DE3429901A1 - Verfahren und anordnung zur uebertragung von daten - Google Patents

Description

RCA 80 132 Ks/Ri

U.S. Serial No. 523,823

Filed: August 15, 1983

RCA Corporation New York, N.Y., V.St.v.A.

Verfahren und Anordnung zur Übertragung; von Daten

Die Einführung neuer Fernsehdienste wie z.B. des Direktsatellitenfunks bietet die Gelegenheit, auch neue Fernsehnormen einzuführen. Es ist wünschenswert, daß jede neue Norm die Möglichkeit bietet, eine erhöhte Auflösung in rückwärts-kompatibler Weise zu erhalten, d.h. ein hochauflösendes Bild auf einem Standardmonitor darzustellen. Die meisten der ins Auge gefaßten neuen Systeme benutzen einen Hilfskanal für Daten, der als Teil des Videoformats z.B. im Vertikalintervall untergebracht ist. Bei der vorliegenden Erfindung kann ein solcher Hilfsdatenkanal zur Verbesserung der Bildqualität benutzt werden.

In der US-Patentschrift 4- 323 916 ist beschrieben, wie man die Auflösung eines gesendeten digitalen Videosignals dadurch verbessern kann, daß man in den Datenstrom sogenannte "Lenkbits" einfügt, die einem Decoder anzeigen, welcher von den Ausgängen mehrerer Nachfilter benutzt werden soll, um einen ausgelöschten Abfragewert ("Probe") des Signals in optimaler Weise zu rekonstruieren. Abwandlungen dieses Konzepts sind auch in den US-Patentschriften

"**«. 4- 320 4-16 und 4 34-0 94-0 beschrieben. Das gleiche Konzept läßt sich auch anwenden, um die Auflösung eines analogen, über Direktsatellitenfunk gesendeten Signals zu erhöhen, indem man das Signal in einzelnen Proben abfragt und dazwischenliegende Proben abhängig von Instruktionen errechnet, die in den mit dem Signal übertragenen Lenkbits enthalten sind. Im allgemeinen wird die Durchlaßrate eines Hilfskanals nicht hoch genug sein, um die Anzahl von Bits zu übertragen, die notwendig wäre, die Filterung Bildpunkt für Bildpunkt zu steuern.

Gemäß den oben erwähnten Patentschriften erzeugt der Codierer die Steuer- oder Lenkbits für die Rekonstruktionsfilter abhängig davon, welches Filter den "besten" Schätz- wert liefert. Die Steuerbits können sich jedoch ändern, um einen Wechsel des Rekonstruktionsfilters zu zeigen, wenn die Differenz zwischen dem augenblicklich "besten" Schätzwert und dem vorherigen "besten" Schätzwert so klein wie ein Quantisierungssprung ist. Als Folge erscheinen die Steuerbits in einer sehr unregelmäßigen zufälligen Weise, da sie auf Rauschen und auf sehr kleine Änderungen im Bildinhalt ansprechen. Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, die Erzeugung der Steuerbits so zu beeinflussen, daß ihre Zufälligkeit stark vermindert wird. Dies ermöglicht eine starke Reduzierung der Datenmenge durch weitere Codierung der Steuerbits.

Die wesentlichen Merkmale eines erfindungsgemäßen Verfahrens sind im Patentanspruch. 1 beschrieben. Ein erfindungsgemäßes Übertragungssystem ist im Patentanspruch 2 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

In einem System, das ein Steuerbyte überträgt, um anzuzeigen, welche der Kombinationen von umgebenden Abfragewerten den besten Paßwert als Ersatz für einen fehlenden Abfragewert darstellt, wird das Steuerbyte für aufeinanderfolgende

fehlende Abfragewerte nicht geändert, außer wenn es nicht mehr einen Paßwert innerhalb einer gewählten Toleranz anzeigt. Die Übertragung kann an eine entfernte Stelle oder lokal erfolgen, z.B. an einen Recorder.

Die Erfindung wird nachstehend an A^usfübrungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sendecodierers;

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform;

Pig. 3 zeigt einen Empfänger zur Verwendung mit den Codierern nach den Figuren 1 und 2.

