DE3602808A1

DE3602808A1 - Codiereinrichtung fuer variable wortlaengen

Info

Publication number: DE3602808A1
Application number: DE19863602808
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr Ing Grallert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-01-30
Filing date: 1986-01-30
Publication date: 1987-08-06
Also published as: DE3602808C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Codiereinrichtung für variable Wortlängen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Übertragung von Bild- und Tonsignalen wird häufig eine Codierung mit variabler Wortlänge zur Datenreduktion eingesetzt.

Bei den bekannten Codiereinrichtungen ist einem Codierer für variable Wortlängen ein Pufferspeicher nachgeschaltet, der die mit konstanten Worttakt - jedoch unterschiedlicher Wortlänge - codierten Abtastwerte zwischenspeichert und in einen seriellen Datenstrom von konstanter Geschwindigkeit verwandelt. In Abhängigkeit vom Füllgrad der Speichereinrichtung wird ein Bild- oder Toncoder und/oder der Codierer für variable Wortlängen gesteuert. Wenn die Worte parallel in den Pufferspeicher eingeschrieben werden, dann muß dieser stets für die maximale Wortlänge ausgelegt sein und eine Lese-Steuereinrichtung muß für die Umsetzung der codierten Abtastwerte variabler Länge in den konstanten Datenstrom sorgen.

Aufgabe der Erfindung ist es eine mit geringem Aufwand arbeitende Codiereinrichtung für variable Wortlängen anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wurde die Reihenfolge des Pufferspeichers und des Codierers für variable Wortlängen vertauscht. Dies hat zunächst den Vorteil, daß die Wortbreite des Pufferspeichers nur der Wortbreite der codierten Abtastwerte entspricht. Auch die Lese-Steuerung wird besonders einfach, da sie jeweils nur die Wortlänge eines einzigen Datenwortes speichern braucht und nach Aussendung dieses codierten Abtastwertes einen neuen Abtastwert aus dem Pufferspeicher abruft. An dem Parallelausgang des Codierers für variable Wortlänge wird vorteilhaft als Parallel-Seriell-Umsetzer ein Schieberegister angeschlossen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Figuren näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Codiereinrichtung,

Fig. 2 ein detailliertes Prinzipschaltbild der Codiereinrichtung,

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Codiereinrichtung,

Fig. 4 eine Lesesteuerung und

Fig. 5 eine weitere Lesesteuerung mit einem Schieberegister als Parallel-Seriell-Umsetzer.

Die in Fig. 1 dargestellte Codiereinrichtung weist die Reihenschaltung eines Coders 4, eines Codierers 5 für variable Wortlänge und einer Speichereinrichtung 6 auf. Eine Lese-Steuereinrichtung 8 greift in die Speichereinrichtung 6 ein und eine Coder-Steuerung 7, die von der Speichereinrichtung 6 ein Füllgrad-Signal erhält, greift in den Coder 4 und/oder in den Codierer für variable Wortlängen 5 (CVWL) ein.

