<Desc/Clms Page number 1>
UITVINDINGSOKTROOI
BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY
Naamloze Vennootschap Francis Wellesplein 1 B-2018 Antwerpen
België
BEELDVERWERKINGSSYSTEEM EN DAARIN
TOEGEPASTE FAZEVERGRENDELINGSLUS Uitvinder : W. Verbiest
<Desc/Clms Page number 2>
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een beeldverwerkingssysteem met minstens een zendstation en een ontvangststation, waarbij dit zendstation omvat :
middelen welke stellen signalen voortbrengen, waarbij elk stel op minstens de beeldelementen van een beeldoppervlak betrekking heeft, besturingsmiddelen om de signalen van elk stel te verdelen en groepen die met blokken van dit beeldoppervlak overeenkomen, middelen voor de codering van deze groepen signalen, en middelen om de aldus verkregen groepen gecodeerde signalen over te dragen aan dit ontvangststation welke middelen omvat om dit beeldoppervlak te reconstrueren door van deze gecodeerde signalen gebruik te maken.
Een dergelijk beeldverwerkingssysteem i, s reeds bekend, b. v. uit het artikel"Block Distortion in Orthogonal Transform Coding-Analysis, Minimization, and Distortion Measure"door Makoto Miyahara en anderen, verschenen in IEEE Transactions on Communications, Vol. COM-33, Nr. 1, januari 1985, blz. 90-96. Zoals in dit artikel is vermeld brengt een dergelijke blokcodering als gevolg van fouten vervormingen teweeg, die zich in het gereconstrueerde beeld voordoen als discontinuïteiten aan de randen van de blokken. Deze discontinuïteiten zijn zeer hinderlijk voor de kijker van dit beeld, en om ze te verminderen stelt het artikel een nieuw codeeralgoritme voor.
Een doelstelling van de onderhavige uitvinding bestaat erin een beeldverwerkingssysteem van het
<Desc/Clms Page number 3>
hierboven beschreven type te verschaffen, maar dat onafhankelijk van het gebruikte codeeralgoritme de kwaliteit van het gereconstrueerde beeld merkelijk verbetert.
Volgens de uitvinding wordt deze doelstelling bereikt doordat de besturingsmiddelen in staat zijn om deze onderverdeling ten opzichte van een vorige onderverdeling te wijzigen.
Op deze wijze wordt de ligging van de randen van de blokken in opeenvolgende gereconstrueerde beelden gewijzigd, zodat de discontinuïteiten aan deze randen voor de kijker niet langer hinderlijk zijn.
De onderhavige uitvinding heeft eveneens betrekking op een fazevergrendelingslus welke omvat : een klokingangssignaalvoorbrengingsketen die via een veranderlijke vertragingsketen gekoppeld is met een multiplexeerketen, welke een klokuitgangssignaal verschaft welke aan een eerste ingang gelegd is van een fazedetektor waarvan de tweede ingang de ingang van de lus is en waarvan de uitgang, waarop een foutsignaal wordt opgewekt, gekoppeld is met een tweerichtingsteller die deze multiplexeerketen bestuurt.
Een dergelijke fazevergrendelingslus is reeds bekend uit het Belgisch oktrooi nr. 888.265. Deze bekende lus is een analoge lus en is geschikt voor de verwerking van ingangssignalen, welke op regelmatige tijdstippen voorkomende referentiesignalen omvatten.
Een andere doelstelling van de onderhavige uitvinding bestaat erin een fazevergrendelingslus van het hierboven beschreven type te verschaffen, maar die geschikt is voor de verwerking van ingangssignalen die op onregelmatige tijdstippen voorkomende referentiesignalen omvatten.
Volgens de uitvinding wordt deze doelstelling bereikt doordat de uitgang van deze fazedetektor met deze
<Desc/Clms Page number 4>
tweerichtingsteller gekoppeld is via vergrendelmiddelen die bestuurd worden door referentiesignalen, welke deel uitmaken van een numerieke bitstroom die aan deze
EMI4.1
lusingang wordt gelegd, en die elke fazefout voor een tijdsinterval tussen twee opeenvolgende referentiesignalen vergrendelen.
Doordat de fazefout tussen opeenvolgende referentiesignalen wordt vergrendeld mogen deze signalen op onregelmatige tijdstippen toekomen, zoals dit bijvoorbeeld het geval is bij een bitstroom met veranderlijke bitsnelheid.
De onderhavige uitvinding heeft verder eveneens betrekking op een dataverwerkingssysteem met minstens één zendstation dat met minstens één ontvangsstation via een schakelnetwerk gekoppeld is, waarbij dit zendstation codeermiddelen omvat om datasignalen te coderen vooraleer ze aan dit schakelnetwerk te leggen.
Dit systeem is gekenmerkt doordat deze codeermiddelen aan hun uitgang een gecodeerde bitstroom met een veranderlijke bitsnelheid voortbrengen, en dat dit zendstation verder middelen omvat om deze gecodeerde bitstroom rechtstreeks aan dit schakelnetwerk te leggen.
Aldus dienen de codeermiddelen aan hun uitgang geen bitstroom met vaste bitsnelheid te verschaffen vooraleer deze bitstroom aan het schakelnetwerk te leggen, dit in tegenstelling met de algemeen gangbare werkwijze.
De hierboven vermelde en andere doeleinden en kenmerken van de uitvinding zullen duidelijker worden en de uitvinding zelf zal het best begrepen worden aan de hand van de hiernavolgende beschrijving van een uitvoeringsvoorbeeld en van de bijbehorende tekeningen waarin : Fig. 1 een blokdiagram is van een beeldverwerkingssysteem volgens de uitvinding ;
<Desc/Clms Page number 5>
Fig. 2 een aftastveld SF van de videobronuitrusting VSE van Fig. 1 toont ;
Fig. 3 het gedeelte III van Fig. 2 op een grotere schaal voorstelt ;
Fig. 4 een blokdiagram is van de zenderketen SC van Fig. 1 ;
Fig. 5 een blokdiagram van de codeerketen ENC1 van Fig. 4 toont ;
Fig. 6 een blokdiagram van de ontvangerketen RC van Fig. 5 voorstelt.
