DE19531508A1

DE19531508A1 - Fernseh-Filmabtaster

Info

Publication number: DE19531508A1
Application number: DE19531508A
Authority: DE
Inventors: Karsten Dipl Ing Witte
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1995-08-26
Filing date: 1995-08-26
Publication date: 1997-02-27
Also published as: US5734171A; JPH09130640A; GB2305060A; GB9617882D0

Description

Die Erfindung betrifft einen Fernseh-Filmabtaster mit einer Einrichtung zur Ermitt lung und automatischen Korrektur von vertikalen und horizontalen Bildstandfehlern bei der Abtastung mit kontinuierlichem Filmlauf unter Verwendung von Zeilensenso ren und Bildspeichern, wobei vertikale und horizontale Korrektursignale durch Abtastung der Perforationslöcher ermittelt werden.

Ein wesentlicher Nachteil der Wiedergabequalität von Filmen im Fernsehen gegen über Aufnahmen mit elektronischen Kameras sind die sichtbaren horizontalen und vertikalen Bildstandsfehler. Diese teils periodischen, teils statistischen Schwankungen der Bildlage können verschiedene Ursachen haben. Zum einen kann es sich dabei um Positionierungsfehler sowohl in der Aufnahmekamera als auch in der Negativ/ Positiv-Kopiermaschine handeln. Zum anderen können Gleichlauffehler des Filmab tasters zu Bildstandsfehlern führen. Außerdem können sich auch Toleranzen in den Perforationsmaßen des Filmmaterials negativ auswirken. Selbst bei der Einhaltung sehr enger mechanischer Toleranzen kann jedoch die Summierung aller Fehler zu sichtbaren Bildstandsfehlern auf dem Fernsehmonitor führen. Während bei der Projektion im abgedunkelten Filmtheater mangels geeigneter Referenzpunkte ein Bildstandsfehler nicht störend in Erscheinung treten muß, kann bei der Fernseh wiedergabe durch das beleuchtete Umfeld und raschen Wechsel elektronischer Aufnahmen mit Filmaufnahmen die Störwirkung erheblich gesteigert werden.

Zur Beseitigung derartiger Bildstandsfehler wurde für einen Filmabtaster nach dem Lichtpunktprinzip bereits vorgeschlagen (US 4,104,680), die Kanten von Perfora tionslöchern in horizontaler Richtung abzutasten. Von dem erzeugten Kantensignal wird ein Korrektursignal abgeleitet, das die Horizontalablenkung des Abtaststrahls einer Abtaströhre verschiebt, die ein Fernsehraster auf den abzutastenden Film wirft. Dieses bekannte Korrekturverfahren läßt sich bei einem Filmabtaster mit CCD- Zeilensensoren nicht anwenden.

Weiterhin ist aus der DE 37 36 790 A1 bereits ein Verfahren zur Ermittlung und automatischen Korrektur von horizontalen und vertikalen Bildstandsfehlern bei der fernsehmäßigen Filmabtastung mit kontinuierlichem Filmlauf unter Verwendung von Bildspeichern bekannt, wobei horizontale und vertikale Fehlersignale ermittelt werden. Durch die vertikalen Fehlersignale wird dabei der Beginn der Abtastung der ersten Fernsehzeile eines neuen Filmbildes und gleichzeitig der Beginn der Einlese von Videosignalen der ersten Fernsehzeile eines neuen Filmbildes in mindestens einen Bildspeicher in bezug auf die Lage des Filmbildes zur Abtasteinrichtung festgelegt. Durch die horizontalen Fehlersignale wird der Beginn der Abtastung einer neuen Fernsehzeile gegenüber dem Beginn der Einlese einer neuen Fernsehzei le in mindestens einem Bildspeicher verschoben. Aus den horizontalen und vertika len Fehlersignalen werden Bildstart-Impulse und Horizontallage-Werte erzeugt, wobei der Bildstart-Impuls nur während eines Teiles der Bildabtastperiode freigege ben und während des restlichen Teils der Bildabtastperiode gesperrt wird. Das hat jedoch den Nachteil, daß eine Korrektur der Vertikallage des Filmbildes jeweils nur zu Beginn der Abtastung eines Filmbildes erfolgt, nicht aber während der weiteren Abtastzeit, was gegebenenfalls zu einer Vertikallageverschiebung innerhalb eines Bildes führen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Fernseh- Filmabtaster der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem eine Korrektur des Bildstandes ständig, also jeweils während der gesamten Abtastdauer jedes Filmbildes durchgeführt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch möglich, daß für die Ermittlung der vertika len Korrektursignale ein im Bereich des Bildfensters angeordneter Fotosensor vorge sehen ist, bestehend aus einer etwa der Fernseh-Zeilenzahl pro Filmbild entspre chenden Anzahl von quer zur Filmlaufrichtung angeordneten Fotoelementen, wobei die Breite des Fotosensors etwa der Perforationsloch-Streifenbreite und die Länge des Fotosensors etwa einer Filmbildhöhe entsprechen. Der Fotosensor wird durch den Perforationsloch-Streifen hindurch beleuchtet, wobei beim kontinuierlichen Filmlauf über den Fotosensor jeweils von der Vorderkante eines Perforationslochs ein Helligkeitssprung je Fotoelement erzeugt wird, und wobei nur von den Hellig keitssprüngen eines Bezugs-Perforationsloches je ein Auslese-Startimpuls für die Zeilensensoren abgeleitet wird. Für die Ermittlung der horizontalen Korrektursignale ist ein aus mehreren Foto-Elementen-Sektoren aufgebauter, im Bereich des Filmfen sters entlang der Filmkante und in den Bereich der Perforationslöcher je eines Filmbildes sich erstreckender weiterer Fotosensor vorgesehen, wobei die Sektoren jeweils kleiner als ein Perforationsloch sind. Der weitere Fotosensor wird ebenfalls durch den Perforationsloch-Streifen hindurch beleuchtet, wobei beim kontinuierli chen Filmlauf über den weiteren Fotosensor eine Teilausleuchtung eines Sektors ausgewertet wird, wenn sich das Bezugs-Perforationsloch mittig über diesem Sektor befindet, wobei aus dem Verhältnis von nicht ausgeleuchteten und von ausgeleuchte ten Fotoelementen ein Korrektursignal für die Horizontal-Verschiebung der Auslese des Bildspeichers abgeleitet wird.

