DE3700993A1 - Fernsehsystem zur uebertragung zweier bildsignale - Google Patents

Description

Bei der Fernsehübertragung von Stereobildern wird der Aufnah­ megegenstand mit zwei Kameras aufgenommen, die im Augenab­ stand voneinander angeordnet sind und zeitlich korrelierte, also hinsichtlich Zeilenfrequenz und Vertikalfrequenz syn­ chronisierte Bildsignale erzeugen, die grundsätzlich, zumin­ dest bei einem plastischen Aufnahmegegenstand, unterschied­ lich sind. Statt eines einzelnen Bildes eines Aufnahmegegen­ standes müssen also jeweils zwei, im Prinzip unterschiedli­ che Bilder übertragen werden.

Es ist bekannt, die beiden Bilder zeitlich abwechselnd zu übertragen, beim Zeilensprungsystem z.B. jeweils während der ungeradzahligen Halbbilder das linke Teilbild und während der geradzahligen Halbbilder das rechte Teilbild. Empfänger­ seitig ist dann für den Betrachter eine LCD-Verschlußbrille vorgesehen, die von Halbbild zu Halbbild das linke bzw. das rechte Auge des Betrachters abschattet. Da hierbei die über­ tragenen Halbbilder auf die beiden Augen aufgeteilt werden, wird die Zahl der einem Auge angebotenen Halbbilder hal­ biert, z.B. von 50 Hz auf 25 Hz. Dadurch entsteht der Nach­ teil, daß störende Flickererscheinungen auftreten, da eine Bildwiederholfrequenz von 25 Hz für eine flickerfreie Wahr­ nehmung nicht ausreichend ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fernsehsystem zur Übertragung von zwei Bildsignalen mit sequentieller Über­ tragung der Signale so auszubilden, daß bei der Wiedergabe keine Flickerstörungen auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebenen Er­ findung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Signalquellen bestehen vorzugsweise aus zwei Kameras, aus einem Diaabtaster, einem Videorecorder oder einer sonsti­ gen Übertragungsstrecke. Vorzugsweise dient die Erfindung für Übertragung von zwei Bildern für eine stereoskopische Bildwiedergabe. Es können jedoch auch grundsätzlich zwei völ­ lig voneinander unabhängige Bilder mit verringerter Vertikal­ auflösung übertragen werden.

Die erfindungsgemäße Lösung benötigt für die Übertragung von Stereobildern lediglich einen üblichen Fernsehkanal, wobei die Zahl der in einer Zeiteinheit übertragenen Zeilen und somit auch die Zeilendauer unverändert bleiben. Durch die zeilensequentielle Übertragung der beiden Stereo-Teilbilder besteht praktisch jedes Raster aus zwei verkämmten Teilra­ stern, die dem linken und rechte Auge zugeleitet werden müs­ sen. Empfängerseitig können diese beiden, im Übertragungsweg verkämmten Teilraster entkämmt, also voneinander getrennt werden. Aus einem Raster entstehen dann zwei zeitlich aufein­ anderfolgende Teilraster je mit der halben Dauer des Ra­ sters. Durch diese Verdoppelung der verfügbaren Raster wird die Zahl der jeweils einem Auge in einer Zeiteinheit angebo­ tenen Raster nicht verringert. Ein Raster ist z.B. bei einem genormten Fernsehsystem ein Halbbild. Die Zahl der jeweils einem Auge angebotenen Teilraster oder Teil-Halbbilder bleibt dann bei einem Fernsehsystem mit 50 Halbbildern pro Sekunde unverändert, so daß keine Flickerstörungen auftre­ ten. Es werden also zwei Teil-Halbbilder mit jeweils halber Zeilenzahl in derselben Zeit dargestellt wie normalerweise ein Halbbild mit voller Zeilenzahl. Dadurch bleibt in vor­ teilhafter Weise die Zeilenfrequenz der Horizontalablenkung unverändert. Nur die Signalverarbeitung und die Vertikalab­ lenkung werden im Fernsehempfänger zwischen Normalempfang und Stereoempfang umgeschaltet. Vorzugsweise wird die Verti­ kalablenkung auf den halben Wert der Vertikalablenkperiode umgeschaltet, da jeweils das genannte Teilraster nur die hal­ be Dauer des bisherigen Rasters hat.