Het in Fig. 1 getoonde beeldverwerkingssysteem omvat een pakketschakelnetwerk PSNW waartoe een aantal abonneestations toegang hebben. Dit netwerk is een snelwerkend pakketschakelnetwerk, dat bijvoorbeeld werkt op een snelheid van 280 Megabit/sec, hetgeen groot is vergeleken met de werkingssnelheid van b. v.
48 kilobit/sec. van een klassiek pakketschakelnetwerk.
Elk abonneestation omvat een zenduitrusting, die bestaat uit een videobronuitrusting VSE welk via een zendketen SC met het netwerk PSNW gekoppeld is, alsook een ontvangstuitrusting bestaande uit een video-einduitrusting VTE waarmee het netwerk via een ontvangstketen RC gekoppeld is. Fig. 1 stelt de zend-en ontvangstuitrustingen van twee verschillende abonneestations voor. De ketens VSE en SC hebben respectieve uitgangen VSE en PSNW1, PSNW2, terwijl de ketens RC en VTE respectieve ingangen PSNW3 en VTE hebben.
De videobronuitrusting VSE is bijvoorbeeld een videocamera, die in staat is een voorwerp af te tasten, horizontaal van links naar rechts en verticaal van boven naar beneden in een rechthoekig aftastveld SF, welke in de Fig. 2 en 3 is getoond en een hoekpunt of oorsprong FO heeft. Twee opeenvolgende aftastingen worden respectievelijk langs de oneven en even genummerde lijnen
<Desc/Clms Page number 6>
van een freem uitgevoerd, waarbij elke aftasting een veld van analoge videosignalen voortbrengt. Dit gebeurt bijvoorbeeld aan een snelheid van 50 per seconde. Als de analoge videosignalen, voortgebracht door VSE, aan een videomonitor (niet getoond) worden gelegd, wordt het genomen beeld zichtbaar op het rechthoekig beeldoppervlak AA van beeldelementen of pixels die in Fig. 2 en 3 door zwarte stippen zijn voorgesteld. Het beeldoppervlak AA heeft een hoekpunt of oorsprong AO.
Het onzichtbaar gedeelte van het aftastveld SF, dat buiten het beeldoppervlak AA gelegen is, is een zogenaamd blankeerveld en wordt voor synchronisatiedoeleinden gebruikt.
Zoals later zal worden uiteengezet is de zendketen SC in staat een beeld, dat op het beeldoppervlak AA verschijnt, over te sturen onder de vorm van blokken waarin het beeld verdeeld wordt door een verplaatsbaar denkbeeldig rechthoekig rooster, welke in de Fig. 2 en 3 met GR is aangeduid en een oorsprong GO heeft. Het wordt gevormd door een stel van gelijke vierkante roosterblokken, die in horizontale rijen en verticale kolommen gerangschikt zijn en het beeldoppervlak AA onderverdelen in beeldblokken waarvan deze, gelegen aan de randen van dit oppervlak, een oppervlakte hebben die kleiner is dan dit van een roosterblok.
Het is duidelijk, als het rooster GR verplaatst wordt, dat de oppervlakten van de laatstgenoemde beeldblokken aan de randen van het oppervlak AA gewijzigd worden, tenzij de roosteroorsprong GO horizontaal en verticaal over een afstand gelijk aan de breedte van een roosterblok verplaatst wordt. Inderdaad, in dit geval blijven de oppervlakten van deze beeldblokken van het beeldoppervlak AA gelijk. Om deze reden wordt de verplaatsing van de roosteroorsprong GO in horizontale en verticale richtingen beperkt tot een maximum D gelijk aan de
<Desc/Clms Page number 7>
breedte van een roosterblok min de afstand tussen twee naburige pixels.
De verplaatsingen van de roosteroorprong GO kunnen daarom gemeten worden t. o. v. de horizontale en verticale zijden, van een rechthoekig gebied DR, welke zich snijden in een oorsprong DO, die zodanig is dat de oorsprong AO t. o. v. deze zijden coördinaten gelijk aan D heeft. De coördinaten van de roosteroorsprong GO t. o. v. dezelfde zijden zijn met DX en DY aangeduid en deze waarden, die een aanduiding van de roosterpositie vormen, worden bij elke beeldoverdracht gewijzigd. Er dient opgemerkt dat de oorsprong DO op constante afstanden DOX en DOY van de horizontale en verticale zijden van SF, die zich in FO snijden, gelegen
EMI7.1
is.
Er wordt nu verwezen naar Fig. 4, die een blokdiagram van de zendketen SC toont. Deze keten voert voornamelijk de volgende functies uit : - hij verschaft voor elk over te dragen beeld een nieuwe positie van het rooster GR, d. w. z. een nieuwe waarde van het paar coördinaten DX en DY van de roosteroorsprong GO t. o. v. de oorsprong DO. Dit wordt op een pseudo-willekeurige basis opstaan ; - hij bepaalt voor de nieuwe waarden DX en DY de nieuwe coördinaten van de pixels in een roosterblok en van de blokken in het rooster en verschaft deze besturingsinformatie aan een codeerketen ; - hij voert een omzetting uit van de hierboven vermelde analoge signalen in een numerieke bitstroom, voert vervolgens een codeerbewerking van deze bitstroom uit en draagt tenslotte de gecodeerde bitstroom samen met de waarden DX en DY en andere besturingsinformatie over naar het netwerk PSNW.
