DE1077062B

DE1077062B - Verfahren und Vorrichtung zur elektronischen Farbkorrektur

Info

Publication number: DE1077062B
Application number: DEH35844A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Roman Koll; Dipl-Ing Fritz-Otto Zeyen; Dr-Ing Rudolf Hell
Original assignee: Dr Ing Rudolf Hell GmbH
Current assignee: Dr Ing Rudolf Hell GmbH
Priority date: 1958-02-11
Filing date: 1959-03-11
Publication date: 1960-03-03
Also published as: DE1053311B; US3099706A; GB910180A; US2993087A; CH373642A; FR1232341A; CH369021A; GB922114A

Description

Das Hauptpatent handelt von einem Verfahren zur elektronischen Farbkorrektur für die Reproduktion farbiger Bildvorlagen, wobei nach Art der Bildtelegraphie eine farbige Vorlage selbst oder drei nach ihr hergestellte photographische Farbauszüge unmittelbar abgetastet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die drei stetig veränderlichen Farbmeßwerte X₁ y, ζ (ζ. Β. die Normfarbwerte nach DIN 5033) der farbigen Bildpunkte des zu reproduzierenden Originals durch je eine hinreichend große Anzahl verschiedener diskreter Werte ersetzt werden, daß die drei stetig veränderlichen Farbdosierungen u, V₁ w (z. B. die relativen Rasterpunktgrößen bzw. Näpfchentiefen) für die farbigen Bildpunkte der Reproduktion, welche mit den Farbmeßwerten x, y, s durch drei empirisch oder theoretisch ermittelte Funktionen u = b (x,y,z), v=r(x,y,z), w=g{x₁y₁z) zusammenhängen, ebenfalls durch je eine hinreichend große Anzahl diskreter Werte ersetzt werden, daß die durch proportionale elektrische Signale dargestellten Farbmeßwerte einem elektronischen Speicher entsprechend der Abtastgeschwindigkeit laufend zugeführt werden, und daß die durch proportionale elektrische Signale dargestellten Farbdosierungen dem elektronischen Speicher laufend entnommen werden in Zeitintervallen, die gleich oder kleiner sind als die Zeit, die zur Abtastung eines Bildpunktes benötigt wird.

Die diskreten Farbmeßwertspannungen werden dabei in der Weise gewonnen, daß die drei stetig veränderlichen Farbmeßwertsignale periodisch und kurzzeitig mit mindestens der doppelten höchsten Signalfrequenz abgefragt und anschließend die abgefragten diskreten Signalmomentanwerte quantisiert werden. Jedem quantisierten Farbmeßwertsignaltripel x,y,z ist ein Dreifachkoinzidenzschalter einer dreidimensionalen Schaltermatrix zugeordnet, der dann und nur dann entspricht, wenn alle drei Farbmeßwertsignalquanten gleichzeitig vorliegen.

■ Ausgangsseitig ist jedem Koinzidenzschalter ein gespeichertes quantisiertes Farbdosierungssignaltripel ιι,ν,ζν zugeordnet, welches aus dem Speicher dann und nur dann freigegeben wird, wenn der zugeordnete Koinzidenzschalter durch ein Farbmeßwertsignaltripel angesprochen wird.

Durch die Art der Zuordnung der gespeicherten ⁴S Farbdosierungstripel vermittels der Matrixschalter zu den quantisierten Farbmeßwerttripeln, d. h. durch die Art der Verdrahtung, sind die drei Farbkorrekturfunktionen h, r, g definiert. Diese ursprünglich stetigen Funktionen, bei denen die stetig veränderlichen Farbmeßwerte und Farbdosierungswerte infolge der Quantisierung durch eine endliche Anzahl diskreter Werte ersetzt wurden, sind jetzt unstetig wie tabellierte Funktionen. Dies läßt die Möglichkeit offen, bei Verfahren und Vorrichtung
zur elektronischen Farbkorrektur

Zusatz zum Patent 1 053 311

Anmelder:

Fa. Dr.-Ing. Rudolf Hell,
Kiel-Dietrichsdorf, Grenzstr. 1-5

Dr.-Ing. Rudolf Hell, Kiel,

Dipl.-Ing. Roman KoIl, Kiel-Wellingdorf,

und Dipl.-Ing. Fritz-Otto Zeyen, Heikendorf bei Kiel,

sind als Erfinder genannt worden

hinreichend großer Anzahl von Quantenstufen zwischen den einzelnen diskreten Werten zu interpolieren, wie sich noch zeigen wird.

