DE2631527A1

DE2631527A1 - Signalverarbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2631527A1
Application number: DE19762631527
Authority: DE
Inventors: Charles Norris Judice
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1975-07-17
Filing date: 1976-07-14
Publication date: 1977-02-03
Also published as: BE844206A; FR2318546A1; DE2631527C2; FR2318546B1; US3967052A; NL7607698A; CA1090463A; GB1547483A

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER · HIRSCH

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radeckestraße 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237

Western Electric Company, Incorporated Judice 5

New York, N. Y., USA

SignalVerarbeitungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Signalverarbeitungsvorrichtung, die ein Signal zu empfangen vermag, das die jeweiligen Intensitäten einer Matrix abgetasteter Bildelemente einer Abbildung repräsentiert, wobei jedem der Bildeleinente ein vorbestimmter Schwellenwert zugeordnet ist, mit einer Generatoreinrichtung zur Erzeugung einer Folge von Anzeigebits, die je einem anderen der Bildelemente entsprechen und deren Wert bestimmt ist durch die Intensität ihres entsprechenden Bildelementes und durch den Wert des dem entsprechenden Bildelement zugeordneten Schwellenwertes.

Ein Zweipegel-Anzeigemedium ist gekennzeichnet durch eine Viel-

München: Kramer. Dr. Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner

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zahl in geringem Abstand angeordneter Anzeigepunkte oder Zellen, von denen jede einen von zwei sichtbaren Zuständen haben kann - vollständig erregt (an) oder vollständig entregt (aus). Plasmaanzeigetafeln und Nadeldrucker sind beispielsweise übliche Arten von Zweipegel-Anzeigemedien. Abbildungen von Bildern und andere graphische Daten lassen sich leicht auf einem Zweipegel-Anzeigemedium über eine selektive Erregung seiner Zellen darstellen. Jedoch sind solche Anzeigemedien aufgrund ihrer Zweipegel-Natur, anders als beispielsweise Kathodenstrahlröhrenanordnungen, nicht zur Darstellung eines Grautons in- der Lage, d₀' h., eines Intensitätsbereiches an jeder Anzeigepunktstelle. Trotzdem kann die Grautoninformation in einem Bild vorteilhafterweise mittels bekannter Schwellenwertmethoden auf einem Zweipegel-Anzeigemedium angenähert werden. Das darzustellende Bild wird abgetastet in einer Reihen und Spalten aufweisenden Matrix aus Bildelementen, die je einer Zelle des Anzeigemediums entsprechen. Die Intensität eines jeden Bildelementes wird in einen von beispielsweise 256 Pegeln quantisiert. Einem jeden Bildelement wird entsprechend einem vorbestimmten Kriterium ein Schwellenwert zugeordnet. Eine Zelle des Anzeigemediums wird lediglich dann erregt, wenn die Intensität des entsprechenden Bildelementes den dieser Zelle zugeordneten Schwellenwert überschreitet.

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Es ist eine Anzahl Schwellenwertmethoden der zuvor beschriebenen Art bekannt, die je ^eiⁿ anderes Kriterium für die Zuordnung geeigneter Schwellenwerte zu den abgetasteten Bildelementen haben. Beispielsweise ordnen sogenannte adaptive Schwellenwertmethoden Schwellenwerte entsprechend den Intensitäten ausgewählter Bildelemente im abgetasteten Abbild zu.

Sogenannte "nichtadaptive" Schwellenwertmethoden andererseits ordnen einem jeden Bildelement Schwellenwerte nur entsprechend der Position des Bildelementes in der Bildelementematrix zu. Zu-vorderst unter den nichtadaptiven Schwellenwertmethoden steht die Methode des in einer Ordnung Flimmerns oder einfach die "Flimmer"-Methode, die im englischsprachigen Raum als "dither"-Methode bekannt ist. Bei einer geflimmerten Anzeigeanordnung sind die Bildelemente in eine Vielzahl Untermatrizen, im folgenden Submatrizen genannt, aufgeteilt. Jedem Bildelement einer jeden Submatrix ist ein räumlich entsprechender Schwellenwert von einer vorbestimmten "Flimmermatrix" zugeordnet. Eine Anzeigezelle wird erregt wie zuvor beschrieben, d. h., nur wenn die Intensität des entsprechenden Bildelementes den diesem Bildelement zugeordneten Schwellenwert überschreitet.

Da jede Zelle eines Zweipegel-Anzeigemediuras sich led:jg|Lich in

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einem von zwei Zuständen befinden kann, kann seine Intensität durch ein einziges "Anzeigebit" festgelegt werden. Im Gegensatz dazu sind acht Bits erforderlich, um festzulegen, in welchem der 256 Intensitätspegel sich jedes Bildelement der abgetasteten Ursprungsabbildung befindet. Die Anzahl Bits pro Bildelement oder Bitrate bestimmt die Bandbreite pro Zeiteinheit oder äquivalent die Zeit pro Bandbreiteneinheit, die zur Übertragung eines Einzelbildes der Videoinformation erforderlich ist. Somit kann eine Abbildung, die mittels einer der zuvor beschriebenen Schwellenwertmethoden verarbeitet ist, mit wesentlich verringerter Bandbreite und/oder Übertragungszeit übertragen werden, verglichen zu einem Vollgrautonbild, beispielsweise einem Standardfernsehbild. (Der Preis dafür ist eine etwas reduzierte räumliche Auflösung und ein gewisser Verlust an Grautoninformation.) Für viele Videoanlagen mag es jedoch erwünscht sein, die Bandbreiten- und/oder ÜbertragungsZeitanforderungen noch weiter zu reduzieren, da dies sich fast konstant in niedrigeren Kapital- und Betriebskosten niederschlägt. Überdies scheint es, daß die wirtschaftliche Durchsetzbarkeit solcher sich noch im experimentellen Stadium befindlicher Videosysteme als elektronische Post oder andere schnellen Faksimileübertragungsanordnungen zu einem großen Ausmaß davon abhängt, in welchem Grad die von solchen Anlagen benötigte Bandbreite und/oder Übertragungszeit klein gemacht werden kann.

