DE2411502B2 - Verfahren und einrichtung zur fernsehuebertragung mit verminderter bandbreite - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Übertragungsbandbreite in einem Fernsehsender, wobei jedes Vollbild aus drei oder mehr Teilbildern zusammengesetzt wird, deren jedes aus der Bildinformation einer vorbestimmten Anzahl von Bildpunkten besteht, die für das Auge scheinbar zufällig über das Bild verteilt sind, und wobei die Sendesignale

abgeleitet werden, indem der Videoausgang einer zeilenweise abtastenden Fernsehkamera im Verlauf eines jeden Teilbildintervalls immer dann und nur dann abgefragt wird, wenn der Abtastfleck einen «.'er zum betreffenden Teilbild gehörenden Bildpunkte überstreicht s wobei jede von nacheinander überMrichenenGruppen einer vorbestimmten festen Anzahl von Bildpunkten nur einen einzigen der zum jeweils selben Teilbild Gehörenden Bildpunkie enthält. Die Erfindung betri'ft ferner Einrichtungen zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Derartige mit »Zufallsabtastung« arbeitende Bildübertragungsverfahren sind eine bekannte Alternative zur verbreiteten zeilenweisen Bildübertragung, bei welcher der Videoausgang der zeilenweise abtastenden Fernsehkamera kontinuierlich auf den Übertragungsweg gegeben wird. Die übliche zeilenweise Übertragung erfordert eine relativ hohe Bandbreite, weil hierbei jedes Vollbild aus nur zwei um einen Zeilensprung versetzten Teilbildern besteht, deren jedes somit einen sehr hohen Informationsgehalt aufweist. Da zur Vermeidung eines sichtbaren Flimmerns die Teilbildfrequenz ein gewisses Mindestmaß (typischerweise 50 Hz) nicht unterschreiten darf, ist also bei der zeilenweisen Übertragung ein sehr hoher Informationsgehalt pro Zeiteinheit und somit eine hohe Bandbreite unumgänglich.

Bei der Zufallsabtastung hingegen betrachtet man ein Bild als Zusammensetzung einer Anzahl von Elementarflächen oder Bildpunkten, die einzeln von einem Abtastfleck abgetastet werden, der sich in scheinbar zufälliger Weise über die Bildfläche bewegt, bis bei Neubeginn dieses Vorgangs ein vollständiges Bild zusammengesetzt ist. Ein 625zeiliges mit 50 Teilbildern je Sekunde erscheinendes Bild kann sich aus 400 000 Bildpunkten zusammensetzen, d. h. bei einem Bildseitenverhältnis von 4 -3 liegen 659 Bildpunkte in Richtung der einen Koordinate und 575 Bildpunkte in Richtung der anderen Koordinate.

Die Ansprechzeit des menschlichen Auges auf Bewegungen beträgt etwa 0,25 Sekunden, und bei der Zufallsabtastung erhält man ein stetiges Bild, wenn alle Bildpunkte in einer Zeit von 0,25 Sekunden abgetastet werden, d. h. wenn die Bildwechselfrequenz. 4 Hz beträgt. Es läßt sich nun ein Vergleich hinsichtlich der erforderlichen Übertragungsbandbreite zwischen der oben beschriebenen zeilenweisen Übertragung und der Zufallsabtastung anstellen. Gegenüber der bei der zeilenweisen Übertragung verwendeten Vollbild-Wechselfrcquenz von 25 Hz bedeuten die geforderten 4 Hz für die Zufallsabtastung eine Frequenzverminderung auf etwa den sechsten Teil. Diese Verminderung bedeutet, daß die erforderliche Übertragungsbandbreite um einen Faktor 6 verkleinert werden kann oder daß man bei der gleichen Bandbreite eine höhere Bildauflösung erhalten kann. Ein zusätzlicher Vorteil der Zufallsabtastung ist die bessere Rauschunterdrückung, die daraus resultiert, daß Strömungen in unregelmäßiger, zufallsähnlicher Weise über das gesamte wiedergegebene Bild verstreut werden. (>°

Andererseits gibt es auch nicht zu übersehende technische Schwierigkeiten bei der praktischen Realisierung eines mit Zufallsabtastung arbeitenden Systems. Die Zufallsabtastung erfordert notwendigerweise schnell arbeitende Ablenkschaltungen sowohl in der <>5 Aufnahme- als auch in der Wiedergaberöhre, so daß man auf elektrostatische Ablenkung zurückgreifen muß. Oer Abtastfleck muß notwendigerweise den gesamten Abtastbereicr. in weniger als 0,6 μ$ überstreichen. Solche Ablenksysteme sind kompliziert und zugleich teuer in der Herstellung. Weitere Schwierigkeiten entstehen dann, wenn irgendwelche zufallsabgetasieien Cinriciieri in ein System eingefügt werden müssen, welches bereits mit Abtastung auf Zeilenbasis arbeitet.