Am Codereingang 1 liegen digitalisierte Abtastwerte s an, die der Coder in codierte Abtastwerte umwandelt. Als Coder kann beispielsweise ein DPCM-Coder oder ein Transformationscoder angesetzt werden. Die codierten Abtastwerte s _c werden von dem Codierer 5 für variable Wortlänge in Codewörter umgesetzt, die entsprechend ihrer Häufigkeit eine unterschiedliche Wortlänge aufweisen. Die Codierung erfolgt beispielsweise nach dem Shannon-Fano-Code oder nach dem Huffman-Code. Die am Ausgang des Codierers 5 abgegebenen Abtastwerte s _v mit variabler Wortlänge werden der Speichereinrichtung 6 zugeführt. Diese arbeitet als Pufferspeicher und sorgt dafür, daß an ihrem Ausgang 2 ein kontinuierlicher serieller Datenstrom abgegeben wird. Die unterschiedlichen Wortlängen bedingen eine spezielle Steuerung der Speichereinrichtung 6. Dies wird durch die Lese-Steuereinheit 8 (LESE-ST-E) ermöglicht, die einmal von dem Codierer 5 für variable Wortlängen Informationen über die Wortlängen erhält und der über einen Eingang 3 der Übertragungstakt T ₂ zugeführt wird. Die Information über die Wortlängen können auch über die Speichereinrichtung 6 der Lese-Steuereinrichtung zugeführt werden. Bei der Speichereinrichtung wird ständig der Füllgrad überwacht. Die Füllgrad-Signale FG werden der Coder- Steuerung 7 zugeführt, die im häufigsten Fall nur in den Coder 4 eingreift, aber auch den Codierer für variable Wortlänge 5 steuern kann. Bei zu hohem Füllgrad der Speichereinrichtung wird beispielsweise die Quantisierungskennlinie geändert. Weitere Möglichkeiten sind eine Änderung der Codierungsvorschriften des Codierers 5 oder eine Änderung der Abtastrate. Der Coder 4 und der Codierer 5 arbeitet im allgemeinen mit dem Abtasttakt T ₁, mit dem auch die Abtastwerte s _v mit variabler Wortlänge in die Speichereinrichtung 6 eingeschrieben werden. Die an den Verbindungsleitungen stehenden Zahlenwerte (10; 2 . . . 16) geben jeweils die Wortbreite der Informationen an. Bei den Abtastwerten s _v mit variabler Wortlänge schwankt die Wortlänge z. B. zwischen 2 und 16. Durch die Coder-Steuerung wird dafür gesorgt, daß die Datenrate im Mittel der Übertragungsrate am Ausgang der Speichereinrichtung entspricht.

In Fig. 2 sind die Speichereinrichtung 6 und die Lese- Steuereinrichtung 8 ausführlicher dargestellt. Die Speicherrichtung 6 enthält einen Pufferspeicher 61 mit parallelen Eingängen und parallelen Ausgängen. Die Anzahl der Eingänge und die Anzahl der Ausgänge entspricht der maximalen Länge der Abtastwerte s _v mit variabler Wortlänge. Die Speicherausgänge sind mit den Eingängen eines als Parallel-Seriell-Umsetzer arbeitenden Multiplexers 9 verbunden. Die Lese-Steuereinrichtung setzt sich aus einem Wortlängenspeicher 81 (der auch Teil der Pufferspeichers 61 sein kann) auch der Lese-Steuerung 82 zusammen.

Der Pufferspeicher ist wortweise organisiert. Nicht benötigte Speicherplätze bleiben unbeschrieben. Zu jedem eingeschriebenen Datenwort wird die entsprechende Wortlänge in den Wortlängen-Speicher 81 eingegeben. Der Lese- Steuerung 82 wird zu jedem am Speicherausgang anliegenden Abtastwert vom Wortlängen-Speicher die Wortlänge mitgeteilt. Sie veranlaßt mit dem Rhythmus des Übertragungstaktes T ₂ die Steuerung des Multiplexers 9, der an seinem Ausgang die der Wortlänge entsprechende Anzahl von Bits abgibt und ruft nach jedem vollständig ausgesendeten Abtastwert s _v einen neuen Abtastwert aus dem Pufferspeicher 61 ab.

In Fig. 3 ist die erfindungsgemäße Codiereinrichtung dargestellt. Die Reihenfolge des Pufferspeichers 61 und des Codierers 5 für variable Wortlänge ist vertauscht, so daß jetzt eine Reihenschaltung von Coder 4, Pufferspeicher 61, Codierer für variable Wortlänge 5 und Multiplexer 9 die wesentlichen Bestandteile der Codiereinrichtung bilden.

Die Coder-Steuerung 7 und eine einfach aufgebaute Lese- Steuerung 83 sind in derselben Weise wie in Fig. 2 angeschaltet.