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Dieses Problem wird gelöst mit einer Signalverarbeitungsvorrichtung der eingangs genannten Art, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Generatoreinrichtung eine Vorrichtung aufweist, die ein jedes Anzeigebit in der Folge derart positioniert, daß Anzeigebits, die Bildelementen mit im wesentlichen gleichen zugeordneten Schwellenwerten entsprechen, in dieser Folge einander unmittelbar benachbart sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines beispielsweisen Flimmeranzeigesystems, das Flimmerbildbits erfindungsgemäß auf einer Reihe-für-Reihe-Basis zusammenstellt;

Fig. 2 eine Darstellung, die quantisierte Bildelementintensitätswerte eines durch die Anzeigeanlage gemäß Fig. 1 abgetasteten beispielsweisen Abbildes und ferner die diesen Bildelementen zugeordneten Flimmerschwellenwerte zeigt;

Fig. 3 eine Darstellung, welche die geflimmerten Abbildungsänzeigebitwerte zeigt, die als Antwort auf das erwähnte beispielsweise abgetastete Abbild erzeugt worden sind; und

Fig. 4 eine Schaltungsanordnung zur Abänderung der Anzeigeanlage nach Fig. 1, um geflimmerte Abbildungsbits erfindungsgemäß auf einer Vollbildbasis anzuordnen.

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Mit der Erfindung wird eine verbesserte Videoanzeigeanlage mit reduzierter Bandbreite und/oder Übertragungszeit dadurch erreicht, daß Anzeigebits in jeweiligen Gruppen entsprechend den ¥erten der diesen zugeordneten Schwellenwerte angeordnet werden. Gemäß einem Merkmal der Erfindung weist jede Gruppe Anzeigebits auf, die Bildelementen mit gleichen (oder im wesentlichen gleichen) zugeordneten Schwellenwerten entsprechen. Man hat gefunden, daß, wenn die Bits solchermaßen angeordnet sind, die viele der Gruppen aufweisenden Bits dazu tendieren, den selben ¥ert zu haben - entweder "0" oder "1". Die Bits können somit vorteilhafterweise für eine Übertragung mit wesentlicher Bandbreiten- und/oder Übertragungszeiteinsparung kodiert werden, wofür beispielsweise Standard-Lauflängen-Kodiermethoden verwendet werden können.

Man hat gefunden, daß die Erfindung besonders vorteilhaft ist, wenn sie bei einer geflimmerten Anzeigeanlage angewendet wird. Bei einer hier beschriebenen ersten beispielsweisen Ausführungsform wird die zuvor beschriebene Anzeigebitanordnung durch Abtasten und Flimmerverarbeitung der zu reproduzierenden Abbildung auf einer Reihe-für-Reihe-Basis durchgeführt. Alle Bildelemente in der ersten Reihe des abgetasteten Abbildes, die einen bestimmten zugeordneten Flimmerschwellenwert haben, werden zuerst abgetastet. Wenn der Reihe nach je-

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des solche Bildelement abgetastet wird, wird es verglichen mit diesem Flimmerschwellenwert und dem richtigen Flimmerbild-Anzeigebit, das in Abhängigkeit von jedem Vergleich erzeugt wird. Danach werden alle Bildelemente in der ersten Reihe, die einen bestimmten zweiten zugeordneten Flimmerschwellenwert haben, abgetastet und einer Flinmierverarbeitung unterzogen, und so weiter für alle Bildelemente in der ersten Reihe. Die Abtastung setzt sich in gleicher Weise für die zweite und jede nachfolgende Reihe des Abbildes und die in jedem Fall erzeugten geeigneten Flimmerbild-Anzeigebits fort.

Bei einer zweiten beispielsweisen Ausführungsform wird die Zusammenstellung der Flimmerbild-Anzeigebits durchgeführt durch Abtasten und Flimmerverarbeiten des zu reproduzierenden Abbildes auf einer Vollbildbasis. Alle Bildelemente im gesamten Abbild, die einen bestimmten (beispielsweise den niedrigsten) zugeordneten Flimmerschwellenwert haben, werden zuerst abgetastet. Y/enn jedes solche Bildelement abgetastet wird, wird es mit diesem Flimmerschwellenwert verglichen, und das richtige Flimmerbild-Anzeigebit wird auf jeden Vergleich hin erzeugt. Dann werden alle Bildelemente im Abbild mit einem bestimmten zweiten (beispielsweise dem zweitniedrigsten) zugeordneten Flimmerschwellenwert abgetastet und flimmerverarbeitet, usw- für den Rest des Bildes.