Der in Fig. 1 dargestellte Codierer empfängt an einem 8-Bit-Eingang 32 ein 8-Bit-Digitalsignal, z.B. ein Videosignal. Wie bei den Decodern nach den oben erwähnten Patentschriften sind Filter 34·» 36, 38 und 4-0 vorgesehen (z.B. Ausführungsformen gemäß den Figuren 6 bis 9 der US-Patentschrift 4 323 916), die aus den einzelnen Proben (Digitalwörtern) des Videosignals Durchschnitts- oder Mittelwerte in der horizontalen, der vertikalen, der linksdiagonalen und der rechtsdiagonalen Richtung bilden, um auf diese Weise Schätzwerte für zwischenliegende Proben im Ausgangssignal eines Ausgleichs-Verzögerungsgliedes 41 zu erhalten. Absolut-Differenzschaltungen 42, 44, 46 und 48 liefern ein Maß für den sogenannten "Rekonstruktionsfehler" jedes Filterschätzwertes, d.h. die Differenz zwischen dem tatsächlichen Wert vom Verzögerungsglied 41 und den Schätzwerten von den Filtern 34, 36, 38 und 40. Eine Minimumfehlerlogik 50 (vgl. Fig. 5 der US-Patentschrift 4 323 916) prüft diese Rekonstruktionsfehler und zeigt an, welches Filter den besten Schätzwert liefert. Im einzelnen erzeugt die Logikschaltung 50 ein Codesignal

(Steuerbyte), um anzuzeigen, welcher Schätzwert einer fortzulassenden zwischenliegenden Signalprobe am besten angepaßt ist. Diese Grundform des Codierers ist im dargestellten Fall um einen Multiplexer 139 mit vier Eingängen erweitert, die mit den Ausgängen der vier Absolutwert-Differenzschaltungen 42 bis 48 verbunden sind. Der Multiplexer 139 wird vom Ausgangssignal einer Verriegelungsschaltung 153 gesteuert, die einen 2-Bit-Speicher bildet. Der Speicher 153 speichert ein vorher erzeugtes Steuerbyte, welches den Multiplexer 139 veranlaßt, an einen Betragsvergleicher 141 den Differenzwert .(Fehler) zwischen der letzten fortzulassenden Probe und demjenigen der zugehörigen Schätzwerte zu liefern, der zuvor als "bester" angezeigt wurde (durch das gespeicherte Steuerbyte). Der Vergleicher 141 empfängt ferner einen Schwellenwert T (im allgemeinen eine kleine Zahl). Der Ausgang des Betragsvergleichers 141 hat immer dann den Binärwert "1", wenn der Rekonstruktionsfehler für die neue fortgelassene Probe den Schwellenwert T übersteigt. In diesem Fall ist der Rekonstruktionsfehler des von den vorherigen Steuerbits angezeigten Filters zu groß, und der Speicher 153 wird veranlaßt, neue, von der Minimumfehlerlogik 50 erzeugte Steuerbits aufzunehmen. Wenn"der durch die vorherigen Steuerbits angezeigte Rekonstruktionsfehler kleiner ist als T, dann wird der Speicher 153 nicht aktiviert und hält die vorherigen Steuerbits fest, auch wenn die Minimuinfehl er logik 50 eine geringfügig "bessere" Wahl anzeigen sollte. Mit anderen Worten: wenn der Fehler unterhalb einer bestimmten Schwelle liegt, dann werden die einer vorherigen fortgelassenen Probe zugeordneten Steuerbits im Effekt wiederholt, anstatt daß ein neues Steuerbyte gesendet wird. Die Ausgangsgröße des Speichers 153 kann dann als Gruppe von Steuerbytes großer Redundanz angesehen werden. Die Bytes werden einem Datencodierer 159 zugeführt, um diese Redundanz und damit die erforderliche Datengeschwindigkeit zu reduzieren. Der Datencodierer 159 kann in irgendeiner bekannten Technik arbeiten, besonders

geeignet im vorliegenden Fall ist jedoch die sogenannte "Run Length."-Codierung (Codierung nach AbIauflänge). Der Codierer 159 eliminiert jede zweite Signalprobe vom Verzögerungsglied 41, ihm kann ein Digital/Analog-Wandler (D/A-Wandler) 157 vorgeschaltet sein.