Der erfindungsgemäße Fernseh-Filmabtaster hat den Vorteil, daß eine optimale Bildstandskorrektur in vertikaler und horizontaler Richtung auch bei einer Abtastung mit hoher Auflösung in Echtzeit erreicht wird.

Somit paßt sich die Anzahl der ausgelesenen Zeilen direkt der Bewegungsschwan kung an. Hiermit soll also nicht versucht werden, die Fehlerursache (Gleichlauf schwankungen des Filmbildes) zu minimieren, sondern die bei bekannten Ein richtungen noch vorhandenen, unvermeidbaren Gleichlaufschwankungen zu kompen sieren bzw. den CCD-Zeilen-Auslesetakt entsprechend den auftretenden Gleichlauf schwankungen exakt nachzuziehen. Der Auslesezeitpunkt ist daher nicht mehr direkt zeitabhängig, sondern direkt ortsabhängig.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Fernseh- Filmabtasters möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Die Anordnung der beiden Fotosensoren in bezug auf die Perforationslöcher des Filmes,

Fig. 2 Eine Anordnung zur Ableitung der vertikalen Korrektursignale,

Fig. 3 Ein Blockschaltbild für die Ableitung der Auslese-Startimpulse,

Fig. 4 Einen Querschnitt der Filmführung im Bereich des Filmfensters.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Einrichtung mit einem Ausschnitt aus einem 35-mm-Laufbildfilm 1 dargestellt, welcher im Bereich seiner linken Kante einen Streifen mit Perforationslöchern 2 bis 6 aufweist. Rechts davon ist ein durch gehender Lichttonstreifen 7 vorgesehen. Rechts neben diesem Streifen 7 sind dann die nur teilweise dargestellten Filmbilder 8, 9, 10, angeordnet, denen jeweils vier Perforationslöcher, z. B. 2, 3, 4, 5 dem Filmbild 9 zugeordnet sind. Das erste Perforationsloch 2 jedes Filmbildes ist jeweils das beispielsweise als Mitchell-Loch bezeichnete Bezugsperforationsloch.

Zur Ableitung der vertikalen Korrektursignale ist ein erster Fotosensor 11 vor gesehen, bestehend aus einer der Abtastzeilenzahl eines Filmbildes entsprechenden Anzahl von sich quer zur Filmlaufrichtung erstreckenden Foto-Elementen, beispiels weise Fotodioden oder Fototransistoren. Die Breite des ersten Fotosensors entspricht in etwa der Breite der Perforationslöcher, während seine Länge in etwa einer Film bildhöhe entspricht. Der auf der Rückseite des Laufbildfilms 1 angeordnete Foto sensor 11 wird mittels einer in der Fig. nicht dargestellten Lichtquelle durch den Perforationsloch-Streifen beleuchtet, so daß bei kontinuierlichem Filmlauf in Pfeil richtung jeweils von der Vorderkante eines Perforationsloches ein Helligkeitssprung je Fotoelement erzeugt wird. Die Filmbilder 8, 9, 10 werden gleichzeitig mit CCD- Zeilensensoren 12 abgetastet, von denen nur einer in der Fig. dargestellt ist.