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Das Anzeigesystem gemäß Fig. 1 umfaßt eine Digitalkamera 10, eine Flimmerverarbeitungsschaltung 20, einen Lauflängenkodierer 50, einen Übertragungskanal 60, einen Lauflängendekodierer 70, einen Anzeigefeld-Adressengenerator 80 und ein Zweipegel-Anzeigefeld 90.

Das Anzeigefeld 90, bei dem es sich beispielsweise um ein Wechselstromplasraaanzeigefeld' handelt, weist eine quadratische Matrix aus 4096 Anzeigezellen auf. Ein auf dem Anzeigefeld 90 darzustellendes beispielsweises Bild 18 wird in einer Matrix aus 4096 Bildelementen abgetastet, die je einer anderen Zelle des Anzeigefeldes 90 entsprechen. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind die 64 Reihen und 64 Spalten der Bildelementmatrix je der Reihe nach von 0 bis 63 beziffert. Die Intensität eines jeden abgetasteten Bildelementes des Bildes 18 wird in einen von (beispielsweise) 256 Intensitätspegeln oder -werten zwischen 0 und 255 quantisiert. Diese sind durch die obere Zahl in jedem Bildelementplatz in Fig. 2 angegeben.

Da das Feld 90 ein Zweipegel-Anzeigemedium ist, können sich seine Zellen lediglich in einen, von zwei Zuständen befinden entweder voll erregt (oder an) oder voll entregt (oder aus). So kann ein Zweipegel-Anzeigefeld, anders als ein Vollgrauton-Anzeigemedium, wie eine Kathodenstrahlröhre, nicht die Vollgrauton-Information, d. h., die präzise Intensität, eines je-

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den abgetasteten Bildelementes des Bildes 18 darstellen. Vorteilhafterweise wird jedoch ein wesentlicher Teil dieser Grautoninformation auf dem Feld 90 über die geordnete Flimmerschwellenwertmethode dargestellt. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Bildelementmatrix des abgetasteten Bildes in eine Vielzahl aus 16-Element-Submatrizen aufgeteilt. Jeder Schwellen wert der beispielsweisen Flimmermatrix 0 128 32 160

192 64 224 96 48 176 16 144

240 112 208 80

ist einem räumlich entsprechenden Bildelement in jeder Submatrix zugeordnet. Die untere Zahl einer jeden Bildelementstelle ist der diesem Bildelement zugeordnete Flimmerschwellenwert. Der quantisierte Intensitätswert eines jeden Bildelementes wird dann mit dessen zugeordnetem Flimmerschwellenwert verglichen. Wenn der Intensitätswert irgendeines gegebenen Bildelementes größer als der diesem zugeordnete Flimmerschwellenwert ist, wird die entsprechende Zelle im Anzeigefeld angeschaltet. Andererseits bleibt die Zelle aus.

Fig. 3 zeigt das Muster von im An- und im Aus-Zustand befindlichen Zellen, das erzeugt wird, wenn Bild 18 in der zuvor beschriebenen Weise einer Flimmerverarbeitung unterzogen wird. An- und Aus-Zellen sind in Fig. 3 durch Anzeigebits (die im

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folgenden als "Flimmerbildbits" bezeichnet werden) des Wertes "1" bzw. "0" dargestellt. Wenn eine große Anzahl in dichtem Abstand befindlicher Zweipegel-Anzeigezellen selektiv entsprechend einem Flimmerbildbitmuster, wie dem der Fig. 3, erregt wird, wird eine Grautondarstellung des abgetasteten Originalbildes erzeugt.

Ein geflimmertes Bild kann von einem Punkt zu einem andern gesendet werden dadurch, daß beispielsweise in einer seriellen Bitfolge der Wert eines jeden einzelnen Flimmerbildbits übertragen wird. Bei dieser Lösung wird jedoch Bandbreite und Übertragungszeit verschwendet. Gemäß vorliegender Erfindung werden diejenigen Flimmerbildbits, die Bildelementen mit gleichen (oder nahezu gleichen) zugeordneten Flimmerschwellenwerten entsprechen, in jeweiligen Gruppen innerhalb der Bitfolge zusammengestellt. Die so zusammengestellte Bitfolge enthält vorteilhafterweise viele lange Serien von "0"-en und viele lange Serien von "1"-en und ist demzufolge gut geeignet, um beispielsweise mittels bekannter Serienlängenkodiermethoden mit wesentlichen Bandbreiten- und/oder Übertragungszeiteinsparungen kodiert zu werden.

Bei der beispielsweisen Ausführungsform nach Fig. 1 wird das Zusammenstellen der Flimmerbildbits erfindungsgemäß ausgeführt durch Abtasten und Flimmerverarbeiten des zu reprodu-

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zierenden Bildes auf einer Reihe-für-Reihe-Baas. Gemäß Fig. beispielsweise sind die ersten abzutastenden Bildelemente jene sechzehn Bildelemente in Reihe O, die "0" als ihren zugeordneten Flimmerschwellenwert haben. Wenn jedes Bildelement abgetastet ist, wird seine Intensität mit dem Flimmerschwellenwert "0" verglichen und das richtige Flimmerbildbit erzeugt. Die nächsten zur Flimmerverarbeitung abzutastenden Bildelemente sind die 16 Bildelemente in Reihe 0, die "128" als ihren zugeordneten Flimmerschwellenwert haben. Die Abtastung in Reihe Ö setzt sich in gleicher Weise fort für die Bildelemente mit dem zugeordneten Flimmerschwellenwert "32" und dann "160". Die Reihen 1 bis 63 werden auf gleiche Weise abgetastet.