Ist h die Anzahl der Quantenstufen für jeden der Farbmeßwerte x, y, z,' so gibt es genau h³ verschiedene diskrete Farbmeßtripel und dementsprechend auch h³ verschiedene Matrixschalter. Ausgangsseitig gehen von jedem Matrixschalter eine u-, eine v- und eine «/-Leitung ab, insgesamt also 3 Ä³-Leiturigen, von denen je h³ gleichartige zu den Eingängen eines u-, eines v- und eines ^-Speichers führen, in denen die diskreten Farbdosierungswerte U₁ v, w, gespeichert sind. Von verschiedenen Schaltern abgehende Leitungen derselben Art, z. B. M-Leitungen,.-brauchen dabei nicht notwendigerweise zu verschiedenen M-Werten zu führen. Ist für einen Matrixschalter die Sowohlals-auch-als-auch-Bedingung erfüllt, so wird das ihm zugeordnete U₁V₁W- Wertetrip el ausgelöst. Den h³ verschiedenen Farbmeßwerttripeln können höchstens h^s verschiedene Farbdosierungstripel zugeordnet sein. Da aber von jedem der h^s Matrixschalter je eine u-, eine v- und eine «/-Leitung abgeht, deren jede zu einem verschiedenen u- bzw. v- bzw. ze/-Wert führen kann, so beträgt die maximale Anzahl der möglichen verschiedenen zugeordneten u-, v- und «/-Werte je h^s, ist also h² mal größer als die Quantenstufenzahl h jedes der Farbmeßwerte x,y, z. Dabei kann es durchaus vorkommen, daß unter den h³ zugeordneten

909 758/297

p keine zwei vorhanden sind, welche die gleichen u- oder v- oder w-Werte aufweisen, d. h., daß alle je h^z verschiedenen u-, v- und «/-Werte genau einmal vorkommen.

Die den quantisierten Farbmeßwerttripeln zugeordneten Farbdosierungstripel sind nun ebenfalls quantisiert, d. h., die den diskreten Farbmeßwerten x, y, ζ auf Grund der Farbkorrekturfunktionen g, r, b zugeordneten genauen Funktionswerte u, v, w sind durch festgesetzte, diesen Werten zunächst liegende diskrete Farbdosierungsquanten ersetzt. Die Stufenanzahl der Farbdosierungsquanten u, v, w kann kleiner, gleich oder größer als die der Farbmeßwertquanten sein. Von Sonderfällen abgesehen, wird man im allgemeinen die Stufenanzahl der Farbdosierungsquanten gleich der der Farbmeßwertquanten wählen, also gleich h. Dann führen von den je h^s verschiedenen zugeordneten Farbdosierungswerten u₃ v, w durch die Quantisierung im Mittel je W- verschiedene zu demselben Farbdosierungsquant, wenn überdies angenommen wird, daß alle u-, v-, w-Quanten im Mittel gleich häufig vorkommen.

Werden die Farbmeßwert- und Farbdosierungsquanten jeweils nach aufsteigenden Werten geordnet, so brauchen aufeinanderfolgende Werte nicht äquidistant zu sein.

Zum Beispiel werden bei der photoelektrischen Abtastung von durchsichtigen photographischen Farbauszügen Transparenzen als primäre Farbmeßwerte ermittelt. Die Transparenz eines Bildpunktes ist das Verhältnis der durchgelassenen zur einfallenden Lichtenergie. Hieraus kann zunächst der Kehrwert der Transparenz, die Opazität 0=1/T, als neuer Farbmeßwert gewonnen werden, welche ein Schwärzungsmaß darstellt. Durch Logarithmieren der Opazität erhält man wieder einen anderen Farbmeßwert, die Schwärzung ^=IOg 0=— log T, oder durch Umkehrung T=e~^s. Einer gleichmäßig unterteilten Schwärzungsskala (Differenz zweier aufeinanderfolgender Schwärzungsstufen konstant) entspricht dabei eine logarithmisch unterteilte Transparenzskala (Quotient zweier aufeinanderfolgender Transparenzstufen konstant), deren Teilpunkte sich in Richtung abnehmender Helligkeit zusammendrängen.

Beträgt die Anzahl der Quantisierungsstufen für jeden der drei Farbmeßwerte h— 50, wie im Hauptpatent als Beispiel angegeben wurde, so enthält die Schaltermatrix h^s=125 000 Koinzidenzschalter. Von den Matrixschaltern gehen ausgangsseitig insgesamt 3 fcs=375 000 Leitungen ab, von denen je h^s = i25 000 zu einem u-, v- und zer-Speicher mit mindestens je Ji=SQ Eingängen führen. Die Anzahl der benötigten Matrixschalter steigt mit der 3. Potenz der Quantenstufenanzahl.

