DE2922091A1 - Analog-digitale umwandlungsmethode sowie diese anwendende bildreproduktionsmethode - Google Patents

Description

NACHaEREICHTl

Anwaltsakte: P + o 446 Dainippon Screen Seizo Kabushiki Kennwort» "Bildreproduktion" Kaisha, Kyoto / Japan

Analog-digitale Umwandlungsiaethode sowie diese anwendednde Bildreproduktionsßiethode

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur analog-digitalen Umwandlung, wobei ein analoges Signal abgetastet und ein digitales ßißnal abgegeben wird, das dem analogen Signal entspricht. Die Erfindung betrifft ferner ein Bildreproduktionsverfahren, daß dienes Verfahren der analog-digitalen Umwandlung benutzt.

Bei einer Maschine zum Reproduzieren eineis Bildes, wobei ein Originalbild abgetastet und Analogbildsignale erzeugt werden, werden die Analogbildsignale in Digitalbildsignale dadurch umgewandelt, daß gemäß einer gewiesen aohaltfrequenz abgetastet wird; diese digitalen Bildsignale werden einem Speicher eingegeben, sodann gelesen, dann in analoge Ausgangsbildsignale umgewandelt, und sodann wird ein Heproduktionsbild daduroh erzeugt, daß diese analogen Reproduktionsbildsignale benutzt werden. Auf diese Weise hängt der Frequenzbereich des vernünftigerweise reproduzierbaren Analogsignale im wesentlichen von der Abtastfrequenz (Entnahmefrequenz) ab) je höher die Abtastfrequena ist, umso feiner iat das reproduzierbare Detail. Andererseits steigt mit dem Gröi3erwerden der Abtastfrequenz die notwendige Speicherkapazität, was wiederum höhere Kosten nach sieh sieht. Deswegen sind der Steigerung der Abtastfrequenz praktische Beschränkungen auferlegt.

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Um die zuvor erwähnten Nachteile zu vermeiden, wurden bereits andere analog-digitale Umwandlungsmethoden fUr ein Analogsignal von dem Erfinder selbst vorgeschlagen. So wird beispielsweise in jenem Fall ein analoges Bildsignal in digitale Signale dadurch umgewandelt, daß das Entnehmen mit einer gewissen Entnahmerate geschieht, die dem Analogbildsignal entspricht, und zwar durch Entnehmen von Untersignalen mit einer Frequenz von 3f_Q, die das dreifache einer Frequenz beträgt wie jener des Entnahmesignales, das eine Frequenz von ff hat. Als Level des Entnahmesignales erhält man dann den folgenden Wert: ist das zweite von drei aufeinander folgenden Entnahme-Untersignalen ein Extremwert, d.h. ein Maximum oder ein Minimum hiervon, so ist es dieses selbst; anderfalls ist es der Mittelwert der drei aufeinander folgenden Entnahme-Untersignale.

In diesem Falle wird die Frequenz des Signales zum Entnehmen des Analogsignales auf den dreifachen Wert angehoben; die Ausgangsanzahl der Entnahmesignale, die dem Speicher zugeführt werden, ist jedoch bei dem herkömmlichen Verfahren dieselbe. Auf diese Weise läßt sich ein herkömmlicher Speicher ohne Steigerung seiner Kapazität einsetzen.

Dieses Verfahren hat jedoch ebenfalls einen Nachteil. Dieser besteht darin, daß beim Mischen von Geräuschkomponenten in ein Analogsignal gemäß Figur la und gemäß der gezackten Linie von Figur Ib, die Geräuschkomponenten dann aufgenommen werden, wenn der Level des Entnahmeeignales bei einem Extrempunkt liegt oder diesem sehr nahekommt.

Dies bedeutet folgendes: wird das Bildsignal von Figur Ib noch dem vorbeschriebenen Verfahren entnommen, und zwar während der Entnahmedauern I, III und IV des Entnahmesignales mit der Frequenz f_Q (Ent-

nahmezeitdauer 1/f_fl), so ist dar Lev®! des Probenerctnohmesignales gleich dem Mittelwort der drei Entrtahme-Untersignale mit der Frequenz 3f_n (Entnahme-Unter-Zeitsponn® 1/31,.), und in des Entnahmereitdauern II, V und VI des Entnahraeslgnales ist der Level des Entnahmesignales im wesentlichen gleich den Extremwert der drei Entnahme-Untersignale.

