DE3783525T2

DE3783525T2 - Videoabtastungverfahren.

Info

Publication number: DE3783525T2
Application number: DE8787306175T
Authority: DE
Inventors: John Oliver Drewery
Original assignee: British Broadcasting Corp
Current assignee: British Broadcasting Corp
Priority date: 1986-07-14
Filing date: 1987-07-13
Publication date: 1993-08-05
Anticipated expiration: 2007-07-14
Also published as: EP0253608B1; US4843468A; JPS6351774A; US4843468B1; EP0253608A3; GB2193411B; GB8716421D0; DE3783525D1; GB8617076D0; EP0253608A2; GB2193411A

Description

Die Erfindung betrifft Videoabtastsysteme, die beispielsweise auf dem Gebiet des Fernsehens verwendet werden.
Die Bildübertragung durch Fernsehen wird in herkömmlicher Weise durch Rasterabtastung ausgeführt, bei der ein Signal durch Abtasten des Bildes in einer Serie von parallelen Linien geformt wird, entweder horizontal oder vertikal. Beim Fernsehfunk startet die Abtastung in der oberen linken Ecke und endet in der unteren rechten Ecke, wobei die Abtastzeilen horizontal sind. Insbesondere wird jede Zeile in der gleichen Richtung abgetastet, so daß die Abtastung an den Anfang jeder Zeile zurückkehren muß, idealerweise in einer unendlich kurzen Zeit. Ein derartiger Vorgang ist als Rücklauf bekannt.
Die Abtastung in herkömmlichen Bild- und Wiedergabegeräten erfolgt mittels eines kontinuierlich bewegten Elektronenstrahls, der durch elektrische oder im allgemeinen magnetische Felder abgelenkt wird. Bei derartigen Geräten erfordert der Strahlrücklauf eine endliche Zeit, die daher einen "Überhang" darstellt. Die Horizontalabtastwellenform, die proportional zu dem Ablenkungsfeld ist, erscheint daher wie in Fig. 1 gezeigt, wobei die idealisierte Version als eine Sägezahnwellenform bekannt ist.
Ähnlicherweise benötigt die Vertikalabtastwellenform zur Sicherung des gleichbleibenden Abstandes der Abtastzeilen eine andere Sägezahnform, die eine wesentlich geringere Frequenz besitzt. Diese hat einen korrespondierenden Rücklauf, der einen weiteren "Überhang" ausübt. In diesem Zusammenhang sollte festgehalten werden, daß der kontinuierliche Vorgang der Vertikalabtastung eine kontinuierliche vertikale Versetzung auf die Abtastzeilen ausübt, so daß sie nicht strikt horizontal verlaufen. Der dadurch hervorgerufene Schräglauf ist jedoch vernachlässigbar.
Die große Anzahl von Wechseln des Rücklaufs in der Horizontalabtastwellenform wird dazu verwendet, eine Hochspannung zu schaffen, die in einer herkömmlichen Kathodenstrahlröhrenwiedergabe benötigt wird. Jedoch können Probleme auftreten, wenn die Zeilenanzahl erhöht wird, um eine Abtastung für höher auflösende Formate zu schaffen, da die Rücklaufzeit von herkömmlichen Ablenkschaltungen ein signifikanter Anteil der Zeilenperiode werden kann. Aus diesem Grund wird in der UK-Patentanmeldung GB-A-2 137 844 ein abgestuftes Abtastformat vorgeschlagen, in welchem die Zeilen alternierend in entgegengesetzte Richtungen abgetastet werden. Dies erfordert eine dreieckförmige Form für die Horizontalabtastwellenform, wie dies in Fig. 2(a) gezeigt ist. Dies eliminiert den Rücklauf, jedoch muß die Sägezahnwellenform der Vertikalabtastung zu einer abgestuften Form modifiziert werden, wie sie in Fig. 2(b) gezeigt ist, um sicherzustellen, daß benachbarte Zeilen zueinander parallel sind. Dies erfordert außerdem, daß Nichtlinearitäten in der Horizontalabtastwellenform in einer Symmetriefunktion resultieren, wie in Fig. 3 gezeigt.
In dem Dokument PROC. of the IEEE, Band 67, Nr. 10, Oktober 1979, Seiten 1465-1466, New York, US., J. J. Koenderink et al.: "New type of raster scan preserves the topology at the image" wird vorgeschlagen, eine Bildkurvenabtastung in Form einer Fraktalkurve einer einzelnen vorgegebenen Ordnung zu verwenden.
