DE2629326C3

DE2629326C3 - Verfahren zur Reduktion des numerischen bzw. digitalen Übertragungsdurchsatzes bei der Übertragung von Video-

Info

Publication number: DE2629326C3
Application number: DE2629326A
Authority: DE
Inventors: Daniel Pierre Devimeux; Francois-Xavier Antoine Stouls
Original assignee: Sa De Telecommunications Paris
Current assignee: Sa De Telecommunications Paris
Priority date: 1975-07-03
Filing date: 1976-06-30
Publication date: 1978-05-03
Also published as: FR2316819B1; SE415818B; BG31510A3; GB1507628A; DE2629326A1; PL108117B1; DE2629326B2; US4060832A; DD125097A5; SE7607538L; IT1062450B; FR2316819A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion des digitalen Übertragungsdurchsatzes bei der Übertragung von Videosignalen, wobei jedes Bild in zwei aufeinanderfolgende Halbbilder zerlegt wird, von denen jedes die Zeilen jeweils gleicher Parität enthält und wobei jeder Bildpunkt durch ein Wort n, insbesondere drei Binärelemente repräsentiert wird, wobei man für je drei Halbbilder ein Halbbild überträgt, in einen Bildspeicher im Empfangsteil ein Halbbild jeder Parität einspeichert und systematisch ein eingespeichertes Halbbild durch das darauffolgende übertragene Halbbild gleicher Parität erneuert bzw. wiederherstellt und die Zwischenhalbbilder durch Interpolation zwischen den im Speicher befindlichen Halbbildern wiederherstellt

Es handelt sich dabei insbesondere um die digitale bzw. numerische Übertragung von bewegten Bildern, f>5 die eine erhöhte Übertragungsfrequenz bzw. -kadenz benötigen, wie beispielsweise Television- oder Visiophonbilder; die Erfindung bezieht sich dabei insbesondere auf ein Verfahren zur Reduktion des numerischen Übertragungsdurchsatzes, der beim Empfang bzw. im Empfangsteil eine Bildqualität liefert die praktisch der Qualität des Ursprungsbildes gleicht

Ein klassisches Verfahren zur Reduktion des numerischen Durchsatzes besteht in der Rasterbildung zweiter Ordnung der Abtastungen. Dieses Verfahren besteht darin, mit einem Halbbild die Hälfte des Bildes zu zerlegen bzw. zu analysieren, indem man eine Zeile für zwei nimmt während das zweite Halbbild anschließend die andere Hälfte des Bildes zerlegt bzw. analysiert indem die während des ersten Halbbildes nicht abgetasteten bzw. untersuchten Zeilen entgegengesetzter Parität abgetastet werden. Ein derartiges Verfahren, für das die Halbbildfrequenz bzw. Vertikalfrequenz bei 50 Hz liegt und demzufolge die Bildfrequenz bzw. Spiegelfrequenz bei 25 Hs, gestattet es, das für die Übertragung erforderliche Band durch zwei zu teilen und gleichzeitig die Flackphänomena zu vermeiden, die bei aufeinanderfolgenden Beleuchtungen eines Punktes erscheinen, welche bei mehr als 20 ms je Intervall auftreten, und demzufolge einer Frequenz unter 50 Hz.

Unabhängig von der Vertikalfrequenz sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um den digitalen bzw. numerischen Übertragungsdurchsatz durch zeitliche Unterbemusterung zu reduzieren. Alle diese Verfahren benutzen am Empfang einen Bildspeicher, dessen fcchalt man nach verschiedenen Verfahrensweisen erneuert bzw. wiederherstellt

Eines dieser Verfahren besteht darin, einen Punkt von η Punkten des Bildes zu erneuern bzw. wiederherzustellen, derart daß am Ende von π Bilddauern sämtliche Punkte wiederaufgefrischt bzw. wiederhergestellt sind. Ein Bild, das mit einem Wiederherstellungstakt bzw. einer Wiederherstellungsfrequenz sichtbar gemacht worden ist die identisch der ursprünglichen ist umfaßt

100
demzufolge—% frische Punkte, während die anderen

Punkte nicht erneuert bzw. wiederhergestellt sind. Ein derartiges Verfahren führt demzufolge zu einer starken Qualitätsverschlechterung im Bereich der Konturen bei schnellen Kamerabewegungen (travellings) oder schnellen Veränderungen der Brennweite (»zooms«).