Wie in Figur 1 beispielsweise in Enfnahmezeitdauer V dargestellt, wird die Geräusch komponente dies Extremwertes als Ausgangslevel des Entnahmesignales angenommen, «Ja die relativ große Geraoschkomponente im Bildsignal eingeschlossen ist, obgleich die Entnahme-Untersignale einfach ansteigen oder abnehmen und der Hittelwert von diesen der Ausgang sein sollte.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine analog-digitale Umwandlungsmethode für ein Analogsignal zu schaffen, das von den vorerwähnten Nachteilen frei und zuverlässig ist.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgab© zugrunde, ein Bildreproduktionsverfahren zu schaffen,, das di· amalog-difltai© Umwandlung unter Verwendung der oben genannten Methode durchführt.

Gemäß der Erfindung wird ein analog-digitele« Umwandlungsverfahren angegeben, wobei digitale Signale bei einer bestimmten Emtmaheehäüflg·=- keit erzeugt werden, die eine» ersten Analogsignal entspricht, wobei ferner Werte erzeugt werden, die reprifeemtettiv for das erste Analog-

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signal sind, und zwar bei einer Häufigkeitsrate, die ein vielfaches η der Entnahmefrequenzrate ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Leveldifferenz zwischen de« ersten Analogsignal und einem zweiten Analogsignal, das eine geblattete Version des ersten Analogsignales ist, erfaßt wird, um ein drittes Analogsignal zu erhalten, das Extremwerte umfasst; diese Extremwerte des dritten Analogsignales werden in Synchronisation mit η aufeinanderfolgend erzeugten, repräsentativen Werten dadurch ausgewählt, daß negative und positive Stellenwerte eingestellt werden, um ein viertes Signal zu erhalten, das Extremwertsignale umfasst; schließlich ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß jedes erzeugte Digitalsignal aus den η aufeinanderfolgend erzeugten, repräsentativen Werten erhalten wird, und zwar wie folgt: ist das Extremwertsignal erfasst, so werden aufeinanderfolgend, repräsentative Werte, die den entsprechen, erfasst, andernfalls wird der Durchschnitt der η aufeinanderfolgend erzeugten Repräsentativwerte ermittelt.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläuter. Hierin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Figur 1 zeigt in schematischer Ansicht ein analoges Bildsignal, das Geräuschkomponenten ausschließt und einschließt, mit Entnahmeperioden und Entnahmeunterperioden.

Figur 2 ist ein Blockschaltbild eines Kreises zum Erzeugen eines diskriminierenden Signales, das gemäß der Erfindung verwendet wird.

Figur 3 ist eine schematische Ansicht eines Spiegels, so wie in Figur 2 dargestellt.

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Figur 4 ist «ine schematische Ansicht von Signalen zum Erläutern des Kreises von Figur 2.

Figur 5 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Abtasten eines Bildsignalee gemäß der Erfindung.

Figur 6 ist eine schematische Ansicht eines Zeitdiagrames von Zeitimpulsen gemäß Figur 5.

Die in Figur 2 dargestellte AusfUhrungsform eines Kreises zum Erzeugen eines diskriminierenden Signales g> soll im folgenden beschrieben werden. Zunächst werden in herkömmlicher Weise ein Bildsignal oder scharfes Signal g. und ein unscharfes oder geglättetes Signal g« in folgender Weise erzeugt: es wi*d ein Lichtstrahl 1, der von einem nicht dargestellten Originalbild ausgesandt wird, auf das Zentrum eines Speigels 2 gerichtet, der in diesem Zentrum eine kleine Aussparung 21 aufweist - siehe Figur 3. Es tritt somit jener Teil des Lichtstrahles 1, der eine starke Abtastfähigkeit hat, durch die Aussparung hindurch und fällt sodann nach seinem Reflektieren an einem anderen Spiegel 3 auf einen fotoelektrischen Umwandler 7. Dieser fotoelektrische Umwandler 7 erzeugt ein Bildsignal oder Scharfsignal g. wie in Figur 4 dargestellt. Andererseits wird derjenige Teil des Lichtstrahls 1, der keine so hohe Abtastfähigkeit wie der zentrale Teil hat, von den Kantenbereichen 22 des Spiegels 2 reflektiert, sowie in Figur 3 dargestellt, und fällt auf den fotoelektrischen Umwandler 6. Dieser fotoelektrische Umwandler 6 erzeugt dos unscharfe oder geglättete Signal g«, das den allgemeinen Trend der Intensität des Originalbildes wiedergibt, und zwar ohne scharfe Spitzen und Täler, die mit dem scharfen Signal g. verbunden sind, so wie in Figur 4. Die Empfindlichkeiten

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dtr Umwandler 6 und 7 werden derart eingestellt, daß sie das scharfe signal g. und das unscharfe Signal g~ auf denselben Mailstab bringen. Das unscharfe Signal ist eine Art von geglätteter Version des scharfen Signals.

