DE102007053745A1 - Camera arrangement for recording sporting event, has auxiliary optics fixed before optical systems of cameras, and stand, processor and mixer arranged to combine both differently exposed identical camera signals to single signal - Google Patents

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Abstract

The arrangement has cameras (1, 2) mounted on a stand (5) for recording video signals with identical image sections. An auxiliary optics (3) is fixed before optical systems of the cameras, and splits an image, impinging on a prism block, into two identical video signals using a prism, where the video signals are recorded by the cameras with different light exposure. The stand, a processor (7) and an image signal mixer (4) are arranged to combine the both differently exposed identical camera signals to a single signal.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kameraanordnung zur Aufzeichnung von Sportereignissen.The The invention relates to a camera arrangement for recording of sporting events.

Die neuen Fußball-Arenen werden zunehmen steiler gebaut und die Öffnung im Dach wird im Prinzip auf die Größe des Spielfeldes oder eine noch kleinere Größe reduziert. Viele Neubauten haben zudem schließbare Dächer über dem Spielfeld.The new football arenas are increasingly steeply built and the opening in the roof is in principle on the size of the playing field or reduced to an even smaller size. Many new buildings also have lockable roofs above the pitch.

Was für die Zuschauer im Stadion optimale Bedingungen schafft, nämlich die Nähe zum Spielfeld und einen trockenen Sitzplatz auch bei Regen, ist für die Fernsehübertragungen häufig eine große Herausforderung. Durch die kleinen Dachöffnungen und die statischen Konstruktionen der schließbaren Dächer ergeben sich bei Sonnenschein auf dem Spielfeld extreme Helligkeitsunterschiede bzw. teilweise filigrane Licht-Schatten Muster. Diese sind mit der momentanen Fernseh- oder Kameratechnik oft nicht mehr kompensierbar. In diesen Fällen besteht die Möglichkeit, entweder die dunklen oder die hellen Stellen korrekt zu belichten. Bei schnellem Spielverlauf und unglücklichem Sonnenstand entstehen besonders bei den totalen Aufnahmen von den Rängen (Führungskamera) oft kaum zu What for the Spectators in the stadium creates optimal conditions, namely the Proximity to Playing field and a dry seat even in the rain, is for the television broadcasts often a big Challenge. Through the small roof openings and the static Constructions of the closable roofs When the sun is out on the pitch extreme differences in brightness result or partially filigree light-shadow patterns. These are with the current television or camera technology often no longer compensated. In these cases it is possible, either to expose the dark or the bright spots correctly. In case of fast gameplay and unfortunate position of the sun arise especially with the total shots of the ranks (leading camera) often hardly

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer Fernsehübertragung von Sportereignissen die korrekte Belichtung der Schattenbereiche und die korrekte Belichtung der besonnten Flächen in einem Bild zu verbinden, so dass ein optisch ausgeglichenes Bild entsteht, welches nach wie vor Licht und Schattenbereiche aufweist.The The object of the invention is in a television broadcast of sports events the correct exposure of the shadow areas and to combine the correct exposure of the sunny areas in an image, so that a visually balanced image is created, which after in front of light and shadow areas.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Kameraanordnung der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task is according to the invention in a Camera arrangement of the aforementioned Art solved by the characterizing features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Kameraanordnung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Embodiments and developments of the camera arrangement according to the Invention are in the subclaims specified.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Kameraanordnung.The Invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment. The single figure shows a circuit diagram of a camera arrangement according to the invention.