In den Pufferspeicher 61 werden jetzt jedoch codierte Abtastwerte s _c konstanter Wortlänge mit dem Abtasttakt T ₁ eingeschrieben. Aus dem Pufferspeicher werden die codierten Abtastwerte s _c bei Bedarf von der Lese-Steuerung 83 ausgelesen und von dem Codierer für variable Wortlänge in entsprechende Abtastwerte s _v umgesetzt. Vom Codierer 5 erhält die Lese-Steuerung 83 über einen Steuerbus SB die Angabe über die Wortlänge und gibt diese an den Multiplexer 9 weiter. Geht man davon aus, daß das erste Bit der Abtastwerte s _v variabler Wortlänge stets bei der ersten der parallelen Ausgangsleitungen des Codierers 5 anliegt, so braucht für die Steuerung des Multiplexers nur eine Zähleinrichtung vorhanden sein, die (bei 1 oder 0 beginnend) mit den Übertragungstakt T ₂ nur bis zur Wortlänge zählt und anschließend über eine erste Steuerleitung SL 1 vom Pufferspeicher 61 einen neuen codierten Abtastwert s _c abruft. Der umfangreiche Wortlängenspeicher 81 für alle im Pufferspeicher befindlichen Abtastwerte kann deshalb entfallen. Der Multiplexer 9 erhält seine Steueradresse über Steuerleitungen SL 2.

In Fig. 4 ist die Lese-Steuerung detailliert dargestellt. Sie besteht aus einem Rückwärts-Zähler 10 und einem Binärzähler 11, an deren zusammengeschalteten Takteingängen 3 der Übertragungstakt T ₂ anliegt. Der Rückwärts-Zähler weist parallele Eingänge auf, sein Carry-Ausgang ist mit der ersten Steuerleitung SL 1 identisch.

Sobald der Codierer 5 für variable Wortlänge einen Abtastwert codiert hat, gibt er einen Setzimpuls SI ab, durch den der Rückwärts-Zähler auf die codierte Wortlänge WL - hier zwischen 2 und 16 - eingestellt wird. Der Setzimpuls stellt gleichzeitig den Binärzähler 11 auf Null, wodurch über den Multiplexer 9 die erste Eingangsleitung des Codierers an den Ausgang 2 der Codiereinrichtung durchgeschaltet wird. Mit jedem Übertragungstaktimpuls wird der Binärzähler weitergeschaltet und damit enthält der Multiplexer eine um einen Binärwert erhöhte Steueradresse A ₀ bis A ₃. Gleichzeitig verringert sich der Zahlenwert des Rückwärts-Zählers 10 bis - nach der vollständigen Aussendung des Abtastwertes - über die erste Steuerleitung SL 1 ein neuer Abtastwert vom Pufferspeicher 61 ausgelesen wird. Als Binärzähler kann beispeilsweise der Baustein 74 S 177 und als Rückwärts-Zähler der Baustein 74 S 169 der Fa. Texas Instruments Verwendung finden. Bei der Steuerung sind viele Varianten möglich. Eine aus Laufzeitgründen erwünschte Zwischenspeicherung der Abtastwerte im Codierer 5 muß gegebenenfalls bei der Angabe der Wortlänge WL berücksichtigt werden.

