DE2841534A1

DE2841534A1 - Verfahren zur fernsehmaessigen aufnahme

Info

Publication number: DE2841534A1
Application number: DE19782841534
Authority: DE
Inventors: Kurt Ing Boehm; Eduard Ing Keznickl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-10-03
Filing date: 1978-09-23
Publication date: 1979-04-12
Also published as: JPS5460520A; ATA707477A; US4214268A; AT355642B

Description

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Dipl.-Ing. Walter Jadcisch "^"

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7 Stuttgart N. Menzelstraße 40 3

Ing. Karl Vockenbuber, A-1180 Wien, Pötzleinsdorfer Straße DDr. Raimund Hauser, A-1040 Wien, Goldeggasse 2/2/2/9

" Verfahren zur fernsehmäßigen Aufnahme"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur fernsehmäßigen Aufnahme von Bildern von einem relativ zu einem Aufnahmeschirm kontinuierlich bewegten Laufbildfilm, dessen Bilder periodisch jeweils zeilenweise abgetastet werden, wobei die Laufbildfrequenz zur Abtastfrequenz zwecks Erzielung einer vorbestimmten Aufnahmebildfrequenz, beispielsweise von 50 Bildern/sec., in einer vorbestimmten Beziehung zueinander stehen.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der OE-PS

310. 832 bekannt, die eine Einrichtung zeigt, mit deren Hilfe ein mit 25 Bildern/sec. transportierter Film durch Abtastung mittels-eines Kippspiegels einer Video-Aufnahmeeinrichtung zugeführt wird, wobei sich durch doppelte Abtastung jedes Bildes eine Aufnahmebildfrequenz von 50 Bildern/sec. ergibt. Diese OE-PS befaßt sich jedoch nicht mit dem Problem, das bei unterschiedlichen Laufbildfrequenzen auftritt. Für einen solchen Fall ist es allerdings aus dem US-PS 2, 261. und 3, 707.599 bekannt, die die Abtastung steuernden Sägezahnsignale der Höhe nach versetzt anzuordnen, um so die Abtastung der Laufbildbewegung nachzuführen. Dies ergibt allerdings eine verhältnismäßig aufwendige Schaltung, mit deren Hilfe der jeweilige Standort eines abzutastenden Bildes festgestellt und hierauf der Sägezahnimpuls hinsichtlich seiner Höhe nachgeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unterschiedliche

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Laulbildfrequenzen zu ermöglichen, ohne deshalb eine komplizierte Steuerung in Kauf nehmen zu müssen. Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, daß bei unterschiedlichen Laufbildfrequenzen ( f_T ) die folgende Beziehung zur Abtastfrequenz ( f. ) eingehalten wird:

f_T + f. = +F
L A

in welcher F die gewünschte Aufnahmebildfrequenz bedeutet, wobei zumindest bei einer der verwendeten Laufbildfrequenzen von 1 Bild abweichende, insbesondere über 1 hinausgehende, Bruchteil eines Bildes pro Abtastperiode abgetastet werden. In der obigen Formel bedeutet + F, daß unabhängig vom Vorzeichen der beiden Summanden das Ergebnis positiv sein muß. Selbst bei Rücklauf des Bildes mit einer gewissen (negativen ) Bildfrequenz muß sich durch entsprechende Erhöhung der Abtastfrequenz eine positive Aufnahmebildfrequenz ergeben. Selbstverständlich wurde diese Bedingung auch bei der Vorrichtung gemäß der OE-PS 310. 832 erfüllt, doch lehrte diese Schrift eben nicht, was bei unterschiedlichen Laufbildfrequenzen zu geschehen habe, bzw. daß selbst dann diese Bedingung beizubehalten sei, obwohl dann zumindest bei einer der verwendeten Laufbildfrequenzen Bruchteile eines Bildes, z. B. 5/4 Bilder, abgetastet werden. Es hat sich erwiesen, daß entgegen dem bisher bestehenden Vorurteil kein merkbarer Qualitätsabfall ergibt, weil ja bei Laufbildfilmen die einander benachbarten Bilder fast gleich sind. Deshalb¹ ist es überraschend, daß auf so einfache Weise der bisher übliche Steueraufwand für das Versetzen der Abtastung entsprechend der Bewegung des Laufbildes entfallen kann. Es hat sich jedoch gezeigt, daß gerade hier Abtastsysteme mit äußerst kleinen Rücklauf zeiten sich besonders eignen, weshalb bei Verwendung eines an sich bekannten optischen Drehkörpers, wie eines Polygonprismas, oder eines Spiegelkranzes, der Vorzug gegeben wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der

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nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Fig. 1 zeigt die Anordnung für ein "flying-spot-System". An Hand der Fig. 2A bis 2D seien die sich erfindungsgemäß ergebenden Beziehungen zwischen der Bildfeldwanderung und der Abtastung erläutert. Die Fig. 3 bis 5 stellen verschiedene Schaltungen bzw. Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens dar.