Die in der Figur gezeigte Kameraanordnung weist zwei elektronische Kameras 1 und 2 auf, welche zur gemeinsamen Bedienung auf einem Drehteller eines Stativs 5 fest montiert sind, derart, dass ihre optischen Achsen unter einem bestimmten Winkel zueinander orientiert sind. An den Objektiven beider Kameras 1 und 2 ist eine Vorsatzoptik 3 angeschlossen, welche mit Hilfe eines Prismas das einfallende Bildsignal in zwei identische Bildsignale aufspaltet. Diese beiden identischen Bildsignale treten unter einem gegenseitigen Winkel aus der Vorsatzlinse 3 aus, welcher dem bestimmten Winkel entspricht, unter dem die optischen Achsen der beiden Kameras 1 und 2 zueinander orientiert sind. Auf diese Weise gelangen die beiden identischen Bildsignale in den Strahlengang der Kameraoptiken. Die Brennweite für den Bildausschnitt beider angeschlossen, welche mit Hilfe eines Prismas das einfallende Bildsignal in zwei identische Bildsignale aufspaltet. Diese beiden identischen Bildsignale treten unter einem gegenseitigen Winkel aus der Vorsatzlinse 3 aus, welcher dem bestimmten Winkel entspricht, unter dem die optischen Achsen der beiden Kameras 1 und 2 zueinander orientiert sind. Auf diese Weise gelangen die beiden identischen Bildsignale in den Strahlengang der Kameraoptiken. Die Brennweite für den Bildausschnitt beiderThe camera arrangement shown in the figure has two electronic cameras 1 and 2 on which for common use on a turntable of a tripod 5 are firmly mounted, such that their optical axes are oriented at a certain angle to each other. On the lenses of both cameras 1 and 2 is an attachment optics 3 connected, which splits the incident image signal into two identical image signals using a prism. These two identical image signals emerge at a mutual angle from the conversion lens 3 which corresponds to the particular angle under which the optical axes of the two cameras 1 and 2 oriented to each other. In this way, the two identical image signals reach the beam path of the camera optics. The focal length for the image section of both connected, which splits the incident image signal into two identical image signals by means of a prism. These two identical image signals emerge at a mutual angle from the conversion lens 3 which corresponds to the particular angle under which the optical axes of the two cameras 1 and 2 oriented to each other. In this way, the two identical image signals reach the beam path of the camera optics. The focal length for the image section of both

Kameras 1 und 2 wird über die Vorsatzoptik 3 eingestellt und bleibt somit für die Abbildungen der beiden Kameras 1 und 2 unverändert und gleich. Unterschiedlich sind jedoch die Blendeneinstellungen beider Kameras 1 und 2, welche unabhängig voneinander geregelt werden können, derart, dass die Kamera 1 („Schattenkamera") auf dunkle Stellen des einfallenden Bildsignals und die Kamera 2 („Sonnenkamera") auf helle Stellen des einfallenden Bildsignals belichtet. Die beiden unterschiedlich belichteten, ansonsten identischen elektronischen Kamerasignale werden von den Kameras 1 und 2 einem Mischer 4 zugeführt, welcher die beiden Kamerasignale in noch näher zu beschreibender Weise zu einem einzigen Signal verbindet.cameras 1 and 2 is via the attachment optics 3 adjusted and thus remains for the pictures of the two cameras 1 and 2 unchanged and the same. Different, however, are the aperture settings of both cameras 1 and 2 which can be controlled independently, such that the camera 1 ("Shadow camera") on dark areas of the incident image signal and the camera 2 The two differently exposed, otherwise identical electronic camera signals are emitted by the cameras 1 and 2 a mixer 4 supplied, which connects the two camera signals in a manner to be described in more detail to a single signal.

Das Ausgangssignal des Mischers 4 wird einem Vorschaumonitor 6 für den Bildingenieurzugeführt, welche entsprechend dem gewünschten Mischbild die Blenden beider Kameras 1 und 2 einstellt. Die Daten für die Brennweiteneinstellungen der Vorsatzoptik 3, und die Daten über die Stellung des Stativs 5 werden einem Rechner 7 zugeführt, welcher über ein Echtzeit-Rechnersystem (z. B. VizRT) verfügt, dem die 3D-Daten der Stadionarchitektur in Form eines 3D-Softwaremodells einprogrammiert. sind.The output signal of the mixer 4 becomes a preview monitor 6 supplied to the image engineer, which according to the desired mixed image, the aperture of both cameras 1 and 2 established. The data for the focal length settings of the front optics 3 , and the data about the position of the tripod 5 become a calculator 7 which has a real-time computer system (eg VizRT), which programs the 3D data of the stadium architecture in the form of a 3D software model. are.

