DE2031646C2 - Verfahren zur Kompression von Bildübertragungsdaten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Solche Lauflängenkodierverfahren sind bereits bekannt (vgl. »IRE Transactions on Communications Systems«, 1961, S.215-222.

Die Technik der Bandbreitenkompression bei der Faksimile- oder Bildübertragung in Übertragungs- und Wiedergabesystemen für graphische Vorlagen ist an sich bekannt und in ihren allgemeinen Gesichtspunkten beispielsweise aus den US-Patentschriften 33 47 981 von Kagan u. a. und 33 94 352 von Wernikoff u. a. ersichtlich. Diese Systeme bestehen grundsätzlich aus einer beliebigen Ausführung eines Bild- oder Faksimileabtasters, der eine zur Übertragung und Wiedergabe bestimmte Vorlage abtastet und die Ergebnisse dieses

Abtastvorgangs einer Datenkodiervorrichtung mit Bandbreitenverringerung zuführt Die Datenkodiervorrichtung erzeugt daraus kodierte Ausgangssignale, die in einer bestimmten Beziehung zu den auf der Fläche der wiedercugebenden Vorlage befindlichen Zeichen stehen. Die kodierten Signale werden einschließend zu einem an einer entfernten Stelle befindlichen Empfänger übertragen, der die aufgefangenen Signale dekodiert und die dekodierte Information einem Aufzeichnungsgerät zuführt, das seinerseits ein Fasimiie der ursprünglichen Vorlage herstellt.

Eine Hauptschwierigkeit bei der Verwendung von Bildübertragungssystemen ist die zur Übertragung der für eine genaue Wiedergabe erforderlichen umfangreichen Datenmenge benötigte Zeit. Bei den bisherigen Lösungen zur Kompression der übermittelten Daten wurden verschiedene Kode und Kodierungstechniken verwendet, die typischerweise auf der statistischen Wahrscheinlichkeit beruhen, daß die abgetastete Information stationär ist oder für wenigstens eine endliche Zeitspanne stationär bleibt.

In der vorgenannten US-Patentschrift von Wernikoff u.a. wird beispielsweise ein Verfahren beschrieben, durch das gleichzeitig der Kompressionswirkungsgrad mehrerer verschiedener Kodiergeräte ausgewertet und dann dasjenige Gerät angegeben werden kann, welches den zeitlich am wenigsten weit zurückliegenden Abtastungsabschnitt mit der kleinsten Anzahl von Ziffern darstellt. Daraufhin wird das Kopiergerät mit dem höchsten Wirkungsgrad ausgewählt und zur 3C Übertragung der komprimierten Daten eingesetzt. Dieses Vorgehen ermöglicht, wahlweise Kodiergeräte in jeder beliebigen Kombination einzusetzen, so daß das in jedem Augenblick verwendete Kodiergerät die jeweils beste Wahl für den betreffenden Abtastabschnitt darstellt. Die von Wernikoff vorgeschlagene Lösung ermöglicht zwar einen verbesserten Wirkungsgrad der Kompression für eine bestimmte Klasse von Daten, ist jedoch in ihren Möglichkeiten begrenzt, da die Anzahl der für ein S> stern verwendbaren Kodiergeräte einen endlichen Wert haben muß und die hohen Kosten für mehr als 3 oder 4 unterschiedliche Kodiergeräte zur Unterbringung unterschiedlicher Datenstatistiken in einem einzigen System diese Lösung für die meisten Anwendungen weniger geeignet erscheinen lassen.

In der vorgenannten US-Patentschrift von Kagan ist ein Verfahren beschrieben, bei dem die abgetasteten Zeichen durch »Differentiation«, d. h. Zerlegung einer graphischen Vorlage in kleine Abschnitte in X- und in K-Richtung erhalten werden. Da der Abstand zwischen den Zeichen typischerweise kurz oder lang sein kann, verwenden Kagan u. a. ein Kodierverfahren für die Anwendung eines langen und eines kurzen Binärkode in jeder gewünschten Kombination, wobei der jeweils verwendete Kode durch ein vorgestelltes Etennzifferbit unterschieden oder ermittelt wird.

Diese Technik liefert sehr gute Ergebnisse, wenn der lange Kode sehr häufig auftritt, d. h. wenn die Trennung oder der Abstand zwischen den Zeichen häufig sehr groß ist. Der Wirkungsgrad des Systems fällt jedoch sehr rasch ab, wenn viele kurze Kode erforderlich sind, welche eine kleine Trennung zwischen den 2Ieichen anzeigen. Dieser Abfall des Wirkungsgrades ist darauf zurückzuführen, daß das erforderliche Kennzifferbit für den kurzen Kode prozentual einen größeren Anteil der Bandbreite (etwa 33%) als für den langen Kode einnimmt (nur etwa 11%). Außerdem ist die entsprechende Vorrichtung nur für 2 Kodelängen verwendbar, die unter bestimmten Zeichenbedingungen zu einem nicht einwandfreien Beiriebsvorgang führen. Wenn beispielsweise ein aus 3 Bit bestehender kurzer Kode zuzüglich des Kennzifferbits verwendet wird und die Zeichen 2 Bildelemente voneinander entfernt sind, benötigt das System die doppelte Bandbreite (üder Übertragungszeit) im Vergleich zu einer Übertragung ohne Datenkompression. Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten geben Kagan u. a. an, daß noch mehr Kodekombinationen verwendet werden können, indem weitere Kennzifferbits zur Kennzeichnung der vergrößerten Kodeauswahl hinzugefügt werden. Dadurch wird natürlich der Übertragungswirkungsgrad weiter herabgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das bei möglichst kleinem Aufwand für die zu seiner Durchführung benötigten Hilfsmittel eine noch weitergehende Verkürzung der Übertragungszeit und einen höheren Wirkungsgrad ermöglicht

Diese Aufgabe wird mit Hilfe der in dem Patentanspruch gekennzeichneten Maßnahmen gelöst.

Die Erfindung ermöglicht die selbsttätige Kompression der Bandbreite oder der Übertragungszeit für die Daten, vermittels deren an einer entfernten Stelle ein Faksimile oder eine Kopie einer ursprünglichen graphischen Vorlage erstellt wird. Bei der Untersuchung der Vorlage werden die abgetasteten Daten einem von zwei möglichen Datenzuständen zugeordnet. Bei der Abtastung einer Schreibmaschinenschrift enthaltenden Seite ermittelt und identifiziert beispielsweise die Abtastvorrichtung die maschinengeschriebenen Schriftzeichen als schwarze Elemente und die unbeschriebene Papierfläche als weiße Elemente. Wenn die weißen Abschnitte und die schwarzen Abschnitte verhältnismäßig kurz sind, hat es wenig Sinn, die Daten zu komprimieren, da der dabei erhaltene Gewinn nur klein ist. Wenn jedoch ein größerer Abschnitt einer abgetasteten Linie entweder rein schwarz oder rein weiß ist, läßt sich der zur Übermittlung der Daten verwendete Signalkode vereinfachen, indem die zur Übertragung der langen Datenreihe einer einz-gen Farbe benötigten Daten komprimiert werden. Wenn ein Gemisch von kurzen und langen Durchläufen komprimiert wird, kann die durchschnittliche Verringerung ganz erheblich sein, auch wenn die bei kurzen Durchläufen mögliche Verringerung im allgemeinen nur klein ist.