De zendketen SC heeft een ingang VSE waarmee de gelijknamige uitgang van de videouitrusting VSE verbonden is, en uitgangen PSNWl en PSNW2 die met gelijknamige
<Desc/Clms Page number 8>
ingangen van het schakelnetwerk PSNW verbonden zijn.
De ingang VSE is verbonden met een analoog-naar-numeriek omzetter ADC, welke door een zenderkloksignaal CL bestuurd wordt en waarin de analoge videosignalen, die aan deze ingang VSE gelegd worden, in een numerieke bitstroom worden omgezet. Als verondersteld wordt dat het beeld genomen met de hierboven vermelde videocamerea een kleurenbeeld is, verschaft de ADC aan zijn uitgang drie afzonderlijke bitstromen Y, U en V waarin Y een luminnatiebitstroom is, en U en V chrominantiebitstromen zijn, waarbij U en V een frequentie hebben die gelijk is aan de helft van deze van de bitstroom Y. De bitstroom Y wordt rechtstreeks aan een codeerketen ENC1 van een codeerinrichting END gelegd, terwijl de bitstromen U en V aan een codeerketen ENC2 van END gelegd worden via een multiplexeerketen MUX1 die aan zijn uitgang een gecombineerde chrominantiebitstroom C verschaft.
De codeerketens ENC1 en ENC2 worden bestuurd door verscheidene signalen BX, BY, PX, PY, ACT, die door een besturingsketen CC verschaft worden, en hun uitgangen El en E2 zijn met ingangen van een netwerktussenketen NIC verbonden. Ook de besturingssignalen DX, DY en PX, PY worden gelegd aan ingangen van deze keten NIC waarvan de uitgangen PSNW1 en PSNW2 deze van de zendketen SC vormen.
De werking van de codeerketen END en van de netwerktussenketen NIC zal later beschreven worden.
De hierboven vermelde besturingsketen CC omvat een synchronisatie-en klokketen SC waarvan de uitgang met de ingang VSE van de zendketen SC verbonden is, en welke in serie geschakeld is met een horizontaal-pixeladresteller HPAC die uitgangen LP, HA en X heeft, met een verticaal-pixeladresteller VPAC die uitgangen FP, VA en Y heeft en met een zogenaamde verplaatsingteller DC, die tot n kan tellen en waarvan de uitgang RP het lezen van een ROM geheugen bestuurt. In het ROM geheugen is een
<Desc/Clms Page number 9>
pseudo-willekeurige reeks opgeslagen van n paren verplaatsingswaarden DX1, DY1 tot DXn, DYn van de roosteroorsprong GO, beschouwd t. o. v. de oorsprong DO.
Het geheugen heeft uitgangen DX en DY, die met eerste ingangen van optelketens HAD en VAD en met de tussenketen NIC verbonden zijn. De vaste coördinaatwaarden DOX en DOY worden aan de tweede ingangen van HAD en VAD gelegd.
De uitgangen HA en HAD van HPAC en HAD zijn verbonden met de ingangen van een vergelijkingsketen HCR waarvan de uitgang HR de terugstelingang van de tellers SUBX en SUPX vormt. De teller SUBX is in staat de waarde p te tellen, welke gelijk is aan het aantal pixels in een horizontale lijn van een blok, terwijl de teller SUPX in staat is om de waarde q te tellen welke gelijk is aan het aantal blokken in een horizontale strook blokken van het rooster GR. De uitgang CL van SCC is met de stapingang van SUBX verbonden en de blokuitgang BP van SUBX is met de stapingang van SUPX verbonden. SUBX en SUPX hebben adresuitgangen BX en PX, die verbonden zijn met de codeerketens ENC1 en ENC2 welke van de codeerinrichting END deel uitmaken.
Op dezelfde wijze zijn de uitgangen VA en VAD van VPAC en VAD verbonden met de ingangen van een vergelijkingsketen VCR waarvan de uitgang VR de terugstel ingang van de tellers SUBY en SUPY vormt. De teller SUBY is in staat om de waarde r te tellen, welke gelijk is aan het aantal horizontale lijnen in een blok, terwijl de teller SUPY in staat is om de waarde s te tellen die gelijk is aan het aantal horizontale stroken van blokken van het rooster GR. De uitgang LP van HPAC is verbonden met de stapingang van SUBY en een strookuitgang SP van SUBY is met de stapingang van SUPY verbonden. SUBY en SUPY hebben adresuitgangen BY en PY, die met ENC1 en ENC2 van de codeerinrichting END verbonden zijn.
<Desc/Clms Page number 10>
De uitgangen X en Y van de tellers HPAC en VPAC zijn verbonden met de EN-poort AND waarvan de uitgang ACT ook met de codeerketens ENC1 en ENC2 verbonden is.
De besturingsketen CC werkt als volgt.
De synchronisatie-en klokketen SCC omvat bijvoorbeeld een fazevergrendelingslus (niet getoond), welke het hierboven vernoemde zenderkloksignaal CL uit de aan zijn ingang VSE gelegde analoge videosignalen afleidt. Dit kloksignaal CL drijft de teller HPAC, die aan zijn uitgang HA de opeenvolgende horizontale adressen van de pixels van elke horizontale aftastlijn van het aftastveld SF verschaft. Deze adressen worden geteld t. o. v. de oorsprong FO van het veld FO, waarbij homologe pixels in de horizontale lijnen hetzelfde horizontaal adres maar een verschillend verticaal adres hebben. Aan het einde van elke telling brengt de teller HPAC op zijn uitgang LP een gelijknamige lijnimpuls LP voort.
De teller HPAC bekrachtigt ook zijn uitgang X als het horizontaal adres, dat aan zijn uitgang HA wordt opgewekt, begrepen is tussen de horizontale adressen van de pixels die de linker en rechter zijden van het beeldoppervlak AA vormen.