Eine Verzögerungseinrichtung 155 dient dazu, die zu sendenden Signalproben jeweils um die Dauer eines Fernseh-Teilbildes zu verzögern. Hierdurch, wird die Möglichkeit geschaffen, die codierten Steuerbits in einen Hilfskanal desjenigen Vertikalintervalls einzufügen, das dem Teilbild, in welchem die Bits verwendet werden, vorangeht. Der (wahlweise vorzusehende) D/A-Wandler 157 wandelt die Signalproben in ein Analogsignal um, falls ein Analogbetrieb erwünscht ist. Der Datencodierer 159 hat genügend Pufferkapazität, um die Steuerbits in das Vertikalintervall des gesendeten Signals einzufügen. Natürlich brauchen die Steuerbits nicht während des Vertikalintervalls gesendet zu werden, wenn andere Mittel (z.B. ein Datenträger im Frequenzmultiplex) zur Übertragung dieser Bits vorgesehen sind. Ferner sei erwähnt, daß der Schwellenwert T durch den Datencodierer 159 modifiziert werden kann, um die Wiederholung eines Überlastzustandes im Codierer zu verhindern. So kann dafür gesorgt werden, daß sich der Schwellenwert als Funktion der Datengeschwindigkeit der Steuerbits ändert.

Eine andere Ausführungsform des Codierers ist in Fig. 2 dargestellt. Gemäß dieser Figur werden die Ausgänge der Absolutwert-Differenzschaltungen 42, 44, 46 und 4ß auf zwei Multiplexer 140 und 142 gegeben. Der Multiplexer wird durch das Ausgangssignal der Minimumfehlerlogik 50 so gesteuert, daß sein Ausgang den Rekonstruktionsfehler des jeweils augenblicklich besten Schätzwertes liefert. 3^)er Multiplexer 142 wird durch den Ausgang der Speicherschaltung 153 so gesteuert, daß sein Ausgangssignal der Rekonstruktionsfehler des vorher angezeigten besten Schätz-

wertes ist. Beide Fehlersignale werden auf eine Absolutwert-Differenzschaltung 144 gegeben, deren Ausgang somit die Differenz zwischen den Rekonstruktionsfehlern des augenblicklich besten Schätzwertes und des vorher angezeigten besten Schätzwertes ist. Dieser Differenzwert wird gemeinsam mit einem Schwellenwert T auf einen Betragsvergleicber 146 gegeben, dessen Ausgang die Einspeicherung in den Speicher 153 aktiviert, wie es weiter oben beschrieben wurde. Die übrigen Teile der in Fig. 2 gezeigten An-Ordnung arbeiten ebenso, wie es in Verbindung mit der Fig.1 erläutert wurde.

Die Fig. 3 zeigt eine Decodierschaltung, die im wesentlichen genauso aufgebaut ist wie die Standard-Decodierschaltung nach den oben erwähnten US-Patentschriften. Ein Datendecoder 200 extrahiert die codierten Steuerbits und decodiert sie, um die gleiche Bitfolge zu erzeugen, wie sie in der Speicherschaltung 153 des Codierers erscheint. Ein gewünschtenfalls vorgesehener Analog/Digital-Wandler 202 digitalisiert das übertragene Videosignal (das aus den nicht-fortgelassenen Proben besteht). Der Rest der Decodierschaltung ist herkömmlicher Art und rekonstruiert unter Verwendung der Steuerbits ein Signal, das eine wesentlich größere Auflösung hat als das übertragene Signal.