Hier bietet ein Übertragungsverfahren der eingangs beschriebenen Art. welches die Zufallsabtastung erst am Ausgang einer zeilenweise abtastenden Fernsehkamera durchführt, einen Ausweg. Bei einem solchen aus der USA.-Patentsclirift 33 42 937 bekannten Verfahren werden im Verlauf der Abtastung einer Fernsehzeile jeweils diejenigen Bildpunkte zur Abfrage ausgewählt, die an gleicher Stelle innerhalb der Gruppe stehen. Das heißt, wenn in der ersten Gruppe einer Zeile der erste Bildpunkt abgefragt wird, dann wird auch in allen folgenden Gruppen dieser Zeile der erste Bildpunkt abgefragt. Die Stelle, an der innerhalb aufeinanderfolgender Gruppen die abgefragten Bildpunkte stehen, wird von Zeile zu Zeile in einer pseudozufälligen Weise geändert. Die Tatsache, daß der jeweils ausgewählte Bildpunkt innerhalb aufeinanderfolgender Gruppen über eine gesamte Fernsehzeile der Kamera immer an gleicher Stelle steht und daß diese Stellung innerhalb der Gruppe erst nach Beendigung einer vollständigen Zeile geändert wird, führt dazu, daß das Auge beim Betrachten des wiedergegebenen Bildes eine gewisse Ordnung in den Bildpunkten erfassen kann, die sich für den Zuschauer als sogenannter »Crawl-Effekt« störend äußert. Im bekannten Fall hat man dieses Problem dadurch zu lösen versucht, daß man die pseudo/ufällige Zahlenfolge, nach der die Stelle des abgefragten Bildpunktes innerhalb der Gruppe von Zeile /11 Zeile geändert wird, nach erfolgter Abfrage der Hälfte der Bildpunkte eines Vollbildes einfach umkehrt. Mit dieser Maßnahme wurde versucht, die scheinbare Zufälligkeit der Abfrage zu »erhöhen«.

Ein ähnlicher Weg ist übrigens auch aus der deutschen Offenlegungsschrift 25 28 756 bekannt. Auch hier bleibt der innerhalb der jeweiligen Gruppe ausgewählte Bildpunkt im Verlauf einer ganzen Fernseh/eile gleich und wird nur von Zeile zu Zeile gemäß einer pseudozufälligen Zahlenfolge geändert. Auch hier wird angeregt, diese Zahlenfolge jeweils nach der Abtastung eines halben Vollbildes umzukehren.

Trotz dieser Maßnahmen bleibt bei der bekannten Abfragemethode noch ein solches Maß an Ordnung in der Abfrage bestehen, daß eine als störend empfundene Überlagerung im wiedergegebenen Bild nicht ausgeschlossen werden kann. Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, jede sichtbare Ordnung in der Abfrage der Bildpunkte zu vermeiden.

Bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der spezielle Bildpunkt, bei dem in aufeinanderfolgend abgetasteten Gruppen jeweils die Abfrage erfolgt, von Gruppe zu Gruppe gemäß einer pseudozufälligen Zahlenfolge ausgewählt wird.

Gemäß der Erfindung bleibt also die Stelle, die der jeweils abgetastete Bildpunkt innerhalb aufeinanderfolgender Gruppen einnimmt, nicht eine gesamte IeHisehzeile lang gleich, sondern diese Stelle wird im Verlauf einer Zeile von Gruppe /u Gruppe auf pseudozufällige Weise geändert. Hiermit ist für das Auge praktisch jede räumliche Geordnetheit der im Verlauf eines Teilbildes wiedergegebenen Bildpunkte verschwunden. Der sogenannte »Crawl-Effekt« wird mit dem crfin-

iiingsgemäßen Verfahren wirksamer unterdrückt als nit den bekannten Maßnahmen.

Der Stund der Technik lenkt auch nicht auf die erfiiijutigsgcmäße Lösung hin. Obwohl das Problem des Crawl-Effekts bekannt war, konnte zu seiner Lösung nur der unzureichende Weg angesehen werden, die pseudo/.ufällige Zahlenfolge nach einem halben Vollbild umzukehren. In der genannten deutschen Offenlegungsschrift 23 28 75b wird sogar ausdrücklich gefordert, die Verzögerung zwischen einem in fester Relation zum Beginn jeder Gruppe stehenden Bezugsimpuls und einem die Abfrage aktivierenden Abtastimpuls während einer Zeile gleichzuhalten. Da die besagte Verzögerung die Stellung des jeweils abgefragten Bildpunktes innerhalb der jeweiligen Gruppe bestimmt, legt also der Stand der Technik nahe, unbedingt darauf zu achten, daß diese Stellung im Verlauf einer Zeile die gleiche bleibt. Hiermit wird von der erfindungsgemäßen Lösung abgelenkt.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Videoausgang der Fernsehkamera normalerweise während der Dauer der für die Zusammensetzung eines Vollbildes verwendeten Teilbilder bei jedem Bildpunkt einmal und nur einmal abgefragt. Dies führt dazu, daß die verfügbare Bandbreite nicht verschwendet wird.