Fig. 1 zeigt einen Film 1, der mit Hilfe einer Zahntrommel 2 mittels eines Motors 3 ( bezogen auf Fig. 1 ) abwärts gefördert wird.

Als Abtasteinrichtung ist eine Kathodenstrahlröhre 4 vorgesehen, deren Schirm 5 angedeutet ist. Mit Hilfe dieser Kathodenstrahlröhre 4 wird ein Lichtpunkt erzeugt, der mittels eines durch eine einzige Linse angedeuteten Objektives 6 in der Ebene des Filmes 1 fokussiert und sodann mittels eines weiteren Objektives 7 auf einer entsprechenden Fernsehaufnahmeeinrichtung abgebildet wird, die im dargestellten Ausführungsbeispiel von drei Fotozellen und den für die Verarbeitung nötigen Schaltungen 10 gebildet ist, sodaß sich am Ausgang ein Video-Signal V ergibt.

Die Kathodenstrahlröhre 4 ist in üblicher Weise mit vertikalen Ablenkeinrichtungen 11, 12, sowie horizontalen Ablenkeinrichtungen 13, 14 ausgestattet, von denen beispielsweise die Ablenkjoche 12, 14 an Masse liegen, wogegen das Joch 11 mit dem Ausgang einer vertikalen Ablenkschaltung 15 verbunden ist. Analog dazu liegt die Platte 13 am Ausgang einer horizontalen Ablenkschaltung 16. Beide Ablenkschaltungen 15, 16 werden von einem Synchronsignalgenerator 17 gesteuert, dessen Frequenz nur mittels einer Einstellvorrichtung 18 verstellbar ist, die in Fig. 1 durch einen Justierwiderstand angedeutet ist.

Während nun die Abtastfrequenz mit Hilfe der Einstellvorrichtung 18 am Snyhr on Signalgenerator 17 frei wählbar ist, wird mittels einer Spiegelfläche 19 im Strahlengang zwischen dem Schirm 5 der Kathodenstrahlröhre 4 und den lichtelektrischen Wandler 9 die Bewegung eines Perforations-

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loches in bezug auf die Abtastfrequenz dadurch festgestellt, daß die Spiegelfläche den die Perforationslochreihe erfassenden Rand des Filmes 1 auf einen lichtelektrischen Wandler 20 wirft. Durch das Vorüberziehen der Perforationslöcher entstehen am Ausgang des Wandlers 20 Impulse, deren Frequenz einerseits von der Abtastgeschwindigkeit und anderseits von der Bildfrequenz des Filmes abhängt. Wird dabei ein Film mit mehreren Perforationslöchern pro Film verwendet, so muß der Schaltkreis 20 auch einen entsprechenden Frequenzteiler beinhalten. Der Ausgang des Schaltkreises 20 wird mit der Frequenz des Synchronsignalgenerators aus der Kamera 10 in einem Phasendetektorkreis 21 verglichen und dementsprechend die Geschwindigkeit des Motors 3 so geregelt, daß tatsächlich die Summe der Abtastfrequenz der Kathodenstrahlröhre 4 und der Bildfrequenz des Filmes 1 der Aufnahmebildfrequenz der Kamera 10 entspricht.

Da die Abtastbildfrequenz mit Hilfe der Verstelleinrichtung frei wählbar ist, ergeben sich verschiedene Betriebzustände, die an Hand der Fig. 2A bis 2D besprochen werden sollen.