Versuche haben gezeigt, daß die Anzahl der benötigten Quantenstufen für die Farbmeß- und Farbdosierungswerte davon abhängt, wie groß die Helligkeits- bzw. Schwarzungsänderungsgeschwindigkeit (pro Längeneinheit) bei der Abtastung der Zeilen der unkorrigierten und bei der Aufzeichnung der Zeilen der korrigierten Farbauszüge ist. Versuche beim Fernsehen bei der Übertragung von quantisierten Schwärzungsstufen haben ergeben, daß man bei sehr großen Schwärzungsänderungsgeschwindigkeiten, d. h. bei großem Strukturreichtum, mit sehr wenigen Stufen, etwa fünf, auskommt, daß man aber bei sehr geringen S chwärzungsänderungsgeschwindigkeiten, d. h. bei Strukturarmut, mit ganz allmählich verlaufenden Tonwertübergängen eine sehr große Stufenanzahl in der Größenordnung von etwa 100 benötigt. Werden nämlich solche allmählich verlaufenden Tonwertübergänge mit einer zu geringen Schwärzungsstufenanzahl übertragen, so bilden sich bei der Wiedergabe an den betreffenden Bildstellen aneinandergrenzende Zonen jeweils gleichbleibender Schwärzung aus, die störende, im Original nicht vorhandene Muster ergeben.

Zur Beseitigung dieses Übelstandes ist vorgeschlagen worden, die Stufenanzahl vom Bildinhalt abhängig zu machen derart, daß bei großer Schwärzungsänderungsgeschwindigkeit mit einer kleinen, bei kleiner Änderungsgeschwindigkeit mit einer großen und bei mittlerer Änderungsgeschwindigkeit mit einer mittleren Stufenanzahl gearbeitet wird. Ein Maß für die Schwärzungsänderungsgeschwindigkeit ist z. B.

die momentane (unmodulierte) Signalfrequenz (Bildpunktfrequenz), die jener proportional ist. Jedoch sind Steuerungsanordnungen für veränderliche Quantenstufenanzahlen sehr kompliziert und für den vorliegenden Zweck zu aufwendig, so daß mit konstanter

so Quantenstufenanzahl gearbeitet werden muß.

Legte man eine Stufenanzahl von Ä=100 zugrunde, so würde dies auf eine Schalteranzahl von ä³=10⁶ der Schaltermatrix und aus insgesamt 3 h^s=3 ■ 10⁶ abgehende Leitungen zu dem u-, v- und «/-Speicher führen. Wenngleich es trotz den erheblichen und viel Zeit beanspruchenden Verdrahtungsarbeiten möglich und bei den modernen elektronischen Rechenmaschinen sogar üblich ist, solche hohen Anzahlen elektronischer Bauelemente zu verwenden, so ist ein solcher Aufwand für eine Teilvorrichtung einer elektronischen Farbkorrekturmaschine wirtschaftlich nicht tragbar, da der Hauptaufwand in den komplizierten und mit höchster Präzision arbeitenden Abtast- und Aufzeichnungsvorrichtungen besteht.

Ein noch zu rechtfertigender Aufwand ergibt sich bei Verwendung von etwa Ä=10 Stufen, was zu /j3=ioOO Matrixschaltern und zu 3 &³=3000 abgehenden u-, v- und «/-Leitungen führt. Dann belaufen sich die Maximalanzahlen jeweils untereinander verschiedener u-, v- und «/-Speichereingänge auf 1000. Es besteht also die Aufgabe, die Anzahl der eingangsseitig abzutastenden und der ausgangsseitig aufzuzeichnenden Schwärzungsstufen um etwa das Zehnfache zu erhöhen, ohne die Quantenstufenanzahl von 10^! zu vermehren, um zu einer Anzahl von Schwärzungsstufen von 100 zu gelangen.

Erfindungsgemäß geschieht dies in der Weise, daß die drei stetig veränderlichen Farbmeßwertsignale mit je einer sägezahn- oder dreieckförmigen Wechselspannung additiv überlagert (gewobbelt) werden, deren Frequenz mindestens gleich der doppelten höchsten Signalfrequenz (Bildpunktfrequenz) und deren doppelte Amplitude (Abstand von oberer zu unterer Spitze) mindestens gleich einer Quantenstufe ist, daß die gewobbelten Farbmeßwertspannungen periodisch und kurzzeitig mit einer Frequenz abgefragt werden, die ein Vielfaches der Wobbelfreqenz ist, und daß die abgefragten gewobbelten Signalmomentanwerte in an sich bekannter Weise quanti- siert werden.

Nach einem weiteren Erfindungsgedanken werden die Amplituden der Wobbeifrequenzen entsprechend den veränderlichen Ouantenstufendifferenzen der Farbmeßwertsignalquanten durch die abgefragten

^e5 Farbmeßwertsignale moduliert.

