DE2106437A1 - Einrichtung zum Erzeugen von Färb Signalen - Google Patents

Description

7107-70/Kö/s.

RCA Docket No. 58981
Con.vent.ion Datei
February 11, 1970

RCA Corporation, New York, N.Y., V.St.A.

Einrichtung zum Erzeugen von Farbsignalen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erzeugen von Farbsignalen, die Informationen über die Farbe eines Aufnahmegegenstandes enthalten, mit einem zwischen dem Aufnahmegegenstand und einer lichtempfindlichen Abbildungsfläche angeordneten Farbcodierstreifenfilter, das mindestens zwei Gitter aus Streifen zum Codieren mindestens zweier Farben aufweist und Farblicht vom Aufnahmegegenstand in räumlich codierter Form auf der Abbildungsfläche abbildet.

Es ist bekannt, daß mit Hilfe eines Farbcodierstreifenfiltera , mehrere verschiedene Farben in räumlich codierter Form auf einer lichtempfindlichen Abbildungsfläche, beispielsweise auf eine« Schwarzweißfilm in einer Filmkamera oder auf der Photoelektrade der Bildaufnahmeröhre einer Fernsehkamera abgebildet werden können«. Eine bekannte Farbcodierungsmethode dieser Art macht von einem Codierfilter Gebrauch, das ein erstes Gitterwerk aus abwechselnden Cyan- und Transparentstreifen zum Codieren von Rotlicht als Amplitudenmodulation eines ersten Trägers und ein diesem überlagertes zweites Gitterwerk aus abwechselnden Transparent- und Gelbstreifen zum Codieren von Blaulicht als Amplitudenmodulation eines zweiten Trägers aufweist. Die Gitter können die gleiche räumliche Frequenz, d.h. die gleiche Liniendichte der Streifen rechtwinklig zur Streifenrichtung haben, wobei das eine Gitter in einem solchen

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Winkel zur Richtung der Abtastzeilen in der Bildaufnahmevorrichtung angeordnet ist, daß bei Abtastung des abgebildeten Streifenmusters auf der Photoelektrode durch einen Elektronenstrahl die erzeugten Träger für die Rot- und die Blau-Information verschiedene Frequenzen haben. Durch getrennte Bandfilterung der Träger können dann getrennte Farbsignale für Rot und Blau erzeugt werden. Die Gesamtdurchlässigkeit der Filterstreifen kann so gewählt werden, daß in der mittleren Übertragung des Filters ein Helligkeitssignal enthalten ist. Dieses Helligkeitsöignal kann auf eine Bandbreite von ungefähr 3 MHz begrenzt sein. Die Streifenbreite und der Neigungswinkel der Streifen der einzelnen Gitter relativ zur Abtastrichtung können so gewählt werden, daß der Rofc-Träger bei 3,5 MHz und der Blau-Träger bei 5 MHz liegen, wobei eine Bandbreite von 500 KHz für die Seitenbandinformation jedes Farbträgers vorgesehen ist. Man kann sehen, daß bei einem Leuchtdichtesignal (Helligkeitssignal) von 3 MHz das erforderliche Frequenzspektrum bis S>5 MHz reichen muß, damit das Helligkeitssignal und die beiden Farbträger mit ihren Seitenbändern untergebracht werden können. Mit einer erforderlichen Bandbreite von 5>5 MHz nähert man sich der Grenze des gewöhnlichen Durchlaßbereiches (Frequenzganges) der derzeit verfügbaren BiIdaufnähmevorrichtungen, beispielsweise Vidicon-Kameraröhren. Außerdem können sich Schwierigkeiten dadurch ergeben, daß die Gammaeigenschaften der BiIdaufnähmevorrichtungen für die verhältnismäßig weit voneinander entfernten Frequenzen der Farbträger verschieden sind und die getrennten Farbträger bei Änderungen der Ausleuchtung des Aufnahmegegenstandes u.U. nicht miteinander gleichiaufen.

Eine andere bekannte Methode der Farbcodierung unter Verwendung eines Streifenfilters zum Codieren des die Photoelektrode einer Bildaufnahmeröhre erreichenden Lichtes besteht darin, daß ein Träger periodisch mit Informationen über verschiedene Farben phasenmoduliert wird. Dabei modulieren die verschiedenen Farben unterschiedliche Phasen des Farbträgers. Diese Methode ist vor allem insofern mit Schwierigkeiten verbunden, als wegen Nichtlinearitäten des optischen Systeme undder Bildaufnahmeröhre eine Bezugs schwingung bereitgestellt werden muß, die, um für die Demodulation des phasenmodulierten Trägers verfügbar zu »ein, die Farbinformation

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durch das gesamte System hindurch begleiten muß, weil schon geringfügige Phasenabweichungen zwischen Signal- und Bezugsschwingung die Erzeugung fehlerhafter Farbsignale bei der Demodulation zur Folge haben. Es wurden verschiedene Vorschläge zur Gewinnung dieser Bezugsschwingung gemacht. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, dem Farbcodiergitter ein Bezugsgitter zu überlagern, so daß das bei Abtastung des abgebildeten Codierfilter- undBezugsgittermusters von der Bildaufnahmeröhre erzeugte Signalgemisch eine Bezugsschwingungskomponente enthält. Dies hat jedoch den Nachteil, daß das Bezugsgitter Licht sperrt, so daß der Wirkungsgrad der Lichtübertragung des optischen Systems sich erniedrigt. Mit Phasenmodulation arbeitende Systeme haben im allgemeinen den Nachteil, daß selbst eine geringfügige unerwünschte Phasenänderung der Bezugsschwingung gegenüber dem phasenmodulierten Farbträger die Erzeugung fehlerhafter Farbsignale zur Folge hat.