Es gibt zwei prinzipielle Gründe, warum das Zusammenstellen von Flimmerbildbits in Gruppen gemäß vorstehender Beschreibung lange Serien von "0"-en und "1"-en in der Flimmerbitfolge fördert. Erstens haben Bildelemente, die sich in einem abgetasteten Bild in dichter Nähe befinden, gewöhnlich Intensitäten, die sich nicht stark unterscheiden, über kurze Abstände im abgetasteten Bild (beispielsweise jedes vierte Bildelement einer einzigen Reihe bei der beispielsweisen Ausführungsform) besteht somit die Wahrscheinlichkeit, daß Bildelemente mit gleichen (oder im wesentlichen gleichen) zugeordneten Schwellenwerten entsprechendeAnzeigezellen haben, die

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sich in identischen Zuständen befinden, und zwar unabhängig von der Schwellenwertgröße. Überdies ist die statistische Wahrscheinlichkeit, daß sich eine Zelle im einen oder im anderen ihrer beiden Zustände befindet, mit der Größe des dem entsprechenden Bildelement zugeordneten Schwellenwertes verknüpft. Je kleiner der einem gegebenen Bildelement zugeordneten Schwellenwert ist, umso wahrscheinlicher ist es, daß die entsprechende Anzeigezelle an ist. Gleichsam gilt: je größer der einem gegebenen Bildelement zugeordnete Schwellenwert ist, umso wahrscheinlicher ist es, daß die entsprechende Anzeigezelle aus ist. So besteht selbst über große Abstände im abgetasteten Bild die statistische Wahrscheinlichkeit, daß Zellen, die Bildelementen mit gleichen (oder im wesent-' liehen gleichen) Schwellenwerten entsprechen, denselben Zustand haben - speziell, wenn diese Schwellenwerte relativ klein, oder alternativ relativ groß sind.

Beim Anzeigesystem nach Fig. 1 werden die Erzeugung der Flimmerbildbits und deren Reihe-für-Reihe-Anordnung erfindungsgemäß hauptsächlich durch die Flimmerverarbeitungsschaltung 20 gesteuert. Die Verarbeitungsschaltung 20 umfaßt einen Takt 21, einen Komparator 30 und einen Adressen/Schwellenwertgenerator 40. Letzterer wiederum umfaßt ein Sechs-Bit-Spaltenregister 41, ein Sechs-Bit-Reihenregister 42 und einen 16-Wort-Festwertspeicher (ROM) 43. Die Ausgangsbits des Registers 41

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von der niedrigsten bis zur höchsten Ordnung werden an entsprechenden Anschlüssen A bis F erzeugt. Die Ausgangsbits des Registers 42 von der niedrigsten bis zur höchsten Ordnung werden an entsprechenden Anschlüssen G bis L erzeugt.

Die Reihen- und Spaltenadressen der von der Kamera 10 abzutastenden Bildelemente werden vom Generator 40 über ein Kabel 26 geliefert. Genau liefert das Kabel 26 die Spaltenadressenbits von der niedrigsten zur höchsten Ordnung auf entsprechenden Adern A^f bis F* und die Reihenadressenbits von der niedrigsten bis zur höchsten Ordnung auf entsprechenden Adern G¹ bis L^!. Die Adern A^f, B¹, C, D¹, E¹ und F¹ sind mit dem Ausgangsanschluß E, F, A, B, C bzw. D verbunden. Die Adern G¹ bis L¹ sind mit dem entsprechenden Ausgangsanschluß G bis L verbunden.

ROM 43 speichert die sechzehn Flimmerschwellenwerte O, 128, 32, 160, 192, 64, 224, 96, 48, 176, 16, 144, 240, 112, 208 und 80. Binärdarstellungen dieser Zahlen werden über Ausgangsleitungen 44 und ein Kabel 25 auf einen Eingangsanschluß 52 des Komparators 30 gegeben, und zwar als Antwort auf Binäradressen 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110 bzw. 1111", die auf Speicheradressenleitungen 45 bereitgestellt werden. Die beiden Bits niedrigster Ordnung der Adresse auf Leitungen 45 werden

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von den Ausgangsanschlussen E und F des Registers 41 abgenommen. Die beiden Bits höchster Ordnung der Adresse auf Leitungen 45 werden von den Ausgangsanschlüssen G und H des Registers 42 abgenommen.

Der Takt 21 erzeugt eine Folge in regelmäßigem Abstand auftretender Taktimpulse, die über Leitung 22 sowohl auf das Registers 41 als auch auf die Kamera 10 gegeben werden. Jeder Taktimpuls auf Leitung 22 erhöht den Zählstand des Spaltenregisters 41 um Eins. Das Register 41 wiederum erhöht den Zählstand des Registers 42 nach je 64 Taktimpulsen um Eins. Jeder Taktimpuls bewirkt außerdem, daß die Kamera 10 das Bild 18 · an derjenigen Bildelementstelle abtastet, die dann auf Kabel 26 angegeben ist. (Kamera 10 kann beispielsweise der im Handel erhältliche EMR Photoelectric Optical Data Digitizer sein) Die Intensität eines jeden abgetasteten Bildelementes wird in Digitalform auf Binärleitungen 11 verfügbar gemacht und von da über ein Kabel 14 auf einen Eingangsanschluß 31 des Komparators 30 geführt.