Ein Nachteil der Rasterabtastung besteht darin, daß sie einen Standard in Form von Zeilen in dem Bild festlegt. Dies bedeutet, daß, wenn einmal ein Bildabtaststandard gewählt ist, die Abbildung zu dem gleichen Standard adaptiert werden muß oder das einkommende Signal auf seinen eigenen Zeilenstandard umgewandelt werden muß, was ein komplexer und teurer Prozeß ist. Insbesondere beeinflußt jede Verkürzung der Bandbreite eines Analogkanals, der als Träger für das Signal verwendet wird, nur die Horizontalauflösung des Bildes, nicht jedoch die Vertikalauflösung. Übermäßige Verkürzung liefert daher eine nicht akzeptable Bildqualität, unbedeutend gegenüber derjenigen, die mit gleicher Horizontal- und Vertikalauflösung gehalten werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist durch die anhängigen Ansprüche definiert, auf die im folgenden Bezug genommen wird.
Die Erfindung ist sowohl für Analog- als auch Digitalabtastung anwendbar. Im ersteren Fall wird das Bild entlang einer Spur abgetastet, die durch eine definierte Koordinatensequenz gebildet ist, und im letzteren Fall werden die Pixels des Bildes in dieser Koordinatensequenz abgetastet.
Es wird von der Erwartung ausgegangen, daß es möglich ist, ein Abtastformat zu haben, das nicht auf einen Zeilenstandard festgelegt ist und daher für weitere Entwicklungen offen ist, d. h. die Bildabtastung kann aufsteigend an Konturenschärfe gewinnen, ohne daß eine Änderung in der Struktur der Abbildung notwendig ist. Dies bedeutet, daß sie ebenso absteigend kompatibel ist. Des weiteren ist es für ein derartiges Formal möglich, aufsteigend kompatibel derart zu sein, daß die Abbildung ohne Änderung des Quellenabtastformats angehoben werden kann. Eine derartige Technik beruht auf der Verwendung von FRAKTALEN zur Definition des geometrischen Abtastortes.
Fractale können als Strukturen beschrieben werden, deren Länge undefinierbar oder infinit ist, da je feiner die für die Beobachtung der Struktur verwendete Skala ist, um so größer die scheinbare Länge ist. Ein Beispiel für eine derartige Struktur ist eine Küstenlinie. Je näher sie betrachtet wird, um so größer wird ihre Länge, da immer feinere Details auflösbar werden.
Derartige sich selbst ähnelnde Figuren sind weder ein- noch zweidimensionale Figuren wie sie in der herkömmlichen Euklidischen Geometrie definiert sind. D.h., sie haben eine partielle Dimension.
Fraktale können auf jedem Niveau oder jeder Skala identisch sein, oder können auch irregulär sein. Eine Küstenlinie ist ein irreguläres Fraktal. Fig. 4 zeigt, wie ein reguläres Fraktal erzeugt werden kann. Dieses Beispiel ist die gut bekannte Koch-Kurve oder Koch- Schneeflocke. Die geraden Seiten eines gleichseitigen Dreiecks, vgl. Fig. 4b (der Auslöser ist in Fig. 4a gezeigt) werden durch einen in Fig. 4a gezeigten Generator betrieben. Dieser Vorgang erzeugt das in Fig. 4c gezeigte Ergebnis. Der Operator wird dann auf jede der Seiten der in Fig. 4c gezeigten Figur angewandt und darauffolgend auf die Seiten der resultierenden Figur, und so fort. Das Ergebnis ist eine Figur, die eine Schneeflocke wiedergibt.
Es kann gezeigt werden, daß die fraktale Dimension definiert werden kann wie folgt
D = - log (N)/log (1/r),
in der N die Anzahl der Teile des erzeugten Objektes ist und 1/r das Ähnlichkeitsverhältnis darstellt, das benutzt wird, um den Auslöser zu teilen. Für die Koch-Kurve der Fig. 4 ist N = 4 und 1/r = 1/3, so daß D = 1,26 ist.