Während es also wegen der Unempfindlichkeit des amplitudenmodulierten Farbträgers gegen Phasenänderungen, die durch systemeigene Nichtlinearitäten bedingt sind, an sich wünschenswert ist, mit Amplitudenmodulation des Trägers durch die Farbinformation zu arbeiten, mußte man zu diesem Zweck bisher getrennte Spektralbereiche vorsehen, was bedeutet, daß das Leuchtdichtesignal unerwünscht schmalbandig sein muß, damit zwei Farbsignale, selbst wenn sie verhältnismäßig schmalbandig sind, untergebracht werden können. Andererseits kann bei Verwendung phasenmodulierter Farbträger zwar die gesamte Farbinformation in einem engeren Spektralbereich untergebracht werden als bei Amplitudenmodulation; jedoch haben mit phasenmodulierten Trägern arbeitende Systeme den erwähnten Nachteil, daß sie anfällig gegen durch Nichtlinearitäten bedingte Phasenänderungen sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Farbcodiereinrichtung zu schaffen, bei der die volle Farbinformation eines Aufnahmegegenstandes als Amplitudenmodulation mehrerer Träger, die mit ihren Seitenbändern einen gemeinsamen Frequenzbereich einnehmen, bereitgestellt wird, indem mehrere Farben entsprechend codiert werden, und bei der die auf diese Weise gewonnenen Trägerkomponenten für die verschiedenen Farben mit Hilfe einer Kamm-'

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filteranordnung voneinander getrennt werden.

Eine Einrichtung zum Erzeugen von Farbsignalen der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen jedes der Gitter jeweils im Winkel zu den Streifen sämtlicher anderen Gitter angeordnet sind und eine solche Breite haben, daß bei der Abtastung des codierten Bildes des Aufnahmegegenstandes auf der Abbildungsfläche ein Signalgemisch erzeugt wird, das mehrere amplitudenmodulierte Farbträgerkomponenten mit während eines Abtastintervalls gleicher Frequenz enthält. Das Signalgemisch enthält dabei eine amplitudenmodulierte Farbträgerkomponente, deren Phase in aufeinanderfolgenden Abtastzeilen verschieden ist. An die Abtastvorrichtung ist eine Schaltungsanordnung angekoppelt, welche die aus aufeinanderfolgenden Abtastzeilen stammenden Signale vereinigt und die Farbträgerkomponenten des Signalgemischs trennt, derart, daß getrennte Signale erzeugt werden, deren jedes Informationen über jeweils eine andere Farbe des Aufnahmegegenstandes zum Inhalt hat. "

In Weiterbildung der Erfindung ist die Anwendung der Einrichtung auf eine Schwarzweißfilmkamera vorgesehen. Die Kamera ist mit einem zwischen dem Aufnahmegegenstand und dem Schwarzweißfilm angeordneten Farbcodierstreifenfilter der genannten Art ausgerüstet, das aus zwei überlagerten Codiergittern besteht, deren Streifen in ihrer Breite und gegenseitigen Winkellage so gewählt sind, daß bei der späteren Abtastung eines Bildes des codierten Filmes ein Signalgemisch mit zwei amplitudenmodulierten Farbträgerkomponenten gleicher Frequenz erzeugt wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 das Blockschaltschema einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Erzeugen von Farbsignalen;

Figur 2a, 2b und 2c schematische Darstellungen des in der Einrichtung nach Figur 1 verwendeten Farbcodierfilters sowie Signal- » verlaufe, die an verschiedenen Punkten der Einrichtung nach Figur auftreten;

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Figur 3 das Blockschaltschema einer anderen Ausführungsform der'erfindungsgemäßen Einrichtung; und

Figur 4a, 4b und 4c schematische Darstellungen des in der Einrichtung nach Figur 3 verwendeten Farbcodierfilters sowie Signalverläufe, die an verschiedenen Punkten der Einrichtung nach Figur auftreten.