Vorteilhafterweise wird das Videoausgangssignal für jeden abgefragten Bildpunkt vor der Übertragung in ein digital verschlüsseltes Codewort umgesetzt.

Um ein Bild zu erhalten, bei welchem die Wahrscheinlichkeit merklicher Diskontinuitäten bei kontinuierlichen Bewegungsabläufen mögliehst gering ist, sollte die Gesamtdauer der zum Aufbau eines Vollbildes verwendeten Tcilbilder kürzer sein als die Ansprechzeit des Auges auf Bewegungen und sollten die in aufeinanderfolgenden Teilbildintervallen abgefragten Bildpunkte in keiner wahrnehmbaren Beziehung zueinander stehen.

In Weiterbildung der Erfindung ist in einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Bildsignalgenerator vorgesehen, der einen ersten Zähler enthält, welcher bei jedem Zählstoß um eine Zahl weiterschaltet, die gleich ist der vorbestimmten festen Anzahl von Bildpunkten, welche jeweils eine Gruppe ausmachen. Ferner enthält dieser Generator einen Addierer zur Addition des Ausgangs des ersten Zählers mit einer von einem ersten Pseudostreufolgegenerator gelieferten Zahl. Der Pseudostreufolgegenerator ist so ausgelegt, daß der für jeden Zählerstand des ersten Zählers eine andere Zahl aus einer pseudozufälligen Zahlenfolge liefert. Ferner ist ein zweiter Zähler zur Lieferung eines Zählwerts vorgesehen, der für den gerade vom Abtastfleck überstrichenen Bildpunkt charakteristisch ist. Schließlich enthält der besagte Bildsignalgenerator noch einen Vergleicher, der an seinem einen Eingang den Zählwert des zweiten Zählers und an einem anderen Eingang den am Ausgang des Addierers erscheinenden Zahlenwert empfängt und dann ein Ausgangssignal liefert, wenn beide Eingangswerte gleich sind.

Die zufällige Zahlenfolge ist vorzugsweise eine zyklisch wiederkehrende Folge von so viel Zahlen, wie Bildpunkte in einer Gruppe vorhanden sind, wobei jede Zahj charakteristisch für die Positionen des jeweiligen Bildpunktes innerhalb der Gruppe ist.

Vorteilhafterweise wird der Ausgang des Vergleichers einer Einrichtung zur Abfrage oder Tastung des Videoausgangs der Kamera zugeführt.

Um sieherzustellen, daß jeder Bildpunkt ein- und nur einmal während der Übertragung eines Vollbildes abgefragt wird, kann die Startposition innerhalb der zyklischen Folge geändert werden, nachdem der Abtaslflcck alle Bildpunktc im Vollbild überstrichen hat.

ι Aliernaliv hierzu kann auch die Gesamtzahl von BiSi!punkten in einem Vollbild so gewählt werden, daß sie durch die Zahl der Bildpunktc in einer Gruppe nicht teilbar ist.

Die übertragene Bildinformation kann auf der Lmpfangsscite in einem Wiedergabegerät verarbeitet werden, welches entweder mit Zeilenabtastung oder mit Zufallsabiastung arbeitet.

Im Falle eines Wiedergabeverfahrens mit Zeilenabtastung wird ein Speicher vorgesehen, der für die BiId-

is information von jedem Bildpunkt des vollständigen BiI des eine gesonderte Speicheradresse hat. Die Bildinformation von den jeweiligen Bildpunkien wird dann nach ihrer Decodierung an die zugeordnete Speicheradresse gesendet.

Zweckmäßigerweise wird zur Ableitung der zugeordneten Speicheradresse eine Anordnung verwendet, die folgendes enthält: Einen dritten Zähler, der dem ersten Zähler im wesentlichen gleich ist und synchron mit diesem läuft, einen zweiten Pseudostreufolgegcnerator, der dem ersten Streufolgcgenerator im wesentlichen gleich ist und synchron mit diesem läuft, und einen zweiten Addierer, der an einem Eingang die Ausgangssignale des dritten Zählers und am anderen Eingang den Ausgang des zweiten Pseudostreufolgegenerators empfängt und am Ausgang ein Adressensignal für den Speicher liefert.

Vorzugsweise empfangen der dritte Zähler und der zweite Pscudostreufolgegenerator ein Synchronisiersignal, welches von dem jeweils gesendeten Bildpunkt-Codewort abgeleitet wird und sowohl den Zählerstand des dritten Zählers als auch den Stand des zweiten Pseudostrcufolgegenerators auf die nächste Zahl in der Folge weiterstellt, sowie ein Bildstartsignal zur Rücksetzung der beiden Schaltungen in eine Anfangsposilion.

Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert.