De lijnimpulsen LP, opgewekt op de uitgang van de teller HPAC, drijven de teller VPAC die aan zijn uitgang VA de opeenvolgende verticale adressen van de horizontale aftastlijnen van het aftastveld SF verschaft. Deze adressen worden eveneens t. o. v. de veldoorsprong FO geteld. Aan het einde van elke telling verschaft de teller VPAC zijn uitgang FP een gelijknamige veldimpuls FP. De teller VPAC bekrachtigt ook zijn uitgang Y als het verticaal adres opgewekt op de uitgang VA begrepen is tussen de verticale adressen van de pixels, die de bovenste en onderste zijden van het beeldoppervlak AA vormen.
Omdat de uitgangssignalen X en Y aan de EN-poort
<Desc/Clms Page number 11>
AND worden gelegd, is het duidelijk dat de uitgang ACT daarvan bekrachtigd wordt als een pixel tot het beeldoppervlak AA behoort.
De aan de uitgang van de teller VPAC opgewekte veldimpulsen FP drijven de verplaatsingsteller DC en bij elke stap leest deze een bepaald naar waarden van de pseudo-willekeurige reeks van n paren waarden DX1, DY1 tot DNn, DYn, die in de ROM zijn opgeslagen. Hij brengt dit paar op de uitgang DX en DY van de ROM. Door dit nieuw paar van verplaatsingswaarden DX, DY te gebruiken wordt de oorsprong GO van het denkbeeldig rooster GR verplaatst en hetzelfde geldt voor de samenstellende blokken daarvan. Dit betekent dat de adressen of coördinaten van de pixels in een blok en van de blokken in het verplaatste rooster verschillend zijn van deze in het voorgaande rooster. Deze coördinaten worden op de hierna beschreven wijze voortgebracht.
Omdat DX en DOX aan de optelketen HAD gelegd worden, verschaft deze aan zijn uitgang HAD het horizontaal adres van de roosteroorsprong GO beschouwd t. o. v. FO. Op dezelfde wijze verschaft de optelketen VAD aan zijn uitgang VAD het verticaal adres van deze oorsprong GO, ook beschouwd t. o. v. FO. Als de vergelijkingsketen HCR vaststelt dat het horizontaal adres HA verschaft door de teller HPAC gelijk is aan het adres HAD, dan bekrachtigt hij zijn terugstel ingang HR waardoor de beide tellers SUBX en SUPX op nul teruggesteld wordt. Op diezelfde wijze, als de vergelijkingsketen VCR vaststelt dat het verticaal adres verschaft door de teller VPAC gelijk is aan het adres VAD, bekrachtigt hij zijn uitgang VR waardoor de beide tellers SUBY en SUPY op nul teruggesteld worden.
Omdat de teller SUBX door het kloksignaal CL gestapt wordt, verschaft hij aan zijn uitgang BX de opeenvolgende horizontale adressen of coördinaten van de p pixels van
<Desc/Clms Page number 12>
elke horizontale lijn van een blok van het rooster GR te beginnen met de roosteroorsprong GO. Als de teller SUBX het einde van zijn telling bereikt, d. w. z. als alle p pixels van een horizontale lijn van een blok werden geteld, brengt hij aan zijn uitgang BP een blokimpuls BP voort, die de teller SUPX stopt. Gezien de teller SUPX door de blokimpulsen BP gestapt wordt, verschaft hij aan zijn uitgang PX de opeenvolgende horizontale adressen of coördinaten van de q blokken van een horizontale strook blokken.
Op dezelfde wijze, doordat de teller SUBY door de lijnimpulsen LP gestapt wordt, verschaft hij aan zijn uitgang BY de opeenvolgende verticale adressen of coördinaten van de horizontale lijnen van een strook van blokken van het rooster GR. Als de teller SUBY het einde van zijn telling bereikt, d. w. z. als alle r horizontale lijnen van een strook van blokken werden geteld, brengt hij aan zijn uitgang SP een strookimpuls SP voort die de teller SUPY stapt. Doordat de teller SUPY door de strookimpulsen SP gestopt wordt, verschaft hij aan zijn uitgang PY de opeenvolgende verticale adressen van de horizontale stroken blokken van het rooster GR.
Uit hetgeen voorafgaat volgt dat de besturingsketen CC zowel de coördinaten BX, BY van de pixels van elk blok als de coördinaten PX, PV van de blokken in het rooster GR voortbrengt. Hij geeft ook door middel van het signaal ACT aan of een pixel al dan niet tot het beeldoppervlak AA behoort.
Er dient opgemerkt dat hoewel de tellers SUBX, SUPX, SUBY en SUPY ook de coördinaten van de pixels gelegen buiten het rooster GR verschaffen, dit geen invloed heeft omdat de codering dan verhinderd wordt, zoals later duidelijk zal worden.
Zoals hierboven vermeld, worden de besturingssignalen BX, BY, PX, PY en ACT aan de
<Desc/Clms Page number 13>
codeerketens ENC1 en ENC2 toegevoerd. De codeerketen ENC1 wordt gebruikt om de luminantiebitstroom Y te coderen, terwijl de codeerketen ENC2 dient voor de codering van de chrominantiebitstroom C, welke aan de
EMI13.1
uitgang van de multiplexeerketen MUX1 verschijnt. Omdat de beide codeerketens ENC1 en ENC2 identiek zijn wordt hierna slechts één van hen, namelijk ENC in detail beschouwd aan de hand van Fig. 5.
