least two characteristics., mit Ermittlung von Steuerwerten zur Kennlinienauswahl aus BPCM-Codewörtem vorangegangener Bildpunkte ₉ mit Steuerung der Kennlinienauswahl₉ with determination of control values for the selection of characteristics from BPCM code words of previous pixels ₉ with control of the _{selection of characteristics 9} mit Decodieren über eine von wenigstens zwei Kennlinien, mit Ermittlung und Addition von Schätzwerten aus DPCM-Codewörtern vorangegangener Bildpunkte, mit Ermittlung von Steuerwerten zur Kennlinienauswahl aus DPCM-Codewörtern vorangegangener Bildpunkte und mit Steuerung der Kennlinienauswahl₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwerte aus Bildpunkten des vorangegangenen Fernsehbildes ermittelt werden.with decoding over one of at least two characteristics, with determination and addition of estimated values from DPCM code words of previous pixels, with determination of control values for selection of characteristics from DPCM code words of previous pixels and with control of characteristic selection ₉ characterized in that the control values from pixels of the previous Television picture can be determined. 2ο Verfahren nach Anspruch 1₉ 2ο method according to claim 1 ₉ dadurch gekennzeichnet ^ daß zur Ermittlung der Steuerwerte neben den Bildpunkten, die dem mit dem momentanen korrespondierenden Bildpunkt vorangehen, auch dieser und die diesem nachfolgenden Bildpunkte einbezogen werden„characterized in that, to determine the control values in addition to the pixels, which precede the image point corresponding to the momentary, including this one and those following it Pixels are included " 3 ο Adaptives DPCM-System zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 3 ο adaptive DPCM system for carrying out the method according to claim 1, mit wenigstens zwei unterschiedliche Kennlinien aufweisenden Quantisierern (3) und Codierern (6)_p sowie einer sendeseitigen Steuereinrichtung (7) zu deren wahlweisenwith at least two different characteristic curves having quantizers (3) and encoders (6) _p as well as a control device (7) on the transmission side for their optional use -T- VPA 83 P 1 h 0 6 DE -T- VPA 83 P 1 h 0 6 DE Einschaltung undActivation and mit wenigstens zwei entsprechende Kennlinien aufweisenden Decodierern (10) sowie einer empfangsseitigen Steuereinrichtung (13) zu deren entsprechender Einschaltung, 5dadurch gekennzeichnet,with at least two corresponding characteristic curves having decoders (10) and a control device on the receiving side (13) for their corresponding activation, 5 characterized by daß in den Übertragungswegen für die Steuersignale der Steuereinrichtungen (7, 13) Verzögerungseinrichtungen
(8, 14) mit einer Verzögerungszeit in der Größenordnung der Dauer eines Fernsehbildes vorgesehen sind.that in the transmission paths for the control signals of the control devices (7, 13) delay devices
(8, 14) are provided with a delay time in the order of magnitude of the duration of a television picture.