DE1190976B - Normenwandler fuer Fernsehsignale - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H04n

Deutsche Kl.: 21 al - 32/20

Nummer: 1190 976

Aktenzeichen: A 34814 VIII a/21 al

Anmeldetag: 3. Juni 1960

Auslegetag: 15. April 1965

Die Erfindung bezieht sich auf einen Normenwandler für Fernsehsignale, bei dem ein Fernsehbild mit einer gegebenen Zahl von Horizontalzeilen und einem vorbestimmten Vertikalfeld- oder Bildrahmenverhältnis in ein Bild mit einer anderen Zahl von Horizontalzeilen und einem anderen Vertikal- oder Bildrahmenverhältnis transformiert wird.

Die Fernsehnormenwandlung ist, wie bekannt, beispielsweise dazu erforderlich, daß ein Fernsehsignal, das mit einer gegebenen Zeüen- und Bildnorm hergestellt wurde, auf dem Funkwege verbreitet und mit Empfängern aufgenommen werden kann, die mit einer davon verschiedenen Zeilen- und Bildnorm arbeiten. Die Fernsehnormenwandlung ist auch wichtig auf kommerziellem Gebiet; hierzu gehört die Produktion von Fernsehprogrammen in einem bestimmten Land zwecks Sendung in einem anderen Land sowie im Ursprungsland. Eine Fernsehaufzeichnung, beispielsweise eine solche auf einem magnetischen Aufzeichnungsträger, kann bei einer bestimmten Norm hergestellt und dann in ein anderes Land verbracht werden, wo die Norm auf die neue Zeilen- und Bildfrequenz zwecks Sendung und Empfang in diesem Land umgewandelt wird.

Es ist bereits ein Verfahren zur Normenwandlung bekannt, das darin besteht, eine Wiedergabe der Darbietung, beispielsweise in einer Monitor- oder Empfängerbildröhre, herzustellen und die Bildwiedergabe mittels eines Systems mit der gewünschten Norm abzutasten. Da jedoch die Zeilen- und Bildfrequenzen bei verschiedenen Normen verschiedene sind, ergibt sich ein Moire- oder Schwebungsmuster, d. h. ein durch Interferenz gestörtes Bild.

Es sind Normenwandler bekannt, deren Arbeitsweise auf dem Prinzip beruht, das Fernsehbild mit anderer Abtastrichtung und mit unterschiedlicher Abtastnorm wieder abzutasten. Auch dabei ergeben sich Interferenzerscheinungen, da die Horizontalzeilenstruktur im Bildsignal erhalten bleibt.

Es ist weiterhin bekannt, bei einem Nonnenwandler mit Vidikonkamera die Bildröhre oder den Bildfleck zu wobbeln, um die entstehenden Interferenzstreifen zu beseitigen. Dabei mußte eine erhebliche Gradationsbeeinträchtigung der vertikalen Bildauflösung in Kauf genommen werden.

Ein demgegenüber wesentlich verbesserter Normenwandler der eingangs genannten Art weist gemäß der Erfindung ein Zwischensystem auf, durch welches das Fernsehbild in Richtung senkrecht zu den Horizontalzeilen der ankommenden und abgehenden Bilder abgetastet bzw. wiedergegeben wird, so daß keine direkte Relation zwischen den ankommenden und abgehenden Normenwandler für Fernsehsignale

Anmelder:

Ampex Corporation, Redwood City, Calif.
(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Werdermann, Patentanwalt,

Hamburg 13, Innocentiastr. 30

Als Erfinder benannt:

Skipwith W. Athey, Portola Valley, Calif.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 8. Juni 1959 (818 825)

Horizontalzeilenstrukturen besteht; dieses Zwischensystem enthält eine Kamera mit einer Anzahl vertikaier Abtastzeilen, welche durch die Halbwellenzahl der Information pro Zeile des ankommenden Bildes, geteilt durch den Keil-Faktor, bestimmt ist, um einen Bildauflösungsverlust zu vermeiden und mit einem Frequenzbanddurchlaß von solcher Breite, daß die der Bildinformation sowie der vertikal abgetasteten Horizontalzeilenstruktur des ankommenden Bildes entsprechenden Frequenzen erfaßt werden; weiterhin enthält das Zwischensystem ein Filter zur Eliminierung von Frequenzen, die der Horizontalzeilenstruktur des abgetasteten ankommenden Bildes entsprechen, so daß nur die Bildinformation für das nachfolgende Abtasten in dem umgewandelten Horizontalzeilen- und Feld- oder Bildrahmenverhältnis wiedergegeben wird.