Ein Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß eine neue Familie von Anpassungskode geschaffen wird, welche die Anzahl der zur Beschreibung einer abgetasteten Vorlage erforderliche Gesamtzahl von Binärziffern (Bits) herabsetzt, wobei sich diese Anpassungskode sowohl auf einzelne als auch auf mehrere Abtastzeilen anwenden lassen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein einzigartiges Übertragungsformat geschaffen wird, durch welches die Einflüsse von Übertragungsfehlern infolge des Rauschpegels im Übertragungskanal oder von zeitweiligen Unterbrechungen der Übertragung auf ein Minimum herabgesetzt werden. Weitere Vorteile, sowie die Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Vorlage, die in einer willkürlichen Anordnung Zeichen enthält und in Elementarflächen unterteilt ist;

Fig. 2 ist ein Zustandsdiagramm und zeigt die

■ Ermittlung mehrerer Zeilen des in F i g. 1 dargestellten Vorlagenausschnitts durch die Abtastvorrichtung;

F i g. 3 ist ein Übertragungsdiagramm und zeigt die Form der für die Zeile A entsprechend der Erfindung übermittelten Daten;

Fig.4 ist ein Übertragungsdiagramm und zeigt die Form der für die Zeile D entsprechend der Erfindung übermittelten Daten bei Ausdehnung des Kodes;

F i g. 5 ist ein Übertragungsdiagramm und zeigt die kodierte Übertragungsform der Zeile N entsprechend der Erfindung;

F i g. 6 ist ein Übertragungsdiagramm und zeigt die kodierte Übertragungsform der Zeile P entsprechend der Erfindung;

F i g. 7 zeigt das Format eines einzigen Übertragungsrahmens entsprechend der Erfindung;

F i g. 8 ist eine Tabelle der entsprechend der Erfindung verwendeten Anpassungskode;

F i g. 9 ist ein Blockschaltbild eines zur Durchführung der Erfindung geeigneten Abtast-, Übertragungs- und Wiedergabesystems für graphische Vorlagen;

Fig. 10 ist eine Tabelle zur Kennzeichnung des Übergangstyps bei Verwendung eines Zweizeiler.-Algorithmus;

F i g. 11 ist eine zur Ausführung der Erfindung verwendete Abrundtabelle.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll anhand der Zeichnung erläutert werden, in welcher eine wiederzugebende Vorlage ganz allgemein in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Zum Zwecke der Veranschaulichung ist die Vorlage 10 in 50 bezifferte Spalten und mehrere alphabetisch bezeichnete Zeilen unterteilt worden. Durch die Schnittstelle jeder Zeile mit einer Spalte wird somit eine diskrete Elementarfläche der Vorlage 10 gekennzeichnet.

Da das hier dargestellte Gitternetz quer über die Seite nur in 50 Elementarflächen unterteilt ist, muß besonders darauf hingewiesen werden, daß diese Anzahl lediglich zur Erläuterung gewählt ist, und normalerweise eine wesentlich höhere Zahl gewählt wird, die natürlich von der Empfindlichkeit der jeweils verwendeten Abtastvorrichtung abhängt. In Anbetracht dieser Voraussetzungen ist zu ersehen, daß die Adressen für die Zeile A in der Darstellung von 1 bis 50 verlaufen, für die Zeile B von 51 bis 100, für die Zeile C von 101 bis 150 usw. Wenn eine Abtastvorrichtung eine solche Elementarempfindlichkeit aufweist, aufgrund deren sie in der Fläche eines einzigen der hier dargestellten Elementarflachen zwischen schwarz und weiß unterscheiden kann, ist sie in der Lage, Signale zu erzeugen, durch welche die willkürlichen Kennzeichen auf der Fläche der Vorlage 10 wiedergegeben werden.

Wenn das Ausgangssignal der Abtastvorrichtung in digitaler Form ist, so daß durch die Abtastung einer weißen Elementarfläche ein Ausgangssignal 0 und durch die Abtastung einer schwarzen Elementarfläche ein Ausgangssignal 1 erzeugt wird, werden bei Abtastung der Zeile A, dann der Zeile B, dann der Zeile C usw. Folgen von Nullen und Einsen erhalten, wie in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt. Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit sind in Fig. 2 zur Darstellung der Erfindung nur die Digitalzeichen für die Zeilen A, D, N und /"dargestellt.

Es ist bekannt, daß in dieser Form vorliegende Daten über ein geeignetes Übertragungsmedium übertragen und von einem entfernten Empfänger aufgefangen werden können, der die Daten zum Betrieb einer Druckvorrichtung verwendet, durch welche eine Wiedergabe der ursprünglichen Vorlage an der entfernten Stelle erhalten wird. Bei Betrachtung der Anzahl von Zeichenbits in dem in Fig. 2 dargestellten Vorlagenausschnitt 10 läßt sich jedoch bereits ersehen, daß eine Reihenübertragung der zur Wiedergabe jeder Zeile benötigten Daten eine zu lange Übertragungszeit in Anspruch nehmen würde. Bei Verwendung einer Anpassungskodetechnik nach der Erfindung läßt sich jedoch die zur Übertragung der Zeichen benötigte Übertragungszeit erheblich herabsetzen.

Das erfindungsgemäße Kodierverfahren paßt sich von selbst an das sich ändernde Verhalten der Daten an, so daß zur Erzielung einer erheblichen Verringerung der Komplexität nur ein Kodierschema erforderlich ist und der Wirkungsgrad gleichzeitig einen Wert annimmt, der in den meisten Fällen denjenigen bei Verwendung eines endlichen Satzes von Kode übersteigt, wie es bei bestimmten bekannten Einrichtungen der Faii ist.

Entsprechend der Erfindung wird ein Anpassungskode mit einer ursprünglichen endlichen Kodelänge willkürlich ausgewählt. So kann beispielsweise ein aus 3 Bits bestehender Binärkode (3-Bit-Kode) gewählt werden, der für Durchlauflängen von schwarzen oder weißen Elementarflächen von jeweils 7 oder weniger entsprechenden Flächen verwendbar ist. Wenn die Durchlauflänge beispielsweise nur aus Nullen besteht und weniger als 7 Elementarflächen umfaßt, kann der 3-Bit-Binärkode diese Durchlauflänge darstellen. Somit kann jede Durchlauflänge von 7 oder weniger Elementarflächen durch einen 3-Bit-Binärkode anstelle der 7 ursprünglichen Bits dargestellt werden, die zur Übertragung der Daten in einer Datenfolge erforderlich wären.

Bei Betrachtung beispielsweise der in F i g. 2 dargestellten Zeile A zeigt sich, daß bei Verwendung des 3-Bit-Kodes das gewählte Minimum von 3 Bits digitaler Information zur Übertragung der Zeichen erforderlich ist, welche die ersten 3 schwarzen Elementarflächen in der Zeile A darstellen. Diese Daten würden dann durch das 3-Bit-Wort 011 dargestellt. Gleicherweise werden 3 Bits benötigt, um die anschließende Folge von 5 weißen Elementarflächen zu kennzeichnen, die dann durch das Kodewort 101 dargestellt wird. Das stellt offensichtlich eine kleine Einsparung im Hinblick auf die Gesamtzahl der erforderlichen Bits dar, da die benötigte Übertragungszeit nur 3/4 der Zeit ist, die zur Übertragung der Daten ohne Kompression erforderlich wäre

Bei Betrachtung der nächsten Folge von Elementarflächen, nämlich Zeile A, Spalten 9 bis 11 zeigt sich, daß diese 3 Elementarflächen durch das 3-Bit-Kodewort 011 anstelle durch die 3 Nullen dargestellt werden können, die für die Reihenübertragung erforderlich wären. Beim nächsten Übergang ist wiederum ersichtlich, daß 3 Datenbus erforderlich sind, nämiich Ί00, um die anschließenden 4 Bits weißer Zeichen zu übertragen. Für den Rest der Zeile A zeigt sich jedoch, daß die übrigen Übergänge sämtlich in der in F i g. 3 dargestellten Weise unter Verwendung eines 3-Bit-Kodes übertragen werden können, und sich für die Zeile eine Nettoeinsparung an Übertragungszeit ergibt. Bei Verwendung des 3-Bit-Kodes können daher die 50-Bits-Daten der Darstellung von Zeile A. welche 12 Übergänge darstellen, zu 36-Bits-Übertragungsdaten komprimiert werden, so daß sich eine Einsparung vor 14 Bits Übertragungszeit ergibt.