Bildsignal g. und das unscharfe Signal g„ werden einem Differentialverstärker ü eingespeist. Hier wird die Pegeldifferenz zwischen den beiden Signalen g. und g„ erfasst und ein Einzelkontrastsignal g~ abgegeben, in welchem die extremen Werte in gewissen negativen und positiven Pegeln erscheinen, so wie g~ in Figur 4.

Das Einzel-Kontrastsignal g~ wird einem Absolutwertverstärker oder Signalpolarisationsseparator 9 inklusive Operationsverstärker 9a eingegeben und dann den Operationsverstärkern 10a und 11a von negativen und positiven Vergleichskreisen 10 und 11 zugeführt. Jeder Vergleichskreis 10 oder 11 umfasst auch ein Potentiometer 12 oder 13, das an eine nichtdargestellte, normale Spannungsquelle angeschlossen ist, ferner ein Eingangsterminal des Operationsverstärkers 10a und 11a.

Um die extremen Werte im Einzel-Kontrastsignal g« zu diskriminieren, werden positive und negative Schwellenpegel 16 und 17 dadurch auf das Einzel-Kontrastsignal g~ eingestellt, daß die Potentiometer 13 und 12 eingestellt werden, je nach der Amplitude der Geräuschkomponenten, so wie g« in Figur 4. Sodann diskriminieren die Komparatorkreise 10 und 11 die negativen und positiven Extremstellen, an denen die Pegel außerhalb der Schwellenpegel 16 und 17 liegen.

Die Ausgangssignale aus den negativen und positiven Komparatorkreisen 10 und 11 werden einem Trennverstärker 14 eingegeben, sodann eine« Wellenformbildner 15 zum Erzeugen einer scharfen Wellenform.

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lenformbildner 15 gibt ein diskriminierend·« Signal g, ab, bei dem negativ« und positiv· Extromwertaifnaie «inen bestimmten Pegel hoben, siehe Figur 4. Wi* sich stis FifMr 4 klar erkennen lässt, entsprechen die Positionen der extr«man Negativ- und Positivsignale des diskriminierenden Signales g, den «xtrMwn Positionen beim Einzel-Kontrasteignal g_ und auch den extremen Positionen des Bildeignales g.. Das diskriminierende Signal g, wird! zum Regeln einer Vorrichtung zum Abtasten eines Bildsignalts §- verwendet, vi« im folgenden beschrieben werden wird.

Figur 5 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Abtasten eines Bildsignalss g. gemäß der Erfindung, wobei drei Abtast-Untersignale in einer Abtastperiode gebildet werden.

Ein Analogsignal wie ein Bildsignal wird einem Abiast- und Haltekreis 30 eingegeben und dort in Synchronisation mit einem Zeitsteuerimpuls (a) gemäß Figur 6a abgetastet, der dieselbe Frequenz 3f_ wie dis Abtast-Untersignale hat. Das abgetastete Analogsignal wird in einem Analog-Digital-Konverter 31 in ein Digitalsignal umgewandelt, und zwar in Synchronisation mit einem Zeitsteuerimpuls (b) gemäß Figur 6b.

Das digitalisierte Signal wird sodann aufeinanderfolgend in Sehaitspeichern 32, 33 und 34 in Synchronisation mit einem Z®ifstw#rimpul$ (c) gemäß Figur 6c aufeinanderfolgend aufgezeichnet. Die in dmn Schaltspeichern aufeinanderfolgend aufgezeichneten drei Digitalwvrt® werden einem Addierwerk 35 eingegeben und addiert, und zwar in Synchronisation mit einem Zeitsteuerimpuls (d) gemäß Figur 6d« Der addiert® W®rt wird! einem Teiler 36 zugeführt und dort durch die Zahl 3 dividiert, ura den Mittelwert zu -erlangen, und zwar in Synchronisation mit einen Ztdtsteuttrimpul« (·) gemäß Figur 6®. Der au« den Teiler 36 kommende

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wert wird einem Multiplexor 37 zugeführt, während die in den Schaltspeichern 32, 33 und 34 aufgezeichneten, aufeinanderfolgenden drei Digitalwerte de« Multiplexor 37 eingegeben werden.