F i g. 1 zeigt ein sehr vereinfachtes Schema der erfindungsgemäßen Bildabtastung;

F i g. 2 zeigt sehr vereinfacht das Schema einer erfindungsgemäß arbeitenden Sendestation;

F i g. 3 zeigt sehr vereinfacht das Schema einer Empfangsstation zum Empfang der von der Anordnung nach F i g. 2 gesendeten Signale und zur Wiedergabe der Fernsehbilder auf der Grundlage der Zeilenabtastung.

Bei der nachstehenden Beschreibung sei vorausgesetzt, daß die Fernsehkamera mit 625 Abtastzeilen je Vollbild arbeitet, wobei jedes Vollbild aus zwei Teilbildem mit Zeilensprung (d. h. die Zeilen des einen Teilbildes liegen zwischen den Zeilen des anderen Teilbildes) besteht und pro Sekunde 50 Teilbilder erscheinen. Natürlich ist die Erfindung auch auf jedes andere bekannte Zeilenabtastungssystem anwendbar.

Zur Erläuterung der Erfindung muß man sich die Bildfläche nun als Matrix von Bildpunkten denken. Anstatt beim Überstreichen aller Bildpunkte durch den Abtaststrahl ein kontinuierliches Videoausgangssignal abzuleiten (wie es bei der Übertragung eines Bildes in zwei Teilbildern der Fall ist), wird der Videoausgang stichprobenweise nur dann abgefragt, wenn der Strahl ausgewählte Bildpunkte überstreicht. Die während jedes Teilbildes abgefragten Bildpunkte sind dabei in

scheinbar zufälliger Weise (d. h. für das Auge wie /iifiillig) über die Bildfläche verteilt.

Nachdem mit der Zeilenabtastung die Bildfläche einmal überstrichen worden ist. el. h. nach einem Teilbild, wild eine weitere Gruppe zufällig oder statistisch ver- s tcilter Bildpiinktc ausgewählt, die dann während des nächsten Tcilbildcs abgefragt werden.

Dieser Vorgang wird für eine Anzahl von Teilbildern wiederholt, wobei während jeder Teilbildabtastiing eine andere Gruppe von Bildpunkten abgefragt wird, bis alle ein gesamtes Vollbild darstellenden Bildpunkte abgefragt worden sind. Hierauf wird der gesamte Vorgang wiederholt. Dieses Prinzip läßt sieh kennzeichnend mit »statistische Abtastung« oder »Zufallsabtastiing« bezeichnen.

Die Y i g. 1 zeigt schematisch ein typisches Teilbild der Ziifallsabtastung. Im dargestellten Beispiel sind für die Abfrage zwölf Bildpunkte ausgewählt, obwohl es in der Praxis natürlich viel mehr Bildpunkte je Teilbild sind (ein typischer Wert beträgt beispielsweise 33 i23). Die Bildpunkte sind in einer für das Auge zufällig erscheinenden Weise über die Bildfläche verteilt, welche als Rechteck 13 dargestellt ist.

Hs sei angenommen, daß der Abtastfleck mit seiner Zeilenabtastung in der oberen linken Ecke der [lache 1.3 beginnt. Der Abtastfleck läuft von dort aus über das Bild, und obwohl die verwendete Kamera eine normale, an sich bekannte Zcilcnkamcra mit kontinuierlichem Videoausgang ist, wird so lange kein Videoausgangssignal von der Kamera abgenommen, bis der Abtastfleck den ersten ausgewählten Bildpunkt 1 erreicht. In diesem Augenblick wird der Videoausgang abgefragt. Dann erfolgt wieder so lange keine Abfrage, bis der Bildpunkt 2 erreicht ist. bei welchem eine zweite Abfrage erfolgt. Dies geht so lange weiter, bis alle gezeigten zwölf Bildpunkte abgefragt worden sind.

Am F.ndc des Tcilbildes kehrt der Abtastfleck in die Anfangsnnsition zurück und tastet ein weiteres Teilbild ab. welches wie üblich mit dem vorangegangenen Teilbild zeilenverschachtelt ist und in welchem eine andere Gruppe von Bildpunkten abgefragt wird. Damit die für die Übertragung zur Verfugung stehende Bandbreite wirtschaftlich ausgenutzt wird, wird jeder Bildpunkt ein- und nur einmal abgefragt, d. h. die in jedem Teilbild abgefragten Bildpunkte sind jeweils einmalige Gruppen (disjunkte Mengen).

Wenn alle Bildpunkte in einer Zeitspanne abgefragt werden, die kürzer als die 0,25 Sekunden lange Ansprechzeit des Auges auf Bewegung ist. und wenn zwischen den in aufeinanderfolgenden Teilbildern abgefragten Bildpunkten keine wahrnehmbare Beziehung besteht, dann ist das nach der Übertragung wiedergegebene Bild für das Auge deutlich flimmerfrei. Die zur Empfangss'.ation übertragene Bildinformation kann entweder mit einem zeilenweise abtastenden oder mit einem statistisch abtastenden System wiedergegeben werden.