Nach einem weiteren Erfindungsgedanken wird das erste Verfahren gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung durchgeführt, bestehend aus drei gleichartig aufgebauten elektrischen Kanälen für die drei Farbmeßwertsignale, deren jeder eine Überlagerungsstufe,

1 U /7 UOZ

5 6

eine periodisch arbeitende Abfragevorrichtung und amplitude würde eventuell eine größere Anzahl beeine Quantisierungsstufe enthält, weiter aus einem als nachbarter Quantenstufen erfassen; dies würde zwar Wobbelgenerator dienenden Sägezahn- oder Dreiecks- nichts schaden, aber auch nichts nützen. Wird nun generator, dessen Spannung den Signalspannungen in der gewobbel te Signalmomentan wert über dieWobbelden Überlagerungsstufen überlagert wird, ferner aus 5 periode, die im Beispielsfalle gleich der Abfrageeinem Taktgenerator, dessen Frequenz ein Vielfaches periode der Farbsignale ist, beispielsweise zehnmal der Frequenz des Wobbeigenerators ist, und durch periodisch und kurzzeitig abgefragt, so wird die eine welchen der Wobbelgenerator synchronisiert sowie die Hälfte der Abfragewerte — im Beispielsfalle also Abfragevorrichtungen gesteuert werden. fünf — kleiner und die andere Hälfte größer als der Nach einem weiteren Erfindungsgedanken wird das io abgetastete Signalmomentanwert sein. Wegen der zweite Verfahren gemäß der Erfindung durch eine zeitlichen Äquidistanz der Abfragezeitpunkte und Vorrichtung durchgeführt, die darin besteht, daß zu- wegen der linear steigenden oder fallenden Wobbelsätzlich für jeden elektrischen Kanal eine Modula- spannung sind die aufeinanderfolgenden steigenden tionsstufe vorgesehen ist, in welcher die Wobbeispan- oder fallenden Abfragewerte innerhalb einer Wobbelnung durch die Signalspannung amplitudenmoduliert 15 periode ebenfalls äquidistant.

wird, und daß die modulierte Wobbeispannung in der Zur näheren Erläuterung der Verfahren und der

Überlagerungsstufe der Signalspannung additiv über- Vorrichtungen gemäß der Erfindung dienen die Fig. 1

lagert wird. bis 3, deren

Der Erfindung liegt der folgende Gedankengang zu- Fig. 1 und 2 je einen Ausschnitt aus dem gewobbel-

grunde: Durch die Wobbelung der Farbsignalspannung 20 ten Signalverlauf und

mit der sägezahn- oder dreieckförmigen Wechselspan- Fig. 3 eine Schaltungsanordnung zur Durchführung nung soll festgestellt werden, wie weit der abgetastete der Verfahren gemäß der Erfindung zeigen. Signalmomentanwert von der nächsthöheren und der In Fig. 1 ist in einer graphischen Darstellung ein nächstniedrigeren Quantenstufe entfernt ist, d. h., es kurzer Ausschnitt aus dem Verlauf einer der Farbsoll eine statistische Interpolation zwischen diesen 25 meßwertsignalspannungen U_s als Funktion der Zeit t beiden aufeinanderfolgenden Quantenstufen vor- über zwei Abfrageperioden T dargestellt. Ferner ist genommen werden. Je nachdem, wie oft bei der viel- der zeitliche Verlauf einer periodischen steigenden fachen Abfrage des gewobbelten Signalmomentan- Sägezahnwechselspannung mit der Periode T und wertes dabei die nächsthöhere und nächsttiefere Quan- einer Amplitude, die gleich einer halben Quantenstufe tenstufe angetroffen wird, wird bei der photographi- 30 ist, eingezeichnet. Die Abfragemomentanwerte zu den sehen Aufzeichnung der Farbdosierungswerte des be- Zeitpunkten 0, T, 2 T, . .., die ja im allgemeinen treffenden korrigierten Farbauszuges in Form von keine Quantenwerte sein werden, sind über die Abquantisierten Schwärzungen eine Schwärzung erreicht frageperiode T hinweg festgehalten (konstant gewerden, die zwischen den beiden, diesen Quanten- halten) und durch der f-Achse parallele Strecken darstufen zugeordneten Schwärzungen liegt. Denn jeder 35 gestellt. Die gewobbelten, d. h. die mit der Sägezahnkorrigierte Bildpunkt wird jetzt nicht mehr durch spannung überlagerten, über eine Abfrageperiode einen einzigen quantisierten Belichtungsimpuls der konstant gehaltenen Momentanwerte der Signalspan-Schreiblampe von der Dauer der Abfrageperiode der nung, sind als schräge Strecken mit einer der Steigung Signalmomentanwerte erzeugt, sondern aus vielen, der Sägezahnspannung gleichen Steigung dargestellt. z. B. zehn einzelnen quantisierten Belichtungsimpul- 4° An ihren Anfangs- und Endpunkten erreichen diese sen von jeweils ein Zehntel Dauer, die sich auf zwei Strecken Spannungswerte, die um eine halbe Quanten-Quantenstufen verteilen. Die photographische Schicht stufe unter bzw. über dem festgehaltenen Momentansummiert diese einzelnen Belichtungsimpulse für wert der Signalspannung liegen. In ihren Mittelpunkjeden Bildpunkt zu einem mittleren Belichtungswert, ten erreichen diese Strecken Spannungswerte, die auch wenn diese einzelnen Belichtungsimpulse ihrer 45 gleich den festgehaltenen Momentanwerten der Signal-Intensität nach zu verschiedenen Farbdosierungs- spannung sind. Anstatt einer steigenden kann mit quanten gehören. Auf diese Weise werden bei der gleicher Wirkung auch eine fallende Sägezahnspan-Aufzeichnung der korrigierten Farbauszüge Zwischen- nung oder eine abwechselnd steigende und fallende schwärzungswerte gewonnen, die durch Mischen von Dreiecksspannung als Wobbeispannung verwendet Schwärzungsquanten entstehen. 50 werden.