An dieser Stelle ergibt sich notwendigerweise die Frage, was passiert, wenn eine Durchlauflange dei Zeichen einer Farbe in der Vorlage 10 länger ist als die

bis jetzt beschriebenen 7 Elementarflächen. Es wäre nicht zulässig, das 3-Bit-System fortzusetzen und ein zweites 3-Bit-Wort zu erzeugen, da dann der Empfänger nicht feststellen könnte, ob nach dem 3-Bit-Wort 111 ein Übergang stattgefunden hat oder nicht. Dieses Problem könnte natürlich dadurch gelöst werden, daß an jedes 3-Bit-Wort wie bei den bekannten Verfahren einfach ein zur Kennzeichnung der Übertragung dienendes viertes Kennzeichen angehängt wird, wodurch jedoch wiederum die Länge jedes 3-Bit-Worts effektiv auf 4 Bits gesteigert werden würde, so daß beispielsweise im Falle der Zeile A 12 zusätzliche Bits oder insgesamt 48 Bits zur Übertragung des ursprünglich aus 50 Bits bestehenden Signals notwendig sein würden. Das ist offensichtlich eine nicht zufriedenstellende Lösung.

Wenn die tatsächliche Durchlauflänge von den je nachdem vorhandenen Nullen oder Einsen größer ist ais der maximale Kodewert von 111 oder 7 Elementarflächen der jeweils gleichen Farbe, ist es entsprechend der Erfindung erforderlich, auf das vorausgehende 3-Bit-Wort (111) ein zweites Wort folgen zu lassen, das um eine Ziffer langer ist als der vorausgehende Kode. Anders ausgedrückt, wenn die Durchlauflänge gleich oder größer ist als 7 Elementarflächen, welches die größte Anzahl darstellt, die durch 3 binäre Ziffern dargestellt werden kann, dann muß der Kode das 3-Bit-Wort durch Zählung bis zu 7 Elementarflächen auffüllen und anschließend zu einem 4-Bit-Wort umschalten, um den verbleibenden Abschnitt der Durchlauflänge aufzuzeichnen. Durch Verwendung eines 3-Bit-Kodeworts bis zur maximalen Durchlauflänge von 7 und anschließende Hinzufügung eines 4-Bit-Kodeworts läßt sich somit eine Durchlauflänge in einer einzigen Farbe von wenigstens 7 + 15 oder 22 Elementarflächen verarbeiten.

Wenn beispielsweise eine Durchlauflänge von 7 Flächen auftritt, wird das 3-Bit-Wort 111 erzeugt, das von einem 4-Bit-Kode von 0000 gefolgt ist, der anzeigt, daß die Durchlauflänge 7 Elementarflächen betrug. Damit wird dem Empfänger angezeigt, daß die Durchlauflänge in der Tat auf 7 Elementarflächen begrenzt war. Unter diesen Bedingungen ergibt sich keine Nettoeinsparung, da der 3-Bit-Kode plus dem 4-Bit-Kode der Anzahl der darzustellenden Elementarflächen entsprechen. Wenn jedoch die Durchlauflänge zwischen 8 und 21 Elementen beträgt, läßt sich ersehen, daß sich auch für expandierende Kode ein Nettogewinn ergibt Das aus 3 Bits bestehende erste Wort und das aus 4 Bits bestehende zweite Wort können zur Darstellung jeder beliebigen Durchlauflänge von bis zu 22 Flächen verwendet werden. Ein Beispiel dieser Verschiebung in der Wortlänge von 3 zu 4 Bits läßt sich anhand der Zeile D der F i g. 1 ersehen, die in Zeile D der F i g. 2 in die Form 0 — 1 gebracht worden ist und in F j g. 4 in kodierter Form dargestellt ist.

Vor Betrachtung eines Beispiels für die Kodeausdehnung oder -expansion muß jedoch noch eine zusätzliche Regel der Erfindung erklärt werden. Genau wie die Vorrichtung bei der Ermittlung eines Durchlaufs gleicher Flächen von 7 oder mehr Flächen Lange zu einem 4-Bit-Wort übergeht, sind auch Mittel vorgesehen, vermittels deren die Kodewortlängen bei der Ermittlung gleicher Durchläufe von weniger als einem vorbestimmten Prozentsatz der Kodewortkapazität komprimiert werden können. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurde eine kurze Länge von 25% der gerade verwendeten Wortlänge als Kriterium zur Herbeiführung der Wortlängenverringerung ausgewählt.

Wenn beispielsweise gerade eine 3-Bit-Kodelänge (n- 3) verwendet wird und eine Durchlauflänge in einer einzigen Farbe von nur einer Elementarfläche ermittelt wird, dann ist 1 aus 7 weniger als 25% und die Anpassungsvorrichtung bewirkt, daß die zur Darstellung der nächsten Durchlauflänge der gleichen Farbe verwendete Wortlänge gleich ist n—\ oder 2 Bits, welche ein Maximum von 3 gleichen Elementarflächen

ίο iinzeigen kann. Wenn dann die anschließende Durchlauflänge in dieser Farbe trotzdem größer ist als 3 Elementarflächen und beispielsweise 8 gleiche Elementarflächen umfaßt, erzeugt die Vorrichtung selbsttätig nach Ermittlung der ersten drei gleichen Flächen ein π-1-Bit und dann ein /7-Bit zur Verarbeitung des Restes, so daß die beispielsweise gewählte Länge von 8 Flächen durch die aufeinanderfolgenden Wörter 11 101 dargestellt werden würde. Wenn die Durchlauflänge entsprechend 16 Elementarflächen lang ist, würden 2 Umschaltungen auftreten, und die Durchlauflänge würde durch die aufeinanderfolgenden Wörter 11111 0110 usw. dargestellt.

Wie sich aus Zeile D (F i g. 4) ersehen läßt, kann die erste weiße Durchlauflänge von 4 Datenbits durch das 3-Bit-Wort 100 dargestellt werden. In entsprechender Weise kann die nachfolgende schwarze Durchlauflänge von 3 schwarzen Datenbits durch das 3-Bit-Wort 011 dargestellt werden. Die dritte Durchlauflänge ist jedoch 13 Datenbits lang und erfordert, daß der Sender nach Zählung von 7 gleichen Elementarflächen und Darstellung derselben durch das Wort 111 zu einem (n+\)- oder einem 4-Bit-Kode umschaltet, um die Daten zu übertragen, welche die übrigen 6 Elementarflächen darstellen. Somit zeigt das unmittelbar auf das 3-Bit-Wori 111 folgende 4-Bit-Wort 0110 an, daß die Durchlauflänge insgesamt 13 weiße Flächen betrug.

Die Zeichen verändern sich dann zu Schwarz für eine Elementarfläche, so daß das vierte Wort (IV in Fig.4) erneut 3 Bits lang ist, und die eine schwarze Elementarfläche durch 001 dargestellt wird. Für den nächsten schwarzen Durchlauf ist jetzt die Verwendung eines 2-Bit-Kode erforderlich, da 1 weniger als 25% von 7 beträgt. Es sollte vielleicht an dieser Stelle erwähnt werden, daß die Kodelängen für die schwarzen und weißen Durchläufe völlig unabhängig voneinander sind und ausgedehnt oder zusammengezogen werden können, ohne einen Einfluß auf die Wortlängen der anderen Farbzeichen zu haben.

Zu Ende des vierten Wortes findet ein weiterer Übergang zu Weiß statt, wobei dann der fünfte Durchlauf von 6 weißen Elementarflächen Länge durch das 3-Bit-Wort 110 (V in Fig.4) übertragen werden kann. Da jedoch die vorausgehende »weiBe« Wörilänge (III') 4 Bits lang war und die nunmehrige Länge nicht gleich oder weniger als 25% der Maximalzahl von Flächen ist, die durch das 4-Bit-Wort verarbeitet werden können, muß das 4-Bit-Wort zum Beginn des nächsten weißen Durchlaufes verwendet werden, und der fünfte Durchlauf (V) wird als 0110 übertragen.