Mit diesen 3D-Stadion Daten sowie den Stativ- und Brennweitendsten der Vorsatzoptik 3 kann der Rechner 7 ein zum Kamerabild identisches virtuelles Bild des Stadions liefern. Es ist indessen nicht unbedingt erforderlich, dass der Rechner 7 ein komplettes Stadionbild parallel zum realen Kamerabild liefert; es genügt für viele Anwendungen ein Schwarz/Weiß-Signal, auf dem die jeweils aktuelle Licht- und Schatten-Verteilung dargestellt ist. Dazu wird das 3D-Softwaremodell im Rechner mit einer zentralen, virtuellen Lichtquelle „beleuchtet", die den Sonnenstand simuliert. Zudem wird die virtuelle Lichtquelle entsprechend dem realen Sonnenverlauf nachgeführt. so dass zu jeder Zeit die korrekte Licht- und Schatten-Verteilung simuliert wird. Alle Flächen, die beleuchtet werden (also in der „virtuellen" Sonne liegen), werden bei einer Schwarz/Weiss-Technik als weiße Stellen und alle Stellen, die im Schatten liegen als schwarze Stellen dargestellt bzw. umgekehrt. Der Rechner 7 erzeugt eine Schattenmaske, die dem Mischer 4 zugeführt wird, um bestimmte Bereiche aus dem Mischbild „heraus zu lösen". Im Ergebnis liefert also der Rechner 7 infolge der Speisung mit den Daten des Stativs 5 und den Objektiv-Daten der Vorsatzoptik 3 parallel zum realen Bild in Echtzeit die deckungsgleiche Schatten-Maske. Bei Sonneneinstrahlung belichtet die Kamera 1 auf die dunklen Stellen und die Kamera 2 auf die hellen Stellen. Parallel dazu liefert der Rechner 7 die entsprechende Maske für den von der Sonne beschienenen hellen Bereich. Der Mischer 4 verknüpft bzw. mischt die beiden Kamerasignale und gibt das Mischsignal und an einen Sendemischer 8 weiter.With these 3D Stadium data as well as the tripod and focal length end of the attachment optics 3 can the calculator 7 provide a virtual image of the stadium identical to the camera image. However, it is not essential that the calculator 7 provides a complete stadium image parallel to the real camera image; For many applications, a black and white signal suffices, which shows the current light and shadow distribution. For this purpose, the 3D software model is "illuminated" in the computer with a central, virtual light source, which simulates the position of the sun and the virtual light source corresponding to the actual course of the sun tracked. so that the correct distribution of light and shadow is simulated at all times. All surfaces that are illuminated (ie in the "virtual" sun) are represented as white areas in a black and white technique and all places that are in the shadow as black areas or vice versa 7 creates a shadow mask that the mixer 4 is supplied to "certain areas of the mixed image" out to solve. "In the result provides so the calculator 7 as a result of feeding with the data of the tripod 5 and the lens data of the attachment optics 3 the congruent shadow mask in real time parallel to the real image. In sunlight, the camera exposes 1 on the dark spots and the camera 2 on the bright spots. Parallel to this provides the calculator 7 the corresponding mask for the bright area illuminated by the sun. The mixer 4 combines or mixes the two camera signals and outputs the mixed signal and to a transmit mixer 8th further.

Der Rechner 7, der die Schatten-Maske generiert, wird im allgemeinen nur mit den notwendigen geometrischen Daten des betreffenden Stadions gespeist, um den Rechneraufwand zu verkleinern und die Rechenzeiten im Sinne einer möglichst geringen Signalverzögerung so gering wie möglich zu halten. Durch die Verwendung virtueller Techniken im Rechner 7 entstehen zwangsläufig Bildsignalverzögerungen von einigen Vollbildern. Diese Verzögerungen sind durch den Rechner selbst (infolge der Generierung der Schatten-Maske) und durch die Verknüpfung der beiden Kamerasignale im Mischer 4 begründet. Diese Verzögerung muss bei einer Produktion ausgeglichen werden, z. B. mittels elektronischer Verzögerungseinrichtungen für die (schnelleren) unbearbeiteten Kamerasignale.The computer 7 , which generates the shadow mask, is generally fed only with the necessary geometric data of the stadium concerned in order to reduce the computational effort and to keep the computing times in terms of the lowest possible signal delay as low as possible. By using virtual techniques in the calculator 7 inevitably arise image signal delays of some frames. These delays are caused by the computer itself (due to the generation of the shadow mask) and by the combination of the two camera signals in the mixer 4 founded. This delay must be compensated during a production, eg. Example by means of electronic delay devices for the (faster) unprocessed camera signals.