In einem praktischen Fall wird das Bild als aus etwa 400 000 Bildpunkten bestehend angesehen. Jedes Teilbild der mit 50 Teilbildern je Sekunde arbeitenden Fernsehkamera beansprucht 20 ms. und zur Abfrage aller Bildpunkte des Bildes unter voller Ausnutzung der verfügbaren 250 ms Abfragezeit sind zwölf vollständige Teilbilder notwendig, die insgesamt eine Zeit von 240 ms beanspruchen.

Wenn 400 000 Bildpunkte in 250 ms abgefragt werden, dann werden während jedes 20 ms dauernden Teilbildes etwa 33 333 Bildpunkte abgefragt. Die in jedem Teilbild abgefragten 33 iii Biklpunkie sind in einer fü das Auge zulällig erscheinenden Weise über die Bildflä ehe verteilt.

Da die Verteilung der während jedes Teilbildes abge tasteten Bildpunkte praktisch zufällig oder »statistisch« ist. darf man ohne Fehler annehmen, daß die Bildpunk te mit einer mittleren Frequenz, jedoch mit einer über lagerten Zufallsslreuung. abgetastet werden. Das heiß mit anderen Worten, die Bildpunkte lassen sich ge danklich in Gruppen einteilen, deren jede »n« Bild punkte enthält und wobei jedesmal, wenn eine Gruppe von dem Abtastfleck überstrichen wird, ein Bildpunk dieser Gruppe abgefragt wird. Die überlagerte Zufalls streuung wird dadurch erhalten, daß der jeweils abge fragte Bildpunkt sich von Gruppe zu Gruppe in schein bar zufälliger Weise ändert.

Unter der Annahme, daß im Zeilensprungverfahrer abgelastet wird, werden beim vorliegenden Beispic während jedes Teilbildes 200 000 Bildpunkte vom Ab· lastflcck überstrichen, und daher beträgt die mittlere \bfragefrequenz (oder besser: Abfragehäufigkeit) 1 Abfrage für jeweils 6 Bildpunkte. Das heißt, die vorstehend angegebene Zahl η ist gleich 6, und der Bildpunkt der innerhalb einer Gruppe von Bildpunkten währenc des diese Gruppe abtastenden Teilbildes jeweils abgetastet wird, ändert sich in zufälliger Weise von 0 bis 5.

Auf diese Weise wird die zur Realisierung der Erfindung erforderliche Einrichtung sehr vereinfacht.

Fine erfindungsgemäß arbeitende bzw. ausgebildete Sendestation ist in F i g. 2 der Zeichnungen dargestellt Diese Figur zeigt eine Fernsehkamera 14, die in an sich bekannter Weise mit Zeilenabtastung arbeitet. Die Kamera 14 liefert ihr Videoausgangssignal über die Leitung 15 zu einer Abfrage- und Halteschaltung 16, die das Videosignal in einer noch zu beschreibenden Weise abfragt. Ein Taktgeber 17 läuft synchron mit der Zeilenabtastung der Kamera 14. Die vom Ausgang des Taktgebers 17 gelieferten Taktsignale werden von einem Zähler 18 gezählt. Der Zählerstand des Zählers 18 ist daher in jedem Augenblick charakteristisch für die Anzahl (von 0 bis 400 000) der bis zu diesem Augenblick vom Abtaststrahl überstrichenen Bildpunkte, und der Taktgeber 17 teilt daher das Bild über eine Periode von zwei Teilbildern in die geforderte Matrix von Bildpunkten auf.

Die vom Taktgeber 17 kommenden Taktsignalc gelangen außerdem zu einem Abfragezähler 19, der bei jedem Zählen um eine Zahl weiterge^tellt wird, die gleich ist der mittleren Anzahl der Bildpunkte zwischen dem Abfragen, bis zu einem maximalen Zählerstand von 400 000. Die besagte mittlere Anzahl ist im vorliegenden Beispiel 6. Der Ausgang des Abfragezählers 19 wird auf einen Eingang eines Addierers 20 gegeben, dessen anderer Eingang den Ausgang eines Pseudostreufolgegenerators 21 empfängt. Der Stand des Abfragezählers ist daher die Zahl (von 0 bis 400 000) des ersten Bildpunktes der Gruppe von 6 Bildpunkten, und die tatsächliche Zahl des abzufragenden Bildpunktes wird durch Addition einer vom Pseudostreufolgegenerator 21 gelieferten ganzen Zahl zwischen 0 und 5 (jeweils einschließlich) erhalten.