Deze codeerketen ENC1 omvat een zogenaamde freemopslagketen FS waarin de vorige luminantiewaarden, Y'genoemd, voor de pixels van het beeldoppervlak AA zijn opgeslagen. De freemopslagketen FS is in wezen een FIFO en verwezenlijkt, samen met een vertragingsketen SD2 en een codeerketen DPCM, een vertraging die overeenkomt met het aftasten van één freem. De huidige waarde Y en de vorige waarde Y'voor een zelfde pixel worden toegevoerd aan een aftrekketen SUB, alsook aan een codeerketen DPCM via respectieve van twee identieke vertragingsketens SDI en SD2, die een vertraging verschaffen gelijk aan de tijd nodig voor de aftasting van de pixels van een strook blokken van het rooster, d. w. z. de tijd tussen twee opeenvolgende waarden van PY.
In de aftrekketen SUB worden de waarden van elk overeenkomstig paar waarden Y en Y'voor een pixel van het aftastveld SF van elkaar afgetrokken en de absolute waarde van dit verschil wordt gelegd aan een eerste ingang van een multiplexeerketen MUX2. Aan de tweede ingang van MUX2 wordt een voorafbepaalde waarde PV gelegd, die karakteristiek is voor een pixel van het rooster GR die niet tot het beeldoppervlak AA behoort. De multiplexeerketen MUX2 wordt door het bovengenoemde signaal ACT op zodanige wijze bestuurd dat, afhankelijk van het feit of dit signaal ACT al of niet bekrachtigd is, ofwel het uitgangssignaal van de aftrekketen SUB ofwel de voorafbepaalde waarde PV aan de ingang van een
<Desc/Clms Page number 14>
registerketen REC gelegd wordt. Deze omvat een aantal registers REI tot REq gelijk aan het aantal q blokken in een strook van het rooster GR.
De registerketen REC is niet in detail getoond maar hij wordt door de besturingssignalen BX, BY, PX en PV bestuurd, zodat de registers REI tot REq geschikt zijn om de som op te slaan van de bovengenoemde verschilwaarden voor de pixels van respectieve van de q blokken van één enkele strook van dergelijke blokken omvat in het rooster GR. Nadat de optelbewerking voor het laatste register REq werd beëindigd, d. w. z. na een vertraging gelijk aan de aftasttijd van de pixels van een strook blokken, worden de somwaarden die in REI tot REq zijn opgeslagen achtereenvolgens toegevoerd aan een vergelijkingsketen CR waarin ze elk vergeleken worden met een drempelwaarde TM.
Als de somwaarde voor een blok deze drempelwaarde TM overschrijdt, wordt een bekrachtigd opvulsignaal RCS aan een verschil-pulscodemodulatieketen DPCM gelegd. Als deze somwaarde echter kleiner is dan of gelijk aan de drempelwaarde TM blijft het signaal RCS onbekrachtigd.
Nadat de data betreffende een strook blokken werden verwerkt, worden de data voor een volgende strook in REC opgeslagen, enz.
Zoals hierboven vermeld worden de bovengenoemde luminantiewaarden Y en Y'voor alle pixels van het aftastveld SF aan de codeerketen DPCM gelegd via respectievelijk de vertragingsketens SDI en SD2. Maar omdat DPCM bestuurd wordt door ACT, BX, BY, PX, PY kunnen daarin enkel de signalen, die betrekking hebben op pixels van het beeldoppervlak AA, verwerkt worden.
Tengevolge van de vertraging in deze vertragingsketens worden de luminantiewaarden Y en Y' voor de pixels van de opeenvolgende stroken roosterblokken van het aftastveld SF aan DPCM toegevoerd, samen met de overeenkomstige signalen RCS voor deze
<Desc/Clms Page number 15>
roosterblokken. Indien het signaal RCS voor een roosterblok niet bekrachtigd is, worden de luminanHewaarden Y'voor de pixels van het beeldblok, dat van dit roosterblok deel uitmaakt, vanuit de DPCM naar de freemopslagketen FS teruggevoerd, terwijl als het signaal RCS bekrachtigd is de DPCM in werking wordt gesteld.
Deze berekent dan voor elke waarde Y voor een pixel het verschil van deze waarde en een voorspellingswaarde, die gelijk is aan een gewogen som van de volgende drie waarden : - de luminantiewaarde voor de onmiddellijk voorafgaande pixel op dezelfde horizontale lijn. Deze waarde wordt verkregen door de gecodeerde waarde verschaft door
DPCM in een decodeerketen DEC te decoderen en het resulterende signaal in een vertragingseenheid DL1 te vertragen over een tijdsinterval gelijk aan deze vereist voor het aftasten van een pixel ; - de luminantiewaarde voor de homologe pixel van de onmiddellijk voorafgaande horizontale lijn.
Deze waar. de wordt verkregen door het hierboven genoemde resulterende signaal in een vertragingseenheid DL2 te vertragen over een tijdsinterval gelijk aan deze vereist voor het aftasten van een lijn van het aftastveld SF ; - de luminantiewaarde Y'voor de homologe pixel van één van de vorige freems, verkregen aan de uitgang van de vertragingsketen SD2.
De signalen die aan de uitgang van de decodeerketen DEC verschijnen, worden ook naar de freemopslagketen FS teruggevoerd. De gecodeerde signalen aan de uitgang van DPCM worden toegevoerd aan een entropie-codeerketen EEC, die niet in detail is getoond maar waarin deze signalen entropie-gecodeerd worden. Dit betekent dat aan de uitgangssignalen van DPCM, die statistisch een hoge frequentie van optreden hebben, een
<Desc/Clms Page number 16>
kortere code wordt toegekend terwijl aan de uitgangssignalen die statistisch een lage frequentie van optreden hebben een langere code wordt toegekend. De entropie-gecodeerde data bitstroom aan de uitgang El van EEC wordt met El aangeduid en heeft een veranderlijke bitsnelheid omdat de codeerbewerkingen in DPCM en EEC niet continu zijn.