Das diskriminierende Signal q. mit den negativen und positiven Extremwertsignalen wird einem ODER-Gatter 40 zugeführt, und zwar mittels Dioden, einem nichtinvertierenden Trennverstärker 38 und einem invertierenden Trennverstärker 39. Das ODER-Gatter 40 gibt dann ein Ausgangssignal ab, das das gleiche ist, wie das diskriminierende Signal g., ausgenommen jedoch, daß alle Extremwertsignale positiv sind. > . Der Signalausgang von dem ODER-Gatter 40 wird Signalspeicherkreisen 41a, 41b und 41c sowie UND-Schaltungen 42a, 42b und 42c zugeführt. Ein Zeitschaltwerk gibt Impulse ha, hb und hc ab, sowie in Figur 6 ha, hb und hc dargestellt, und zwar zum Auswählen der in den Schaltspeichern 32, 33 und 34 gespeicherten Digitalwerte, und zwar dann, wenn das Extremwertsignal von dem ODER-Gatter 40 abgegeben wird, und den UND-Schaltungen 42a, 42b und 42c zugeführt, wie im folgenden beschrieben. Jede UND-Schaltung 42a, 42b oder 42c gibt ein Hochpegel oder Niedrigpegelsignal an den Terminal der Signalspeicherschaltung 41a, 41b oder 41c ab.

Ist der Pegel des Signalausganges von dem ODER-Gatter 40 hoch, d.h. wird das Extremwertsignal von dem ODER-Gatter 40 abgegeben, während der Pegel des Zeitschaltimpulses ha, hb oder hc hoch ist, so gibt die UND-Schaltung 42a, 42b oder 42c das Hochpegelsignal ab, und die Signalspeicherschaltung 41a, 41b oder 41c speichert den Signalausgang aus dem ODER-Gatter 40 und gibt ein Hochpegelsignal einem Decodierer 43. Sodann gibt Decodiere·.· 43 einen Code ab, um den in den Schaltspeichern 32, 33 oder 34 aus dem Multiplexor 37 gespeicherten Digitalwert durchlaufen zu lassen.

Ist Andererseits der Pegel des Signalausganges des GDER-Oatterß 40 gIeIeh Null oder sehr niedrig, d.h.. da3 üDER-Gatter 4ü kein 2xtre*wertaign*l ab« so geben die UND-Schaltungen 42a, 42b und 42o Mledrigwertsignale ab und sodann liefern die Slgnalspeiohcrschaltungen 4 la, 4Ib und 4Ic die Niedrigpegelsignale dem Decodierer 43. Sodann liefert Decodierer 42 einen Code zum Durchlassen «es Mittelwertes, der in de« Teller j56 aus de« Multiplexor yj errechnet wurde. Das Ortungesignal aus de« Multiplexor yj wird der nachfolgenden Einrichtung wie belspeileweise einer Memory-Einriehtung suaeleitet.

Wie «an verstehen wird, lassen sich die Extre«werte der Abtastüntersignale wKhrend der Abtastperiode V in Figur 4 entsprechend de« oben beschriebenen« vorbekannten Verfahren für den Pegel dee Abtastsignales herausgreifen. Oeeäß der Erfindung wird jedoch der Mittelwert «er Abtastuntersignale, da kein diskrlMlnierendes Signal g^ erfasst wird, für den Pegel des Abtastsignales genosnen.

Die während einer Abtastperiode gebildeten Abtast-Untersignale sind jedoch bei Anwendung des erfindungsgeattSen Verfahrene keines« wegs auf drei beschränkt, sondern können auch mehr als drei betragen.

Ferner liegt es durchaus 1« Eahaen der Erfindung, anstelle des unscharfen Signales g₂ ein weiteres analoges Signal su verwenden. Dies kann dadurch erzeugt werden, dafl das Bildsignal S₁ durch ein geeignetes Tiefpaifliter geschickt wird, und «war ein dem unscharfen Signal ähnliohes Signal, das seinerseits in Besiehung xu des Bilaeigmal g_x steht.