In den Diagrammen der Fig. 2A bis 2D ist jeweils auf der Ordinate der Weg s in Einheilen der Bildhöhe, auf der Abszisse die Zeit in Einheiten von 1/50 see. aufgetragen. Soll beispielsweise das erste Bild des Filmes 1 ( Fig. 1 ) als Standbild wiedergegeben werden, so beträgt dementsprechend die Bildfrequenz des Laufbildfilmes f_T null, und es muß dementsprechend die

Li
Abtastfrequenz f. 50 Hz betragen, um eine Aufnahmebildfrequenz von 50 Hz ( entsprechend der Fernsehnorm ) zu erzeugen. Dementsprechend ist in Fig. 2A die Sägezahnkurve 22 eingezeichnet, von der jeder Sägezahn über die Zeit von 1/50 see. reicht. Die Sägezahnkurve 22 entspricht bei der Anordnung gemäß Fig. 1 dem Ausgangssignal der Vertikal-Ablenkschaltung 15. Bei Verwendung anderer Ablenksysteme, z. B. von Kippspiegeln, entspricht die Kurve 22 der ( idealisierten ) Bewegung dieses Systems bzw. des Spiegels. Eine Abtastung, wie sie in Fig. 2A dargestellt ist und bei der Amplitude des Sägezahnsignales genau der Höhe eines Bildes entspricht, ist auch schon bisher durchgeführt worden.

Nun soll aber die Bedingung gemäß der eingangs angeführten Gleichung auch bei sich ändernden Bildfrequenzen erhallen bleiben. Würde daher im Beispiel gemäß Fig. 1 mittels der Einstelleinrichtung 18 die Abtastfrequenz auf 40 Hz vermindert, so ergibt sich der Fall gemäß Fig. 2B. Durch den an Hand der Fig. 1 beschriebenen Regelkreis würde der Film 1 in Bewegung gesetzt, dessen einzelne Bilder eine Bewegung entsprechend den Kurvenscharen ausführen, von denen jede Kurve selbstverständlich eine Gerade darstellt. Die Laufbildfrequenz f_T beträgt sodann 10 Bilder/sec. Nach dem bisher in der Fachwelt herrschenden Vorurteil hatte nun das Sägezahnsignal dieser Bewegung der Filmbilder so zu erfolgen, daß die Abtastung dann umkehrte, sobald sie am oberen Rande eines abzutastenden Bildes angelangt war. Dadurch ergab sich ein Signal 22a, das in Fig. 2B strichpunkitert eingezeichnet ist und entsprechend der Bildbewegung versetzte Sägezahnformen zeigte. Die dazu notwendige Schaltung" war außerordentlich kompliziert.

Dagegen besteht das Wesen der Erfindung in der Erkenntnis, daß eine derartige Versetzung des Signals keineswegs erforderlich ist, zumal ja bei Laufbildfilmen benachbarte 3ilder für gewöhnlich einander äußerst ähnlich sind. Deshalb kann erfindungsgemäß die eingangs genannte Bedingung auch hier eingehalten werden, wobei, wie ersichtlich, jeder Sägezahn des Signales 22 zwar eine Amplitude entsprechend der Höhe eines Bildes besitzt und somit die Amplitude gegenüber dem Signal gemäß Fig. 2A nicht verändert zu werden braucht; da aber das Bild eine gegenläufige Bewegung ausführt, geht der Sägezahn 22 nach Erreichen des oberen Randes des ersten Bildes über dasselbe hinaus und tastet nun einen Bruchteil des zweiten Bildes ab. Anderseits wird der nächste Sägezahn dementsprechend um einen Bruchteil innerhalb des ersten Bildes versetzt begonnen und reicht an seinem oberen Ende etwa in die Hälfte des zweiten Bildes hinein. Auf diese.Weise werden also jeweils Bruchteile benachbarter Bilder abgetastet.

Das gleiche gilt für eine Abtastfrequenz f. von 33 1/3 Hz bzw.

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eine Laufbildfrequenz f_T von 16 2/3 Bildern/sec. gemäß Fig. 2C. Erst bei einer Laufbildfrequenz f_T von 25 Bildern/sec. gemäß Fig. 2D bzw. einer Abtast-

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frequenz f. von 25 Hz ergibt sich wieder in bekannter Weise eine Überein-Stimmung der Amplitude des Signales 22 mit der Bildhöhe des Filmes, in dem bei weiterhin gleichbleibender Amplitude des Signales 22 der Sägezahn seinen Umkehr punkt gerade am Ende jeweils des zweiten Bildes erreicht. Dies entspricht einer Abtastung, wie sie gemäß der OE-PS 310. 832 vorgesehen war. Überraschend ist daher nur, daß die eingangs genannte Bedingung unbedingt und auch bei jedem Verhältnis von Laufbildfrequenz und Abtastfrequenz eingehalten werden kann, wie die Fig. 2B und 2C zeigen.