Zur Ableitung der horizontalen Korrektursignale ist ein zweiter Fotosensor 13 im Bereich der linken Kante des Laufbildfilms 1 und der Perforationslöcher angeordnet. Er besteht beispielsweise aus acht Sektoren 14 bis 21 mit jeweils mehreren, in Film laufrichtung sich erstreckenden Foto-Elementen. Der ebenfalls auf der Rückseite des Laufbildfilms 1 angeordnete Fotosensor 13 wird mittels der genannten Lichtquelle durch den Perforationsloch-Streifen beleuchtet, so daß beim kontinuierlichen Lauf des Films über den zweiten Fotosensor 13 eine jeweils durch die linke Kante eines Perforationsloches entstehende Teilausleuchtung eines der Sektoren 14 bis 21 ausge wertet wird, wenn sich das Bezugsperforationsloch mittig über diesem Sektor be findet. Aus dem Verhältnis von nicht ausgeleuchteten und von ausgeleuchteten Foto- Elementen wird ein Korrektursignal für die horizontale Verschiebung der Auslese des in der Fig. nicht dargestellten Bildspeichers abgeleitet. Da der zweite Foto sensor 13 in acht Sektoren aufgeteilt ist, lassen sich acht Korrekturwerte pro Film bild generieren. Für die horizontale Fehlerauswertung ist jeweils nur das Foto-Ele ment auszuwerten, welches gerade das Bezugsperforationsloch abtastet. Der Zeit punkt der Auswertung beginnt mit dem Eintritt der linken Kante des Bezugsperfo rationsloches in den betreffenden Sektor und endet mit dem Austritt aus diesem. Für diesen Zeitraum ist das betreffende Fotoelement jeweils empfindlich zu schalten.

In Fig. 2a ist der erste Fotosensor 11 nur zum Teil und mit den Perforationslöchern 2 und 3 dargestellt. Die streifenförmigen Fotoelemente haben je einen Ausgang, welche jeweils an eine TTL-Logikschaltung 22 angeschlossen sind. Bei der konti nuierlichen Bewegung der beleuchteten Perforationslöcher über den Fotosensor 11 erzeugen die Vorderkanten eine Leuchtdichte-Erhöhung, welche mittels der TTL- Logikschaltung 22 differenziert einen etwa 2 µs dauernden Impuls (Fig. 2b) liefert.

Dieser Impuls wird nun über eine Maskierschaltung gemaß Fig. 3 geführt, wobei nur die Impulse von der Vorderkante des Bezugsperforationsloches durchgelassen werden, während alle anderen Impulse von nicht relevanten Perforationslöchern aus geblendet werden. Die Maskierschaltung besteht dabei aus einer Vielzahl von Und- Gattern, welche gruppenweise zusammengefaßt sind. Die erste Gruppe von Und- Gattern 30 erhält jeweils die Impulse von mehreren, beispielsweise 80, nebeneinan derliegenden Foto-Elementen und andererseits jeweils die vom Zahnrollen-Tachoim puls abgeleitete Information I_z. Die zweite Gruppe von Und-Gattern 40 erhält die Impulse der anschließenden nebeneinanderliegenden Foto-Elemente, beispielsweise bis zum Foto-Element 160. Der Übersichtlichkeit halber ist nur noch die letzte Gruppe von Und-Gattern 50 dargestellt, welche die Impulse der letzten, beispiels weise 80 Elemente bis zum Foto-Element 1280, erhält. Die Ausgänge sämtlicher Und-Gatter 30 bis 50 werden negiert und gruppenweise an die Eingänge einer weiteren Und-Verknüpfungsschaltung 60 geführt. Am Ausgang dieser Schaltung 60 sind dann die Auslese-Startimpulse für die Zeilensensoren abnehmbar. Die Start- und Stop-Bits des ersten und des letzten Foto-Elementes werden nach der Maskie rung noch einmal getrennt herausgeführt, da sie als Referenzwerte (V-Impulse, Valid-Bit) eventuell notwendig sein können.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch die Filmführung im Bereich des Filmfensters. Da die Fotosensoren nur plan hergestellt werden können, ist es wichtig, daß der Film im Bereich des Filmfensters ebenfalls plan geführt werden. Der senkrecht zur Zeichnungsebene geführte Laufbildfilm 1 wird zweckmäßigerweise mit Hilfe eines Luftkissens immer im gleichen Abstand sowohl zur in der Fig. nicht dargestellten Zeilensensor-Optik als auch zu den Fotosensoren 11 und 13 gehalten. Auf diese Weise wird der Film durch die in horizontaler Richtung wirkenden Führungs elemente 61, 62 nur an den Filmkanten beansprucht. Das Luftkissen selbst wird von zwei mit jeweils mehreren Luftzuführungskanälen von etwa 1 bis 1,5 mm Durch messer in Verbindung stehenden Luftkammern 63 und 64 auf der Ober- und Unterseite des Films realisiert. Normalerweise sollten Ober- und Unterseite der Filmführung mit gleichmaßigem Luftdruck gespeist werden. Es wäre jedoch auch möglich, durch einen gezielt unterschiedlichen Luftdruck bzw. speziell angepaßte Durchmesser von einzelnen Luftzuführungen in der Nähe der CCD-Zeilensensoren eine vorgeprägte mechanische Filmspannung bei Bedarf mechanisch nachzujustieren.