Es werde angenommen, daß die Frequenz der säge- Die gewobbelten, festgehaltenen Momentanwerte

zahn- oder dreieckförmigen Wobbelwechselspannung der Signalspannung werden nun mit einer Frequenz

und die Abtastfrequenz der Farbinformationssignale abgefragt, die ein Vielfaches der Abfragefrequenz der

gleich der doppelten höchsten Signalfrequenz seien Signalspannung beträgt. Ist die Abfragefrequenz der

(damit nach dem Abtasttheorem der Nachrichten- 55 Signalspannung zunächst /^2000Hz, wie oben an-

technik an Informationsinhalt nichts verlorengeht), genommen wurde, so möge die Abfragefrequenz F der

also etwa 2000 Hz betrage, und daß die Amplitude gewobbelten Signalspannung das «-fache, beispiels-

der Wobbeispannung gleich einer halben Signal- weise das Zehnfache, betragen:

quantenstufe sei. Ferner werde zunächst angenom- _π_„_ _f_ _irv οηηηττ — οηιτί men, daß die periodisch und kurzzeitig abgefragten 60

Signalmomentanwerte durch einen Haltekreis über Die Periode τ der Abfrage der gewobbelten Signaldie Abfrageperiode festgehalten (konstant gehalten) spannung beträgt dann den m. Teil, im Beispielsfalle werden. Durch die Wahl der Wobbeiamplitude wird den zehnten Teil, der Periode T der Abfrage der unerreicht, daß der abgefragte und festgehaltene Signal- gewobbelten Signalspannung: momentanwert, der ja im allgemeinen kein Quanten- 65 _T=T/w=0 S/10 msec=50n see wert sein wird, durch die Wobbelung verkleinert und

vergrößert wird, so daß er linear ansteigt oder fällt, Die Abfragezeitpunkte und die Abfragewerte der und zwar derart, daß sein kleinster und sein größter gewobbelten Signalspannung sind äquidistant. Auf-Wert mit Sicherheit in zwei aufeinanderfolgende einanderfolgende Abfragewerte haben wegen des Quantenstufen hineinreicht. Eine größere Wobbel- 7° linearen Verlaufs der gewobbelten Signalspannung

eine konstante Differenz von lim einer Quantenstufe. Die Abfragewerte sind symmetrisch um den Mittelwert — den Signalmomentanwert — verteilt.

Zum besseren Verständnis der Erfindung möge ein Zahlenbeispiel durchgerechnet werden.

Es werde angenommen, daß der abgefragte und festgehaltene Momentanwert der Signalspannung h+0,25 Spannungseinheiten betrage, wobei h eine ganzzahlige Anzahl von Spannungseinheiten, also eine Quantenspannung, bedeute. Die gewobbelte Signalspannung erreicht an ihrer unteren und oberen Grenze die Werte

h+0,25—0,5=h—0,25
ä+0,25+0,5=/i+0,75.

Die elf Abfragewerte sind demnach die folgenden:

fe-0,25; h-0,15; h-0,05; h+0,05; h+0,15; h+0,25; fo+0,35; h+0,45; h+0,55; h+0,65; h+0,75.

Hiervon entfallen bei der Quantisierung die ersten acht Werte auf die Quantenstufe h, die restlichen drei Werte auf die Quantenstufe h+1. Dies ergibt im Mittel für die elf Werte

8h+ 3 {h+1) Uh+ 3

11

= A+ 0,27.

Ohne die Mehrfachabfrage pro Bildpunkt hätte sich bei der Quantisierung des Abfragewertes h+0,25 als Quantenwert h ergeben.