Fig. 3 veranschaulicht eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführung einer Vorrichtung. Hiebei werden Teile gleicher Funktion mit denselben bzw. strichlierten Bezugszeichen versehen. Dabei ist mittels eines einstellbaren Impulsgebers 18' die Geschwindigkeit des Motors 3 frei wählbar. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß das Signal des einstellbaren Impulsgenerators 18' über eine Impulsformerstufe 24 einem'Phasendetektor 21' zugeführt wird, an dessen anderem Eingang das Ausgangs signal einer Perforationslochabtastung 20' liegt. Anstelle der Abtastung eines Perforationsloches könnte natürlich auch jedes andere für die Geschwindigkeit des Filmes repräsentative Signal verwendet werden. Dementsprechend ist statt des Phasendetektors 21' auch jede andere Vergleichsschaltung zur Steuerung des Motors 3 brauchbar.

Die Fernsehkamera 10 wird von einem Oszillator 25 angesteuert, dessen Signal über einen Begrenzer 26 dem eigentlichen Synchron- und Ablenksignalkreis 17' zugeführt wird. Dort werden die Kamerasignale in üblicher Weise aufbereitet. Die Signale des einstellbaren Impulsgebers 18' sowie des Oszillators 25 werden einer Multiplizier stufe in Form eines Ringmodulators 27 zugeführt, wodurch am Ausgange desselben zwei Frequenzbänder erhalten werden, von denen eines mittels eines Tiefpaßfilters 28 ausgefiltert wird. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 28 wird über eine Begrenzerstufe

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und einen Impulsformer 30 wiederum einer Phasenvergleichsstufe 21" zugeführt, an deren anderem Eingang das Ausgangssignal einer Stufe 20" liegt, mit deren Hilfe die Stellung bzw. Phasenlage der Abtasteinrichtung festgestellt wird, die in diesem Falle aus einem optischen Drehkörper 4', wie Spiegelkranz oder Drehprisma , besteht. Der Ringmodulator 27 ist erforderlich, um das Substraktionsergebnis zwischen Aufnahmebildfrequenz der Aufnahmekamera 10 und Laufbildfrequenz zu erhalten.

Eine gegenüber Fig. 3 noch zweckmäßigere Anordnung zeigt Fig. 4. Dabei ist anstelle des alle Einrichtungen steuernden Oszillators 25 ein Rechteckgenerator 25' vorgesehen, der mit einer Frequenz von 200 Hz arbeitet. Am Ausgange des Rechteckgenerators 25' liegen eine Anzahl von Frequenzteilern 31a bis 31f, mit deren Hilfe in ersichtlicher Weise die verschiedenen benötigten Frequenzen erzeugbar sind. Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen, ist dabei allerdings nur eine Verstellung in Stufen möglich. Die Ausgänge der verschiedenen Frequenzteiler 31a bis 31f werden zwei Wählschaltern 18a, 18b zugeführt, die miteinander in der strichpunktiert angedeuteten Weise verbunden sind. Wird daher der Schleifkontakt 18a' in der dargestellten Weise auf eine Frequenz von 40 Hz eingestellt, so liegt der Schleifer 18b' an einer Klemme, die vom Ausgang des Frequenzteilers 31f eine Frequenz von 10 Hz erhält. Beide Schleifkontakte 18a', 18b' sind mit Steuerschaltungen 32a, 32b für die Motore 3, 3' verbunden. Es ist ersichtlich, daß

das Ausgangs signal des Frequenzteilers 31c eine Frequenz von 50 Hz aufweist nur

und nicht je einer Klemme der Wählschalter 18a, 18b, sondern auch der Fernsehaufnahmekamera 10 zugeführt wird.