Ein anderes Verfahren besteht darin, ein Bild nur mit η zu übertragen und /7-mal die übertragenen Bilder zu wiederholen; ein derartiges Verfahren stellt die bewegten Konturen nur sehr stoßweise wieder her.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reduktion des numerischen Übertragungsdurchsatzes bei der Übertragung von verschachtelten Videohalbbildern zu schaffen, welches es ermöglicht beim Empfang Bilder wiederherzustellen, deren Qualität im wesentlichen gleich der Qualität des Ursprungsbildes ist

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet daß man ein Pseudo-Halbbild I_n mit zu einem gespeicherten Halbbild T_n entgegengesetzter Parität durch Interpolation zwischen T_n und den ebenfalls gespeicherten Halbbildern T_n+3 oder T_n_₃ bildet und daß man ein Zwischenhalbbild T_n+) oder T_n-1 ausgehend von /_nund ausgehend von T_n+3 bzw. T„_3 wiederherstellt

Gemäß weiterer Erfindung ist vorgesehen, daß man für die Berechnung eines Punktes X des Pseudo-Halbbildes /„den Punkt ßdes Halbbildes T_n+3oder T_n_j,der dem Punkt X entspricht, mit den Punkten A und C vergleicht, die den benachbarten Zeilen des Halbbildes T_n entsprechen und die dem Punkt Sam nächsten liegen,

und daß man für X

— den Wert des Punktes B auswählt, wenn dieser zwischen den Werten der Punkte A und C liegt, und den Wert von A oder C, der demjenigen des Punktes B am nächsten liegt, wenn dieser größer oder kleiner ist als die Werte von A und C

Die erfindungsgemäße Art und Weise der Wiederherstellung der Zwischenhalbbilder führt zu einer ausgezeichneten Wiedergabe der Bewegung im Falle von bewegten Bildern, sowie zu einer Reduktion von 3 :1 hinsichtlich des numerischen bzw. digitalen Übertragungsdurchsatzes.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich sowohl bei Visiophonbildern als auch bei verschachtelten Televisionsbildern anwenden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 2 das Zeitendiagramm beim Aussenden, F i g. 3 das Zeitendiagramm beim Empfang,

Fig.4 die Art und Weise der Bildung des Pseudo-Halbbildes und

Fig.5 ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Erzeugung des Pseudo-Halbbildes.

F i g. 1 zeigt die wesentlichen Elemente des Gerätes für die Durchführung des erfindungsgemäßert Verfahrens. Im Bereich des Sendeteils wird das Videosignal S einem Differentialcodierer 1 vom Typ Delta im Rhythmus einer Zeitbasis 2 zugeleitet und dann in einem Kommutatorglied 3 in ein zeitliches Untermuster gebracht, bevor es dem Pufferspeicher 4 zugeleitet wird, der ein Signal 5'abgibt Ein Element 5 bekannter Bauart paßt das Signal 5' an den in Frage stehenden Übertragungskanal an, indem in das Signal S' ein Synchronisier- bzw. Synchronwort eingefügt und es in eine für die Übertragung geeignete Form gebracht wird.