Bei der Mehrfachabfrage pro Bildpunkt wird durch die statistische Mittelung zwischen den dem wahren Signalmomentanwert benachbarten quantisierten Werten h und h+1 eine Dezimale gewonnen, nämlich h+0,3, die dem wahren Momentanwert h+0,25 beträchtlich näher kommt als der quantisierte Wert h, ohne daß jedoch die Ouantenstufenanzahl erhöht worden ist. Die Wirkung dieser Maßnahme ist aber dieselbe, als ob die Anzahl der Quantenstufe erhöht worden wäre.

Der linearen Interpolation zwischen zwei quantisierten Werten der Farbmeßwertspannungen bei der Abtastung der unkorrigierten Farbauszüge entspricht eine lineare Interpolation zwischen den beiden nach den Farbkorrekturfunktionen zugeordneten quantisierten Werten der Farbdosierungsspannungen bei der Aufzeichnung der korrigierten Farbauszüge. Die Folge ist, daß auf Grund der Mehrfachabfrage ein einzelner Bildpunkt eines der korrigierten Farbauszüge nicht mehr durch einen einzigen, in seiner Intensität dem betreffenden Farbdosierungsquant entsprechenden Belichtungsimpuls der Schreiblampe belichtet wird, sondern statt dessen in derselben Zeit durch ni Belichtungsimpulse von jeweils l/m Dauer, die sich ihrer Intensität nach auf z,wei der ihnen entsprechenden Farbdosierungsquanten verteilen. Diese beiden verschiedenen Intensitäten der Belichtungsimpulse geben durch Aufsummierung in der photo- graphischen Schicht zu einer Schwärzung Anlaß, die zwischen denjenigen beiden quantisierten Schwärzungen liegt, welche durch die beiden quantisierten Belichtungsintensitäten einzeln erzeugt werden würden.

Die anfänglich gemachte Annahme, daß die mit der mindestens doppelten höchsten Signalfrequenz abgefragten Momentansignalwerte über die Abfrageperiode hinweg durch einen Haltekreis festgehalten (konstant gehalten) werden, ist aber in der Praxis nicht notwendig, wie sich herausgestellt hat. Es genügt vielmehr, daß die stetig veränderliche Signalspannung unmittelbar mit der sägezahn- oder dreieckförmigen Wobbeispannung überlagert wird, vorausgesetzt, daß die Freqenz dieser Wobbeispannung mindestens gleich der doppelten höchsten Signalfrequenz oder besser noch ein Vielfaches hiervon ist.

Die dabei auftretenden Verhältnisse sind in Fig. 2 dargestellt. Über der Zeitachse (t) ist wieder ein kurzes Stück des Verlaufes einer der Farbsignalspannungen (U_s) aufgetragen, ferner sind einige Perioden der sägezahnförmigen Wobbelwechselspannung, deren Amplitude gleich einer halben Quantenstufe ist, und schließlich ist die gewobbelte Signalspannung dargestellt. Diese wird wieder periodisch und kurzzeitig mit einer Frequenz abgefragt, die ein Vielfaches der Wobbeifrequenz ist. Das Ergebnis der Überlagerung ist wegen des im allgemeinen krummlinigen Verlaufs der Signalspannung nicht mehr linear. Die Abfragezeitpunkte sind noch äquidistant, jedoch gilt dies nicht mehr für die Abfragewerte. Am Anfang jeder Wobbeiperiode liegt die gewobbelte Signalspannung um eine halbe Quantenstufe unter oder über und am Ende über oder unter der ungewobbelten Signalspannung, je nachdem, ob die sägezahnförmige Wobbeispannung steigt oder fällt.

Ferner ist die mittlere Steilheit der gewobbelten Signalspannung innerhalb einer Wobbeiperiode größer oder kleiner als die mittlere Steilheit der ungewobbelten Signalspannung, je nachdem die Sägezahnspannung steigt oder fällt.

Bei genügend hoher Wobbeifrequenz, die ja mindestens gleich der Bildpunktfrequenz ist, können die Kurvenabschnitte der Signalspannung innerhalb der Wobbeiperioden mit hinreichender Genauigkeit als geradlinig angesehen werden entsprechend der Tatsache, daß bei genügend feiner Abszisseneinteilung eine Kurve durch ein Sehnenpolygon angenähert werden kann.

Die Wirkung der Wobbelung läßt sich dann so auffassen, daß bei der Mehrfachabfrage vom Mittelwert des geradlinigen, aber nicht mehr konstanten Signalspannungsabschnittes innerhalb einer Wobbeiperiode festgestellt wird, wie oft er in benachbarte Quanten-Stufen hineinreicht. Der innerhalb einer Wobbelperiode geradlinig ansteigende oder fallende Signalspannungsverlauf wird also durch seinen Mittelwert in der Mitte des Wobbelintervalles ersetzt, als ob dieser Mittelwert über die Wobbeiperiode festgehalten würde.