Eine ausführlichere Beschreibung der Fraktale kann in dem Buch: Mandlebrot FRACTALS-Form, Chance and Dimension, W.H. Freeman, ISBN 0-7167-0473-0 gefunden werden. Die Verwendung von Fraktalen im Feld der Computergraphiken, um Struktur zu simulieren, ist gut etabliert. Die Verwendung einer Fraktalkurve zur Erforschung eines vieldimensionalen Raumes ist durch Stevens, R.J., Lehar, A.F. und Preston, F.H. bekannt, 1982 "Data ordering and compression of multi-spectral images using the Peano scan", International Conference on electronic image processing 26. bis 28. Juli 1982, IEE conference publication Nr. 214, Seiten 209-213. Jedoch ist die Verwendung einer Fraktalkurve zum Abtasten eines Bildes für die Übertragung und Wiedergabe, mit ihren damit verbundenen Vorteilen, neu.
Die Erfindung wird in Termen einer besonderen Fraktal-E1 Peano Kurve offenbart, die nach dem italienischen Mathematiker Guiseppe Peano benannt ist, vgl. hierzu "Selected works of Guiseppe Peano", übersetzt und herausgegeben von Hubert C. Kennedy, ISBN 0-04- 164002-0, Allen und Unwin. Diese Kurve wird auch als Hilbert Kurve bezeichnet. Jedoch können auch andere Formen von Fraktalen besser geeignet sein, insbesondere die Sierpinski-Kurve, beschrieben von Writh, N. in "Algorithms + data structures = programs", Prentice- Hall Inc., ISBN 0-13-022418-9, Seiten 134-137. Im allgemeinen kann die Kurve vieldimensional sein, jedoch wird nur die zweidimensionale Form nachfolgend im Detail diskutiert.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
Fig. 1 (wie zuvor erwähnt) die Sägezahnwellenform der herkömmlichen Rasterabtastung;
Fig. 2 (wie zuvor erwähnt) die Wellenformen, die für eine abgestufte Abtastung in (a) horizontaler, (b) in vertikaler Richtung erforderlich sind;
Fig. 3 (wie zuvor erwähnt) die zulässige Nichtlinearität der Horizontalabtastung bei bustrophedonischer Abtastung;
Fig. 4 (wie zuvor erwähnt) die Schritte zur Erzeugung einer Koch-Kurve;
Fig. 5 eine Peano-Kurve fünfter Ordnung (32 · 32);
Fig. 6 eine Peano-Kurve erster Ordnung (Basiskurve);
Fig. 7 eine Peano-Kurve zweiter Ordnung;
Fig. 8 eine Peano-Kurve dritter Ordnung;
Fig. 9 die geglättete Kurve dritter Ordnung resultierend aus der Bandbegrenzung der Koordinatenwellenformen auf nahezu der Hälfte der Pixelfrequenz;
Fig. 10 einen Teil der Horizontal- und Vertikalwellenformen, interpoliert durch einen ansteigenden Kosinusfilter;
Fig. 11 den Effekt einer Vierfachmittelung und Interpolation (Filterung) der Abtastung;
Fig. 12 den Effekt einer Zweifachmittelung der Abtastung;
Fig. 13 den Effekt einer Dreifachmittelung der Abtastung;
Fig. 14 den Effekt einer 16fachen Mittelung der Abtastung;
Fig. 15 die Überlagerung der Abtastungen dritter und vierter Ordnung;
Fig. 16 den Anfangs- und Endpunkt von verschiedenen Aspektverhältnissen: (a) 2:1, (b) 3:1, (c) 4:1, (d) 3:2, (e) 4:3;
Fig. 17 ein Blockdiagramm eines Fernsehsystems gemäß der Erfindung;
Fig. 18 ein Blockdiagramm einer Umwandlung für die Verträglichkeit mit der gegenwärtigen Technologie; und
Fig. 19 ein Blockdiagramm eines Basisschaltkreises zum Erzeugen einer Abtastung n-ter Ordnung.
Fig. 5 zeigt eine zweidimensionale Peano-Kurve fünfter Ordnung, d. h. eine Kurve, die ein Feld von 32 · 32 Punkten verbindet. Eine genaue Betrachtung zeigt, daß sie in Viertel unterteilt werden kann, von denen jedes durch einen einzelnen Schritt mit den übrigen verbunden ist. Die Viertel ihrerseits können weiter in Viertel unterteilt werden, die wiederum nur durch einen einzelnen Schritt miteinander verbunden sind usw. Des weiteren ist zu erkennen, daß die Viertel Wiederholungen sind, entweder direkt oder durch Drehung um einen rechten Winkel.
Die Fig. 6, 7 und 8 zeigen die entsprechenden Kurven erster, zweiter und dritter Ordnung. Von jeder dieser Ordnungen ist ersichtlich, daß sie von der vorangehenden Ordnung entsprechender einfacher geometrischer Regeln abgeleitet werden kann. Alternativ kann die Ableitung jeder Ordnung mittels der kartesischen Koordinatensequenzen erreicht werden, wie sie nachstehend im Anhang gezeigt sind. Diese Sequenzen, wenn sie interpoliert sind, sind die Wellenformen, die notwendigerweise an die Horizontal- und Vertikalablenkschaltungen einer herkömmlichen Kameraröhre oder eines Kathodenstrahlrohrbildschirms angelegt werden müssen. Alternativ sind sie auch die Horizontal- und Vertikaladressensequenzen, die benötigt werden für eine diskrete Wiedergabevorrichtung. Der Ableitungsprozeß kann unendlich oft wiederholt werden, um beliebige Kurven höherer Ordnung zu erhalten, die mehr und mehr Punkte miteinander verbinden.
Die Peano-Abtastung hat drei wichtige Eigenschaften, die für die abgetasteten Bilder relevant sind:
1. Sie ist ein Mittel für die gleichzeitige Änderung der Horizontal- und der Vertikalauflösung des Bildes.
2. Der Satz von Kurven verschiedener Ordnungen bildet eine hierarchische Familie, die zum Auflösen feinerer und noch feinerer Details geeignet ist.
3. Die Kurve einer bestimmten Ordnung sinkt zu einer Kurve der vorangegangenen Ordnung, wenn sie geglättet wird.
Die erste Eigenschaft ergibt sich, da das durch Abtasten erhaltene Signal eine Information in Horizontal- und Vertikalrichtung in alternierender oder nahezu alternierender Weise besitzt. Als Ergebnis wird erhalten, falls die Bandbreite des Signals durch einen Trägerkanal begrenzt wird, daß die Lösung des Bildes in gleicher Weise in beiden Richtungen begrenzt ist. Dies stellt den optimalen Weg für die Verwendung der verfügbaren Bandbreite dar.
Die zweite Eigenschaft ergibt sich dadurch, daß jede Ordnung von der vorangegangenen Ordnung abgeleitet wird und dadurch Kompatibilität geschaffen wird. Wird der laufende Durchschnitt von vier Koordinatenwerten genommen und dann jeder vierte Durchschnitt ausgewählt, so werden die Koordinatenwerte der vorangegangenen Ordnung erzeugt.
Die dritte Eigenschaft ist nur für kontinuierliche Abtastvorrichtungen relevant, wie solche, die Elektronenstrahlen verwenden. Die Kurven in den Fig. 5 bis 8 sind in dem Sinne idealisiert, daß, wenn der sich gleichmäßig bewegende Abtastfleck die Kurve mit einer konstanten Geschwindigkeit abtastet, die x- und y-Koordinatenwellenformen bandbegrenzt sind, was im allgemeinen die Ecken der Abtastung glätten würde. Fig. 9 zeigt den Effekt der Begrenzung der Bandbreite der Wellenformen unter Verwendung einer bestimmten Filterkennlinie, die zur Hälfte die Pixelfrequenz beschneidet, das ist die Frequenz, mit der x, y Punktkoordinaten erzeugt werden. Dieser Vorgang wird durch die Filter ausgeführt, die den Digital/Analog-Wandlern folgen, welche die Wellenformen von den Koordinatensequenzen erzeugen.
Es gibt jedoch einen speziellen Fall, in welchem die Begrenzung der Bandbreite der Wellenformen die Kurve nicht glättet. Dies ist der Fall eines Ansprechens auf einen einfach ansteigenden Kosinusfilterimpuls, wobei die Bandbreite des Impulses gleich dem Pixelabstand ist. Fig. 10 zeigt einen Teil der Wellenformen, die so gefiltert sind. Wie ersichtlich ist, hat an den idealen Punktwerten jede Koordinate null Änderungen und kein Überschwingen. Dies bedeutet, daß der Abtastfleck sofort zum Stillstand kommt und daß nur eine Koordinate zu jedem Zeitpunkt sich ändert, so daß die Bewegung glatt von einer Koordinate zur nächsten abläuft.