F i g. 2 zeigt die Struktur der Signale, während sie in der erfindungsgemäßen Weise behandelt bzw. beeinflußt werden. Der Codierer 1 bewirkt eine Impuls- und Code-Modulation (MIC) vom Typ Delta Zeile-Punkt, und er liefert für jeden Bildpunkt drei parallel übertragene Binärelemente. Der Steuerwert H für die zeitliche Unterbemusterung gestattet nur die Einschreibung eines Halbbi'des in den Pufferspeicher während jeder drei Halbbilder. Auf diese Weise werden nur die Binärelemente der Halbbilder Ti, T₄, T₇, Tj₀ in den Pufferspeicher 4 eingegeben, wie es in F i g. 2 dargestellt ist. Das Lesen des Pufferspeichers 4 findet für die drei Binärelemente jedes eingeschriebenen Halbbildes mit unterschiedlichen Verzögerungen statt. Das erste Binärelement b\ wird während des ersten Halbbildes übertragen, das zweite Binärelement während des zweiten Halbbildes und das dritte Binärelement während des dritten Halbbildes. Beim vierten Halbbild beginnt der Zyklus von neuem. Das Signal 5'ist das von dem Pufferspeicher 4 gelieferte Signal. Man hat damit eine Übertragung über drei parallele Kanäle mit einer Leistung bzw. Kapazität von 3 χ 2,048 Mbauds umgeformt in eine Reihenübertragung mit einer Leistung bzw. Kapazität von 2,048 Mbauds, und zwar im Falle eines Visiophon-Systems, bei dem ein Punkt bzw. Element nach der Codierung durch drei Binärelemente repräsentiert wäre.

F i g. 1 zeigt auch die wesentlichen Glieder bzw.

Bausteine beim Empfang des Signals mit einer Kapazität bzw. Leistung von 2,048 Mbits/s. Ein Element 6 bekannter Bauart bewirkt die umgekehrten Operationen, wie sie von dem Element S durchgeführt werden.

Die erhaltenen Signale werden einem Pufferspeicher 8 mit de.n von einer Zeitbasis 7 gelieferten Rhythmus übertragen. Das von dem Pufferspeicher 8 angegebene Signal wird an einen Haupt- bzw. Arbeitsspeicher 9 übertragen, dessen Kapazität gleich einem Bild und

ι ο demzufolge zwei Halbbildern ist

Ein numerischer Codeumwandler 10 formt die von dem Speicher 9 abgegebenen M IC-Differentialsignale F und G um und gibt diese in MIC-Form an ein Glied 11 zur Wiederherstellung der nicht übertragenen Halbleiter weiter. Anschließend ermöglicht ein Digital-Analog-Wandier 12 die optische Wiedergabe des auf diese Weise übertragenen Bildes.

F i g. 3 hat die Behandlung der Signale beim Empfang bzw. im Empfangsteil zum Inhalt

2o. Das Signal E repräsentiert das Reihensignal, das am Eingang des Pufferspeichers 8 verfügbar ist Dieser Speicher enthält zwei (nicht dargestellte) Register M₁ und Mi, so daß er in der Lage ist zwei Signale zu liefern, die jeweils um die Dauer eines der beiden Halbbilder gegeneinander versetzt sind. Dieser Speicher 8 stellt während eines Halbbildes 7/die drei Binärelemente b\_h hi, hu in Paraüelform wieder her. Das am Ausgang des Speichers 8 erhaltene Signal Pdient dazu, den Inhalt des Haupt- bzw. Arbeitsspeichers 9 zu erneuern bzw.

wiederherzustellen, der eine Speicherkapazität eines Bildes und demzufolge zwei Halbbilder hat

Der Speicher 9 enthält zwei (nicht dargestellte) Verzögerungsleitungen bzw. -strecken, die in Schleife geschaltet sind, und deren Ausgangssignale die in F i g. 3 dargestellten Signale Fund G sind. F i g. 3 zeigt daß ein bestimmtes Halbbild, beispielsweise Tj, abwechselnd in dem Signal Fund in dem Signal G vorhanden ist bis bei der Wiederherstellung durch das folgende Halbbild der gleichen Parität, welches übertragen wird, nämlich durch das Halbbild T₇, das Signal F auf diese Weise von dem Signal G durch Verlagerung eines Halbbildes abgezogen wird. Es ist noch zu erwähnen, daß, wenn das Signal G das Halbbild T_n einer bestimmten Parität repräsentiert das Signal Fin dem gleichen Augenblick das gespeicherte Halbbild entgegengesetzter Parität repräsentiert, und zwar:

entweder T_n+3 während der Dauer des Halbbildes der Registrierung bzw. Speicherung eines neuen Halbbildes folgt (Signal P verzögert um ein Halbbild), oder T_n_3 während der beiden folgenden Halbbilder.

Um bei der Halbbildablesung in der Bewegung Rückläufe nach hinten zu verhindern (beispielsweise Ti im Anschluß an T₄), filtert man das von dem Haupt- bzw. Arbeitsspeicher 9 stammende Signal, indem man ein Pseudo-Halbbild I_n durch Interpolation zwischen den gespeicherten Halbbildern erzeugt, und indem man dieses Pseudo-Halbbild I_n dazu verwendet, die nicht übertragenen Halbbilder Ti, Ti T5, Te usw. wiederherzustellen.

Fig.4 verdeutlicht die Erzeugung eines Pseudo-Halbb-'des I_n aus den gespeicherten Halbbildern T_n und T„-z oder T_n+3. Ein Punkt Xdieses Pseudo-Halbbildes /„ mit entgegengesetzter Parität zu T_n wird ausgehend von den Punkten A und C der aufeinanderfolgenden Zeilen von T_n berechnet, die über oder unter X liegen, und

ausgehend von dem Punkt B, der dem Punkt A" in dem benachbarten Halbbild gleicher Parität wie /„ entspricht, d. h. entsprechend dem jeweiligen Fall in T„-3 oder Γ_η+3 (Signal F).

Die Amplitude von B wird mit derjenigen von A und C verglichen. Wenn B zwischen A und C liegt, befindet man sich in einer Blockierungszone, und man wählt X gleich ßaus. Wenn ß größer oder kleiner als A und Cist, stellt man fest, daß eine Bewegung stattgefunden hat, und man gibt X den Wert von A oder von C, der dem ι ο Wert Sam nächsten ist.

Die Anordnung zur Erzeugung des Pseudo-Halbbildes I_n ist in den F i g. 1 und 5 dargestellt, wobei F i g. 5 mehr ins einzelne gehend das in F i g. 1 dargestellte Glied ü zeigt. Die von dem Code-Umwandler 10 kommenden zwei MIC-Signale F'und G'werden in den Registern 21 und 22 um eine halbe Zeile, eine Zeile und um 0 Zeilen verzögert Der Punkt B wird von dem um eine halbe Zeile verlagerten bzw. verzögerten Signal F' erhalten und befindet sich demzufolge auf einer Zeile des Halbbildes, das eine zu T_n entgegengesetzte Parität hat.

Der Punkt A wird von dem um eine Zeile verzögerten bzw. verlagerten Signal G'erhalten. Der Punkt C wird endlich mittels des unveränderten Signals G' erhalten. Ein Vergleicher 23 führt den Vergleich des Punktes B des Halbbildes T„+3 oder Γ_η-3 mit den Punkten A und C der benachbarten Zeilen des Halbbildes T_n durch. Der Vergleicher 23 liefert den Punkt X, der zu dem Pseudo-Halbbild/„gehört.

Das am Ausgang des Vergleichers 23 erhaltene Signal / ist somit durch die übertragenen Halbbilder T_n, T_n+3 usw. und durch die Pseudo-Halbbilder I_n, /„+3... gemäß der folgenden Sequenz gebildet:

T_n während des ersten Halbbildes
I_n während des zweiten Halbbildes
/„+3 während des dritten Halbbildes
T_n+3 während des vierten Halbbildes...

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Für die Wiederherstellung der nicht übertragenen Halbbilder T_n+1 oder Γ_η_ι bewertet man anschließend das Pseudo-Halbbild I_n mit dem Signal N, welches dem Punkt B entspricht, um das Signal R (F i g. 3) zu erhalten.

Dieses Signal R ist während des ersten Halbbildes gleich Γι, während des zweiten Halbbildes gleich

während des dritten Halbbildes gleich

l·-

während des vierten Halbbildes Ta usw.

Diese Behandlung gestattet es, die anfängliche Bildauflösung bzw. Bildschärfe zu berücksichtigen; se wird ein unbewegliches Bild mit einer Bildauflösung bzw. Bildschärfe wiederhergestellt, die sehr nahe dei ursprünglichen Bildauflösung bzw. Bildschärfe ist während ein bewegtes Bild mit einer ausgezeichneter Approximation hinsichtlich der Bewegung wiederher gestellt wird. Man erhält auf diese Weise eine Art eines »verketteten Überblenden« hinsichtlich des sichtbai gemachten Bildes und man vermeidet die Diskontinuitäten aufgrund der Rückwärts-Rückläufe.

Um diese Bewertung zu realisieren, werden die Signale / und N einem sequentiellen Bewerter 24 zugeführt. Dieser Bewerter 24, der im wesentlichen aus einem numerischen bzw. Digitaladdierer besteht multipliziert das Signal /„ mit 2 und das Signal N mit 1 und führt dann während eines Halbbildes die Operatio nen 3 χ N und 2 A/+ /„ während der beiden folgender Halbbilder durch.

Das auf diese Weise erhaltene Signal R wird anschließend im Digital-Analog-Umwandler 12 in ein Analogsignal umgeformt und dann auf einem Terminal sichtbar gemacht.

Dieses Verfahren und das Gerät zu seiner Realisierung erfordern nur wenige Elemente, wobei der Bildspeicher bereits bei den bekannten Einrichtunger im Empfangsteil vorhanden ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Wiederherstellung ein^s Signals mit einem für das unbewegliche Bild nur wenig empfindlichen Bildauflö sungs- bzw. Bildschärfeverlust, während für die sich ir Bewegung befindenden Teile eine Filtrierung stattfindet.

Die obige Beschreibung bezieht sich auf der speziellen Fall, bei dem ein Punkt durch dre Binäreiemente repräsentiert wird, während für je dre Halbbilder ein Halbbild übertragen wird. Diese! ermöglicht es, beispielsweise für die Übertragung eine! Visiophonbildes einen Übertragungstakt bzw. eint Übertragungsfrequenz von 2,048 Mbits/s zu erhalten Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich bei dei zeitlichen Unterbemusterung von verschachtelten Fern sehbildern anwenden und gestattet in der gleichet Weise eine Unterbemusterung eines Teilbildes für aiii (2p+1) Teilbilder zu realisieren.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reduktion des digitalen Übertragungsdurchsatzes bei der Übertragung von Video-Signalen, wobei jedes Bild in zwei aufeinanderfolgende Halbbilder zerlegt wird, von denen jedes die Zeilen jeweils gleicher Parität enthält und wobei jeder Bildpunkt durch ein Wort n, insbesondere drei Binärelemente repräsentiert wird, wobei man für je drei Halbbilder ein Halbbild überträgt in einen Bildspeicher im Empfangsteil eines Halbbildes jeder Parität einspeichert und systematisch ein eingespeichertes Halbbild durch das darauffolgende übertragene Halbbild gleicher Parität erneuert bzw. wiederherstellt und die Zwischenhalbbilder durch Interpolation zwischen den im Speicher befindlichen Halbbildern wiederherstellt dadurch gekennzeichnet, daß man ein Pseudo-Halbbild I_n mit zu einem gespeicherten Halbbild T_n entgegengesetzter Parität durch Interpolation zwischen T_n und den ebenfalls gespeicherten Halbbildern T_n+3 oder T„_₃ bildet und daß man ein Zwischenhalbbild T_n+1 oder T_n_i ausgehend von /„ und ausgehend von T_n+3 bzw. T_n_₃wiederherstellt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß man für die Berechnung eines Punktes X des Pseudo-Halbbildes I_n den Punkt B des Halbbildes T_n+3 oder T_n-* der dem Punkt X entspricht mit den Punkten A und C vergleicht, die den benachbarten Zeilen des Halbbildes T_n entsprechen und die dem Punkt B am nächsten liegen, und daß man für X

— den Wert des Punktes B auswählt wenn dieser zwischen den Werten der Punkte A und C liegt und den Wert von A oder C, der demjenigen des Punktes B am nächsten liegt wenn dieser größer oder kleiner ist als die Werte von A und C

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß man zum Erhalten des Zwischenhalbbildes T_n+, oder T_n-1 die Größe 1/3 (2/„+ T_n+3 oder T„_₃) bildet

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