Wird nun z. B. einem geradlinig ansteigenden Signalspannungsahschnitt eine steigende Sägezahnspannung überlagert, so ist das Überlagerungsergebnis — der gewobbelte Signalspannungsabschnitt — wieder geradlinig und von größerer Steilheit als die Einzelsteilheiten der Signal- und Sägezahnspannung. Da die Sägezahnamplitude eine halbe Quantenstufe beträgt, so kann Anfang und Ende des gewobbelten Signalspannungsabschnittes möglicherweise in mehr als zwei benachbarte Ouantenstufen hineinfallen. Wie schon früher erwähnt, nützt dies zwar nichts, aber es schadet auch nichts. Wird aber einem steigenden Signalspannungsabschnitt eine fallende Sägezahnspannung überlagert, so ist das Überlagerungsergebnis von geringerer Steilheit als die Steilheit der Sägezahnspannung. Es besteht jetzt die Möglichkeit, daß Anfang und Ende des gewobbelten Signalspannungsabschnittes nur noch .in eine einzige Quantenstufe fallen. Hiernach scheint es, daß in einem solchen Falle die Wobbelung zwecklos wird, indem das, was mit ihr gerade bezweckt werden soll, nämlich die Erfas-

sung von mehr als einer Quantenstufe, wieder zunichte gemacht wird.. Dasselbe gilt, wenn ein fallender Signalspannungsabschnitt mit einer steigenden Sägezahnspannung überlagert wird. Man sollte also meinen, daß steigende Signalspannungsabschnitte nur mit einer steigenden, und fallende Signalspannungsabschnitte nur mit einer fallenden Sägezahnspannung überlagert werden dürften. Dies würde aber erfordern, daß nach einem Maximum der Signalspannung die steigende Sägezahnspannung in eine fallende und nach einem Minimum die fallende in eine steigende Sägezahnspannung umgewandelt wird.

Aber abgesehen davon, daß eine solche durch die Maxima und Minima der Signalspannung automatisch zu steuernde Umkehrung der Steigungsrichtung der Sägezahnspannung zwar möglich, jedoch zuaufwendig wäre, ist sie auch nicht notwendig. Wie eingangs erwähnt, verfolgt die Wobbelung den Zweck, gerade bei den ganz allmählich verlaufenden Tonwertübergängen, also bei Strukturarmut, d. h. bei geringer Schwärzungsänderungsgeschwindigkeit, mittels der statistischen Interpolation zwischen zwei benachbarten Ouantenstufen eine Dezimale zu gewinnen, was in der Wirkung einer Erhöhung der Quantenstufenanzahl gleichkommt, die in diesem Falle eigentlich notwendig wäre. Bei Bildstellen mit ausgesprochener Strukturarmut ist aber die Änderung der Signalspannung bei der hohen Wobbeifrequenz innerhalb einer Wobbelperiode so geringfügig, daß die Signalspannung praktisch als konstant angesehen werden kann. Dann ist aber die Änderung der Steilheit der überlagerten Sägezahnspannung durch die Signalspannung ebenfalls so geringfügig, daß die Steilheit der gewobbelten Signalspannung nahezu gleich der Steilheit der Sägezahnspannung ist. Es liegt also praktisch der anfänglich angenommene Fall vor, daß die periodisch abgefragten Signalmomentan werte durch einen Haltekreis über die Abfrageperiode festgehalten werden. Dann ist es aber gleichgültig, ob die Wobbeispannung steigt oder fällt wie bei einer Sägezahnspannung oder abwechselnd steigt und fällt wie bei einer Dreiecksspannung.

Hingegen bei den Bildstellen mit großem Strukturreichtum, d. h. bei großer Schwärzungsänderungsgeschwindigkeit, kommt man, wie eingangs erwähnt, mit einer sehr geringen, ohnehin schon vorhandenen Quantenstufenanzahl aus, so daß eine Wobbelung an solchen Bildstellen überflüssig wird. Man könnte daher die Wobbelung an solchen Bildstellen ausschalten. Da aber eine automatische Steuerung hierfür zwar möglich, aber zu aufwendig wäre, werden auch die Bildstellen mit großem Strukturreichtum gewobbelt, was, wie bereits dargelegt wurde, zwar nichts bringt, aber auch nichts schadet.