QeaKi der Abfindung ist es auch möglich, das diskriminierend· Signal entsprechend den axtreewerten eines Analogsignales xu erlangen, das seinerseits «it de« Bildsignal g₁ In Besiehung steht.

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Leerseite

Claims (1)

1. Patentansprüche

   .'iu'on zur anaioe-digitalen Ur.iwfmdlung, wobei Digitalsignale box eiiic-i' üöiiuiuiTcen äbtastfroquena erzeugt werden, die einem ei'Jtjn Απε. It ^signal entsprechen, und wobei Worte erzeugt wer- doxit uxQ re^rUsoiuativ für das era se Analogsignal bei einer Frequenz ijind, dia ein vielfaches η der Abtastfrequenzrate sind, dadurch gekönnzeichnet, daß die Pegeldifferenz zwischen dem ersten Aa^Iogsignau. ml sinem aweiten Analogsignal, das eine geöl-ibtete Version des era tan Analog3ignales ist, ermittelt wird, um ein drittes Analogsignal au erzeugen, das Extrerav/erte umfasst, daß extreme Positionen im dritten Analogsignal diskriminiert werden in Synchronisation mit η aufeinander folgend erseugben, repräsentativen Werten durch Einstellen negativer und positiver Schwellwertpegel, um ein viertes Signal zu erhalten, das Signale extremer Position umfasst, und daß Jedes erzeugte Digitalsignai erlangt wird aus η aufeinanderfolgend erzeugten, repräsentativen Werten, nämlich den folgenden: ist das extreme Positlonssignal ermittelt, so ist es der aufeinanderfolgend erzeugte, repräsentative Wert, der diesem cüfcSijriGhtj andernfalls ist es der Mittelwert der η aufeinanderfolgend erzeugten,, repräsentativen Werte.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Analogsignal ein unscharfes Signal ist,

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekannzeichnet, dad die Schwellwertpegel von einem Comparator eingestellt werden»

   4. Verfahren nach Anspruch j_s dadurch gekennzeichnet, daß η gleich 3 ist.

   OFHGiMAL JWSPECTED 9/0858

   ö* Verfahren zur Bildreproduktion, wobei ein Abtastkopf «in Originalbild abtastet und ein erstes analoges Originalbildsignal erzeugt, wobei das genannte erste Analog-Origninalbildsignal in Original-Digitalbildsignale umgewandelt wird,wobei die Digital-Orifjinalblldsignale in einem Speioher gespeichert werden, wobei ferner uigltal-Reprociuktionsbildsignal· vom Speicher herausgelesen und in ein Analog-Reproduktionsbildsignal umgewandelt werden, das dazu verwendet wird, «in Reproduktionabi Id zu erzeugen, und wobei schließlich dl· Dlgital-Originalbi.ldsignale bei einer besteianten Abtastfrtquen»- rate erzeugt werden und wobei Werte erzeugt werden, die repräsentativ für das erste analog· Originalbildsignal sind, und zwar bei einer Frequenzrate, die ein vielfaches η der Abtastfrequenzrate 1st, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegeldifferenz zwischen dem ersten Analog-Originalbildsignal und einem;zweiten Analogbildeignal, daa eine geglättete Version des ersten Originalbildslgnales 1st, ermittelt wird, um ein drittes Analogsignal zu erlangen, das extreme Werte umfasst, das extreme Positionen im dritten Analogsignal diskriminiert werden in Synchronisation mit η aufeinanderfolgend zerzeugten repräsentativen Werten durch Bins teilen negativer und positiver Sohwellwertpegel, um ein viertes Signal zu erzeugen, daß das Signale extremer Positionen umfasst, und daß οJede· Digitalsignal, das erzeugt wird, au« η aufeinanderfolgend erzeugten Repräeentativwerten erlangt wird, und zwar in folgender Weise: falls das Signal extremer Position ermittelt wird, dann ist ·» der aufeinanderfolgend erzeugt· Repräsentative Wert, der diesem entspricht; andernfalls let «s der Mittelwert der m aufeinanderfolgend erzeugten, repräsentativen Wert·»

   6. Verfahren naoh Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dad das zweite Analogsignal ein unscharfes Signal ist.

   7* Verfahren naoh Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sahwellwertpegel von einem Comparator eingestellt werden.

   8. Verfahren naoh Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß η den Wert 3 hat.