Es ergibt sich also eine quasi-kompatible Nutzung eines nor­ malen Fernsehübertragungskanals für Stereobilder ohne Flik­ kerstörungen. Aufgrund der Verschmelzung der den beiden Au­ gen zugeführten Teil-Halbbilder mit jeweils halber Zeilen­ zahl zu einem resultierenden Bildeindruck im visuellen Sy­ stem des Menschen wird die subjektive Vertikalauflösung nicht gravierend geringer sein als im Fall der normalen Nut­ zung des vorgegebenen Fernsehkanals mit voller Zeilenzahl.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläu­ tert. Darin zeigen

Fig. 1 das Prinzip der erfindungsgemäßen Übertragung anhand aufeinanderfolgender vollständiger Bil­ der,

Fig. 2 ein Blockschaltbild für eine Übertragung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 die erfindungsgemäße Übertragung für ein System mit Zeilensprung,

Fig. 4 ein Blockschaltbild für einen Fernsehempfänger für eine Übertragung gemäß Fig. 3,

Fig. 5 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 4 und

Fig. 6 das Einlesen und Auslesen von Speicherplätzen in den Speichern gemäß Fig. 4.

Fig. 1 zeigt die ersten Zeilen 1-10 eines Rasters, z.B. eines vollständigen Bildes, das eine Gesamtdauer von 20 ms hat. Die Zeilen sind abwechselnd dem linken Teilbild (L) und dem rechten Teilbild (R) zugeordnet. Empfängerseitig werden somit die ungeradzahligen Zeilen 1, 3, 5, 7, 9 ... für die Darstellung des linken Teilbildes L und die geradzahligen Zeilen 2, 4, 6, 8 ... für die Darstellung des rechten Teilbildes R verwendet. Da die Zeilendauer unverändert und die Zahl der Zeilen für das Teilraster L und das Teilraster R halbiert ist, hat jedes Teilraster eine halbier­ te Dauer von 10 ms. Das gesamte Raster mit der Dauer von 20 ms und n Zeilen wird also in zwei Teilraster je mit der Dauer von 10 ms und n/2 Zeilen aufgespalten, so daß in er­ wünschter Weise jeweils innerhalb von 20 ms für das linke und rechte Auge ein Teilraster verfügbar ist und somit die für die Flickerfreiheit erforderliche Rasterwiederholfre­ quenz von 50 Hz beibehalten wird.

In Fig. 2 wird der Aufnahmegegenstand A mit zwei Fernsehkameras 1, 2 aufgenommen, die im Augenabstand vonein­ ander angeordnet sind und die beiden Teilbilder L und R lie­ fern. Mit dem Schalter 3, der zeilenfrequent zwischen den Kameras 1, 2 umschaltet, wird von Zeile zu Zeile abwechselnd das Signal der Kameras 1, 2 der Sendeschaltung S zugeführt und ausgesendet. Das empfängerseitig empfangene Signal wird in der empfangenen Reihenfolge über die Empfängerschaltung E der Bildröhre B zugeführt. Die Betrachtung erfolgt mittels der Brille 4, die mittels einer zur Sendeseite synchronen und zeilenfrequenten Steuersignales transparent und intrans­ parent geschaltet wird so, daß abwechselnd das linke und rechte Auge des Betrachters abgeschattet wird. Dadurch wer­ den die ungeradzahligen Zeilen des linken Teilbildes L nur vom linken Auge und die geradzahligen Zeilen des rechten Teilrasters R nur vom rechten Auge wahrgenommen und somit der Stereoeindruck erzielt. Diese Lösung erfordert somit ei­ ne zeilenfrequente, also relativ schnelle Umschaltung der LCD-Flüssigkristallbrille 4.

Fig. 3 zeigt die Übertragung gemäß Fig. 1 in Anwendung für ein genormtes Fernsehsystem mit Zeilensprung, 625 Zeilen je Bild und 50 Halbbildern pro Sekunde. Das gesamte Bild be­ steht nacheinander aus einem Halbbild mit den ungeradzah­ ligen Zeilen 1, 3, 5 ... und einem zweiten Halbbild mit den geradzahligen Zeilen 2, 4, 6 ..., die je eine Dauer von 20 ms haben. Da die Umschaltung zwischen den Kameras zeit­ lich zu Beginn jeder Zeile erfolgt, ergibt sich die in Fig. 3 links dargestellte Zuordnung der Zeilen zu dem linken Teilbild L und dem rechten Teilbild R. Empfängerseitig wer­ den aus den während der Dauer von 40 ms übertragenen 625 Zei­ len nacheinander folgende Teilbilder oder Raster verfügbar gemacht: Zunächst das Raster L 1 mit den übertragenen Zeilen 1, 5, 9 ... Da dieses Raster nur ein Viertel der Zei­ len des gesamten Bildes enthält und die Zeilendauer unverän­ dert bleibt, ist seine Dauer 10 ms. Dann folgt das Raster R 1 mit den Zeilen 3, 7 ..., das ebenfalls 10 ms dauert. Darauf folgt das Raster L 2 mit den Zeilen 4, 8 ... und darauf das Raster R 2 mit den Zeilen 2, 6, 10... Es ist ersichtlich, daß während der Bilddauer von 40 ms für jedes Auge nacheinander zwei Raster mit verringerter Zeilenzahl verfügbar sind, näm­ lich L 1, L 2 und R 1, R 2. Für jedes Auge ergibt sich also eine Rasterfrequenz von 50 Hz mit ausreichender Flickerfreiheit.