Der Ausgang des Addierers 20 ist daher die Zahl (oder besser: »Kennzahl«) des als nächstes abzutastenden Bildpunktes. Der Pseudostreufolgegenerator 21 kann in an sich bekannter Weise durch ein rückgekoppeltes Schieberegister realisiert sein, welches die ganzen Zahlen von 0 bis 5 in einer pseudozufältigen Folge (beispielsweise in der Folge 53 20 14) enthält. Jedesmal

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wenn der Zähler 19 fortschaltet, wird die jeweils nächste Zahl dieser Folge in den Addierer 20 eingegeben. bis nacheinander alle Zahlen ausgewählt worden sind, wenn sich der Zyklus wiederholt. Das heißt, beim vorliegenden Beispiel wird beim ersten Zählerstand des Abfragezählers der fünfte Bildpunkt (gerechnet von einem gegebenen Bezugs- oder Null-Bildpunkt aus) abgefragt, beim nächsten Zählerstand wird der dritte Bildpunkt abgefragt, usw., bis sich der Zyklus nach jeweils 6 Zählpositionen des Zählers 19 wiederholt.

Der Ausgang des Addierers 20 wird auf einen Hingang eines Vergleiche™ 34 gegeben, dessen anderer Eingang den Ausgang des Bildpunkiezählcrs 18 empfängt. Wenn der Zähler 18 einen Zählerstand erreicht, der dem Ausgang des Addierers gleich ist, dann liefert der Vergleicher 34 ein Ausgangssignal an die Abfrage und Halteschaltung 16, und das Videoausgangssignal von der Kamera 14 wird an demjenigen Punkt abgefragt, den die Abtastung gerade erreicht hat. Das von der Schaltung 16 abgefragte Videosignal wird auf einen Analog-Digital-Umsetzer 22 gegeben, der es zum Zwecke der Übertragung in ein digital verschlüsseltes Codewort umsetzt und dieses Codewort über die Leitung 23 an den (nicht dargestellten) Sender liefert.

Bei diesem Verfahren ist nach dem Ende eines Tcilbildes die Bildinformation von 33 333 scheinbar zufällig über die Bildfläche verteilten Bildpunkten übertragen worden.

Für das nächste Teilbild, dessen Zeilen mit den Zeilen des ersten Teilbildes verschachtelt sind, wird die Abfrage in der gleichen Weise fortgesetzt, wobei eine zweite Menge von zufällig verteilten Bildpunkten abgefragt wird.

Am Ende der beiden Tcilbilder ist jeder Bildpunkt des Bildes von der Zeilenabtastung einmal überstrichen worden (obwohl er nicht notwendigerweise überstrichen wird), und der Bildpunktezähler 18 hat einen Zählerstand von 400 000 erreicht. Der Zähler 18 wird daher durch ein über die Leitung 24 kommendes Eingangssignal zurückgesetzt. Der Abfragezähler 19 hat ebenfalls seinen maximalen Zählerstand von 400 000 (allerdings in Schritten von jeweils 6) und wird ebenfalls durch ein Signal auf der Leitung 25 zurückgestellt. Es sind 66 666 Bildpunkte abgetastet worden (33 333 je Teilbild).

Damit die verfügbare Bandbreite nicht verschwendet wird, ist es wesentlich, daß die Bildpunkte des Bildes während der Dauer der zur Abfrage eines vollständigen Vollbildes verwendeten zwölf Teilbilder ein- und nur einmal abgefragt wird. Im vorliegenden Fall wurde für die Gesamtzahl der Bildpunkte die Zahl 400 000 gewählt, die durch die Zahl 6, d. h. die Anzahl von Bildpunkten in einer Gruppe, nicht teilbar ist. Wenn der Abtastfleck also nach zwei Teilbildern in seine Startposition zurückkehrt, dann hat der Pseudostreufolgegenerator (da er 6 Zahlen enthält) im nachfolgenden Zyklus zwangläufig eine andere Position. Es ist daher anzunehmen, daß jeder Bildpunkt während der zwölf Teilbilder nur einmal abgefragt wird, und nur am Ende der zwölf Teilbilder sind sowohl der Abtastfleck als auch der Generator 21 beide gleichzeitig in ihren jeweiligen Anfangspositionen.

Falls die Gesamtanzahl der Bildpunkte durch die Anzahl von Bildpunkten in einer Gruppe teilbar ist, dann kann der Pseudostreufolgegenerator 21 nach jeweils zwei Teilbildern um eine Position in seiner Folge weitergestellt werden. Nach zwei Teilbildern ist die Zeilenfolge dann 320145, und nach vier Teilbildern ist die Zahlenfolge 201453, usw.

In der Empfangsstation kann die empfangene Bildin formation entweder mittels Zeilenabtastung oder mit IeIs Zufallsabtastung wiedergegeben werden.