De data bitstroom El wordt aan de netwerktussenketen NIC toegevoerd, samen met de hierboven vermelde besturingssignalen DX, DY, PX en PY en hetzelfde is waar voor de bitstroom E2 voortgebracht aan de uitgang van de codeerketen ENC2. Door de tussenketen NIC worden deze bitstromen El en E2 via overeenkomstige uitgangen PSNW2 en PSNW3 naar het pakketschakelnetwerk PSNW overgedragen. Meer in het bijzonder vormt de NIC eerst voor de signalen van elke strook blokken een zogenaamd videopakket, welke de volgende velden omvat : - een vlag die de start van het pakket aangeeft ; - PY ; - DX ; - DY ; - PX en de gecodeerde data voor het overeenkomstige blok. Dit wordt gedaan voor elk van de blokken van de strook.
De NIC draagt dan elk videopakket naar PSNW over onder de vorm van zogenaamde netwerkpakketten, waarbij elk dergelijk pakket de kleinste hoeveelheid data is die over PSNW overgedragen kan worden. De databits van elk dergelijk pakket volgen elkaar op een snelheid van b. v.
280 Mbit/sec. Door de ruimten die tussen deze pakketten bestaan is de bitsnelheid van de bitstroom echter kleiner dan 280 Mbits/sec. en veranderlijk. Het snelwerkende pakketschakelnetwerk PSNW draagt deze pakketten over naar het gewenste ontvangststation, b. v. RC, VTE, via een zelfde netwerkroute. Niettegenstaande dit kunnen er
<Desc/Clms Page number 17>
kleine vertragingsverschillen tussen de pakketten optreden.
In verband met hetgeen voorafgaat dient er opgemerkt dat hoewel de verplaatsingswaarden DX en DY tengevolge van overdrachtsfouten in het netwerk PSNW verminkt kunnen zijn, er aan deze waarden geen foutcorrectiecoden worden toegevoegd omdat dit overwerk zou meebrengen. In plaats daarvan synchroniseert het ontvangststation zich op de ontvangen waarden DX en DY, zoals later zal worden uiteengezet.
Informatie over verschil-pulscodemodulatie en over entropie-codering kan gevonden worden, respectievelijk op blz. 641-645 en 185-189 van het boek"Digital Map Processing"door William K. Pratt, John Wiley and Sons, 1978. Verdere informatie over entropie is beschikbaar in het boek"Reference Data for Radio Engineers"vijfde uitgave, Howard W. Sams en Co., Inc. New York, pp. 38-3 tot 38-16.
Er wordt nu verwezen naar Fig. 6, die een blokdiagram van de ontvangstketen van Fig. 1 toont.
De hierboven vermelde netwerkpakketten worden vanuit het pakketschakelnetwerk PSNW aan de ingang PSNW3 als een bitstroom met veranderlijke bitsnelheid ontvangen in een ontpakkingsketen UC. In UC worden ze van de verpakking ontdaan en de ontvangen besturingssignalen PX, PY, DX, DY en entropie-gecodeerde datasignalen El en E2 worden respectievelijk op de gelijknamige uitgangen PX, PY, DX, DY, El en E2 voortgebracht. Ook wordt een referentie-of syncsignaal SYNC, welke de ontvangst van data betreffende een overeenkomstige strook blokken aangeeft, op de gelijknamige uitgang SYNC voortgebracht telkens de vlag van een videopakket wordt ontvangen. Dit signaal SYNC wordt als een machtigingssignaal aan een vergrendelketen LC gelegd.
Het besturingssignaal PX wordt opgeslagen in een opslagketen PXS, die gebruikt
<Desc/Clms Page number 18>
wordt voor het opslaan van de identiteiten van alle blokken voor dewelke data werd ontvangen en voor het verschaffen van een opvulsignaal RCSS. De uitgangen DX en DY zijn verbonden met processormiddelen PM, die door een veldimpuls FPP bestuurd worden en verplaatsingswaarden DXX en DYY aan hun gelijknamige uitgangen voortbrengen. De besturingsimpuls FPP wordt verschaft door een besturingsketen CCC, die gelijkaardig is aan de besturingsketen CC van Fig. 4 en daarvan voornamelijk verschilt doordat hij een fazevergrendelingslus PLL welke een kloksignaal CLL voortbrengt omvat, in plaats van een keten SCC die een kloksignaal CL opwekt.
In antwoord op het kloksignaal CLL brengt de besturingsketen verscheidene besturingssignalen voort, die aangeduid zijn door PXX, DOY, FPP, HAA en VAA en gelijkaardig zijn aan PX, DOY, HA en VA in Fig. 4.
De signalen El en EZ van de ontpakkingsketen UC worden via respectieve FIFO ketens FIFOE1 en FIFOE2 aan respectieve decodeerketens DECE1 en DECE2 gelegd, welke ook door het hierboven genoemde opvulsignaal RCSS
EMI18.1
bestuurd worden. De uitgang Y van DEC1 is rechtstreeks verbonden met een ingang van een numeriek-naar-analoog omzetter DAC waarvan de uitgang VTE de uitgang van de ontvangstketen RC vormt, terwijl de uitgang C van DEC2 met de ingangen U en V van de DAC via een demultilexeerketen DEMUX verbonden is.
De hierboven vermelde processormiddelen PM, die niet in detail zijn getoond, omvatten een geheugen ROMI, waarin dezelfde paren verplaatsingswaarden DX1, DYl tot DXn, DYn zijn opgeslagen als in het geheugen ROM van Fig. 4, alsook een misserteller MC, een trefferteller HC en een processorketen PC die ROM1, HC en MC bestuurt. De keten PC voert één van de algoritmen IN-SYNC en UIT-SYNC uit, afhankelijk van het feit of de werking van de
<Desc/Clms Page number 19>
ontvangstketen RC met deze van de zendketen SC al of niet gesynchroniseerd is, voor wat de verplaatsingswaarden DX en DY betreft. Dit is noodzakelijk omdat, zoals hierboven vermeld, deze verplaatsingswaarden worden overgedragen zonder dat daaraan een foutcorrectiecode is toegevoegd.