Bei dem nächsten Übergang ist ersichtlich, daß der schwarze Durchlauf 13 Elementarflächen lang ist und sich der schwarze Kode daher anpassen muß, um diese um 3 Elementarflächen größere Länge zu verarbeiten. Das geschieht durch Erzeugung zunächst eines 2-Bit-Worts 11 (VI), welches die ersten 3 schwarzen Bits darstellt und gefolgt wird von einem 3-Bit-Datenwort (VI') in der Form 111, welches anzeigt, daß außer den ersten 3 schwarzen Elementarflächen noch 7 weitere

übrig bleiben und durch einen 4-Bit-Kode (VI") 0010 ausgedrückt werden, welcher die übrigen 3 schwarzen Elementarflächen darstellt. Dabei ist zu beachten, daß die Regeln für die Verkürzung einer Kodelänge nicht angewendet werden, wenn unmittelbar vorher eine Kodeausdehnung erforderlich war. Somit wird in dem vorstehenden Beispiel ein 4-Bit-Kode zur Einleitung des nächsten schwarzen Durchlaufs verwendet.

Die siebente und die achte Durchlauflänge sind jeweils 5 Elementarflächen lang und müssen beide durch die 4-Bit-Worte 0101 (VII) und 0101 (VIII) dargestellt werden. Die nächsten schwarzen und weißen Kode verändern sich nicht, da 5 größer ist als 25% von 15, der maximalen Kapazität des 4-Bit-Worts, und weniger ist als 15. Es läßt sich ersehen, daß die in den 50 Elementarflächen der Zeile D enthaltenen 50 Bits übertragbarer Daten nunmehr auf nur 38 Übertragungsbits komprimiert worden sind und sich somit eine Einsparung in der Länge von 12 Übertragungsbits ergibt.

Bei dieser vereinfachten Erklärung ergibt sich als nächste Frage, was passiert, wenn eine Durchlauflänge einer einzigen Farbe langer ist als 22 Elementarflächen, d. h. der maximalen Anzahl, die durch die aufeinanderfolgenden 3-Bit-Worte und 4-Bit-Worte dargestellt werden kann. Die Antwort besteht darin, daß dann, wenn das auf das vorausgehende 3-Bit-Wort folgende 4-Bit-Wort die Form 1111 (n+\) hat, der Übertrager sich zu einer Wortlänge von (V)+ 2) umschaltet, sich dann, wenn die gesamte Wortlänge mit Einsen gefüllt ist, wieder zu einer (n+3)-Wortlänge usw. umschaltet, wobei eine Begrenzung nur durch die Betriebseigenschaften der Vorrichtung gegeben ist. Das läßt sich anhand der Zeile N der F i g. 1 und 2 zeigen, in der eine weiße Durchlauf länge von 16 Elementarflächen von einer schwarzen Durchlauflänge von 27 Flächen und diese wiederum von einem weißen Durchlauf von 6 Flächen gefolgt wird.

Wie Fig.5 zeigt, kann die erste Durchlauflänge beispielsweise in der Form eines ersten 3-Bit-Worts 111

(I) übertragen werden, das die ersten 7 Flächen verarbeitet und gefolgt wird von einem 4-Bit-Wort 1001 (P), welches für die nächsten 9 Elementarflächen steht. Dann tritt ein Übergang zu Schwarz auf, in welchem die ersten 7 schwarzen Flächen durch das 3-Bit-Wort 111

(II) dargestellt werden, das von einem 4-Bit-Wort in der Form 1111 (IP) gefolgt wird, welches für die nächsten 15 Flächen steht, und an die sich schließlich ein 5-Bit-Wort 00110 (IP) anschließen, welches die nächsten 6 schwarzen Elementarflächen verarbeitet. Die Daten gehen dann für die übrigen 6 Elementarflächen der Zeile N über zu Weiß, welche durch das einzige 4-Bit-Wort

4 »_nl

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Wie Fig.5 ^eigt, können die 3 Durchlauflängen, welche sich beim Abtasten der Zeile N im Wege der Abtastvorrichtung befinden, durch 23 Datenbits übertragen werden, so daß sich eine Einsparung von 27 Datenbits Länge in der Übertragungszeit ergibt, welche ansonsten für die Reihenübertragung aller die einzelnen Elementarflächen darstellenden Datenbits erforderlich wäre.

Wenn die abgetastete Zeile völlig weiß ist wie es beispielsweise in Zeile P der Fall ist, können die ursprünglichen 50 Nullen, welche die 50 weißen Elementarflächen darstellen, zu 12 Stellen komprimiert werden, welche aus dem 3-Bit-Wort 111, dem 4-Bit-Wort 1111 und dem 5-Bit-Wort 11100 bestehen, wie in Fig.6 der Zeichnung dargestellt ist. Wenn der weiße Kode durch die vorausgehenden Durchlauflängen auf 6 Bits ausgedehnt worden ist, können die 50 weißen Elementarflächen durch nur 6 Bits dargestellt werden, so daß sich eine Einsparung von 44 Bits ergibt. Wie sich somit ersehen läßt, führt das System zu einer erheblichen Einsparung an Zeit oder Bandbreite, wenn eine Abtastung nur eine einzige Farbe ergibt. Diese Einsparung wird im Vergleich zu einer nicht komprimierten Übertragung um so höher, je mehr die Empfindlichkeit der Abtastvorrichtung gesteigert wird (d. h. die Größe der Elementarflächen verringert wird). Der Mechanismus, welcher die Empfangsvorrichtung verschlüsselt und dieser anzeigt, daß ein Übergang aufgetreten ist, ist eine logische Dekodiervorrichtung, welche dem Empfänger ermöglicht, festzustellen, ob das vorausgehende Kodewort seinen Maximalwert erreicht

ιιαι uuci muli, rviiui.1 j dusg^uiuliM, wliin 111 ^iiiuiii vorausgehenden Wort ein oder mehrere Nullen erscheinen, wird dadurch ausgedrückt, daß zu Beginn des nachfolgenden Worts ein Übergang auftritt. Wenn in einem 3-Bit-Wort keine Nullen auftreten, weiß der Empfänger, daß ein 4-Bit-Wort folgt. Wenn in diesem 4-Bit-Wort ein oder mehrere Nullen auftreten, weiß der Empfänger wiederum, daß zu Beginn des nächsten Worts ein Übergang auftritt, und der Empfänger wird in einer solchen Weise verschlüsselt, daß er ein n-Bit-Wort aufnehmen kann, welches die Ausdehnung der nachfolgenden Durchlauflänge von entgegengesetzter Farbe anzeigt. Wenn in dem 4-Bit-Wort jedoch keine Nullen erscheinen, dann ist das nächste Wort ein 5-Bit-Wort usw.

Zur Erzielung einer unabhängigen Kodelänge ist ein Kodewort oder in der vorstehend beschriebenen Weise eine Reihe von Kodewörtern in genaue Beziehung gebracht zu den schwarzen Durchlauflängen, und das nachfolgende Kodewort oder eine Reihe nachfolgender Kodewörter ist/sind in Beziehung gesetzt lediglich zu den weißen Durchlauflängen usw. Die schwarzen und die weißen Kodewörter wechseln sich stets gegenseitig ab, es sei denn, daß in dem vorausgehenden Wort keine Nullen erschienen sind. Wenn in einem 3-Bit-Wort (in dem n = 3 ist) keine Nullen erscheinen, wird das Wort stets von einem (n+1)- Kode wort gefolgt usw. Ein Hauptvorteil dieses Schemas besteht darin, daß sich das System bei Auftreten sehr langer Durchlauflängen gleicher Farbe selbsttätig während der Übertragung auf längere Wortlängen umschaltet.