Vorzugsweise besitzt das Zwischensystem ein umgekehrtes Bildseitenverhältnis.

Das Fernsehsignal kann aus einer Aufzeichnung seiner selbst nach einer bestimmten Norm wiedergegeben und das System dazu verwendet werden, das wiedergegebene Signal in ein solches mit einer neuen Norm umzuwandeln.

Im folgenden werden die Erfindung sowie ihre weiteren Einzelheiten an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

F i g. 1 zeigt als Blockschema die Anwendung eines Normenwandlers gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung eines

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kleinen Ausschnitts des Eingangswiedergabeschirmes von Fig. 1;

F i g. 3 zeigt schematisch die Wellenform des Ausgangssignals aus der ersten Kamera bei dem System von Fig. 1;

F i g. 4 zeigt schematisch die Wellenform des Ausgangssignals nach Durchlaufen des Filters im Zwischensystem von Fig. 1, und

F i g. 5 zeigt einen Normenwandler der in F i g. 1 dargestellten Art bei Anwendung in Verbindung mit einem Wiedergabegerät.

Das ankommende Signal von einer bestimmten Norm wird über die Leitung 11 an einen Fernsehempfänger geführt und auf dem Bildschirm 12 des Empfängers durch Abtasten in horizontaler Richtung wiedergegeben. Vorzugsweise ist der Empfänger ein Präzisionsempfänger oder Monitor, der in der Lage ist, das Signal, das der ankommenden Norm entspricht, aufzunehmen und wiederzugeben.

Der Schirm 12 wird durch eine Fernsehkamera 13 mit hoher Zeilenzahl optisch aufgenommen, die einen Teil des Zwischenfernsehsystems bildet. Die Kamera 13 ist so angeordnet, daß sie den Bildschirm 12 rechtwinklig zu den Horizontalzeilen der darauf enthaltenen Bildwiedergabe abtastet. Die Kamera weist ein äußerst breites Übertragungsband auf, damit möglichst nichts von der Bildinformation in dem Zwischensystem verlorengeht. Die Kamera hat ferner ein in bezug auf das ankommende Bild umgekehrtes Bildseitenverhältnis. Der Ausgang der Kamera wird einem Filter 14 und danach einem anderen Präzisionsempfänger oder Monitor zugeführt, der eine Bildwiedergabe auf dem Schirm 16 erzeugt.

Die Bildwiedergabe auf dem Schirm 16 wird durch eine weitere Kamera 17 mit hohem Auflösungsvermögen optisch aufgenommen, die nach der gewünschten Norm arbeitet. Der Ausgang dieser Kamera kann dann so weiterverarbeitet werden, daß ein zusammengesetztes Videosignal gebildet wird.

Die Bildfrequenz des Zwischensystems kann so gewählt werden, daß sie entweder für das ankommende oder für das abgehende Signal passend ist. Die Zeilenzahl entspricht der Anzahl der Halbwellen längs einer horizontalen Zeile beim ankommenden Signal, geteilt durch den Keil-Faktor. Wenn beispielsweise fünfhundert Halbwellen längs einer Zeile des ankommenden Signals wiedergegeben werden, so hat das Zwischensystem eine Zeilenzahl von fünfhundert geteilt durch 0,7, d. h. etwas mehr als siebenhundert Zeilen. Dadurch wird gewährleistet, daß der Raumaufteilungseffekt der Abtastung der horizontalen Zeilen mit einem anderen Zeilensystem das BUd nicht verschlechtert. Da der Keil-Faktor ein subjektives, teilweise vom Betrachtungsabstand abhängiges Maß ist, kann sein Betrag von dem Wert 0,7 abweichen; der Wert 0,7 wird gewöhnlich für das amerikanische Fernsehsystem mit fünfhundertfünfundzwanzig Zeilen bei Betrachtung aus einem Durchschnittsabstand vom Vierfachen der Bildhöhe als richtig angesehen. Die Zeilenzahl des Zwischensystems ist so gewählt, daß kein Bildauflösungsverlust entsteht. Das Bildschirmraster 12 besteht aus einer Serie horizontaler Zeilen, das Bildschirmraster 16 aus einer Serie vertikaler Zeilen; der Bildschirm 16 wird durch die Kamera 17 horizontal abgetastet, um das Bild mit der neuen Fernsehsignalnorm zu erzeugen.