Es sei angenommen, daß ein Taktimpuls eben das Registers 41 in seinen 000000-Zustand gebracht hat. Register 42 befindet sich somit ebenfalls in seinem 000000-Zustand. Die Spalten- und Reihenadressen auf Kabel 26 sind beide 000000 und Kamera 10 tastet das Bildelement des Bildes 18 in Reihe 0, Spalte

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ab. Die Adresse auf den Leitungen 45 ist 0000. Somit erzeugt das ROM 43 am Anschluß 32 den Flimmerschwellenwert "0". Der Komparator 30 vergleicht die Intensität des abgetasteten Bildelementes mit "0" und erzeugt den richtigen Flimmerbildbitwert auf Leitung 35.

Der nächste Taktimpuls erhöht den Zählstand im Registers 41 um Eins auf 000001, und dadurch wird die Spaltenadresse auf den Leitungen A¹ bis F¹ des Kabels 26 um vier auf 000100 erhöht. Das Bildelement in Reihe 0, Spalte 4 wird somit abgetastet und mit seinem zugeordneten Flimmerschwellenwert "0" verglichen. Jeder weitere Taktimpuls erhöht die Spaltenadresse auf Kabel 26 um vier, bis alle 16 Bildelemente in Reihe 0 mit einem zugeordneten Flimmerschwellenwert "0" abgetastet und die richtigen Flimmerbildbitwerte seriell als eine Gruppe auf Leitung 35 gegeben worden sind.

Der nächste Taktimpuls bringt den Zählstand im Register 41 auf 010000. Die entsprechende Spaltenadresse auf Kabel 26 ist 000001. Das Bildelement in Reihe 0, Spalte 1 wird abgetastet. Die Adresse auf den Leitungen 45 ist nun 0001. Der zum Vergleich mit der Intensität des abgetasteten Bildelementes auf Kabel 25 gegebene Flimmerschwellenwert ist "128". Die nächsten 15 Taktimpulse erhöhen je die Spaltenadresse auf Kabel 26 um vier. Die Adresse auf den Leitungen 45 bleibt

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jedoch unverändert. Somit sieht man, daß die abgetasteten Intensitäten aller 16 Bildelemente in Reihe 0 mit einem zugeordneten FlimnB rschwellenwert "128" nacheinander mit dem Schwellenwert verglichen werden. Die richtigen Flimmerbildbits werden wieder seriell als eine Gruppe auf Leitung 35 geliefert.

In gleicher Weise wirken nachfolgende Taktimpulse auf die Kamera 10 und die Flimmerverarbeitungsschaltung so ein, daß Flimmerbildbits erzeugt werden für die Bildelemente in Reihe 0, die "32" als ihren zugeordneten Schwellenwert aufweisen, und dann jene mit "160" als ihren zugeordneten Flimmerschwellenwert.

Beim nächsten Taktimpuls kehrt der Zählstand des Spaltenregisters 41 zu 000000 zurück. Bei diesem Vorgang erhöht es den Zählstand des Reihenregistars 42 auf 000001. Die Abtastung schreitet somit für Reihe 1 in gleicher Weise wie der zuvor beschriebenen fort; alle Bildelemente mit zugeordneten Flimmerschwellenwerten "192" werden als Gruppe abgetastet,-wobei diejenigen mit zugeordneten Flimmerschwellenwerten "64", dann "224" und dann "96" folgen. Nachdem Reihe 1 vollständig abgetastet worden ist, wird das Register 42 auf den Zählstand 000010 vorgerückt, um Reihe 2 abzutasten und dann gleichermaßen die Reihen 3 bis 63.

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Derjenige Taktimpuls, der auf die Abtastung des 4096. Bildelementes folgt, das sich in Reihe 63, Spalte 63 befindet, bringt Register 41 und somit Register 42 auf 000000 zurück. Der Übergang von "1" auf ¹¹O" am Anschluß L wird als eine Abtastung-End-Anzeige auf Leitung 23 gegeben.

Die Flimmerbitfolge auf Leitung 35 wird auf einen Lauflängenkodierer 50 geführt, der eine Folge binärer Kodewörter auf Leitung 51 erzeugt. Jedes Kodewort zeigt die Bitzahl, oder die "Lauflänge", zwischen aufeinanderfolgenden Übergängen von ¹¹O" nach "1" und von "1" nach "0" in der Flimmerbitfolge. Jedes Kodewort umfaßt auch beispielsweise den binären Wert der Bits in der entsprechenden Lauflänge. Die kodierte Bitfolge auf Leitung 51 wird über einen Übertragungskanal 60 übertragen und wird danach durch einen Lauflängendekodierer 70 dekodiert. Der Kodierer 50 und der Dekodferer 70 können im Grunde genommen irgendwelche bekannten Lauflängenkodierer- bzw. -dekodiereranordnungen aufweisen.