Es besteht ein sehr enger Zusammenhang zwischen aufeinanderfolgenden schwarzen Durchlauflängen und aufeinanderfolgenden weißen Durchlauflängen, d. h. kurze schwarze Durchlauflängen bleiben in der Regel kurz oder lange schwarze Durchlauflängen bleiben in der Regel auch lang. Die schwarzen Durchlauflängen in der Überschrift eines Zeitungsartikels sind beispielsweise langer als die schwarzen Durchlauflängen in dem gedruckten Text. Diese Eigenschaft wird dahingehend zum Vorteil ausgenutzt, daß eine neue Durchlauflänge jeweils mit der gleichen Kodelänge angefangen wird, die zur Beendigung der vorausgehenden Durchlauflänge der gleichen Farbe verwendet wurde. Wenn beispielsweise ein Kode von /7+3 Länge die weiße Durchlauflänge darstellen kann, die durch eine schwarze Durchlauflänge unterbrochen wird, wird zur Einleitung der nächsten weißen Durchlauflänge im Anschluß an die Beendigung des schwarzen Zeichens ebenfalls ein Kode von /7+3 Länge verwendet. Das gleiche trifft auch auf die dazwischen befindliche schwarze Durchlauflänge zu.

Außer dem neuen Mittel der Schaffung einer neuen

Familie von Anpassungskode, welche die Anzahl der zur Beschreibung einer abgetasteten Vorlage erforderliche Anzahl von Binärziffern verringern kann, wird durch die Erfindung ein einzigartiges Übertragungsformat angegeben, durch welches die Einflüsse von Übertragungsfehlern aufgrund des Störsignals und/oder unbeabsichtigter Unterbrechungen der Übertragung auf ein Minimum herabgesetzt werden. Das zur Ausführung der Erfindung mit dem Einzeilen-Anpassungskodealgorithmus (d. h. der entsprechenden Technik) verwendete Übertragungsformat ist in F i g. 7 dargestellt und weist für jeden Übertragungsrahmen einen Synchronisationskode, einen Kopfkode und einen kodierten Datenabschnitt auf.

Für das hier dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Synchronisationskode gewählt worden, der aus 11 Einsen besteht, die von 010 gefolgt werden, wobei sich genau so gui auch andere Kode auswählen lassen. Da die Daten in einem kontinuierlichen Strom von Nullen und Einsen übertragen werden, wird ein unverwechselbarer Synchronisationskode benötigt, der durch die kodierten Daten nicht willkürlich erzeugt werden kann, um die Möglichkeit auszuschließen, daß willkürlich ein künstlicher Synchronisationskode erzeugt wird. Dazu ist erforderlich, das vorstehend beschriebene Kodierverfahren abzuändern, um das Auftreten von 11 oder mehreren aufeinanderfolgenden Einsen auszuschließen. Das erfolgt dadurch, daß ungerade Kodelängen vervollständigt werden und das Auftreten bestimmter Kodewerte ausgeschaltet wird, wie in Fig.8 der Zeichnung dargestellt ist. Zur Vereinfachung der Vorrichtung wird die maximale Kodelänge der bevorzugten Ausführungsform entsprechend der in F i g. 8 dargestellten Tabelle auf 6 Bits begrenzt.

Um die Kodiervorrichtung in die Lage zu versetzen, jeden Rahmen richtig zu beginnen und sich von dem Auftreten von Übertragungsfehlern zu erholen, wird unmittelbar nach dem Synchronisationskode eine als Kopf bezeichnete Durchlauflänge übertragen, wie F i g. 7 zeigt. Der Kopf besteht aus einem Binärkode, welcher die Startstelle der nächsten Elementarfläche angibt, einem W-Kode, einem ß-Kode und einem P- Kode. Das erste Binärwort stellt die Zahl dar, die einer bestimmten Elementarfläche entspricht, welche entsprechend einem Schema dadurch erhalten werden kann, daß die Stellen in jeder Zeile ausgezählt werden und die Zählung von Zeile zu Zeile fortschreitet. So wäre beispielsweise die Zahl der unmittelbar unterhalb der Fläche 50 liegenden Elementarfläche 100 usw. Die Anzahl der für dieses erste »Kopfwort« erforderlichen Binärbits wird durch die Auflösung der Abtastvorrichtung und die Maximalgröße der abtastbaren Vorlage bestimmt. Anders ausgedrückt, jeder Elcrncntarfläche wird eine ganz bestimmte Zahl zugeordnet, und das »Wort« muß dann in der Lage sein, die größte zugeordnete Zahl binär darzustellen. Zur Bezeichnung einer am Beginn stehenden Elementarfläche kann jedoch auch jedes andere geeignete Stellenanzeigesystem verwendet werden.

Der nachfolgende W-Kode ist ein 3-Bit-Kode und beschreibt die Kodelänge des ersten weißen Kode in diesem Rahmen. Der ß-Kode, welcher auf den W-Kode folgt, ist ein 3-Bit-Kode und zeigt die Kodelänge des ersten schwarzen Kode in dem Rahmen an. Die 3-Bit-Länge wird natürlich durch die gewählte maximale Datenkodenlänge bestimmt Beispielsweise kann der 6-Bit-Kode durch 3 Bits dargestellt werden, wenn jedoch ein maximaler Datenkode auf 8 Bits verwendet wird, ist eine 4-Bit-Länge erforderlich usw. Der P-Kode ist ein 1-Bit-Kode und beschreibt den Zustand (schwarz oder weiß) des Anfangselementes in der auf den f-Kode folgenden Datenfolge.

An die Kopfinformation schließen sich dann die in der vorstehend beschriebenen Weise kodierten Daten an und nehmen den übrigen TeM des Rahmens ein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung folgen die

ίο kodierten Daten in einer veränderlichen Länge von 256 bis zu 267 Bits. Die Schwankungen in der Länge des Datenabschnitts des Rahmens werden durch die Möglichkeit unterschiedlicher Kodelängen verursacht. Mit anderen Worten, der Datenabschnitt des Rahmens wird von selbst nach dem ersten Übergang beendet, nachdem die Anzahl der kodierten Datenbits den Wert 256 erreicht hat. Wenn die kodierten Daten beispielsweise zu 254 Bits aufgelaufen sind und ein Übergang auftritt, an den sich eine Durchlauflänge anschließt, die zur Darstellung ihrer Länge 8 Datenbits benötigt, wird der Rahmen bei Erreichen des 262ten kodierten Datenbits beendet.

Im Anschluß an den kodierten Datenabschnitt jedes Rahmens wird der nachfolgende Rahmen durch den Synchronisationskode des Rahmens und die Kopfinformation eingeleitet, an welche sich die nächste Folge von kodierten Datenbits anschließt. Wie in den Beispielen der F i g. 3 bis 6 dargestellt, verändert sich die aus der Kodierung ergebende Verringerung (welche auch als Kompressionsverhältnis bezeichnet wird) von Zeit zu Zeit entsprechend der durch die Abtastung getroffenen Information (d. h. der Anzahl von Buchstaben oder Gegenständen). Da die Geschwindigkeit der Eingangselemente und die Geschwindigkeit der Übertragungs- bits im allgemeinen konstant sind, müssen in der Übertragungsvorrichtung und in der Empfangsvorrichtung Puffer vorgesehen sein, um die durch das Kodierverfahrens bedingten Schwankungen der Bitgeschwindigkeit auszugleichen. In Anbetracht der äußerst großen Schwankungen der Kompression, welche bei vielen Vorlagen möglich sind, kann die Puffergröße sehr groß werden. Für dieses Problem bietet sich die folgende Lösung an:

Wenn Abschnitte einer rein weißen Vorlage abgetastet werden, wird das Kompressionsverhältnis sehr groß, und folglich wird der Puffer leer. Da eine Folge aufeinanderfolgender Nullen, die bei einem leeren Pufferzustand erhalten wird, durch das Dekodiergerät falsch verstanden werden würde, 1st es erforderlich, den Synchronisations- und den Kopfkode immer dann einzusetzen, wenn der Puffer leer ist, so daß sich ein kurzer Rahmen ergibt, in dem der Datenabschnitt zwischen 2 bis 250 Datenbits enthält