Telkens de besturingsketen CCC een nieuwe veldimpuls FPP opwekt, vergelijkt de processorketen PC het paar ontvangen verplaatsingswaarden DX, DY, verschaft door de keten UC, met het verwachte paar verplaatsingswaarden dat bij de ontvangst van de vorige veldimpuls FPP uit de ROM1 werd gelezen. Dit verwachte paar waarden is gelijk aan het paar verplaatsingswaarden van de reeks, welke volgt op dat welke bij de vorige FPP werd ontvangen. De processorketen PC voert dan één van de volgende algoritmen uit, waarbij verondersteld is dat de misser-en treffertellers beide op nul werden teruggesteld.
Het UIT-SYNC algoritme
Ingeval de vergeleken waarden verschillend zijn, stelt de PC de trefferteller HC op nul terug, terwijl als ze gelijk zijn hij deze teller HC met één vermeerdert.
Zolang de trefferteller HC een voorafbepaald aantal treffers niet heeft geteld wordt de procedure herhaald bij elke nieuwe veldimpuls. FPP, en aan de uitgangen DXX en DYY van de keten PC worden geen verplaatsingswaarden opgewekt. Als de trefferteller HC echter dit aantal treffers heeft geteld voert de processorketen PC de ontvangen verplaatsingswaarden, die DXX en DYY genoemd worden, toe aan de besturingsketen CCC via zijn uitgangen DXX, DYY. Hij start dan de uitvoering van het IN-SYNC algoritme.
Het IN-SYNC algoritme
Ingeval de hierboven vermelde vergeleken waarden gelijk zijn stelt de PC de misserteller MC op nul terug,
<Desc/Clms Page number 20>
terwijl als ze verschillend zijn hij deze teller met één incrementeert. Zolang de misserteller MC een voorafbepaald aantal missers niet heeft geteld, wordt de procedure bij het optreden van elke nieuwe veldimpuls FPP herhaald. Wanneer de misserteller MC echter dit aantal missers heeft geteld start de processorketen opnieuw met de uitvoering van het UIT-SYNC algoritme.
Uit hetgeen volgt dat nadat een voorafbepaald aantal opeenvolgende treffers werd geregistreerd, de ontvangstketen beschouwd wordt als zijnde in synchronisatie met de zendketen en dat nadat een aantal voorafbepaald opeenvolgende missers werd geregistreerd de ontvangstketen beschouwd wordt als zijnde uit synchronisme met de zendketen. De waarden DXX, DYY aan de uitgang van de keten PC worden enkel gebruikt als de zend-en ontvangstketens gesynchroniseerd zijn vanuit het standpunt van de verplaatsingswaarden. Zoals reeds vermeld worden de waarden DXX en DYY toegevoerd aan de besturingsketen CCC, welke de besturingssignalen PXX, DOY, FPP, HAA en VAA verschaft, in antwoord op het kloksignaal CLL dat daaraan door de PLL keten wordt toegevoerd.
Het besturingssignaal PXX wordt gebruikt om de hierboven vermelde opslagketen PXS te ondervragen teneinde na te gaan of de waarde van PX, overeenkomend met PXX, daarin is opgeslagen en enkel in het bevestigend geval wordt het opvulsignaal RCSS geactiveerd, zodat slechts dan de werking van de decodeerketens DECE1 en DECE2 gemachtigd is. Als dit gebeurt kunnen de signalen El en E2, na in FIFOE1 en FIFOE2 te zijn vertraagd, gedecodeerd worden. Elk van deze FIFO's vormt een buffer voor de vertragingen, die door het netwerk PSNW worden teweeggebracht. Dit is noodzakelijk omdat de data te vroeg of te laat ontvangen kunnen worden t. o. v. het kloksignaal CLL, dat door de PLL keten wordt opgewekt.
<Desc/Clms Page number 21>
Om een maximum buffervertraging te hebben worden de FIFO's zodanig gekozen, dat ze in de normale stabiele toestand halfvol zijn.
De decodeerketens DEC1 en DEC2 bevatten elk de serieverbinding van een entropie-decodeerketen en een DPCM decodeerketen (niet getoond) en verschaffen aan hun uitgangen Y en C de gelijknamige bitstromen Y en C. Deze worden aan een numeriek-naar-analoog omzetten DAC gelegd respectievelijk rechtstreeks en via de DEMUX, zoals reeds vermeld.
De PLL keten omvat een kristalklok XCL, die een stabiel kloksignaal CLS met een periode gelijk aan T voortbrengt. Dit kloksignaal CLS wordt toegevoerd aan een vertragingslijn DL met N aftakpunten waarop N kloksignalen worden opgewekt, die t. o. v. elkaar over een fazewaarde gelijk aan T/N verschoven zijn. In een praktisch voorbeeld zijn T en N bijvoorbeeld respectievelijk gelijk aan nagenoeg 30 nanoseconden en 6, zodat T/N nagenoeg gelijk is aan 5 nanoseconden. De N uitgangen van de vertragingslijn DL zijn verbonden met een multiplexeerketen MUXC, die bestuurd wordt door een tweerichtingsteller UDC, welke tot N kan tellen. De hierboven vermelde besturingssignalen HAA en VAA worden aan de plusingangen gelegd van respectieve aftrekketens SUB1 en SUB2 aan de miningangen waarvoor respectievelijk de waarde 0 en het lopend lijnnummer RLN worden gelegd.