Die dekodierten Flimmerbildanzeigebitwerte werden vom Dekodierer 70 über eine Leitung 71 auf ein Anzeigefeld 90 geführt und durch einen Anzeigefeldadressengenerator 80 zur Anzeige auf die richtigen Zellen des Feldes 90 gerichtet. Der Generator 80 gibt Anzeigezellenadressen für das Feld 90 über ein

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Kabel 86 in der gleichen Reihenfolge, in der die Bildelemente des Bildes 18 durch die Kamera 10 abgetastet werden. Der Generator 80 umfaßt ein Spaltenadressenregister 81 und ein Reihenadressenregister 82. Jede Abtastung-Ende-Anzeige auf Leitung 23, die über den Ubertragungskanal 60 auf den Generator 80 gelangt, löscht anfangs die Register 81 und 82 und bringt sie auf den Zählstand 000000. Danach erhöht der Takt 72 den Zählstand des Registers 81 jeweils um Eins, wenn ein Anzeigebit eines nacheinander empfangenen Flimmerbildes auf Leitung 71 an das Anzeigefeld 90 gegeben wird. Takt 72, der in Abhängigkeit von der Flimmerbitfolge auf Leitung 71 arbeitet, kann beispielsweise eine digitale phasenstarre Schleife bekannter Art sein. Mit Ausnahme der zuvor diskutierten Schaltungsanordnung zum Löschen der Register 81 und 82 ist der Schaltungsaufbau und die Arbeitsweise der Register 81 und 82 im wesentlichen identisch zu denjenigen der Register 41 und 42 im Adressengenerator 40. Somit braucht der Generator 80 nicht in weiteren Einzelheiten beschrieben zu werden.

Die bei der Anzeigevorrichtung gemäß Fig. 1 verwendete Reihefür-Reihe-Abtastfolge ist nur eine von vielen möglichen Folgen, welche Flimmerbildbits erfindungsgemäß in Gruppen zusammenstellt. Als Alternative kann beispielsweise die Abtastung auf einer Vollbildbasis durchgeführt werden, bei welcher zuerst ein jedes Bildelement in dem Bild mit dem niedrigsten

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zugeordneten Flimmerschwellenwert (d. h., "0") abgetastet wird. Danach wird ein jedes Bildelement in dein Bild mit dem zweitniedrigsten zugeordneten Flimmerschwellenwert ("16") abgetastet und dann das mit dem nächst niedrigen ("32") und so fort.

Vorteilhafterweise kann die Anzeigevorrichtung gemäß Fig. 1 leicht modifiziert v/erden, um diese Vollbildabtastungsfolge durchzuführen, und zwar dadurch, daß der Adressen/Generator 40 in der Anzeigevorrichtung nach Fig. 1 durch einen in Fig. 4 gezeigten Adressen/Schwellenwertgenerator 140 ersetzt wird. Der Adressen/Generator 140 umfaßt einen 12-stufigen Binärzähler 141 und Exklusiv-ODER-Gatter 148 und 149.¹ Die Ausgangsanschlüsse des Zählers 141 von der niedrigsten zur höchsten Ordnung umfassen entsprechende Anschlüsse A bis L«· Die Eingangssignale für das Gatter 148 werden von den Anschlüssen K und L abgenommen. Die Eingangssignale für das Gatter 149 v/erden von Anschlüssen I und J abgenommen.

Bei der Anzeigevorrichtung nach Fig. 1, die modifiziert ist und anstelle des Generators 40 den Generator 140 enthält, werden Adressen für die Kamera 10 auf einem Kabel 126 bereitgestellt. Dieses Kabel umfaßt Binäradressenleitungen A¹ bis L¹. Die Leitungen A^f bis F¹ tragen die entsprechenden Spaltenadressenbits von der niedrigsten zur höchsten Ordnung, während

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die Leitungen G' bis L¹ die entsprechenden Reihenadressenbits von der niedrigsten zur höchsten Ordnung tragen. Die Leitungen A¹ und B¹ sind von den Ausgangsanschlussen der Gatter 148 bzw. 149 abgenommen. Die Leitungen C bis F^! sind von den entsprechenden Ausgangsanschlüssen A bis D abgenommen. Die Leitungen G¹ bis L* sind von den Ausgangsanschlüssen K, I, E, F, G bzw. H abgenommen.

Die Flimmerschwellenwerte werden über Binärleitungen M¹ bis T¹ und ein Kabel 125 auf den Komparator 30 gegeben. Die vier in- der Ordnung am niedrigsten stehenden Leitungen des Kabels 125, M¹ bis P¹ sind mit Erde verbunden (d. h., Logikwert "0"), während die vier Leitungen M¹ bis T^! mit dem niedrigsten Rang in der OKhung von den Ausgangsanschlussen I, J, K bzw. L des Zählers 141 abgenommen werden. Demzufolge wird ein neuer Flimmerschwellenwert nach je 256 abgetasteten Bildelementen auf den Komparator 30 gegeben, und jeder neue FlimmerSchwellenwert ist um 16 größer als der vorausgehende. Die richtigen Flimmerschwellenwerte für die zuvor beschriebene Vollbildfolge sind somit bereitgestellt.

Wenn die Anzeigevorrichtung nach Fig. 1 so modifiziert ist, daß sie die Vollbildabtastfolge in der zuvor beschriebenen Weise ausführt, kann eine mit dem Generator 140 im wesentlichen identische Schaltungsanordnung (jedoch ohne Kabel 125 z.B.)