Wie bereits ausgeführt, bedingen die vorkommenden Schwankungen und das Kompressionsverhältnis die Anordnung sehr großer Puffer (angenähert 1,5 χ 10⁶ Bits für eine Vorlage von 21,6 χ 27,9 cm Größe, die mit 37,78 Zeilen pro Zentimeter (96 Zeilen pro Zoll) abgetastet wird). Die Puffergröße läßt sich erheblich verringern, wenn die in der abgetasteten Vorlage gegebenen natürlichen Speichermöglichkeiten ausgenutzt werden. Das kann dadurch erfolgen, daß die Abtastgeschwindigkeit gesteuert wird, wenn eine mechanische Faksimile-Abtastvorrichtung verwendet wird. Beispielsweise läßt sich zeigen, daß die Pl ffergröße für ein Faksimilesystem auf eine Bitkapazität verringert werden kann, die angenähert gleich ist der Übertragungsbitgeschwindigkeit, geteilt durch die Abtast- oder Zeüenfolgegeschwin-

digkeit Gebräuchliche Faksimileeinrichtungen weisen typischerweise Puffer für nur 200 Bits auf, was eine erhebliche Verringerung in der Komplexität der Einrichtung darstellt. Das Merkmal der Anpassungssteuerung bei der Abtastung läßt sich auf einfache Weise dadurch verwirklichen, daß bei Erreichen des vollen Pufferzustandes lediglich der Vorschub der Faksimile-Zeilenabtastung angehalten wird und die abgetasteten Daten für eine vollständige mechanische Umdrehung (eine Abtastzeile) unbeachtet bleiben.

Zum selbsttätigen Betrieb der Empfangs-, Dekodier- und Aufzeichnungsvorrichtungen sind außerdem Start- und Stoppbefehle erforderlich. Diese Befehle werden dadurch erhalten, daß die Kopfinformation in der nachfolgenden Weise abgeändert wird:

1. Start des Rahmenformats: Die Positionszahl des Elements wird auf den Binärwert von 1111111110, und der W- Kode wird auf den Binärwert 100 eingestellt Um Zweideutigkeiten zu vermeiden, kann die Elementzahl in keinem Fall den Dezimalwert von 1022 oder den Binärwert von 1111111101 überschreiten.

2. Anhalten (Stopp) des Rahmenformats: Die Positionszahl des Elements wird auf den Binärwert von 1111111110, und W wird auf Π1 eingestellt. Da die maximale weiße Kodelänge auf 6 (Binärwert 110) begrenzt ist, kann die Kodezahl 111 nicht zu Falschdeutungen führen.

In Fig.9 der Zeichnung ist ein Abtast-, Übertragungs- und Wiedergabesystem für graphische Vorlagen dargestellt, das zur Ausführung der Erfindung verwendet v/erden kann. Das System besteht grundsätzlich aus einer geeigneten Abtastvorrichtung 20 für graphische Vorlagen, deren Ausgang mit einem Übertrager oder Sender 22 gekoppelt ist, der seinerseits mit einem Digitalmodem (Modulator/Demodulator) 24 gekoppelt ist. Das Digitalmodem 24 ist vermittels einer Datenübermittlungsverbindung wie beispielsweise eine Fernsprechleitung, eine drahtlose Nachrichtenverbindung oder ein anderes geeignetes Übertragungsmedium mit einem zweiten Digitalmodem 26 an einer entfernten Stelle gekoppelt, dessen Ausgang wiederum die übertragenen Daten einem Empfänger 28 zuführt. Der Ausgang des Empfängers 28 ist mit einem Bildschreiber 30 gekoppelt, welcher die übermittelten Daten zur Wiedergabe eines Faksimiles der ursprünglichen Vorlage verwendet.

Der Übertrager 22 weist ein Steuergerät 32, einen Verstärker mit automatischer Verstärkungsregelung 34 (AGC-Verstärker), einen Schwellwertbegrenzer 36, ein Kodiergerät 38, einen Datenstrukturierer 40 und einen Puffer 42 auf. Das von der Abtastvorrichtung 20 erhaltene graphische Bildsigna' wird durch den AGC-Verstärker 34 verstärkt und selbsttätig auf einen bestimmten Pegelwert gebracht, so daß die Farbgrenzwerte einem Spannungsbereich von Null bis zur Maximalspannung entsprechen. Das Kodiergerät 38 wandelt die Durchlauflängen der Elementarflächen zu digitalen Kode um, welche sich entsprechend dem Bildsignal kontinuierlich verändern. Diese Veränderung besteht in der vorstehend beschriebenen Ausdehnung und Zusammenziehung des Anpassungskodes.

Der Datenstrukturierer 40 versieht die kodierten Daten mit Synchronisations- und Kopfinformation, und die strukturierten Datin werden durch den Puffer 42 zu einem Strom gleichbleibender Geschwindigkeit gepuffert Der Pufferbetrieb wird aufgeteilt zwischen dem in dem Übertrager befindlichen Speicher und einem in der Abtastvorrichtung 20 befindlichen Schrittmotor, d. h. die Zeilenabtastgeschwindigkeit wird entsprechend der Füllung des Pufferspeichers verändert

Der Empfänger 28 weist ein Steuergerät 44, ein Dekodiergerät 46, ein Synchronisations-Dekodiergerät 48 und einen Puffer 50 auf. Diese Bauglieder dienen zur komplementären Verarbeitung im Hinblick auf die

ίο durch den Übertrager 22 bewirkte Datenkodierung. Die dekodierte Information wird zum Antrieb des Bildschreibers 30 verwendet, um ein Faksimile 52 der ursprünglichen Vorlage 54 herzustellen.

Wenn eine Vorlage 54 in die Abtastvorrichtung 20 eingeführt wird, die beispielsweise aus einer elektronischen Kathodenstrahlröhren-Abtastvorrichtung oder einem Faksimileabtaster mit rotierender Trommel bestehen kann, befiehlt der Übertrager 22 dem Modem 24, eine Bitsynchronisation herzustellen. Sobald das Modem synchronisiert ist wird ein Startkode übertragen, durch den die Abtastvorrichtung 20 und der Motor für die Trommel des Bildschreibers 30 eingeschaltet werden, so da ^ das Papier weitertransportiert wird. Die Vorlage 54 wird dann abgetastet, kodiert, und die kodierten Zeichen werden dann für eine Seite von 21,6 χ 27,9 cm Größe in angenähert 2 Minuten zu dem Bildschreiber 30 übertragen. Ein bei Beendigung der Übertragung erfolgender Stoppbefehl rückt das belichtete Papier vor, so daß der Bildschreiber 30 für das nächste Faksimile zur Verfügung steht. Gleichzeitig werden alle Faksimile- und Modemeinrichtungen in eine Bereitschaftsstellung gebracht. Bei selbsttätigen Beschickungsvorrichtungen erfolgt so lange kein Stoppbefehl, bis die letzte Vorlage übertragen worden ist.

Bei graphischen Aufzeichnungssystemen von Rechnern werden die Funktionen des Übertragers und Kodiergerätes durch den Rechner und die diesem zugeordnete Software ausgeführt. Die Ausgangssignale des Rechners ersetzen dann die Signale der Faksimile-

Abtastvorrichtung 20 und des Übertragers 22. Die Funktionen des Modems und des Empfängers sind die gleichen wie bei der Übertragung graphischer Vorlagen.

Das erfindungsgemäße System kann auch an einer

oder an beiden Stellen mit Datenspeichervorrichtungen versehen sein, die zur selektiven Speicherung der zeitlich komprimierten Daten vor oder im Anschluß an die Übertragung verwendet werden können. Wenn beispielsweise ein Übertragungskanal nicht sofort zur Verfügung steht, kann der Schalter 56 in die Stellung £ gebracht werden, in welcher die komprimierten Daten in einem geeigneten Datenspeicher 58 so lange gespeichert werden, bis eine Datenübermittlungsverbindung zur Verfügung steht. Außerdem kann es wünschenswert sein, die Daten in komprimierter Form nach der Übertragung an der entfernten Stelle zt speichern. Zu diesem Zweck kann ein geeignetei Datenspeicher 60 vorgesehen sein, so daß sich lediglich durch Umschalten des Schalters 62 von der Stellung A ir die Stellung B die zeitlich komprimierten Daten aul einem wesentlich kleineren Raum speichern lassen al; dies möglich wäre, wenn die Daten zunächst dekodiert worden wären. Die gespeicherten Daten können dann ir jedem späteren Zeitpunkt über den Empfänger 28 derr Bildschreiber 30 zugeführt werden, um das gewünscht« Faksimile zu erzeugen.