F i g. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Bildwiedergabe auf dem Schirm 12. Die senkrechte Linie 21 soll eine vertikale Abtastzeile, die durch die Kamera 13 vorgenommen wird, bezeichnen. Die Form der Signalwelle aus der Kamera 13 ist in F i g. 3 veranschaulicht; sie hat Spitzen 22, welche den schwarzen Linien entsprechen, und Spitzen 23, welche den weißen Linien entsprechen, mit dazwischenliegenden Grauschattierungen, welche durch Spitzen einer dazwischenliegenden Größe dargestellt werden. Der Bereich 24 zwischen den Spitzen entspricht dem Bereich zwischen horizontalen Zeilen der Bildwiedergabe.

Der schärfste vertikale Übergang von Schwarz nach Weiß in dem ankommenden Bild ist dann vorhanden, wenn eine Linie weiß und die nächste schwarz ist.

Hierfür beträgt die Frequenz der in Fig. 3 gezeigten Signalwelle das Zweifache der Frequenz des Sinuswellensignals, das dem raschestmöglichen Wechsel von Schwarz nach Weiß entspricht.
Betrachtet man einen Fernsehbildschirm ohne BiIdinformation, so besteht das Raster aus einer Serie horizontaler schwarzer und weißer Zeilen. Wenn ein solches Raster durch eine Kamera in vertikaler Richtung, etwa längs der Linie 21 von F i g. 2, abgetastet wird, so ergibt sich als resultierendes Signal aus der Kamera eine Serie von Impulsen mit einem Mindestwert 24 (F i g. 3) für die schwarzen Zeilen und einem Höchstwert 23 für die weißen Zeilen. Der Einfachheit der Beschreibung eines solchen Signals halber wird gesagt, daß dieses eine Impulswiederholungsfrequenz 2 F besitzt. Wenn nun die Bildinformation auf dem Wiedergabeschirm 12 hinzukommt, so bleibt die Horizontalzeilenstruktur die gleiche, aber die weißen Zeilen schwanken in ihrer Helligkeit zwischen einem Schwarzpegel 22, der etwas oberhalb der vorher erwähnten schwarzen Zeilen liegt, und einem Weißspitzenpegel, wie er durch die Größe der Impulse 23 bezeichnet wird. Eine solche Veränderung in dem Raster spiegelt sich wider in Signalen, die sich durch die Vertikalabtastung ergeben, wie z. B. die Signalimpulse 22,23 mit ihren verschiedenen Höhen, welche dem abgetasteten Weißwert entsprechen und durch Minimalwerte 24 voneinander getrennt sind, die den schwarzen Zeilen des Rasters entsprechen (vgl. Fig. 3). Die Impulswiederholungsfrequenz beträgt nach wie vor 2 F. Diese Impulse werden dem Filter 14, das die obere Grenzfrequenz F besitzt, zugeführt. Da der die Frequenz F übersteigende Anteil der Impulswiederholungsfrequenz aus den Signalpegelanteilen 24 besteht, werden diese ausgefiltert, und das Ausgangssignal aus dem Filter hat eine Form, wie sie in F i g. 4 gezeigt wird, und zwar wegen der Umsetzung der Impulsserie in eine Sinuswelle und deswegen, weil die Grenzfrequenz des Filters auf die Hälfte der Wiederholungsfrequenz 2 F festgesetzt ist.

Bei Anlegung der Ausgangssignale des Filters 14 an den Zwischenempfänger oder Monitor ergibt sich an dessen Bildschirm 16 eine Bildwiedergabe, welche nicht mehr die ursprüngliche, am Schirm 12 vorhandene Abtastzeilenstruktur, sondern statt dessen Helligkeitsschwankungen mit einer Vertikalzeilenstruktur aufweist. Diese sind ebenso scharf wie diejenigen des ursprünglichen Systems. Durch die kombinierte Wirkung der Kamera 13 und des Filters 14 ist eine sinusähnliche Welle gebildet worden. Die den schwarzen Teilen des Rasters von F i g. 2 entsprechenden Kleinstwerte 24 sind durch die Filterung entfernt. Die sich so ergebende, glatt nach Art ewa einer Hüllkurve zu der in F i g. 3 wiedergegebenen Impulsfolge ver-

laufende Signalwelle wird an den Präzisionsmonitor des Zwischensystems angelegt.

Das vom Zwischensystem auf dem Schirm 16 •wiedergegebene Bild wird durch das den Ausgang bildende Fernsehsystem 17 optisch aufgenommen. Dabei ist die Zeilenstruktur des Bildschirms 16, welche horizontal durch die Kamera 17 abgetastet wird, ihrerseits vertikal. Die Zeilenzahl des Zwischensystems muß so groß sein, daß das passende Kell-Faktor-Verhältnis in bezug auf eine Halbwelle auch in bezug auf das Ausgangssystem annähernd stimmt.

Zusammenfassend gesagt ist die Arbeitsweise des Zwischensystems folgende: Das Ausgangssignal aus der Kamera 13, welche das horizontale Raster des Bildschirms 12 vertikal abtastet, wird gefiltert, um alle Frequenzen zu eliminieren, die der Zeilenstruktur des Bildschirms 12 entsprechen; das Ausgangssignal des Filters 14 wird auf einem vertikalen Raster am Bildschirm 16 wiedergegeben, und das vertikale Raster des Schirms 16 wird horizontal mit dem neuen Bild-Zeilenverhältnis abgetastet.

Es zeigt sich somit, daß das Vertikalabtastsystem die Elemente, die auf Grund der unterschiedlichen Zeilenzahl ein Moire oder Schwebungsmuster verursachen könnten, in einen Frequenzbereich verlegt, der leicht herausgefiltert werden kann.

In Fig. 5 ist ein System gemäß der Erfindung in Verbindung mit einem Wiedergabegerät 26 dargestellt. Das Wiedergabegerät kann ein Magnetbandgerät sein, das in der Lage ist, Magnetbandaufzeichnungen von Videoinformationen oder Fernsehsignalen zu reproduzieren. Das Gerät dient dazu, die Signale wiederzugeben und sie auf den Wiedergabemonitor mit dem Schirm 12 a zu übertragen. Die Wiedergabe wird durch ein Zwischenfernsehsystem ähnlich demjenigen von F i g. 1 abgetastet. Die Bildwiedergabe des Zwischensignals wird durch die Kamera 17 a abgetastet, die nach der neuen Norm arbeitet. Eine nach einer bestimmten Norm hergestellte Fernsehaufzeichnung wird somit wiedergegeben und auf eine neue Norm umgesetzt.

Der neue verbesserte Normenwandler gemäß der Erfindung hat den Vorteil, Moire- oder Schwebungsmuster dadurch unschädlich zu machen, daß sie in einen leicht herauszufilternden Frequenzbereich verlegt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Normenwandler für Fernsehsignale, bei dem ein Fernsehbild mit einer gegebenen Zahl von Horizontalzeilen und einem vorbestimmten Bildverhältnis in ein Bild mit einer anderen Zahl von Horizontalzeilen und einem anderen Bildverhältnis transformiert wird, gekennzeichnet durch ein Zwischensystem, durch welches das Fernsehbild in Richtung senkrecht zu den Horizontalzeilen der ankommenden und abgehenden Bilder abgetastet bzw. wiedergegeben wird, so daß keine direkte Relation zwischen den ankommenden und abgehenden Horizontalzeilenstrukturen besteht, wobei dieses Zwischensystem eine Kamera mit einer Anzahl vertikaler Abtastzeilen enthält, welche durch die Halbwellenzahl der Information pro Zeile des ankommenden Bildes geteilt durch den Keil-Faktor bestimmt ist, um einen Bildauflösungsverlust zu vermeiden, und mit einem Frequenzbanddurchlaß von solcher Breite, daß die der Bildinformation sowie der vertikal abgetasteten Horizontalzeilenstruktur des ankommenden Bildes entsprechenden Frequenzen erfaßt werden, und wobei das Zwischensystem weiterhin ein Filter zur Eliminierung von Frequenzen enthält, die der Horizontalzeilenstruktur des abgetasteten, ankommenden Bildes entsprechen, so daß nur die Bildinformation für das nachfolgende Abtasten in dem umgewandelten Horizontalzeilen- und Bildverhältnis wiedergegeben wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Auslegeschrift Nr. 1029 410;
   britische Patentschrift Nr. 437 021;
   AEÜ, 1958, H. 5, S. 219.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   509 539/154 4.65 © Bundesdruckerei Berlin