Fig. 5 veranschaulicht eine mechanische Vorrichtung, mit deren Hilfe die richtige Zuordnung von Abtastfrequenz und Laufbildfrequenz erzielbar ist. Dabei wird ein Spiegelkranz 4' auf einer Welle 33 von einem Zahnrad 34 angetrieben, das seinerseits seinen Antrieb von einem Motor 3' mit konstanter Drehzahl mit einem Motorritzel 35, einem Planetenradträger 36

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mit einem Planetenrad 37 sowie zwei Zahnräder 38, 39 erhält. Das Planetenrad 37 greift in die Innenverzahnung eines Planetenradkäfigs 40 ein, der seinerseits über eine Außen verzahnung und das Ritzel 41 des mit wählbarer Geschwindigkeit betriebenen Motors 3 angetrieben wird. Der Planetenradkäfig 10 trägt im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kapstanwelle 2', die den Zahntrommeln 2 der Fig. 1 entspricht und den Film 1 antreibt. Die Geschwindigkeit des Motors 3 sowie seine Drehrichtung ist stufenlos regelbar, sodaß sich für den Film 1 eine Bildfrequenz zwischen + 50 und - 50 Bildern/sec. ergibt. Dementsprechend beträgt die Abtastfrequenz zwischen Null und hundert Spiegel/sec.

Es ist klar, daß auch die Steuerkreise gemäß den Fig. 3 und 4

als geschlossene Regelkreise ausgebildet sein können. Insoferne ist die Anordnung des Regelkreises wegen seiner besonderen Einfachheit vorzuziehen.

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Claims

WpUlng. Walter Jcdtfsch . O C 9 ß Q

7 Stuttgart H, Menzelstraße 40 /\ J D ^- O "

2 2 Sep. 1978

Ing. Karl Vockenhuber, A-1180 Wien, Pötzleinsdorfer Straße 118 DDr. Raimund Hauser, A-1040 Wien, Goldeggasse 2/2/2/9

Patentansprüche

Cl) Verfahren zur fernsehmäßigen Aufnahme von Bildern von einem

relativ zu einem Aufnahmeschirm kontinuierlich bewegten Laufbildfilm, dessen Bilder periodisch jeweils zeilenweise abgetastet werden, wobei die Laufbildfrequenz zur Abtastfrequenz zwecks Erzielung einer vorbestimmten Aufnahmebildfrequenz, beispielsweise von 50 Bildern/sec., in einer vorbestimmten Beziehung zueinander stehen, dadurch gekennzeichnet, daß bei unterschiedlichen Laufbildfrequenzen ( f_T ) die folgende Beziehung zur Abtastfrequenz ( f. ) eingehalten wird:

welcher F die gewünschte Aufnahmebildfrequenz bedeutet, wobei zumindest bei einer der verwendeten Laufbildfrequenzen von 1 Bild abweichende, insbesondere über 1 hinausgehende, Bruchteile eines Bildes pro Abtastperiode abgetastet werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,

mit einem im wesentlichen kontinuierlichen Antrieb für den Film und einer optischen Abtasteinrichtung, mit deren Hilfe die Filmbilder einem Aufnahmeschirm zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der kontinuierliche Antrieb (2, 2', 3 ) mittels einer an sich bekannten willkürlich betätigbaren Geschwindigkeitsverstelleinrichtung (18, 18', 18a ) steuerbar ist und daß eine Vorrichtung ( 20, 21; 20', 21'; 20", 21"; 18b; 37; 38, 40 ) zum Konstanthalten der Aufnahme-

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bildfrequenz vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstanthaltevorrichtung eine Summierstufe ( 37, 38, 40 ) für die Geschwindigkeit bzw. Bildfrequenz des Laufbildfilmes und die Abtastfrequenz der optischen Abtasteinrichtung aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstanthaltevorrichtung zwei miteinander verbundene Vorwähler (18a, 18b ) für die Bildfrequenz und die Abtastfrequenz aufweist, durch die die gewünschte Aufnahmebildfrequenz ergebende Frequenzquelle anwähibar sind ( Fig. 4 ).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzquellen von Frequenzteilern (31a - 3If) gebildet sind, die von einem Oszillator ( 25' ) gespeist sind ( Fig. 4 ).
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstanthaltevorrichtung einen geschlossenen Regelkreis umfaßt, der eine Meßeinrichtung (19, 20 ) für die Ist-Aumahmebüdfrequenz aufweist, deren Ausgangssignal in einer Vergleichsstufe ( 21 ) mit der gewünschten Soll-Aufnahm ebildfrequenz vergleichbar ist, wobei das daraus resultierende Vergleichs Signal einer Regeleinrichtung für die optische Abtasteinrichtung und/oder den kontinuierlichen Antrieb ( 2 ) zuführbar ist (Fig. 1 ).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Abtasteinrichtung von einem an sich bekannten optischen Drehkörper (4⁵ ) gebildet ist.

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