Het laatstgenoemd nummer wordt verschaft aan de uitgang van een berekeningsketen CAL waaraan de hierboven vermelde besturingssignalen DOY, DY en PY, verschaft door de besturingsketen CCC, en een constant signaal H worden gelegd. De uitgangen Dl en D2 van de aftrekketens SUB1 en SUB2 zijn met een raadpleegketen LUC verbonden, en de uitgang van deze keten en de tekenuitgang S van de aftrekketen SUB2 zijn beide verbonden met een vergrendelketen LC, die door het besturingssignaal SYNC
<Desc/Clms Page number 22>
wordt bestuurd. De uitgangen S en P van de vergrendelketen LC zijn verbonden met een intervalteller IC, die door het kloksignaal CLS wordt bestuurd. De uitgang van IC en de uitgang S van LC besturen de teller UDC.
De PLL keten werkt als volgt.
Zolang het kloksignaal CLL in de ontvangstketen RC niet in synchronisme is met het kloksignaal CL in de zendketen SC, bestaat er in de ontvangstketen een fazefout. Deze fazefout heeft voor gevolg dat de pixelposities in de ontvangstketen RC verschillen van deze in de zendketen. Om deze fazefout te meten wordt bij elke ontvangst van data voor de pixels van de blokken van een strook van het rooster, de positie van de eerste van deze pixels in het aftastveld van de zendketen SC vergeleken met de positie van de homologe eerste pixel in het aftastveld van de ontvangstketen RC. Deze posities worden genomen in de respectieve aftastvelden omdat de aftasting gebeurt langs lijnen van deze velden en de fazefout daarvan afhankelijk is.
De x-coördinaat van de genoemde eerste pixel in het aftastveld SF van de zendketen SC is gelijk aan 0 omdat deze eerste pixel op de linkse verticale randlijn van dit veld gelegen is, terwijl de x-coördinaat van de homologe eerste pixel in het aftastveld SF van de ontvangstketen RC gelijk is aan de waarde van HAA op het ogenblik van het optreden van het signaal SYNC. De y-coördinaat van de genoemde eerste pixel in het aftastveld SF van de zendketen is gelijk aan
RLN = DOY + DY + PH. H (1) waarin H de hoogte van een blok is. De y-coördinaat van de homologe eerste pixel in het aftastveld van de ontvangstketen is gelijk aan de waarde van VAA op het ogenblik van het optreden van het signaal SYNC.
De betrekking (1) wordt continu in de
<Desc/Clms Page number 23>
berekeningsketen CAL berekend en de verschillen Dl tussen HAA en 0 en D2 tussen VAA en RLN worden continu door de aftrekketens SUB1 en SUB2 verschaft. Ook het teken S van de fazefout, welke gegeven wordt door het teken van D2, wordt continu aan de uitgang S van SUB2 verschaft. Deze verschilsignalen Dl en D2 worden toegevoerd aan de raadpleegketen LUC waarin een fazefout PE uit deze signalen berekend wordt volgens de volgende formule :
PE = Dl + mD2 (2)
Hierin is m het aantal pixels in een horizontale lijn van het aftastveld SF.
De raadpleegketen LUC omvat ook een raadpleegtabel (niet getoond) die voor elk van de waarden van PE een waarde P verschaft, welke aangeeft met welke snelheid een fazecorrectie uitgevoerd moet worden. Meer in het bijzonder is deze tabel zodanig geprogrammerd dat hoe groter de fazefout PE is des te kleiner het tijdsinterval tussen twee opeenvolgende fazecorrecties, d. w. z. P, is.
De waarden S en P worden toegevoerd aan de vergrendelketen LC waarin ze worden vergrendeld onder de besturing van het signaal SYNC, zodat ze in deze vergrendelketen blijven voor de duur van de ontvangst van de netwerkpakketten van een videopakket. Gezien de signalen S en P enkel gewaardeerd worden op het ogenblik van het optreden van het signaal SYNC worden in de vergrendelketen LC enkel de waarden P en S voor de bovengenoemde eerste pixel van pixels vergrendeld.
De vergrendelde waarde P wordt gelegd aan de intervalteller IC, die telkens hij vanaf de waarde P naar nul heeft geteld de teller UDC stapt. De vergrendelde tekenwaarde S, die aan de teller UDC wordt gelegd, bepaalt of deze teller op-of af moet tellen.
Afhankelijk van de positie van de teller na elke stap wordt één van de N ingangen van de keten MUXC met de uitgang daarvan verbonden. Deze keten verschaft dus één
<Desc/Clms Page number 24>
van de hierboven vermelde N kloksignalen, d. w. z. CLL, en voert het aan de besturingsketen CCC toe.
Er dient opgemerkt dat doordat elke fazeverandering gelijk is aan T/N, waarbij T is afgeleid van de vaste klok XCL, de minimum periode van de klok bekend is en dit is belangrijk bij het ontwerp van de keten. Inderdaad, door een stap van de teller UDC kan het kloksignaal met periode T bijvoorbeeld overgeschakeld worden naar een ander kloksignaal dat voor ijlt op het eerstgenoemde, hetgeen als resultaat heeft dat de eerste klokperiode van dit andere kloksignaal dan gelijk is aan T-T/N. In de analoge PLL vermeld in de inleiding is de minimum klokperiode niet juist bekend omdat het kloksignaal verschaft wordt door een spanningsgestuurde oscillator welke bij het veranderen van de faze altijd enige fazefout in het kloksignaal veroorzaakt.
Hoewel de principes van de uitvinding hierboven zijn beschreven aan de hand van bepaalde uitvoeringsvormen en wijzigingen daarvan, is het duidelijk dat de beschrijving slechts bij wijze van voorbeeld is gegeven en de uitvinding niet daartoe is beperkt.