Die F i g. 3 zeigt das Schema einer KmpfangsMatioi

s zur Wiedergabe der empfangenen Bildinlormatior durch Zeilenabtastung. Die empfangene Bildinl'ormation von ilen abgefragten Bildpunkten wird nach Deco dicrmig über die Leitung 26 auf den Eingang eines Pufferspeichers 27 gegeben. Der Pufferspeicher 27 hai

ίο eine Speicherkapazität von mindestens 400 000 Wörtern, und in ihm werden an jeweils zugeordneter Adressen die von den jeweiligen Bildpunkien enthaltenen Abfragewertc des Videosignals gespeichert. Dei Speicher 27 ist von bekannter Bauart und braucht daher nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Seine Adressierung erfolgt in an sich bekannter Weise, um die gespeicherten Bildinformationen zu ihrer Wiedergabe auf Zeilenbasis kontinuierlich abzurufen.

jede abgefragte und empfangene Bildinformatioti von einem bestimmten Bildpunkt wird in einen Speicherplatz gegeben, der dem Ort des betreffenden abgefragten Bildpunkts im Vollbild entspricht. Die eingegebene Information erneuert die an dieser Stelle vorher gespeicherte Information. Es ist daher erforcierlieh, in der Empfangsstation die Ordnungs- oder Kennzahl (d.h. die Adresse) des dem ankommenden Abfragewert jeweils zugeordneten Bildpunkts zu bestimmen. Zu diesem Zweck enthält die Empfangsstation einer Abfragezähler 29 und einen Pseudostreufolgegeneratoi 30, der genauso wie die entsprechenden Einheiten ir der Sendestation, (d. h. der Zähler 19 und der Generator 21), aufgebaut sind und mit diesen Einheiten synchron laufen. Die vom Generator 30 und dem Zähler 2? kommenden Ausgangssignalc werden den Eingänger eines Addierers 31 zugeführt, dessen Ausgang an der

Speichcr 27 gelegt wird und die Adresse darstellt, ar

welche der auf der Leitung 26 einlaufende Vidco-Abfragewert zu liefern ist.

Sowohl der Abfragezähler 29 als auch der Pseudostrcufolgegencrator 30 empfangen über die Leitung 3i Wortsynchronisiersignale, die über die Übertragungs strecke mitgeliefert werden, um jede dieser Einheiter um eine Position in der Abfragefolge synchron mit der entsprechenden Einheiten 19 und 21 der Sendestatior

fortzuschalten. Zusätzlich erhalten beide Einheiten 2? und 30 über die Leitung 33 ein Bildstartsignal zur Rück Setzung dieser Einheiten in eine gemeinsame Startposi tion. Wenn auch diese Synchronisiersignale Übertra gungsbandbreite erfordern, beanspruchen sie jedocl

nur einen kleinen Teil im Vergleich zur gesamten Bild zeit. Außerdem kann die Wortsynchronisierung im FaI Ie digital codierter Signale zweckmäßigerweise mit HiI fe der üblichen Synchronisiermethoden für synchroni sierte Nachrichtenübertragung erfolgen.

Wenn die Bildwiedergabe mit Zufallsabtastung erfol gen soll, dann werden die während jedes Teilbilde übertragenen 33 333 Bildabfragewerte in der Reihen folge der Abfrage in einem Pufferspeicher gespeicher der eine Kapazität von 33 333 Wörtern hat. Die Adres sierung kann hierbei auf einfache Weise in der für Zu fallsabtastung bekannten Art erfolgen. Wenn man di Ordnungszahl des gerade abgetasteten Teilbildes de zwölf Teilbilder und die Ordnungszahl des »zufällig· zur Wiedergabe ausgewählten Abfragewerts kenn dann kann aus dieser Kenntnis mit Hilfe einer einfa chen Schaltung die tatsächliche Adresse des dem aus gewählten Abfragewerts entsprechenden Bildpunkte auf dem Bildschirm gewonnen werden.

Mit der !Erfindung wird also ein Verfahren geschaffen, mit welchem die Übertngiingsbandbreite für ein l'ernsehvollbild verringert wird, da die Übertragung eines ein/einen Hildes 240 ms beansprucht, also eine Zeit, die bei einem normalen Z.eilenabtastsystem zur Übertragung von b Mildern benötigt wird, l'iii I lim mern ist nicht wahrnehmbar, da die Abfragewerte innerhalb eines Teilbildes wie zufällig oder Malistisch verteilt sind und von Teilbild /u Teilbild einer scheinbar zufälligen Streuung unterliegen. Außerdem benötigt

man weder in der Kamera noch im Wiedergabegerät höchst schnell arbeitende elektrostatische Ablenksysteme, wie sie bei den bekannten [Einrichtungen zur statistischen Abtastung erforderlich sind. Das erl'iiidungsgemäße Verfahren ist außerdem kompatibel mit bekannten, zeilenweise abtastenden Anlagen.

Obwohl die !Erfindung vorstehend an Hand eines Systems mit b25 Zeilen und mit im Zeilensprung ^r>()mal in der Sekunde wechselnden Teilbildern erläutert wurde, ist sie natürlich nicht auf ein solches System beschränkt.