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vorteilhaft verwendet v/erden, um den Anzeigefeldadressengenerator 80 zu ersetzen.

Es sind hier spezielle Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung gezeigt und beschrieben worden. Während die Erfindung prinzipiell in Verbindung mit einer Wechselstromplasmafeld-Anzeigevorrichtung beschrieben worden ist, sind die Erfindungsprinzipien jedoch gleichermaßen anwendbar auf Faksimile- und andere "Hartkopie"-Bildübertragungsanordnungen.

Überdies ist hier spezifiziert gezeigt worden, daß beispielsweise eine Flimmerbitfolge, die entsprechend der erfindungsgemäßen Bitzusammenstellungsmethode mit langen Läufen von "0"-en und "1"-en versehen worden ist, vorteilhaft für eine Übertragung mit beträchtlicher Bandbreiten- und/oder Übertragungszeiteinsparung kodiert werden kann, und zwar mittels bekannter Lauflängenkodiermethoden. Der Fachmann wird jedoch sehen, daß andere Übertragungskodiermethoden mit gleichem Vorteil Nutzen aus diesen langen Läufen zu ziehen vermögen.

Sowohl die Reihe-für-Reihe- als auch die Vollbildabtasi£)lgen, wie sie hier beschrieben worden sind, ermöglichen es, ein durch eine Vielzahl von Zweipegel-Anzeigebits repräsentiertes Bild erfindungsgemäß mit wesentlichen Bandbreiten- und/oder Übertragungszeiteinsparungen zu kodieren. Gleiche Einsparungen

lassen sich unter Verwendung zahlreicher anderer im Bereich der Erfindund liegender Abtastfolgen erreichen. Bei einer gegebenen Anwendung kann sich jedoch eine bestimmte Abtastfolge als diejenige erweisen, welche die größten Bandbreiten- und/oder Übertragungszeiteinsparungen erzeugt. Dies hängt ab von solchen Kriterien, wie der Art der abzutastenden Bilder und der speziell verwendeten Lauflängen- oder anderen Kodiermethode.

Wenn die Erfindung für eine Flimmeranzeigevorrichtung verwendet wird, sollte man zudem beachten, daß die in der Anzeigevorrichtung nach Fig. 1 verwendete Fliminermatrix zwar 16 Schwellenwerte aufweist, jedoch Flimmerinatrizes anderer Grösse, wie jene mit vier Schwellenwerten oder mit 64 Schwellenwerten, üblicherweise ebenfalls verwendet werden. Beim Erstellen einer Flimmermatrix für eine gegebene Anwendung ist zuerst über die Flimmermatrixgröße zu entscheiden. Dann werden die Schwellenwerte gewählt. Es ist üblich, die Schwellenwerte so über im wesentlichen den gesamten Bildelement-Intensitätsquantisierungsbereich (bei der beispielsweisen Ausführungsform den Bereich 0 - 255) zu vertei:.en, daß zahlenmäßig aufeinanderfolgende Schwellenwerte eine konstante Differenz zwischen sich aufweisen. Es können jedoch andere Schwellenwertauswahlkriterien verwendet werden, um beispielsweise im geflimmerten Bild einen erhöhten oder verringerten Kontrast und/oder eine erhöhte oder verringerte Helligkeit zu erzeugen.

Die ausgewählten Schwellenwerte werden dann innerhalb der Flim mermatrix angeordnet. Es hat sich gezeigt, daß optimale Grauton- und Bildauflösungseigenschaften erreicht werden, wenn numerisch aufeinanderfolgende Schwellenwerte innerhalb der Matrix einen wesentlichen räumlichen Abstand voneinander haben. Bei derjenigen Flimmermatrix, die für die Anzeigevorrichtung nach Fig. 1 verwendet wird, ist beispielsweise die "0" relativ weit von der "16" entfernt, die einen relativ großen Abstand von der "32" hat usw.

Allgemeiner ausgedrückt kann das zuvor beschriebene Kriterium für die räumliche Trennung erfüllt v/erden durch eine n-raal-n-Flimmermatrix, wobei η beispielsweise eine ganzzahlige Potenz

von 2 ist, indem die η Schwellenwerte der Flimmermatrix in der durch einen Flimmeroperator D definierten Reihenfolge angeordnet werden. Der Flimmeroperator wird dadurch abgeleitet, daß die vier Operatormatrizes C4D /«2, L4D /ρ + U_n/p3 *

^^Dn/2 ^{+ 2U}n/2^ ^^ ^^11/2 ⁺ ^^Un/2-J ⁱⁿ kombiniert werden, wie

[⁴Vs ^{+ 3}VaI [⁴Va ⁺ Vz ]

Dies ist eine rekursive Definition, in der Dp eine Zwei-mal-

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-2A-

Zwei-Matrix ist, welche die Zahlen "0", "1", "2" und "3" auf-

TO 2Ί *
weist, wie die Matrix ■* -i » uttcL Up ist eine Zwei-mal-Zwei-

Matrix, bei der jedes Element "1" ist. Es ist vorzuziehen,

jedoch nicht notwendig, daß die Operatormatrizes T4D /pl und

A A

[4D /p + ^n/2-J ^au"^ derselben Diagonale des Flimmeroperators D liegen, wie bei der vorstehenden Anordnung, und die Zahlen

"0" und "1" auf derselben Diagonale der Operatormatrix D₂ liegen.