Fig. 11 zeigt das Ergebnis einer Glättung der Abtastung, indem ein laufender Durchschnitt von vier Koordinatenwerten genommen wird und mit dem ersten Filter gefiltert wird. Es ist ersichtlich, daß die Abtastung nahezu derjenigen der vorangehenden Ordnung mit Ausnahme von leichten Überschwingungen ähnlich ist. Die Fig. 12 und 13 zeigen die Zwischensituationen von zwei- und dreifachen Durchschnitten und lassen deutlich erkennen, wie die Abtastung sich graduell von einer Ordnung zu der nächsten Ordnung ändert. Der zweifache Durchschnitt scheint die Hälfte der Anzahl von Punkten zu verbinden, entsprechend einem Schritt einer halben Ordnung. Um die nächstniedrige Ordnung zu erhalten, bei der ein 16stel der Anzahl der Punkte miteinander verbunden sind, ist eine 16fache Mittelung notwendig, wie in Fig. 14 gezeigt. Dies wiederum erstellt nahezu die ideale Kurve. Vergleichsweise erscheint eine achtfache Mittelung ähnliche wie die zweifache Mittelung der Fig. 12, jedoch um eine Ordnung tiefer. Die Mittelung um irgendeinen dazwischenliegenden Betrag korrespondiert zu einer Kurve mit Zwischendetails. Da die Mittelung eine Form einer Tiefpaßfilterung ist, bedeutet dies, daß die graduelle Reduzierung der Bandbreite der Koordinatenfunktionen bewirkt, daß sich die Kurve graduell von einer Ordnung zu der nächsten ändert, wobei sie stets ihre fraktale Natur behält.
Mit der Annahme, daß entweder das Videosignal oder die Abtastwellenformen um einen willkürlichen Grad bandbegrenzt sind, treten drei Fälle bei der Wiedergabe auf. Diese sind:
1. Die Video- und Abtastbandbreiten sind gleich.
2. Die Videobandbreite ist geringer als die Abtastbandbreite.
3. Die Videobandbreite ist größer als die Abtastbandbreite.
Der erste Fall verläuft streng geradlinig derart, daß genau so viele unabhängige Videomuster vorhanden sind als Punkte in der Abtastung, so daß jeder Punkt maximal zu der Auflösung beiträgt. Im zweiten Fall ändert sich das Videosignal nicht so schnell wie es von Punkt zu Punkt sein kann, und somit ist die Auflösung durch das Signal begrenzt. Im dritten Fall kann angenommen werden, daß die Quellenabtastung von höherer Ordnung als die Wiedergabe ist. In diesem Fall wird die Wiedergabe das Signal durch Überlagerung ausmitteln, entweder exakt, falls diskret abgetastet wird, oder ungefähr, falls kontinuierlich abgetastet wird. Dies kann durch Berücksichtigung benachbarter Ordnungen der Abtastung erwartet werden. Fig. 15 zeigt die Überlagerung der Abtastung dritter und vierter Ordnung. Wie ersichtlich ist, beträgt die Abtastung höherer Ordnung niemals mehr als die Hälfte eines Pixels verdrängt von der niedrigeren Ordnung. Somit werden vier benachbarte Muster eines Signals, erreicht durch eine höhere Ordnung, falls sie durch eine fortlaufende Abtastung mit niedriger Ordnung wiedergegeben werden, nicht mehr als die Hälfte einer Pixelversetzung erfahren und daher dazu tendieren, einander zu überlagern.
Diese Kompatibilität zwischen verschiedenen Situationen beinhaltet die wichtige Implikation, daß es nicht notwendig ist, die Ordnung der Abtastung zu kennen, um eine Version des Bildes zu reproduzieren. Somit wird ein Bildübertragungssystem geschaffen, das unabhängig von der Anzahl der Pixel in dem Bild ist. Nur die Anzahl der Felder pro Sekunde, die Form des Fraktals (das ist eine Peano-Kurve) und der Anfangs- und Endpunkt benötigen eine Standardisierung.
Somit existiert eine hierarchische Familie von Abtaststandards für die Übertragung und Wiedergabe von Bildern derart, daß ein durch ein Mitglied der Familie abgetastetes Bild durch ein anderes Mitglied der Familie wiedergegeben werden kann, ohne Kenntnis des ersten Mitglieds. Eine derartige Anordnung erlaubt das Auftreten einer Entwicklung der Abtastkonturenschärfe.
Ein scheinbarer theoretischer Einwand gegen diese Idee besteht darin, daß sie nur auf quadratische Punktanordnungen angewandt werden kann. Willkürliche Bildaspektverhältnisse sind nicht möglich, jedoch sind Verhältnisse von 2:1, 3:1, 4:1, 3:2 und 4:3 möglich, wenn an den Punkten begonnen und beendet wird, die in Fig. 16 gezeigt sind. Geringe Abweichungen von diesen Werten sind möglich durch Änderung des Pixelaspektverhältnisses, ohne von dem Gedanken der isotropen Auflösung wesentlich abzuweichen.