1 Iiei7u 2 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verminderung der Übertragungsbandbreite in einem Fernsehsender, wobei jv.·- des Vollbild aus drei oder mehr Teilbildern zusammengesetzt wird, deren jedes aus der Bildinformation einer vorbestimmten Anzahl von Bildpunkten besteht, die für das Auge scheinbar zufällig über das Bild verteilt sind, und wobei die Sendesignale abgeleitet werden, indem der Videoausgang einer zeilenweise abtastenden Fernsehkamera im Verlauf eines jeden Teilbildintervalls immer dann und nur dann abgefragt wird, wenn der Abtastfleck einen der zum betreffenden Teilbild gehörenden Bildpunkte überstreicht, wobei jede von nacheinander überstrichenen Gruppen einer vorbestimmten festen Anzahl von Bildpunkten nur einen einzigen der zum jeweils «elben Teilbild gehörenden Bildpunkte enthält, d a durch gekennzeichnet, daß der spezielle Bildpunkt, bei dem in aufeinanderfolgend abgetasteten Gruppen jeweils die Abfrage erfolgt, von Gruppe zu Gruppe gemäß einer pseudozufälligen Zahlenfolge ausgewählt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Videoausgang (15) der Fernsehkamera (14) während der Dauer der zum Aufbau eine^ Vollbildes verwendeten Teilbilder für jeden Bildpunkt ein- und nur einmal abgefragt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Videoeusgangssignal für jeden abgefragten oildpunkt vor der Übertragung in ein digital verschlüsseltes Codewort umgesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Aniprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtdauer der zum Aufbau eines Vollbildes verwendeten Teilbilder kürzer ist als die Ansprechzeit des Auges auf Bewegung.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in aufeinanderfolgenden Teilbildintervallen abgefragten Bildpunkte keine wahrnehmbare Beziehung zueinander haben.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Bildsignalgenerator, der folgendes enthält:

einen ersten Zähler (19), der hei jedem Zählstoß um eine Zahl weiterschaltet, die gleich ist der vorbestimmten festen Anzahl von Bildpunkten, welche jeweils eine Gruppe ausmachen;

einen Pseudostreufolgegenerator (21), der bei jedem Fortschalten des ersten Zählers eine andere Zahl aus einer pseudozufälligen Zahlenfolge liefert;

einen Addierer (20) zur Addition des Ausgangs des ersten Zählers (19) mit der vom Pseudostreufolgegenerator (21) gelieferten Zahl; einen zweiten Zähler (18) zur Lieferung eines Zählwerts, der charakteristisch für den vom Abtastfleck gerade überstrichenen Bildpunkt ist;

einen Vergleicher (34), der an einem Eingang den Zählwert des zweiten Zählers (18) und am anderen Eingang den Ausgang des Addierers (20) empfängt und dann ein Ausgangssignal liefert, wenn die seinen beiden Eingängen zugeführten Zählwerte gleich sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die pseudeozufällige Zahlenfolge eine sich zyklisch wiederholende Folge von so viel Zahlen ist, wie Bildpunkte in einer Gruppe vorhanden sind, und daß jede Zahl dieser Folge charakteristisch für die Position eines Bildpunkts innerhalb seiner Gruppe ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Vergleichers (34) mit einer Abfrageschaltung (16) verbunden ist, die den Videoausgang (15) der Kamera (14) abfragt.

9. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangsposition innerhalb der sich zyklisch wiederholenden Zahlenfolge veränderbar ist, nachdem der Abtastfleck alle Bildpunkte des Vollbildes überstrichen hat.

10. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtanzahl der Bildpunkte in einem Vollbild so gewählt ist, daß sie durch die Anzahl der jeweils eine Gruppe ausmachenden Bildpunkte nicht teilbar ist.

11. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur zeilenweisen Wiedergabe der gesendeten Bildinformation ein Speicher (27) vorgesehen ist, der für die Bildinformation eines jeden Bildpunkts des Vollbildes eine gesonderte Speicheradresse hat, welcher die von dem betreffenden Bildpunkt abgeleitete Videoinformation nach ihrer Decodierung zuführbar ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11 und einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung der richtigen Speicheradresse ein dritter Zähler (29) vorgesehen ist, der dem ersten Zähler (19) im wesentlichen gleich ist und synchron mit diesem läuft, und daß sin zweiter Pseudostreufolgegenerator (30) vorgesehen ist, der mit dem ersten Pseudostreufolgegenerator (21) im wesentlichen gleich ist und synchron mit diesem läuft, und daß ein zweiter Addierer (31) vorgesehen ist, der am einen Eingang den Ausgang des dritten Zählers (29) und am anderen Eingsng den Ausgang des zweiten Pseudostreufolgegenerators (30) empfängt und dessen Ausgang ein Adressensignal an den Speicher (27) Hefen.

13. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der dritte Zähler (29) als auch der zweite Pseudostreufolgegenerator (30) ein vom gesendeten Bildpunkt-Codewort abgeleitetes Wortsynchronisiersignal empfangen, welches den Stand des dritten Zählers fortschaltet und den zweiten Pseudostreufolgegenerator auf die nächste Zahl in der Zahlenfolge fortschaltet, und daß beide Schaltungen (29, 30) ein Bildstartsignal empfangen, welches sie in eine Anfangsposition zurücksetzt.