Fig. 4 zeigt eine Empfängerschaltung für die Entkämmung des vollständigen Bildes in die vier Raster L 1, R 1, L 2, R 2 gemäß Fig. 3. Das mit der Antenne 5 empfangene Signal gemäß Fig. 3 links wird der Empfängerschaltung E zugeführt, die das Sig­ nal an den Eingang des Umschalters 6 und Synchronimpulse an den Eingang des Impulsgebers 7 liefert. Der Schalter 6 wird von dem Impulsgeber 7 zeilenfrequent gemäß Fig. 5 umgeschal­ tet. Dadurch werden während des ersten Halbbildes mit den Zeilen 1, 3, 5, 7, 9 ... die dem linken Teilbild L zugeordne­ ten Zeilen 1, 5, 9 ... in dem Speicher M 1 und die dem rech­ ten Teilbild R 1 zugeordneten Zeilen 3, 7 ... in dem Speicher M 2 gespeichert. Beide Speicher M 1, M 2 erhalten also nur in jeder zweiten Zeile ein Signal zur Speicherung. Das in dem Speicher M 1 gespeicherte Signal wird anschließend von t 3-t 4, also in der halben Zeit von t 1-t 2, wieder ausgele­ sen, wobei jetzt die mit Lücken von einer Zeilendauer einge­ schriebenen Signale ohne Lücken aneinander anschließen und das Raster L 1 gemäß Fig. 3 darstellen. Anschließend wird von t 4-t 5 das Signal für das Raster R 1 aus dem Speicher M 2 aus­ gelesen. Im darauffolgenden Halbbild mit den Zeilen 2, 4, 6, 8, 10 ... wird entsprechend verfahren. Auf diese Weise lie­ fert der Speicher M 1 ständig Raster für das linke Teilbild L und der Speicher M 2 ständig Raster für das rechte Teilbild R. Mit dem Schalter 7 werden abwechselnd die Raster für L und R der Bildröhre B zugeführt. Der Schalter 7 wird von dem Impulsgeber 7 mit der Schaltspannung 8 gesteuert, die den Schalter 7 jeweils nach der Dauer von 10 ms umschal­ tet. Es ist ersichtlich, daß der Bildröhre B jeweils während der Dauer von 40 ms zwei Raster für das linke Teilbild L und zwei Raster für das rechte Teilbild R zugeführt werden, so daß für jedes Auge die Wiederholfrequenz der Raster 50 Hz beträgt. Die Betrachtung der Bildröhre B erfolgt wieder mit der Brille 4, die ebenfalls von der Schaltspannung 8 gesteu­ ert ist und synchron zum Schalter 7 abwechselnd das linke und das rechte Auge des Betrachters abdeckt. Diese Lösung hat den Vorteil, daß die Brille 4 mit einer relativ geringen Frequenz geschaltet werden muß und für den Umschaltvorgang die relativ lange Vertikalaustastzeit zwischen zwei Halbbil­ dern zur Verfügung steht.

Jeweils ein auf der Bildröhre B geschriebenes Raster hat so­ mit die Dauer von 10 ms. Daher wird die Vertikalablenkschal­ tung des Fernsehempfängers bei der beschriebenen Stereowie­ dergabe auf diesen gegenüber Normalbetrieb verringerten Wert umgeschaltet. Die Zeilenablenkschaltung bleibt unverändert, weil die Zeilendauer und damit die Zeilenfrequenz unverän­ dert bleiben.