In Fig. 5 ist eine Variante der Steuerung dargestellt. Diese Variante setzt voraus, daß als Parallel-Seriell- Umsetzer ein Schieberegister 12 vorgesehen ist. Das Schieberegister weist Paralleleingänge auf, über die jeweils ein Abtastwert mit variabler Wortlänge s _v eingespeichert wird. Diese Abtastwerte werden mit dem Übertragungstakt T ₂ ausgeschoben. Als Lese-Stuerung ist hier nur - wie in Fig. 4 dargestellt - ein Rückwärts-Zähler oder - wie in Fig. 5 dargestellt - ein Schieberegister 13 notwendig. Dies Schieberegister weist ebenfalls Paralleleingänge auf. Entsprechend der codierten Wortlänge wird eine entsprechende Schieberegisterstufe auf die logische 1 gesetzt, sobald die Wortlänge des vom Codierer abgegebenenen Abtastwertes s _v bekannt ist. Dies kann ebenfalls mit dem Übertragungstakt T ₂ geschehen. Mit dem Übertragungstakt wird dann die logische 1 zum Ausgang des Schieberegisters, dieser entspricht der ersten Steuerleitung SL 1, geschoben, wobei nur logische Nullen nachgeschoben werden. Eine logische 1 der ersten Steuerleitung sorgt für den Abruf des nächsten Abtastwertes aus dem Pufferspeicher 61. Eine Steuerung des Schieberegisters 12 ist nicht erforderlich, da automatisch der nächste Abtastwert s _v eingespeichert wird; gegebenenfalls können logische Nullen oder Einsen nachgeschoben werden. Als Schieberegister können jeweils zwei in Reihe geschaltete Bausteine 54 LS 166 der Fa. Texas Instruments verwendet werden.

Claims

1. Codiereinrichtung zur Umsetzung von digitalen Abtastwerten (s) mit konstanter Wortlänge in codierte Abtastwerte (s _v) variabler Wortlänge mit eine Coder (4), dem die Abtastwerte (s) zugeführt werden, mit einem Codierer (5) für variable Wortlänge, mit einem Pufferspeicher (61) mit einem nachgeschalteten Parallel-Seriell-Umsetzer und mit Steuereinrichtungen, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Coder (4) der Pufferspeicher (61) direkt nachgeschaltet ist, daß dem Pufferspeicher (61) der Codierer (5) für variable Wortlänge nachgeschaltet ist
und daß eine Lese-Steuerung (83) vorgesehen ist, die über einen Steuerbus (SB) an den Codierer (5) für variable Wortlänge angeschlossen ist, der der Übertragungstakt (T ₂) zugeführt ist und die über eine erste Steuerleitung (SL 1) codierte Abtastwerte (s _c) vom Pufferspeicher (61) abruft.

2. Codiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Parallelausgänge des Codierers (5) für variable Wortlänge ein Multiplexer (9) angeschaltet ist.

3. Codiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Parallelausgänge des Codierers (5) für variable Wortlänge ein Schieberegister (12) mit Paralleleingängen angeschaltet ist.

4. Codiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lese-Steuerung (83) ein einstellbarer Zähler (10) vorgesehen ist, der mit dem Übertragungstakt (T ₂) getaktet wird, und daß an einem Ausgang dieses Zählers ein Lesesignal für den Pufferspeicher (61) über die erste Steuerleitung (SL 1) abgegeben wird.

5. Codiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Zähler ein Rückwärts-Zähler (10) vorgesehen ist, der an seinem Übertragsausgang das Lesesignal abgibt.

6. Codiereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Lese-Steuerung (83) ein Schieberegister (13) mit Paralleleingängen vorgesehen ist, daß jweils eine der variablen Wortlänge (WL) entsprechende Kippstufe des Schieberegisters vom Codierer (5) eingestellt wird, daß das Schieberegister (13) vom Übertragungstakt (T ₂) getaktet wird und an seinem seriellen Ausgang das Lesesignal für den Pufferspeicher (61) über die erste Steuerleitung (SL 1) abgibt.

7. Codiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Multiplexers (9) in der Lese-Steuerung (83) zusätzlich ein Binär-Zähler (11) vorgesehen ist, dessen Takteingang der Übertragungstakt (T ₂) zugeführt ist und dessen Ausgänge mit Steuereingängen des Multiplexers (9) verbunden sind, und daß der Binärzähler (11) zu Beginn eines auszusendenden Abtastwertes (s _v) variabler Wortlänge in seine Grundstellung (Null) gesetzt wird.