Andererseits kann auch auf beiden Seiten dei Übermittlungsverbindung eine Analog-Aufzeichnungs vorrichtung od. dgl. wie bei 70 und 72 dargestell

verwendet werden, um dem System eine preiswerte »Speicher- und Weitergabeeigenschaft« zu verleihen. Eine derartige Aufzeichnungsvorrichtung kann die Form eines einfachen Magnetbandgerätes haben, da das Modem 24 die Signale in Analogform bringt und durch die Magnetbandgeräte hervorgerufene Gleichlaufschwankungen durch die Puffer in dem System eliminiert werden.

Obwohl der Übertrager und der Sender in der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform als Rechner für besondere Zwecke bezeichnet werden können, lassen sich auch Rechner für allgemeine Rechenaufgaben entsprechend der Erfindung programmieren und in einem ähnlichen System verwenden, ohne dabei von der Erfindungsidee abzuweichen.

Außer dem vorstehend beschriebenen Einzeilen-Datenkompressionsalgorithmus weisen weitere Ausführungsformen der Erfindung Zweizeilen- und Dreizeilendatenkompressionsalgorithrnen auf, die eine weitere zeitliche Kompression der Übertragungsdaten bei der Herstellung einer Faksimilewiedergabe einer Vorlage an einer entfernten Stelle ermöglichen. Auch bei Verwendung der Mehrzeilenalgorithmen wird in der Vorlage in jedem Zeitpunkt jeweils nur eine Zeile abgetastet. Obwohl es auch möglich wäre, benachbarte Zeilen zur gleichen Zeit abzutasten, hat sich gezeigt, daß ein solches Vorgehen komplizierter ist als das bevorzugte System, bei dem eine oder zwei Zeilen abgetastet, in einen Speicher eingegeben und synchron abgerufen werden, so daß alle Zeilen anschließend gleichzeitig kodiert werden.

Bei Mehrzeilen-Algorithmen werden die Durchlauflängen aufeinanderfolgender Zeilenspalten kodiert im Gegensatz zu aufeinanderfolgenden gleichen Elementen wie bei dem Einzeilen-Kodierverfahren, d. h. eine Spalte besteht aus zwei oder mehreren benachbarten Elementarfiächen quer zur Abtastrichtung (und senkrecht zur herkömmlichen waagerechten Abtastrichtung). Es zeigt sich, daß dann, wenn zwei benachbarte Abtastzeilen gleiche Zeichen aufweisen und vermittels des vorstehend beschriebenen Einzeilen-Koüierverfahrens kodiert werden, eine Verringerung von 2 :1 der kodierten oder komprimierten Bits erhalten wird. Unter den gleichen Bedingungen ließe sich eine Verringerung von 3:1 im Ausgangssignal erhalten, wenn drei identische benachbarte Abtastungen gleichzeitig kodiert werden würden.

In der Praxis kommt es jedoch selten vor, daß zwei oder mehrere benachbarte Zeilen identisch sind, so daß Spalten entstehen, die weder ganz schwarz noch ganz weib sind. Die sowohl aus schwarzen als auch aus weißen Elementen bestehenden Spalten werden als Übergangsspalten bezeichnet und sind auf nichtsenkrechte Zeichenübergänge zurückzuführen. Daher müssen die Mehrzeilen-Anpassungskodiertechniken ausgedehnt werden und einen dritten Anpassungskode enthalten, der die Übergangsdurchlauflängen unabhängig darstellen kann, wobei jedem Kode ein Kennzifferbit für die positive Kodeidentifizierung zugefügt werden muß. Die in Fig. 10 der Zeichnung dargestellte Wertetabelle zeigt den Kennzifferbitzustand zur Darstellung der verschiedenen Kodekombinationen.

Wie die Wertetabelle zeigt, tritt eine Kennziffer in der Form der Binärzahl 1 auf, wenn ein plötzlicher Wechsel von Weiß zu Schwarz auftritt. Wenn ein plötzlicher Wechsel von Schwarz zu Weiß auftritt, wird eine Kennziffer 0 eingesetzt. Wenn jedoch ein Übergangszustand auftritt, bei dem sich die Daten von

einem weißen Zustand zu einem schwarzen Übergangszustand verändern, wird den Daten eine Kennziffer 0 vorangestellt Ein Übergang zu Schwarz wird in entsprechender Weise durch eine 1 dargestellt Ein Übergang zu Weiß wird durch eine 0 dargestellt

Dieser Kode ist an sich mehrdeutig, weil das System keinen Übergang von Weiß zu Weiß oder Schwarz zu Schwarz gestattet, besonders wenn die Kodelänge nicht ihr Maximum erreicht hat Bei Verwendung einer aus einem einzigen Bit bestehenden Kennziffer ist es möglich, daß die Vorrichtung feststellen kann, wann die Daten von dem einen in den anderen Zustand übergehen.
Eine durch zwei benachbarte Abtastzeilen erzeugte Übergangsspalte kann zwei mögliche Zustände aufweisen, indem das obere Element eine 1 und das untere Element eine 0, oder das obere Element eine 0 und das untere Element eine 1 sein kann. Zur Identifizierung dieser Übergangszustände müssen zusätzliche Identifizierungsbits hinzugefügt werden, wenn Mehrdeutigkeiten und Fehler vollständig ausgeschaltet werden sollen. Entsprechend der Erfindung wird jedoch die Notwendigkeit für diese zusätzlichen Angaben dadurch umgangen, daß während der Wiedergabe eine Vorhersage erfolgt, daß nämlich die Zeichen der oberen Zeile während der Übergänge gleich sind den zuvor übertragenen Zeichen der unteren Zeile. Wenn beispielsweise die Abtastzeilen sund s+1 entsprechend dem Zweizeilen-Anpassungskodierverfahren kodiert werden, macht das Wiedergabe- oder Dekodiergerät an der Empfangsstelle die Zeichen in der Zeile s während der Übergänge gleich den Zeichen in der Zeile s— 1, und die Zeichen der Zeile s+1 werden unter diesen Bedingungen entgegengesetzt gemacht denen der Zeile s.

Obwohl dieses System in der Tat eine Vorhersage über den Zustand des Überganges macht, ist diese Vorhersage in den meisten Fällen korrekt. Es hat sich gezeigt, daß Fehler besonders bei höheren Auflösungen der Abtastung so selten vorkommen, daß das System ausgesprochen wirksam ist und irgendwelche Fehler so selten auftreten, daß sie in der Wiedergabe kaum bemerkbar sind. Wenn zugelassen wird, daß das System hin und wieder einen Fehler macht und zwei benachbarte Zeilen mit einem Satz von Kode kodiert werden, wird die gesamte Zeitverringerung oder Bandbreitenkompression erheblich gesteigert, wobei die Wahrscheinlichkeit von Fehlern nicht ins Gewicht fällt. Kompressionsalgorithmen, durch die Fehler eingeführt werden können, werden als Näherung bezeichnet.

Der Dreizeilen-Anpassungsalgorithmus ist ähnlich dem Zweizeilen-Algorithmus, mit der Ausnahme, daß gleichzeitig drei Zeilen kodiert werden und 6 unter-

schiedliche Übergangszustände auftreten können, wie F i g. 11 zeigt. Auch hier wird wiederum zur Verringerung der zusätzlichen Angaben, die zur Identifizierung der unterschiedlichen Übergangszustände erforderlich sind, ein wesentlich höherer Näherungsgrad verwendet. Zunächst werden ungerade Zeichen, die sich auf der Mittellinie befinden, wie durch die Beispiele (b) und (e) in Fig. 11 dargestellt ist, zu einem der übrigen Beispiele umgewandelt, so daß die Anzahl der möglichen Zustände von 6 auf 4 verringert ist. Zweitens wird die auch für den Zweizeilen-Algorithmus verwendete Vorhersagetechnik dazu verwendet, festzustellen, ob sich die schwarzen Zeichen in einem Übergang an dem oberen oder dem unteren Ende der Spalte befinden.