Da die Abtastung fortlaufend erfolgt, ist kein Rücklauf erforderlich, ausgenommen zwischen den Feldern, und dadurch wird Zeit eingespart. Selbst Feldrückläufe können durch Verwendung einer modifizierten quadratischen Abtastung, bestehend aus zwei 2:1 Abtastungen, eliminiert werden, die an ihren Endpunkten miteinander verbunden sind. Alternativ kann eine Sierpinski- Kurve verwendet werden, die eine inhärente Endlosform besitzt. In solch einem Fall wäre die Synchronisationsinformation spärlich, verglichen mit den gegenwärtigen Systemen, möglicherweise bestehend aus einem wiedererkennbaren Bildmuster.
Das System ist insbesondere geeignet für die Verwendung mit Bildaufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtungen, die auf einer diskreten anstelle einer kontinuierlichen Abtastung basieren. Diese schließt Systeme ein, die Kameras umfasse, aufbauend auf ladungsgekoppelten Vorrichtungen (CCDs) zum Beispiel. Adressierbare Wiedergabevorrichtungen sind insbesondere geeignet.
Ein Umrißblockdiagramm eines Fernsehsystems, das die Erfindung verkörpert, ist in Fig. 17 gezeigt. Synchronisierte Kameras, die mit Abtastungen verschiedener Ordnungen arbeiten, können ausgewählt werden, und ihre Signale werden über den Kanal übertragen. Eine Kamera neunter Abtastordnung gibt das ungefähre gegenwärtige System wieder. Die Kamera achter Abtastordnung repräsentiert eine sogenannte leichtgewichtige elektronische Journalisten-Kamera niederer Auflösung, während die Kamera zehnter Abtastordnung eine Kamera hoher Definition repräsentiert. Die Kameras können in verschiedenen Programmen oder sogar im gleichen Programm verwendet werden. Die Kamera elfter Abtastordnung stellt eine Kamera dar, die in der Zukunft entwickelt werden könnte, um bei Bedarf eingeführt zu werden. Die gleichen Anmerkungen gelten für die Hierarchie der Wiedergabevorrichtungen, wobei die Wiedergabevorrichtung achter Ordnung beispielsweise einen am Handgelenk zu tragenden Empfänger darstellt, der auf einem Flüssigkristallbildschirm basiert.
Das System ist für die schrittweise Einführung geeignet und somit verträglich mit der gegenwärtigen Abtasttechnologie. Wenn es auf dem Kanal eingeführt wird, dann erfordert die Kompatibilität mit der gegenwärtigen Technologie Raster-zu-Peano-Wandler in herkömmlichen Kameras und Peano-zu-Raster-Wandler in herkömmlichen Bildschirmen, wie in Fig. 18 gezeigt, wobei die Wandler nur die Sequenz der einkommenden Pixelwerte neu ordnen. Solche Wandler könnten einfach-aus einem Bildspeicher bestehen, in den die Pixeldaten in einer Sequenz eingeschrieben und in einer anderen ausgelesen werden. Diese Neuordnung der Daten könnte auch als eine Verwerfungstechnik ausgeführt werden, um den nichtautorisierten Empfang einer neueingeführten Dienstleistung zu verhindern.
Die Abtastung könnte unter Verwendung eines Speichers erzeugt werden, adressiert durch einen Zähler, wie in Fig. 19 gezeigt. Eine Abtastung n-ter Ordnung erfordert einen Speicher von 22n Speicherplätzen, jeder für 2n Bits, die n-Bit x und y Werte enthalten und einen 2n-Bitspeicherzähler, der geeignet ist, von 0 bis 22n-1 zu zählen. Die Inhalte des Speichers könnten entsprechend der im nachstehenden Anhang beschriebenen Methode erhalten werden. Die zwei Ausgänge des Speichers können für die direkte Adressierung einer diskreten Abtastvorrichtung verwendet werden. Jedoch müssen für eine kontinuierliche Abtastvorrichtung die Speicherausgänge über zwei n-Bit Digital/Analog-Wandler geführt werden, um kontinuierliche Wellenformen zu erzeugen.