Bei Verwendung vorstehender Definition ist einer von mehreren

^A

möglichen D/-Flimmeroperatoren beispielsweise

O	8	2	10
12	4	14	6
3	1ί	1	9
15	7	13	5

Man sieht somit, daß die Flimmermatrix

0	128	32	160
192	64	224	96
48	176	16	144
240	112	208	80

dadurch abgeleitet worden ist, daß die Schwellenwerte "0",

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"16", "32", "4S" usw.,, die zu&or ausgewählt worden sind, genommen und diese in die entsprechenden !Positionen- "0% ⁿ'1"_r η2»γ «3« usw. des D^-Flimmeroperators; gesetzt worden sind.

Schließlich soll folgendes betont werdenί Obwohl die Erfindung prinzipiell in Verbindung mit der geordneten Flimmermethode beschrieben worden fst_r kann sie in ¥erb£ndTang mit irgendeiner der zahlreichen bekannten Schwellenwertbestimmungsmethoden verwendet werden, insbesondere mit äßnen,, die einem jeden Bildelement einen Schwellenwert nur entsprechend seiner räumlichen Position in der Bildelementmatrix zuordnen*

&0S88 5/0 821:

Claims

BLUMBACH . WESER · BERGEN · KRAMER

ZWIRNER . HIRSCH 2 6 3 1 S 2 7

PATENTANWÄLTE M MÖNCHEN UND WLESBADEN

Postadresse München: Patentconsutt 8 München 60 Ratfedcestraße 43 Tefefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden,: Pätentconsuft oiWiesbaden Sonnenberger Straße 45 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186 237

Western Electric Company, Incorporated Judice 5

P a t e η t a η s ρ r ü c h e

/ 1} Signalverarbeitungsvorrichtung, die ein Signal zu empfangen vermag, das die einzelnen Intensitäten einer Matrix abgetasteter Bildelemente einer Abbildung repräsentiert, wobei jedem der Bildelemente ein bestimmter Schwellenwert zugeordnet ist, mit einer Generatoreinrichtung zur Erzeugung einer Folge von Anzeigebits, die je einem anderen der Bildelemente entsprechen und deren Wert bestimmt ist durch die Intensität ihres entsprechenden Bildelementes und durch den ¥ert des dem entsprechenden Bildelement zugeordneten Schwellenwertes,, dadurch gekennzeichnet , daß die Generatoreinrichtung (20) eine Vorrichtung (40) aufweist, die ein jedes Anzeigebit in der Folge derart positioniert, daß Anzeigebits, die Bildelementen mit im wesentlichen gleichen züge ordneten Schwellenwerten entsprechen, in dieser Folge einander unmittelbar benachbart sind.

München: Kramer - Dr.Weser -Hirsch — Wfesbaden: Bfumbach - Or.Bergen - Zwirner

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelemente in einer Vielzahl Submatrizen der Bildelementmatrix angeordnet sind und daß der einem jeden Bildelement einer jeden der Submatrizen zugeordnete Schwellenwert einen räumlich entspre chenden Schwellenwert von einer vorbestimmten Flimmermatrix aufweist, in der Schwellenwerte mit numerisch aufein anderfolgenden Werten voneinander... einen wesentlichen räum lichen Abstand aufweisen.

3v Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η n -

zeichnet, daß die Flimmermatrix η Flimmer-

schwellenwerte aufweist, wobei η eine ganzzahlige Potenz von 2 ist, und daß die "Flimmerschwellenwerte im wesentlichen entsprechend derjenigen Ordnung angeordnet sind, die durch einen Flimmeroperator D definiert ist, wobei der Flimmeroperator D_n die Matrizen L4D_ny₂l , U^D_n/₂ + ^u _n/2^» ^^ ^ ?wei-zu-Zwei-Anord-

nung aufweist, Dp eine Zwei-zu-Zwei-Matrix mit den Zahlen "0", "1", "2" und "3" ist und U₂ eine Zwei-zu-Zwei-Matrix, bei der jedes Element "1" ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einem jeden Bildelement zugeordnete Schwellenwert ausschließlich durch die Stelle dieses

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Bildelementes in der Matrix bestimmt ist und daß eine Generatoreinrichtung eine Vorrichtung aufweist zur Erzeugung eines ersten Wertes für jedes der Anzeigebits mit einer entsprechenden Bildelementintensität, welche den Wert des ihr zugeordneten Schwellenwertes übersteigt, und zur Erzeugung eines zweiten Wertes für jedes der Anzeigebits mit einer entsprechenden Bildelementintensität, die den Wert des ihr zugeordneten Schwellenwertes nicht übersteigt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Vielzahl Bildelemente in einer ersten Reihe der Matrix einen ersten zugeordneten Schwellenwert und eine zweite Vielzahl Bildelemente in dieser Reihe einen zweiten zugeordneten Schwellenwert auf-.weist und daß die Positioniereinrichtung eine Vorrichtung aufweist zur Erzeugung derjenigen Anzeigebits, die der ersten Vielzahl Bildelemente entsprechen, und zur anschließenden Erzeugung derjenigen Anzeigebits, die der zweiten Vielzahl Bildelemente entsprechen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Lauflängenkodierung dieser Anzeigebitfolge.

Hi/ku

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