Fig. 6 zeigt das Einlesen und Auslesen von Speicherplätzen der Speicher M 1 und M 2 in Fig. 4 für eine vereinfachtes Bei­ spiel mit aufeinander folgenden Rastern mit je sechs Zeilen. In den aufeinander folgenden Rastern 1, 2, 3 werden jeweils in den Zeilen 1-6 die dargestellten Signale L und R empfan­ gen, die von Zeile zu Zeile abwechselnd dem linken Teilbild L und dem rechten Teilbild R zugeordnet sind. Der Speicher M 1 hat drei Speicherplätze M 11, M 12, M 13 jeweils für eine Zeile und entsprechend der Speicher M 2 Speicherplätze M 21, M 22, M 23 auch jeweils für eine Zeile. In diese Speicherplät­ ze werden die empfangenen Signale gemäß der Zeile "Signal" in Fig. 6 in der dargestellten Weise eingelesen. Dabei bleibt jeweils ein eingelesenes Signal für die Dauer eines Rasters, also für sechs Zeilen, in dem Speicherplatz enthal­ ten. Im Raster 1 ist angenommen, daß der Einlesevorgang bei noch leerem Speicher beginnt, und zwar

Zeile 1: Signal L 1 in Speicherplatz M 11
Zeile 2: Signal R 1 in Speicherplatz M 21
Zeile 3: Signal L 2 in Speicherplatz M 12
Zeile 4: Signal R 2 in Speicherplatz M 22 usw.

Nach dem Prinzip von Fig. 3 werden jetzt mit einer Verzöge­ rung die Signale jeweils für die Teilraster 1, 2, 3... ent­ sprechend der Zeile "Wiedergabe" wieder so ausgelesen, daß nacheinander Teilraster jeweils mit halbierter Zeilenzahl von 3 entstehen. Es ist ersichtlich, daß bei dem Auslesen gemäß Fig. 6 das in der Zeile "Wiedergabe" dargestellte Sig­ nal jeweils in einem der Speicherplätze M 11- M 23 verfügbar ist. Jedes Signal, das für die Dauer von sechs Zeilen unver­ ändert in einem Speicherplatz verbleibt, wird also nur ein­ mal während der Dauer einer Zeile ausgelesen und für die Wie­ dergabe verwendet, z.B. das Signal L 1 des Rasters 1 wird nur während der Zeile 3 des Rasters 1 ausgelesen. Zwischen dem ankommenden Signal gemäß der Zeile "Signal" und dem für die Wiedergabe aufbereiteten Signal gemäß der Zeile "Wiedergabe" in Fig. 6 entsteht also eine Zeitverzögerung. Diese hat je­ doch für die Wiedergabe keine Bedeutung.

Claims (7)

1. Fernsehsystem zur Übertragung zweier Bildsignale über einen Kanal, vorzugsweise für stereoskopische Bildüber­ tragung, bei dem die von zwei Signalquellen, geliefer­ ten Bildsignale zeitlich abwechselnd übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß senderseitig der Übertra­ gungskanal mit jeder Zeile zwischen den Signalquellen (1, 2) umgeschaltet wird und empfängerseitig die der ersten und zweiten Signalquelle (1, 2) zugeordneten Zeilen nur dem linken bzw. rechten Auge zugeleitet wer­ den.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß emp­ fängerseitig die Bildsignale in der empfangenen Reihen­ folge der Bildröhre (B) zugeführt werden und mit einer Brille (4) von Zeile zu Zeile abwechselnd das linke bzw. rechte Auge des Betrachters abgeschattet wird (Fig. 2).

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß emp­ fängerseitig die der ersten und der zweiten Signalquel­ le (1, 2) zugeordneten Zeilen des Rasters voneinander getrennt und zu zwei aufeinanderfolgenden Teilrastern (L 1, R 1; L 2, R 2) zusammengefaßt werden, die je die halbe Dauer (10 ms) des gesamten Rasters haben (Fig. 3-5).

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Brille (4) von Teilraster zu Teilraster abwech­ selnd das linke bzw. rechte Auge des Betrachters abge­ schaltet wird.

5. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß emp­ fängerseitig das Signal jeweils während eines Rasters von Zeile zu Zeile abwechselnd zwei Speichern (M 1, M 2) zugeführt wird und die Speicher (M 1, M 2) nacheinander je während eines Teilrasters mit der halben Dauer (t 3- t 4; t 4- t 5) des Rasters ausgelesen werden (Fig. 4, 5).

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der aufeinanderfolgenden Zeilen in Speicherplät­ ze für je eine Zeile eingelesen werden, für die Dauer des Rasters in den Speicherplätzen verbleiben und je­ weils für ein Teilraster verzögert mit geänderter Rei­ henfolge ausgelesen werden (Fig. 6).

7. System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß empfängerseitig die Vertikalablenkschaltung so aus­ gebildet ist, daß innerhalb einer halbierten Vertikalab­ lenkperiode (10 ms) jeweils das entsprechende, aus hal­ ber Zeilenzahl bestehende Teilraster geschrieben wird.