Claims

1. Fernseh-Filmabtaster mit einer Einrichtung zur Ermittlung und automatischen Korrektur von vertikalen und horizontalen Bildstandsfehlern bei der Abtastung mit kontinuierlichem Filmlauf unter Verwendung von Zeilensensoren und Bildspeichern, wobei vertikale und horizontale Korrektursignale durch Abtastung der Perforations löcher ermittelt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Ermittlung der vertikalen Korrektursignale ein im Bereich des Bildfen sters angeordneter Fotosensor (11) vorgesehen ist, bestehend aus einer etwa der Fernseh-Zeilenzahl pro Filmbild entsprechenden Anzahl von quer zur Filmlaufrich tung angeordneten Foto-Elementen, daß die Breite des Fotosensors (bzw. die Länge der Foto-Elemente) etwa der Perforationsloch-Streifenbreite und die Länge des Foto sensors (11) etwa einer Filmbildhöhe entsprechen, daß der Fotosensor durch den Perforationsloch-Streifen hindurch beleuchtet wird, daß beim kontinuierlichen Filmlauf über den Fotosensor (11) jeweils von der Vorderkante eines Perforations loches ein Helligkeitssprung je Foto-Element erzeugt wird, daß nur von den Helligkeitssprüngen eines Bezugsperforationsloches je ein Auslese-Startimpuls für die Zeilensensoren abgeleitet wird,
daß für die Ermittlung der horizontalen Korrektursignale ein aus mehreren Foto- Elementen-Sektoren (14 bis 21) aufgebauter, im Bereich des Filmfensters entlang der Filmkante und in den Bereich der Perforationslöcher je eines Filmbildes sich erstreckender weiterer Fotosensor (13) vorgesehen ist, wobei die Sektoren (14 bis 21) jeweils kleiner als ein Perforationsloch sind, daß der weitere Fotosensor (13) ebenfalls durch den Perforationsloch-Streifen hindurch beleuchtet wird, daß beim kontinuierlichen Filmlauf über den weiteren Fotosensor (13) eine Teilausleuchtung eines Sektors ausgewertet wird, wenn sich das Bezugsperforationsloch mittig über diesem Sektor befindet, wobei aus dem Verhältnis von nicht ausgeleuchteten und von ausgeleuchteten Fotoelementen ein Korrektursignal für die horizontale Ver schiebung der Auslese des Bildspeichers abgeleitet wird.

2. Fernseh-Filmabtaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder von den Helligkeitssprüngen des ersten Fotosensors (11) erzeugte Span nungssprung differenziert wird, daß die von den nicht relevanten Perforationslöchern erzeugten Spannungssprünge durch Maskierung ausgeblendet werden, so daß nur der vom Bezugsperforationsloch abgeleitete Spannungssprung den Auslese-Startimpuls für die Zeilensensoren erzeugt.

3. Fernseh-Filmabtaster nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine bestimmte Anzahl jeweils nebeneinanderliegender Foto-Elemente in Grup pen zusammengefaßt sind, daß die Ausgänge der Foto-Elemente innerhalb einer Gruppe nach der Differenzierschaltung mit dem vom Zahnrollen-Tachoimpuls abgeleiteten Informationssignal (I_z) logisch UND-verknüpft sind, daß alle Ausgänge aller Gruppen danach ebenfalls logisch UND-verknüpft sind und daß am Ausgang dieser Und-Verknüpfung der jeweilige Auslese-Startimpuls invertiert abnehmbar ist.

4. Fernseh-Filmabtaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Perforationsloch-Streifen im Bereich der Fotosensoren (11, 13) mit gerich tetem Licht beleuchtet wird.

5. Fernseh-Filmabtaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmführung im Bereich des Filmfensters plan gestaltet ist, daß in diesem Bereich mehrere Bohrungen für die Luftzuführung vorgesehen sind, welche mit Luftkammern (63, 64) oberhalb und unterhalb der Filmauflage in Verbindung stehen, so daß der Film (1) bei gleichmäßigem Luftdruck der beiden Luftkammer (63, 64) auf einem Luftpolster geführt ist.