Drittens wird vor jedem Übergangs-Durchlauflängenkode ein zusätzliches Anzeigebit eingeschaltet, um anzugeben, ob die Übergangsspalte ein oder zwei schwarze Zeichen enthält

Die aufeinanderfolgenden Obergangsspalten können unterschiedliche Zustände aufweisen. Unter dieser Bedingungen legt der Algorithmus fest, ob eine Durchlauflänge aufeinanderfolgender Übergangsspalten am besten durch eine Näherung von einem Zeichen oder von Doppelzeichen dargestellt wird. Da alle Spalten innerhalb eines Übergangs gezwungenermaßen gleich gemacht weiden, zeigt sich, daß sich in vielen Fällen ein Überschuß von schwarzen oder weißen Zeichen ergeben kann. Unter diesen Bedingungen wird die Übergangsdurchlauflänge verkürzt oder verlängert, so daß die Anzahl der schwarzen Zeichen innerhalb des Näherungsübergangs gleich ist der Anzahl der schwarzen Zeichen in den ursprünglichen Daten. Die Beibehaltung des Verhältnisses zwischen schwarzen

und weißen Zeichen (Bilddichte) ist äußerst wichtig, besonders bei abgetasteten Halbtondaten wie z. B. Zeitungsphotographien. Die Regeln für die Übergangsnäherung für den Dreizeilen-Algorithmus können auch durch die Werte- oder Abrundtabelle der F i g. 11 dargestellt werden. An den Stellen, an denen doppelte Abrundregeln dargestellt und durch einen diagonalen Strich voneinander getrennt sind, wird die obere Regel verwendet, wenn die Durchlauflänge weniger als 2^m— 1 beträgt (wenn m der Maximalkodewert ist), während die untere Regel angewandt wird, wenn die Durchlauflänge gleich ist 2^m-\.

Anhand der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung dürften für den Fachmann ohne weiteres Abänderungen und weitere technische Ausgestaltungen ersichtlich sein, die ebenfalls in den Rahmen der Erfindung fallen. Die in den Ansprüchen verwendeten alphabetischen Bezeichnungen sollen unterschiedliche ausgewählte Zahlen bezeichnen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Faksimileübertragung, bei dem eine zweifarbige Vorlage punktweise an Zeilen entlang abgetastet, und die Lauflänge jeder ununterbrochenen Folge von Abtastpunkten gleicher Farbe auf einer Zeile durch Zählung dieser Abtastpunkte festgestellt, und der so erhaltene Zählwert für die Abtastpunkte in eines oder mehrere Kodeworte einer der Lauflänge entsprechenden Kodewortfolge umgesetzt wird, wobei zu Beginn der jeweiligen Zeile von einem ersten, eine vorbestimmte Anzahl η von Bits umfassenden Kodewort ausgegangen wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle von Lauflängen, die infolge der Anzahl ihrer Abtastpunkte nicht mehr mit dem η Bits umfassenden ersten Kodewort darstellbar sind, an das erste Kodewort ein weiteres, jedoch (n+1) Bits umfassendes Kodewort, und daran erforderlichenfalls noch weitere Kodewörter mit (n + 2) Bits, (n+3) Bits usw. angefügt werden, deren jeweiliger Bitumfang bis zum Ende der der jeweiligen Lauflänge entsprechenden Kodewortfolge nicht mehr vermindert wird, wobei in dieser, der Lauflänge jeweils einer der beiden Farben entsprechenden Kodewortfolge der Bit-Umfang des jeweils ersten Kodewortes einer zu kennzeichnenden Lauflänge der Zeile der gleiche ist wie beim letzten Kodewort größten Bit-Umfangs der zur Darstellung der vorausgegangenen gleichfarbigen Lauflänge verwendeten Kodewortfolge, oder aber der Bit-Umfang des jeweils ersten Kodewortes der zu kennzeichnenden Lauflänge um ein Bit vermindert wird, sofern das letzte Kodewort größten Bit-Umfanges der vorausgehenden Kode-Wortfolge zur Darstellung der vorausgehenden, gleichfarbigen Lauflänge eine solche Anzahl von Abtastpunkten darstellt, die unter einem vorbestimmten Prozentsatz des maximal durch dieses Kodewort darstellbaren Zählwertes liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Lauflänge einer Farbe, die größer ist als die Anzahl von 2" —2 Abtastpunkten bei Verwendung eines aus η Bits bestehenden Kodewortes ein zweites Kodewort derart an dieses erstere Kodewort angefügt wird, daß als letztes Kodewort einer einer Lauflänge von einer Farbe entsprechenden Kodewortfolge ein nicht aus lauter Einsen bestehendes Kodewort zur Erkennung des Überganges zur anderen Farbe erhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Bit-Umfang des ersten Kodewortes der der Lauflänge einer Farbe entsprechenden Kodewortfolge durch den Bit-Umfang des letzten Kodewortes aus der vorausgehenden, der letzten Laiiflänge dieser einen Farbe entsprechenden Kodewortfolge bestimmt wird, und der Bit-Umfang des ersten Kodewortes der der Lauflänge der anderen Farbe entsprechenden Kodewortfolge durch den Bit-Umfang des letzten Kodewortes aus der vorausgehenden, der letzten Lauflänge der anderen Farbe entsprechenden Kodewortfolge bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bit-Umfang des ersten Kodewortes einer einer Lauflänge der einen oder der anderen Farbe entsprechenden Kodewortfolge um ein Bit gegenüber dem Bit-Umfang des letzten Kodewortes der der vorausgehenden letzten Lauflänge gleicher Farbe entsprechenden Kodewortfolge vermindert wird, wenn die durch dieses letzte Kodewort dargestellte Anzahl von Abtastpunkten gleicher Farbe unter 25 Prozent des durch dieses Kodewort darstellbaren, maximalen Zählwertes liegt

5. Verfahren zur Faksimileübertragung von einem Datensender, in dem die Abtastung der Vorlage und die Lauflängenkodierung gemäß Anspruch 1 bis 4 erfolgt, zu einem Datenempfänger, der ein Faksimile der genannten Vorlage liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die zu übertragenden Kodewörter in Rahmen oder Blöcke eines vorbestimmten Bit-Umfanges eingeteilt werden, denen ein unverwechselbarer Synchronisationskode und ein Kopfteil in an sich bekannter Weise vorangestellt werden, daß der Kopfteil eines jeden Rahmens oder Blocks eine bestimmte Anzahl von Bits zur Bildung der Adressen der einzelnen Abtastpunkte auf der Vorlage, sowie jeweils einen, aus einer anderen, vorbestimmten Bitzahl bestehenden Kode (W, B) jeweils zur Angabe des Bit-Umfangs für das erste nachfolgende Kodewort der einen und der anderen Farbe in dem zu übertragenden Rahmen, sowie ein Kennzeichnungsbit (P) zur Kennzeichnung der nächstfolgenden Farbe bei der ersten, nachfolgenden Kodewortfolge des zu übertragenden Rahmens aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zu übertragende Rahmen oder Block 256 ... 267 Bits an Kodewörtern für die Lauflängenkodierung aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Kopfteil zur Bildung der Adressen der Abtastpunkte auf der Vorlage zehn Bits verwendet werden, mit denen als höchste Adresse für einen Abtastpunkt die Dezimalzahl 1022 bildbar ist.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kode (W, B) zur Angabe des Bit Umfangs für das erste Kodewort der einen und der anderen Farbe in dem zu übertragenden Rahmen aus drei Bits gebildet wird.

9 Verfahren nach Anspruch 1 und 5 bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß der Bit-Umfang der Kodeworte der die Lauflängen der einen oder der anderen Farbe darstellenden Kodewortfolgen maximal sechs Bits beträgt und maximal zur Zählung von 62 Abtastpunkten herangezogen werden kann.