Ableitung der Sequenzen

Die x- und y-Koordinatensequenzen für den Fall erster Ordnung der Fig. 6 sind in Tabelle 1 gezeigt, in Einheiten des Abtastschritts. Die y-Sequenz ist ein Palindrom, und die x-Sequenz ist ein komplementäres Palindrom. Die Koordinatensequenzen des Falles zweiter Ordnung, geschrieben in Binärform, sind in Tabelle 2 gezeigt. Es gibt 4 · 4 Punkte, jede Koordinate erfordert zwei Bits, und somit gibt es 16 Zugänge. Wie zu erkennen, ist der wesentlichere Bit eine Wiederholung des korrespondierenden Musters erster Ordnung, jeder Zutritt ist viermal wiederholt. Das weniger signifikante Bit ergibt sich durch die Sequenz für die X- Koordinate oder für die Y-Koordinate, worin X und Y die Muster erster Ordnung der x- und y-Koordinaten sind. Die erste dieser Sequenzen ist ein komplementäres Palindrom und die zweite ist ein Palindrom.

Tabelle 1

x y
0 0
0 1
1 1
1 0 Tabelle 2 Tabelle 3
Die Entwicklung der Fälle höherer Ordnung verfährt nach den gleichen Regeln. Der in Tabelle 3 gezeigte Fall dritter Ordnung hat 64 Zutritte der drei Bitwerte, die Sequenzen der ersten zwei Bits von x und y sind die gleichen wie diejenigen des entsprechenden Falles zweiter Ordnung, jeder Zutritt wiederholt sich vierfach. Das kleinste signifikante Bit der x-Koordinate hat die Sequenz , wobei X und Y die gleichen Sequenzen wie zuvor darstellen. Es ist ersichtlich, daß die Anfangssequenz jeder Vierergruppe dem gleichen Muster wie die Sequenzen der ersten Gruppe folgt. Vergleichsweise hat das kleinste signifikante Bit der y-Koordinate die Sequenz . Es ist festzuhalten, daß die kleinsten signifikanten Bits geeignet sind, palindromisch oder komplementär palindromisch zu sein.
Die Regel für die Herleitung der Fälle höherer Ordnung ist folgende.
1. Die Sequenzen für alle mit Ausnahme des kleinsten signifikanten Bit sind diejenigen der vorangehenden Ordnung, jeder Zutritt wiederholt sich viermal.
2. Die Sequenz des kleinsten signifikanten Bit besteht aus Gruppen von vier Untersequenzen, von denen jede die Form hat.
3. Die erste Untersequenz der n-ten Vierergruppe ist die gleiche wie die n-te Untersequenz.
4. A kann X oder Y oder X oder Y sein. Ist A gleich X, dann ist B gleich Y und vice versa.
5. Die erste Untersequenz von x ist X, wenn die Ordnung ungerade ist und Y, wenn sie gerade ist, und vice versa für y.
6. X und Y sind die x- und y-Sequenzen des Falles erster Ordnung.

Claims

1. Verfahren zum Übertragen eines Bildes durch Abtasten des Bildes, um ein Signal für die Übertragung und nachfolgende Sichtanzeige zu erzeugen, umfassend die Bildabtastung in einer Koordinatensequenz definiert durch eine ausgewählte Reihenfolge eines hierarchisch aufgebauten Satzes von Fraktalkurven, um ein für das Bild repräsentatives Signal zu formen, die Signalübertragung, den Signalumfang und die Abtastung einer Sichtanzeige durch eine Koordinatensequenz definiert durch eine unterschiedlich ausgewählte Reihenfolge eines hierarchisch aufgebauten Satzes von Fraktalkurven, um eine Sichtanzeige des durch das Signal wiedergegebenen Bildes zu ermöglichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine einer Koordinatensequenz folgende Abtastung durch eine überhöhte Cosinus-Charakteristik gefiltert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinatensequenz durch eine Hilbert-Kurve definiert ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinatensequenz durch eine Sierpinski-Kurve definiert ist.

5. Fernsehsystem mit einer Fernsehkamera, umfassend eine Einrichtung zum Formen eines Signals, das repräsentativ für ein durch eine Koordinatensequenz abgetastetes Bild ist, wobei die Koordinatensequenz durch eine ausgewählte Reihenfolge eines hierarchisch aufgebauten Satzes von Fraktalkurven vorgegeben ist, des weiteren eine Einrichtung für die Signalübertragung und einen Fernsehempfänger, der einen Bildschirm und Mittel für den Empfang und zum Abtasten der Sichtanzeige entlang einer Koordinatensequenz enthält, die durch eine unterschiedlich ausgewählte Reihenfolge eines hierarchisch aufgebauten Satzes von Fraktalkurven definiert ist, um die Sichtanzeige des durch das Signal wiedergegebenen Bildes zu ermöglichen.

6. Fernsehsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine einer Koordinatensequenz folgende Abtastung durch eine überhöhte Cosinus-Charakteristik gefiltert wird.

7. Fernsehsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehkamera eine aus einer Anzahl von synchronisierten Fernsehkameras ist, von denen jede eine Signalformungseinrichtung zum Formen eines Signals aufweist, das ein entlang einer Koordinatensequenz abgetastetes Bild wiedergibt, wobei die Koordinatensequenz durch eine unterschiedliche Reihenfolge des hierarchisch aufgebauten Satzes von Fraktalkurven definiert ist und daß jede Fernsehkamera mit einer Auswahleinrichtung für die Auswahl des Ausgangssignals von einer der Fernsehkameras und die Übertragung des Ausgangssignals für die Sichtanzeige gekoppelt ist.