Es ist zusätzlich möglich, über einen nicht gezeigten Lichtsensor, der im Sonnenbereich des Stadions angebracht ist, die „Harte der durch den Rechner erzeugten Maske über das 3D-Softwaremodell automatisch zu steuern. Bei keiner Sonneneinstrahlung läuft das Bild der „Schattenkamera" 1 unbeeinflusst in den Sendemischer 8. Ab einer bestimmten Sonneneinstrahlung wird die „Sonnenkamera" 2 über die helligkeitsabhängig generierte Maske automatisch dazu gemischt und kompensiert die ansonsten überbelichteten Bereiche der „Schattenkamera" 1.It is also possible, via a not shown light sensor, which is mounted in the solar area of the stadium, to control the "hard of the mask generated by the computer via the 3D software model automatically. In no sunlight is the image of the "shadow camera" running 1 unaffected in the transmit mixer 8th , From a certain sunlight, the "sun camera" 2 automatically mixed with the mask, which is dependent on the brightness, and compensates for the otherwise overexposed areas of the "shadow camera" 1 ,

Claims (4)

Kameraanordnung zur Aufzeichnung von Sportereignissen, mit zwei auf einem Stativ (5) montierten Kameras (1, 2) zur Aufzeichnung von Bildsignalen mit identischen Bildausschnitten, gekennzeichnet durch eine vor den optischen Systemen der Kameras (1, 2) angebrachte Vorsatzoptik mit Prismenteiler (3), welche das auf die Prismenblock auftreffende Bild in zwei identische Bildsignale spaltet, die von den beiden Kameras (1, 2) mit unterschiedlicher Belichtung aufgezeichnet werden, und durch eine Maskenanordnung (5, 7,), welche die beiden unterschiedlich belichteten, ansonsten identischen Kamerasignale zu einem einzigen Signal verbindet.Camera arrangement for recording sports events, with two on a tripod ( 5 ) mounted cameras ( 1 . 2 ) for recording image signals with identical image sections, characterized by a front of the optical systems of the cameras ( 1 . 2 ) mounted attachment optics with prism divider ( 3 ) which splits the image impinging on the prism block into two identical image signals which are output by the two cameras ( 1 . 2 ) are recorded with different exposure, and by a mask arrangement ( 5 . 7 ,), which connects the two differently exposed, otherwise identical camera signals into a single signal. Kameraanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskenanordnung (5, 7) einen von den beiden unterschiedlich belichteten Kamerasignalen gespeisten Bildsignalmischer (4) sowie einen mit den Daten des Stativs (5) und den Objektiv-Daten Vorsatzoptik (3) gespeisten Rechner (7) umfasst, und dass der Rechner (7) über ein Echtzeit-Rechnersystem (z. B. VizRT) verfügt, dem die 3D-Daten der Stadionarchitektur in Form eines 3D-Softwaremodells einprogrammiert sind und welcher dem Mischer (4) infolge der Speisung parallel zum realen Bild in Echtzeit die deckungsgleiche Schatten-Maske zuführt.Camera arrangement according to claim 1, characterized in that the mask arrangement ( 5 . 7 ) one of the two differently exposed camera signals fed image signal mixer ( 4 ) and one with the data of the tripod ( 5 ) and the lens data intent optics ( 3 ) fed computers ( 7 ) and that the computer ( 7 ) has a real-time computer system (eg VizRT), which is programmed with the 3D data of the stadium architecture in the form of a 3D software model and which the mixer ( 4 ) feeds the congruent shadow mask in real time as a result of the feed parallel to the real image. Kameraanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das 3D-Softwaremodell im Rechner (7) mit einer zentralen, virtuellen Lichtquelle „beleuchtet" wird, die den Sonnenstand simuliert und dass. die virtuelle Lichtquelle entsprechend dem realen Sonnenverlauf nachgeführt wird. so dass zu jeder Zeit die korrekte Licht- und Schatten-Verteilung simuliert wird.Camera arrangement according to claim 2, characterized in that the 3D software model in the computer ( 7 ) is "illuminated" with a central, virtual light source which simulates the position of the sun and that the virtual light source is tracked according to the actual course of the sun, so that the correct distribution of light and shadow is simulated at all times. Kameraanordnung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen Lichtsensor, der im Sonnenbereich des Stadions angebracht ist, um die „Härte" der durch den Rechner (7) erzeugten Maske über das 3D-Softwaremodell automatisch zu steuern.Camera arrangement according to claim 2 or 3, characterized by a light sensor, which is mounted in the solar area of the stadium, in order to reduce the "hardness" of the computer ( 7 ) automatically control the generated mask via the 3D software model.
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