- Leerseite

Claims (4)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Übertragen von Daten, die in erste und zweite Teile unterteilt sind, wobei jeder Teil aus einer Vielzahl von Bytes besteht, dadurch gekennzeichnet,

daß der erste Teil der Daten übertragen wird; daß mindestens ein Byte des übrigen, nicht-übertragenen zweiten Teils mit mehreren ausgewählten Kombinationen von Bytes des ersten Teils verglichen wird, um festzustellen, welche der ausgewählten Kombinationen von Bytes des ersten Teils die beste Angleichung an das erwähnte eine Byte des zweiten Teils darstellt; daß ein Steuerbyte übertragen wird, welches diese beste Angleichung anzeigt;

daß das Steuerbyte auf einen neuen Stand gebracht wird, wenn die von ihm angezeigte Angleichung nicht mehr innerhalb einer gewählten Toleranz liegt.

— 2 —

2. Anordnung zum Übertragen eines Pernsehsignals, gekennzeichnet durch:

eine Abfrageeinrichtung, die mit einer Quelle eines durch Rasterabtastung gewonnenen ITernsehsignals gekoppelt ist, um durch periodisches Abfragen dieses Signals einzelne Signalproben zu liefern (bei 32);

eine mit der Abfrageeinrichtung verbundene Auswähleinrichtung (159)» die abwechselnde ausgewählte Signalproben auf einen Übertragungsweg koppelt; eine Schutzeinrichtung (34, 36, 38, 40), die auf die Signalproben anspricht, um eine Vielzahl von Schätzwerten für jede nicht ausgewählte Probe aus den Werten anderer Signalproben zu erzeugen, die sich im abgetasteten Raster in räumlicher Nachbarschaft der betreffenden nicht ausgewählten Probe befinden;

eine mit der Schätzeinrichtung gekoppelte Bestwert-Anzeigeeinrichtung (42-48, 50) zur Erzeugung eines Anzeigesignals dafür, welche, der Vielzahl von Schätzwerten die beste Annäherung an die jeweilige nicht ausgewählte Signalprobe darstellt;

eine steuerbare Speichereinrichtung (153), die mit der Bestwert-Anzeigeeinrichtung gekoppelt ist, um das Anzeigesignal zu speichern;

eine mit der Schätzeinrichtung und mit der Speichereinrichtung gekoppelte Vergleichseinrichtung (141), die ein Erneuerungssignal erzeugt, wenn die Annäherung eines gemäß dem gegenwärtig gespeicherten Anzeigesignal erzeugten Schätzwertes nicht mehr innerhalb einer gewählten Toleranz liegt, wobei die steuerbare Speichereinrichtung auf die Erzeugung dieses Erneuerungssignals anspricht, um das Anzeigesignal für den dann besten Schätzwert zu speichern;

eine mit der steuerbaren Speichereinrichtung gekoppelte Sendeeinrichtung (159)» um auch das jeweils gespeicherte Anzeigesignal auf den Übertragungsweg zu koppeln.

-⁷J-

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung einen Vergleicher (141) enthält, der ein Schwellenwertsignal (T) und ein Fehlersignal (über 139) empfängt, welches dem Fehler entspricht, den der gemäß dem im Augenblick noch gespeicherten Anzeigesignal erzeugte laufende Schätzwert darstellt, und daß der Vergleicher das Erneuerungssignal erzeugt, wenn dieser Fehler größer ist als der durch das Schwellenwertsignal dargestellte Wert.
10

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher eine Absolutwert-Differenzschaltung (144) aufweist, die ein erstes Fehlersignal empfängt (über 142), das dem Fehler entspricht, den der gemäß dem noch gespeicherten Anzeigesignal erzeugte laufende Schätzwert darstellt, und ein zweites Fehlersignal (über 140), das dem Fehler entspricht, den der im Augenblick beste Schätzwert darstellt, um ein Differenzsignal zu erzeugen, und daß ein Vergleicher (146) vorgesehen ist, der auf das Differenζsignal und auf ein Schwellenwertsignal (T) anspricht, um das Erneuerungssignal zu erzeugen, wenn die Differenz zwischen den durch die beiden Fehlersignale dargestellten Fehlern einen durch das Schwellenwertsignal dargestellten Wert übersteigt.