8. Fernsehsystem nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehkamera eine Signalformungseinrichtung umfaßt, die Mittel zum Abtasten des Bildes in einer durch eine ausgewählte Reihenfolge des hierarchisch aufgebauten Satzes von Fraktalkurven definierten Koordinatensequenz aufweist.

9. Fernsehsystem nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehkamera eine herkömmliche Rasterkamera umfaßt, deren Rasterausgang mit einer Signalformungseinrichtung gekoppelt ist, die eine Umformungseinrichtung zum Umformen des Rasterausgangssignals der Rasterkamera in ein Signal aufweist, das die Bilddaten in einer Fraktalsequenz enthält.

10. Fernsehsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformeinrichtung eine Bildspeichereinrichtung, eine Einrichtung zum Einschreiben der Pixel-Daten von der Rasterabtastung in die Bildspeichereinrichtung in einer vorgegebenen Sequenz und eine Einrichtung zum Auslesen der Pixel-Daten von der Bildspeichereinrichtung mit einer unterschiedlich vorgegebenen Sequenz umfaßt.

11. Fernsehsystem nach jedem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Fernsehempfänger eine Signalumformeinrichtung zum Umwandeln des empfangenen Signals in ein für die Sichtanzeige auf einem Rasterbildschirm geeignetes Signal enthält.

12. Fernsehempfänger mit einem Bildschirm und einer Einrichtung für den Empfang eines Signals, das ein in einer Koordinatensequenz einer Reihenfolge aus einem hierarchisch aufgebauten Satz von Fraktalkurven abgetastetes Bild anzeigt, umfassend eine Einrichtung zum Abtasten des Empfangsbildschirms in einer durch eine unterschiedliche Reihenfolge eines hierarchisch aufgebauten Satzes von Fraktalkurven definierten Koordinatensequenz, um die Sichtanzeige des durch das empfangene Signal wiedergegebenen Bildes zu ermöglichen.

13. Fernsehempfänger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnete daß eine Filtereinrichtung zum Filtern der Koordinatensequenz der Abtasteinrichtung entsprechend einer Filtercharakteristik vorhanden ist, die die Pixel-Frequenz zur Hälfte abschneidet.

14. Fernsehempfänger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung die Koordinatensequenz in der Weise glättet, daß der Durchschnitt von vier laufenden Koordinatenwerten genommen wird.

15. Fernsehempfänger nach jedem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filter vorhanden ist, das eine gesteigerte Cosinus-Ansprechbarkeit besitzt, um die Abtastung, definiert durch eine ausgewählte Fraktal-Reihenfolge, zu filtern.

16. Fernsehsystem nach jedem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Abtasteinrichtung Mittel zum Abtasten entlang einer Koordinatensequenz umfaßt, die durch eine Ordnung einer Hilbert-Kurve definiert ist.

17. Fernsehsystem nach jedem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung Mittel zum Abtasten entlang einer Koordinatensequenz umfaßt, die durch eine Ordnung einer Sierpinski-Kurve definiert ist.

18. Verfahren für einen Fernsehempfang und die Sichtanzeige von Videosignalen, bei dem ein Signal empfangen wird, das ein durch eine Koordinatensequenz einer Reihenfolge eines hierarchisch aufgebauten Satzes von Fraktalkurven abgetastetes Bild anzeigt, und eine Sichtanzeige in einer Koordinatensequenz abgetastet wird, die durch eine unterschiedliche Reihenfolge des hierarchisch aufgebauten Satzes von Fraktalkurven definiert ist, um das durch das Signal wiedergegebene Bild abzubilden.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinatensequenz durch ein Filter gefiltert wird, das die Pixel-Frequenz zur Hälfte abschneidet.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinatensequenz mittels des Durchschnitts von vier laufenden Koordinatenwerten geglättet wird.

21. Verfahren nach jedem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die durch eine ausgewählte Fraktal-Reihenfolge definierte Abtastung durch eine Charakteristik mit gesteigerter Cosinus-Ansprechbarkeit gefiltert wird.

22. Verfahren zur Bildabtastung, um ein Signal für die Unertragung und Sichtanzeige zu erzeugen, bei dem das Bild in einer Koordinatensequenz abgetastet wird, die durch eine Reihenfolge eines hierarchisch aufgebauten Satzes von Fraktalkurven definiert ist, und die Abtastung, entsprechend der Koordinatensequenz, durch ein Filter gefiltert wird, das eine gesteigerte Ansprechbarkeit für Cosinus-Impulse besitzt.