In Fig. 3 ist an Hand eines Blockschaltbildes eine Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren gemäß der Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus drei gleichartig aufgebauten elektrischen Kanälen für die Farbmeßwertsignale x, y, z. I₁ 1', 1" sind drei Signalgeneratoren, welche die drei Farbmeßwert-Signalspannungen x, y, ζ liefern. 2, 2', 2" sind drei Überlagerungsstufen (S), in denen den Farbmeßwertsignalen eine Sägezahn- oder Dreiecksspannung additiv überlagert wird. 3, 3', 3" sind drei elektromechanische (rotierende) oder elektronische Abtastvorrichtungen, mittels derer die gewobbelten Farbmeßwertsignale periodisch und kurzzeitig abgefragt werden. Auf die Abtaster folgen die drei Quantisierungsvorrichtungen (Q) 4, 4', 4". 5 (SG) ist ein Generator, der eine sägezahn- oder dreieckförmige Wechselspannung mit einer Frequenz liefert, die gleich dem Einfachen oder einem Vielfachen der doppelten höchsten (unmodulierten) Signalfrequenz ist. Diese Frequenz bewegt sich zwischen 2 und 10 kHz. Mit dem Sägezahngenerator 5 ist der Taktgenerator (TG) 6 synchronisiert, der Impulse von einer Frequenz liefert, welche gleich einem Vielfachen der Frequenz des Sägezahngenerators 5' beträgt. Die Taktfrequenz kann sich zwischen 10 und 100 kHz bewegen. Durch die Impulse des Taktgenerators werden die Abtastvorrichtungen 3., 3', 3" gesteuert bzw. synchronisiert. Falls die Quantenstufen äquidistant sind, wird die Sägezahnspannung aus dem Generator 5 unmittelbar den Steuereingängen der Überlagerungsstufen 2, 2', 2" zwecks Wobbelung der Farbsignalspannungen zugeführt. Falls die Quantenstufen nicht äquidistant sind, z. B. wenn Schwärzungen als Farbmeßwerte verwendet werden, so ist für jeden Kanal noch zusätzlich je eine Modulationsstufe 7, T, 7" vorgesehen, in welcher die Amplitude der aus dem Generator 5 stammenden Sägezahn- oder Dreieckswechselspannung durch die aus den Signalgeneratoren 1, 1', 1" herrührenden Farbsignalspannungen in jeweils verschiedener Weise moduliert wird, bevor die amplitudenmodulierten Wobbeispannungen den Farbsignalspannungen in den Überlagerungsstufen (S) 2, 2', 2" überlagert werden.

Die die Vorrichtungen 4,4', 4" verlassenden quantisierten Farbsignale werden in der nach dem Hauptpatent beschriebenen Weise weiter zur Farbkorrektur verarbeitet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur elektronischen Farbkorrektur für die Reproduktion farbiger Bildvorlagen, wobei nach Art der Bildtelegraphie eine farbige Bildvorlage selbst oder drei nach ihr hergestellte photographische Farbauszüge abgetastet und die auf diese Weise gewonnenen Farbmeßwerte in Farbdosierungswerte umgerechnet werden, nach Patent 1053 311, dadurch gekennzeichnet, daß die drei stetig veränderlichen Farbmeßwertspannungen mit je einer Wechselspannung gleicher Frequenz additiv überlagert (gewobbelt) werden, deren Frequenz mindestens gleich der doppelten höchsten Signalfrequenz (Bildpunktfrequenz) und deren Amplitude mindestens gleich einer halben Quantenstufe ist, daß die gewobbelten Farbmeßwertspannungen periodisch und kurzzeitig mit einer Frequenz abgefragt werden, die ein Vielfaches der Wobbeifrequenz ist, und daß die abgefragten gewobbelten Signalmomentanwerte in an sich bekannter Weise quantisiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wobbeispannung eine sägezahnförmige Wechselspannung verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wobbeispannung eine dreieckförmige Wechselspannung verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden der Wobbelspannungen entsprechend den veränderlichen Quantenstufendifferenzen der Farbmeßwertsignalquanten durch die abgefragten Farbmeßwertsignale in jeweils verschiedener Weise moduliert werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch drei gleichartig aufgebaute elektrische Kanäle für die drei Farbmeßwertsignale, deren jeder eine

909 75S/2W

Überlagerungsstufe, eine periodisch arbeitende Abfragevorrichtung und eine Quantisierungsstufe enthält, durch einen Wobbelgenerator, dessen Spannung den Farbmeßwertsignalspannungen in den Überlagerungsstufen überlagert wird, und durch einen Taktgenerator, durch weichen der Wobbelgenerator synchronisiert wird und die Abfragevorrichtungen gesteuert werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich für jeden elektrischen Kanal eine Modulationsstufe vorgesehen ist, in welcher die Wobbeispannung durch die Signalspannung amplitudenmoduliert wird, bevor die modulierte Wobbeispannung in der Überlagerungsstufe der Signalspannung überlagert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen