DE1947056A1

DE1947056A1 - Fernseh-Filmabtasteinrichtung

Info

Publication number: DE1947056A1
Application number: DE19691947056
Authority: DE
Inventors: Deveson John Harwood; Butt Anthony John
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1968-09-18
Filing date: 1969-09-17
Publication date: 1970-09-17
Also published as: NL6914142A; US3637937A; CH508324A; GB1270264A

Description

DR. MOLLER-BORe DIPL.-ING. GRALFS DR. MANITZ Dr-.Deufel

PATENTANWÄLTE

Braunschweig, den 15.9.1969 Unser Zeichen: Kl/kl - M 856

The Marconi Company Limited

Bush House, Aldwych.·., *

London W.C.2 / England

Fernseh-Filraabtasteinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Fernseh-Filmabtasteinrichtung, d.h.eine Einrichtung zur Ableitung von Fernsehsignalen von auf fotografischem Film befindlicher Information.

Der Film kann in Form von Diapositiven oder als Filmspule vorliegen,wobei jedes Diapositiv oder ,jedes Filmbild beleuchtet und von einer Fernsehkamera zwecks Ableitung entsprechender Fernsehsignale betrachtet wird. Es kommt jedoch vor,daß Diapositive oder Filmbilder bei der Herstellung infolge falsch gewählter Belichtungszeit oder Blende über- oder unterbelichtet sind. Bei überbelichtetem Film läßt der Film bei gleicher Lichtquelle mehr Licht zur Fernsehkamera gelangen als ein richtig belichteter Film.Umgekehrt läßt ein unterbelichteter Film weniger Licht zur Kamera gelangen. Dies wirkt auf den Betrachter sehr störend,wobei die Signale hoher Intensität von dem überbelichteten Film am meisten au beanstanden sind.

Es ist bereits vorgeschlagen worden,die Verstärkung der Verstärker in der Fernsehkamera veränderlich zu machen,um zu gewährleisten,daß Spitzensignale immer mit der gleichen Amplitude erzeugt werden. In einem praktischen Fall wird so der Pegel der Spitzensignale einer betrachteten Szene auf den reinen Weißpegel angehoben. Nach einem weiteren Vorschlag wird ein

BRAUNSCHWEIG, AM BOBGERPAHK 8 flp C053') 28487 SMONCHEN 22, ROBEBT-KOCH-STR 1 ® (0811) 225110

Verstärker mit festeingestellter optimaler Verstärkung verwendet und ein Lichtfilter mit veränderlicher Dichte zwischen Lichtquelle und Film zur Steuerung der Filmbeleuchtung herangezogen, wobei die Beleuchtung so gewählt wird,daß das Spitzensignal am Ausgang,das dem hellsten Teil der »Szene zugeordnet ist,eine Amplitude hat,die reinem »IFeiß entspricht. Die Steuerung des Lichtfilters mit veränderlicher Dichte zwischen Lichtquelle und Film erfolgt durch einen Servomotor,der von einem Spitzendetektor angesteuert wird,wobei Motor und Detektor für dieses . System eine geschlossene Rackkopplungsschleife bilden.

P Bei beiden genannten Systemen,bei denen eine direkte Rückführungssteuerung verwendet wird,muß die Ansprechgesehwindigkeit des Systems sehr niedrig gehalten werden und zwar in der Größenordnung von Sekunden,da sonst die Beleuchtung des Films oder die Verstärkung des Verstärkers sich während der Abtastung eines Bildes stetig und ausgeprägt verändert und das Signal daher im wesentlichen demoduliert wird.

Ziel der Erfindung ist eine Fernseh-Filmabtasteinrichtung,bei der die notwendige Kompensation während der Andauer einiger weniger Fernsehbilder bewirkt werden kann und die den vorgenannten Demodulationseffekt nicht zeigt.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Fernseh-Filmabtasteinrichtung mit einer Fernsehkamera,die zur Ableitung von Videosignalen von kinematografischen Filmen eingerichtet ist,, einer Lichtquelle zur Beleuchtung des Filmes, einem Spitzensignaldetektor,um während des Betriebs eine Spitzensignalamplitude,die über eine vorgegebene Anzahl von Fernsehbildern In den Videosignalen auftritt,zu bestimmen, und mit Steuerungsmitteln,die für eine nachfolgende vorgegebene Anzahl von Fernsehbildern betätigt werden können, um jede Abweichung von einem gewünschten Spitzensignalpegei,die während der genannten vorgegebenen Zahl von Fernsehbildern durch den Spitzendetektor erkannt wird,zu korrigieren.

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Diese Steuerungsmittel können eine Korrektur einführen,indem sie die Verstärkung des Kameraverstärkers oder des Videosignalverstärkers ändern. Vorzugsweise ist jedoch die Intensität der vorgenannten Lichtquelle veränderlich und die Steuerungsmittel bewirken die Korrektur,indem sie die Beleuchtung durch die Lichtquelle verändern.

Bei einer Ausführungsforin der Erfindung entspricht der ermittelte Spitzensignalpegel dem Weißpegel. Bei einer anderen Ausführungsform deckt sich dieser Pegel mit dem Schwarzpegel.

Vorzugsweise enthält die Lichtquelle veränderlicher Intensität eine konstante Lichtquelle und ein Lichtfilter mit stufenweise veränderter Dichte,wobei die Stellung des Filters die Beleuchtung des Films bestimmt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten die Steuerungsmittel eine Integratorschaltung,die über einen Schalter-r^e*¹ mit dem Ausgagg des Spitzendetektors verbunden ist, sowie ein Servosystem,das vom Ausgang der Integratorschaltung gesteuert wird und zur Veränderung der Lichtquelle dient. Der Schalter ist während einer Bildaustastperiode geschlossen, so daß das Ausgangssignal des Spitzendetektors der Integratorschaltung zugeführt wird. Danach wird der Schalter geöffnet und der Servomotor bewegt sich in die neue Stellung,die von dem Integrator-Ausgangssignal für eine vorgegebene Anzahl von Bildern gefordert ist.

Vorzugsweise sind Mittel vorgesehen,um die Spitzendetektorschaltung während der Bildaustastperioden rückzustellen und zwar unmittelbar vor dem erstem der genannten Folge von Bildern,für die das Spitzensignal bestimmt wird.

Um ein schnelles Ansprechen des Korrektursystems zu ermöglichen, sollen die vorgegebene Anzahl und die darauf folgende vorgegebene Anzahl jeweils nur ein einzelnes oder höchstens einige Bilder enthalten. Bei der bevorzugten Äusführungsform enthalten sie . zwei Bilder. 009838/1332

Vorzugsweise ist die Ladezeit der genannten. Integratorschaltung bei ansteigendem Spitzensignalpegel kurzer als bei abnehmenden Pegel,so daß überbelichtete Filme schneller korrigiert werden als unterbelichtete. Dadurch wird eine sich mit niedriger Frequenz ändernde Information,beispielsweise eine Szene,die ein Neon-Blitzliclifbei Nacht enthält,nicht demoduliert. Eine geeignete Integratorschaltung für diesen Zweck weist zwei parallele Widerstandszweige auf,um die .Viderstandskoinponente des Integrators auszubilden,wobei die eine Strecke eine richtleitende Einrichtung enthält,die so geschaltet istydaß sie für Zunahmen im Spitzensignalpegel leitet,für Abnahmen des Spitzensignalpegels sperrt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Schaltung so ausgelegt,daß die Änderung der Lichtintensität in den beiden aufeinander folgenden Bildern eine 90-prozentige Überbelichtungs-Korrektur erzeugt.

Vorzugsweise enthält eine Fernseh-Filmabtasteinrichtung für die Erzeugung von Farbfernsehsignalen von Farbfilmen weiter Gatterschaltungen zwischen Kamera und Spitzensignaldetektor, die so beschaffen sind,daß nur das Signal,das zu jedem Zeitpunkt dem Färb- und Helligkeits-Eingangssignal mit der größten Amplitude entspricht,zu der Spitzendetektorschaltung hindurchgelassen wird.

Die Erfindung ist nachfolgend im Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen in Form von Blockschaltbildern zwei.Ausführungsformen der Erfindung.

Die Einrichtung gemäß Figur 1 bildet einen Teil einer Fernseh-Filmabtasteinrichtung zur Erzeugung von Farbfernsehsignalen von Farbfilmen. Zusätzlich zu dem dargestellten i'eil enthält die Fernseh-Filmabtasteinrichtung eine Farbkamera,Mittel zur Führung des durch die Kamera zu betrachtenden Films und eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Films« Eine Änderung der Filmbeleuchtung wird durch ein-Lichtfilter variabler Dichte bewirkt,

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sowie durch ein Stellungs-Servosystem,welches die Stellung des Filters steuert. Diese Elemente sind nicht dargestellt. Jedes geeignete Filter kann verwendet werden,günstig ist jedoch ein Filter mit einer Kreisscheibe,deren Dichte sich segmentartig verändert,so daß die Beleuchtung des Films durch Drehung dieser Scheibe verändert werden kann,wobei ein anderer Teil der Scheibe zwischen die konstante Lichtquelle und den Film gebracht wird. Filter und konstante Lichtquelle bilden zusammen eine Lichtquelle veränderlicher Intensität. Für ein Farbsystem muß das Filter so ausgelegt sein,daß jede Farbkomponente um den gleichen betrag gedämpft wird,d.h.es muß ein Filter neutraler Dichte verwendet werden.

Die Einrichtung nach Figur 1 arbeitet automatisch und stellt die Ausgangssignale der Fernseh-Filmabtasteinrichtung so ein, daß die Spitzenausgangsamplitude dem Weißpegel entspricht. Dieses Ergebnis wird durch Veränderung der Beleuchtung des Films durch die Lichtquelle erzielt. Die in Figur 1 gezeigte Korrektureinrichtung wird so eingesetzt,daß eine Änderung der beleuchtung durch die Lichtquelle erzeugt wird,um eine Kompensation für jede Abweichung von dem gewünschten Spitzenausgangssignalpegel, die durch den unter-oder überbelichteten Film entsteht,zu bewirken.

Jeder der vier Eingänge 1 in Figur 1 kann eines der vier Ausgangssignale (drei Färb- und ein Helligkeitssignal) einer Farbfernsehkamera für die Filmabtastung (nicht dargestellt) empfangen. Jedes Eingangssignal wird in ein an sich bekanntes nicht-addierendes Mischgatter 2 (NAM) eingespeist. Das Ausgangssignal dieses ^uatters entspricht zu jedem Beitpunkt dem Eingangssignal mit der größten Amplitude, Dieses Ausgangssignal wird einem Spitzendetektor 3 zugeführt,dessen Ausgangssignal wiederum über einen Verstärker 4 und einen Schalter 5 einer Integratorschaltung 6 zugeführt wird. Diese Integratorschaltung besteht aus allen über der mit 6 bezeichnete» Klammer dargestellten Elementen. Das Ausgangssignal der Integratorschaltung wird von der "Ausgangeklemme 7 dem (nicht dargestellten) Servosystem aur Veränderung der Filmbeleuchtung,wie jsuvor beschrieben, zugeführt. Die

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Integratorschaltung 6 verwendet,wie von der Technik der Analogrechner her bekannt,einen Verstärker 9 mit hoher Verstärkung, einen Rückkopplungskondensator Cl zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verstärkers und einem Serienwiderstand im Eingang. Im vorliegenden Fall wird der Eingangswiderstand durch zwei parallel geschaltete Strecken gebildßt,von denen die eine einen vViderstand Rl und eine Diode Dl in Reihenschaltung und die andere einen vifiderstand R2 enthält. Der Verstärker 9 hat weiterhin einen Eingang 10 für eine dem Weißpegel zugeordnete Bezugsspannung.

Der Spitzendetektor 3 hat einen Rückstell schalter 8 in einer Entladungsstrecke gegen Erde,mit dem der Spitzendetektor auf Null rückgestellt werden kann.

Die Einrichtung arbeitet wie folgt:

Die drei Farbsignale und das üelligkeitssignal von der farbfernsehkamera werden dem NAJVl~^uatter 2 zugeführt und am Ausgang dieses batters tritt ein Signal,das dem Augenblicks-IIöchstwert dieser vier Eingangssignale entspricht,auf. Angenommen,der Spitzendetektor war auf Null rückgestellt,so werden die Signale dem Spitzendetektor während zwei Bildperioden zugeführt,wobei die beiden Schalter 5 und 8 geöffnet sind. Der Spitzendetektor hat ein Ausgangssignal,daß dem Spitzensignal,welches während dieser beiden Perioden auftritt,entspricht. Während der nachfolgenden Bildaustastperiode ist der Schalter 5 geschlossen und es fließt Strom über den Widerstands-Eingang des Integrators 6,um den Kondensator Cl nach Richtung und Betrag so. aufzuladen, daß die Ladung dem Unterschied zwischen der dem hellsten Weiß entsprechenden Bezugsamplitude und dem von dem Spitzendetektor geliefertem Spitzensignal entspricht.

Das Integratorausgangssignal am Ende der Bildaustastperiode ist daher ein Maß für die Stellung,in die das Servosystem gebracht werden muß,um den Unterschied zwischen dem gemessenen Spitzensignal und dem gewünschten iiezugspegel zu beseitigen. Die Dauer zweier Bilder nach der Aus^Ästpöriode,während der der

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Schalter 5 geschlossen ist,ist zugelassen,umd das Servosystemin seine neue Stellung zu bringen.Während der nächsten Bildaustastperiode ist der Schalter 8 geschlossenem den Spitzendetektor rückzustellen und den gesamten Vorgang zu wiederholen.

Die Einrichtung ist so ausgelgt,das Signale mit größerer Amplitude als der üezugspegel einer Film-Überbelichtung entsprechen und umgekehrt. Ist der gemessene Spitzenpegel höher als die Bezugsamplitude,so leitet die Diode Dl und die Widerstandsstrecke der Integratorschaltung besteht aus einer Parallelschaltung der Widerstände R2 und Rl. Ist der Spitzenpegel niedriger als der Referenzpegel,so sperrt die Diode Dl und die Integrator-Widerstandsstrecke besteht lediglich aus dem Widerstand R2. Der Widerstand R2 ist sehr viel größer als Rl,so daß für Spitzen-Signale größer als der Bezugswert die Integratorschaltung schneller anspricht als für Signale,die unter dem Bezugswert liegen. Daher steuert die Integratorschaltung das Servosystem derart,daß bei einer überbelichtung die Korrektur schneller erfulgt als bei einer Unterbelichtung. In einem praktischen Fall kann die Verstärkung der Rückkopolungsschleife so bemessen sein, daß Überbelichtungen zu 90 °/Ό werden einer Berichtigungsperiode, d.h. während vier Bildperioden,korrigiert werden. Die langsamere Korrektur von Unterbelichtungen läßt niederfrequente Information,wie z.B.langsam Blitzende Neonsignale in einer Nachtszene,zu. Wäre die Ansprechgeschwindigkeit für Unterbelichtungen hoch,so würde die Beleuchtung zwischen den Blitzen unrichtig zunehmen,wodurch die Bildinformation teilweise demoduliert wird.

Figur 2 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Abwandlung der Erfindung,bei der der Schwarzpegel des Helligkeitssignals einer Farbfernsehkamera für eine Filmabtasteinrichtung stabilisiert ist.

Gemäß Figur 2 kann der Eingang 11 ein Helligkeits-Videosignal von der Filmabtast-Farbf ernsehkainera (nicht dargestellt) empfangen. Dieses Signal wird durch einen Verstärker 12 verstärkt und

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in einem an sich bekannten Mia diverstärker -13 ausgetastet. Das Ausgangssignal des Verstärkers 13 wird durch eine Umkehrs-chaltung 14 invertiert und der Schwarzpegel wird durch einen Spitzendetektor 4',dem ein Rückstellschalter 8' zugeordnet ist, geraessen. Der gemessene Schwarzpegel wird' über Schalter 5^f einer Integratorschaltung 6' zugeführt, Die Integratorschaltung enthält einen Widerstand R2¹ und einen Verstärker 9' mit einem Rückkopplungskondensator Gl¹ und einem Bezugsspaanungseingang 10'. Der Bezugsspannungspegel entspricht hier Schwarz. Die Elemente 4' ,5',6',8',9',10',R2¹ und Cl¹ entspreche© in ihrer Funktion den Elementen 4,5,6,8,9,10,R2 und Ci der Fig.l, sind

fc jedoch bei der Schaltung gemäß Fig."2 so ausgelegt,daß sie auf den Schwarzpegel stabilisieren,während die entsprechenden Elemente gemäß Fig.l eine Stabilisierung auf den Weißpegel vornehmen. In der Schaltung nach Figur 2 wird der gemessene Schwarzpegel mit dem Bezugspegel (der bei 10 in die Integrator-* schaltung eingeführt wird) immer während vier Bildperioden durch Schließen des Schalters 5' verglichen. Die sich ergebende Korrektur-Gleichspannung kann,wie ebenfalls in Figur 2 dargestellt, zur Steuerung des Klemni-Pegels einer bekannten Schwarzpegel-Klemmschaltung S 15 dienen,die mit dem Ausgangssignal von dem Austastmischer 13 angesteuert wird,wodurch der Schwarzpegel des Ausgangssignals,das über die Leitung "AUS" abgeführt wird, für eine Weiberverarbeitung in normaler Weise durch die herkömm-

' liehen Kamera-Steuerungsschaltungen (nicht dargestellt)stabilisiert wird·.

Es ergibt sich,daß die Erfindung eine relativ sehneile Korrektur der sonst sehr störenden Film—Überbelichtungen ermöglicht,wobei keine Demodulation auftritt,die sonst bei einem gleich schnell arbeitendem Rückkopplungs-Regelsystem erfolgt.Dieser Vorteil wird unabhängig davon,ob die Korrektur durch eine Lichtsteuerung (wie dargestellt) oder durch eine Veränderung der Verstärkung des Verstärkers (wie erwähnt) bewirkt wird,erzielt. Eine Veränderung der Verstärkung des Verstärkers führt jedoch zu einem gewissen Grade zu einer Verschlechterung des Störabstands und es ist daher ,wenn eine geeignete Lichtquelle veränderlicher Intensität verfügbar ist,eine Korrektur durch Steuerung der Beleuchtung im allgemeinen vorzuziehen.

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Claims

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Patentansprüche

( 1> Fernseh-Filmabtasteinrichtung mit einer Fernsehkamera, die zur Ableitung von Videosignalen von kinematografischen Filmen eingerichtet ist,und einer Lichtquelle zur Beleuchtung des Filmes, gekennzeichnet durch einen Spitzensignaldetektor, um während des betriebs eine Spitzensignalamplitude,die über eine vorgegebene Anzahl von Fernsehbildern in den Videosignalen auftritt,zu bestimmen, und durch Steuerungsmittel,die für eine nachfolgende vorgegebene Anzahl von Fernsehbildern betätigt werden können,um jede Abweichung von einem gewünschten Spitzensignalpegel,die während der genannten vorgegebenen ^_ahl von Fernsehbildern durch den Soitzendetektor erkannt wird,zu korrigieren.
2. Einriciitang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,daß

die Steuerungsmittel die Korrektur durch Änderung der Verstärkung des Äameraverstärkers oder des Videosignalverstärkers einführen.
3. Einrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet,daß die steuerungsmittel die Korrektur durch Veränderung der Beleuchtung des Films bewirken.
4. Einrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet,daß der ermittelte Spitzensignalpegel dem Weißsignal entspricht.
5. Einrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß

der ermittelte Spitzensignalpegel dem Signal Schwarz entspricht.
6. Einrichtung nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet,daß die Beleuchtung des Films durch eine veränderliche Lichtquelle, die aus einer Konstantlichtquelle und einem zugeordneten beweglichen Lichtfilter mit verschiedenen feilen unterschiedlicher Dichte besteht,vorgenommen wird,und daß eine Veränderung der Beleuchtung des Films durch Bewegen des Filters in bezug auf die Konstantlichtquelle,um den '^A"eil des Filters zwischen Lichtquelle und Film zu ve rand em_f bewirkt wird«

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7.Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß die Steuerungsmittel eine Integratorschal tung enthalten,die über einen Schalter mit dem Ausgang des Spitzendetektors verbunden ist,sowie Mittel zum Schließen des Schalters während einer Bildaustastperiode,derart,daß das Ausgangssignal des Spitzendetektors der Integratorschaltung zugeführt wird,und Mittel für die ,Öffnung des Schalters während einer vorgegebenen Anzahl von Bildperioden.
8. Einrichtung nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet,daß Mittel zur Rückstellung des Spitzendetektors während der BiId-

™ austastperiode unmittelbar vor der ersten der genannten Folge von Biidperioden,für die das Spitzensignal bestimmt wird,vorgesehen sind.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ,daß die genannte vorgegebene Anzahl und die folgende vorgegebene Anzahl jeweils zwei Bildperioden enthalten«
10. Einrichtung nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet,daß die Ladezeit der Integratorschaltung bei Zunahme des Spitzensignalpegels kürzer ist als bei Abnahme dieses Pegels,so daß Überbelichtungen schneller korrigiert werden als Unterbelichtungen.
11. Einrichtung nach Anspruch 10,dadurch gekennzeichnet,daß

die Integratorschaltung zwei parallele Widerstandszweige aufweist, wobei einer dieser Zweige eine richtleitende Einrichtung enthält, die so geschaltet ist,daß sie bei Zunahmen im Spitzensignalpegel : leitet,bei Abnahmen des.-Spitz-ensignalpegels sperrt.
12. Fernaeh-Filmabtasteinriehtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für die Erzeugung von Farbfernsehsignalen von Farbfilmen, gekennzeichnet durch Gatterschaltungen,um für die Zuführung* zu dem Spitzensignaldetektor lediglich das Signal,das zu jedem Zeitpunkt dem Farb-und Helligkeits-Eingangssignal mit der größen Amplitude entspricht,auszuwählen. ·

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13. Einrichtung nach Anspruch 1 und'5i,dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schwarzsignal zugeordnete Spitzensignalamplitude mit einem Schwarzpegelbezugssignal verglichen wird und das resultierende Signal dazu herangezogen wird,den Klemmpegel in einer Schwarzpegel-Klemmschaltungjüber die die Videosignale geleitet werden,zu verändern.

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