Figur 1 zeigt das Blockschaltschema einer Einrichtung zum Erzeugen von Farbsignalen (elektrischen Signalen, die Farbinformation enthalten) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Lichtstrahlen 11 von einem Aufnahmegegenstand 12 werden mittels einer Objektivlinse 13 zur Abbildung auf die Photoelektrode 15 einer Bildauf- · nahmevorrichtung 16 gerichtet. Die Bildaufnähmevorrichtung 16 kann z.B. ein Vidicon sein, dessen Elektronenstrahl in üblicher Weise die Photoelektrode 15 rasterförmig mit Fernsehraster- und Fernsehzeilenwechselfrequenz abtastet. Bei der Photoelektrode 15 ist entweder innerhalb oder außerhalb des Vidicons ein Farbcodierfilter 14 zum Filtern des die Photoelektrode erreichenden Lichtes angeordnet. Das Farbcodierfilter 14 kann außerhalb des Vidicons 16 angeordnet und von der Photoelektrode 15 durch eine Faseroptik-Frontplatte getrennt sein, oder es kann in einem gewissen Abstand von der Photoelektrode angeordnet sein und auf diese mittels einer geeigneten Relaislinsenanordnung abgebildet werden. Das Farbcodierfilter 14 besteht aus zwei einander überlagerten Gittern (Gitterwerken), deren jedes Licht einer anderen Farbe, z.B. Rot und Blau, codiert. Die Gesamtdurchlässigkeit des Farbcodierfilters 14 ist so bemessen, daß das übertragene Licht den Helligkeitsinhalt des Aufnahmegegenstandes wiedergibt. Das Farbcodierfilter 14 wird an Hand der Figuren 2a, 2b und 2c im einzelnen beschrieben.

Bei der Abtastung der Photoelektrode 15 durch den Elektronenstrahl des Vidicons 16 wird an dessen Ausgang 17 ein Signalgemisch erzeugt, das Helligkeitsinformation und codierte Farbinforraation über den Aufnahmegegenstand 12 enthält. Dieses Signalgemisch ist vom Ausgang 17 einem Tiefpaßfilter 18 zugeleitet, das einen Durchlaßbereich von 0 bis 3,5 MHz haben kann. Die verhältnismäßig niederfrequenten Signalkomponenten, die am Ausgang des Tiefpaßfiltere 18 erscheinen, bilden ein Helligkeitssignal, das einer Matrix-

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schaltung 19 zugeführt ist.

Das Signalgemisch vom Ausgang 17 ist ferner einem Bandpaßfilter (Bandfilter) 20 mit einem Durchlaßbereich von 3,5bis 4,9 MHz, dessen Mitte bei einer Nennfarbträgerfrequenz von 4,2 MHz liegt, zugeleitet. Die Farbträgerfrequenz für die einzelnen codierten Farben ist durch die Periode der Streifen der entsprechenden Codiergitter des Farbcodierfliters 14, die Größe des Abtastrasters auf der Photoelektrode 15 und die Abtastfrequenz des Elektronenstrahls des Vidicons 16 bestimmt* Am Ausgang des Bandpaßfilters 20 erscheinen die amplitudenmodulierten Träger für die Rot- und die Blau-Information mit ihren Seitenbändern, die 700 KHz oberhalb und unterhalb der Nennträgerfrequenz reichen. Die Farbträger mit ihren Seitenbändern sind einem Eingang einer Addierstufe 21, einer Verzögerungsleitung 22 und einem Eingang einer zweiten Addierstufe 26 zugeführt. Die Verzögerungsleitung 22 verzögert um die Dauer eines Horizontalabtastintervalle (63,5 Mikrosekunden gemäß der US-Norm). Das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 22 ist einem Eingang der Addierstufe 21 zugeführt, so daß diese Signale von der jeweiligen und der jeweils vorherigen Abtastzeile empfängt. Sie addiert diese beiden Signale und erzeugt einen Träger und Seitenbänder mit Information über das Rotlicht des Aufnahmegegenstands. Die Erzeugung des Rot-Signals wird an Hand der Figuren 2a, 2b und 2c im einzelnen erläutert. Der Rot-Träger mit seinen Seitenbändern ist einem Rot-Demodulator (Hüllkurvendetektor) 24 zugeführt, der durch Demodulation des Signales ein Rot-Signal erzeugt, das der Matrixschaltung 19 zugeleitet wird.

Die verzögerten Farbträger von der Verzögerungsleitung 22 sind außerdem einem Phasenschieber (Polaritätsumkehrstufe) 25 zugeführt, wo sie in ihrer Phase um l80 verschoben werden. Die phasenverschobenen Farbträger mit ihren Seitenbändern sind der Addierstufe 26 zugeführt, welche durch Vereinigung des verzögerten phasenverschobenen Signals mit dem unverzögerten, direkt vom Bandpaßfilter 20 abgenommenen Signal einen Träger und Seitenbänder mit Information über das Blaulicht erzeugt. Die Art und Weise, wie dieser Blau-Träger erzeugt wird, wird im einzelnen an Hand der Figuren 2a, 2b und 2c erläutert. Der Blau-Träger ist einem Blau-Demodulator

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(Hüllkurvendetektor) 27zugeführt, der durch Demodulation des Trägers ein Blau-Signal erzeugt, das der Matrixschaltung 19 zugeführt ist. In der Matrixschaltung 19 werden durch Vereinigung der Rotund Blau-Signale ein Helligkeitssignal (Y) sowie zwei Farbdifferens! signale (R-Y) und (B-Y) erzeugt, die einem Farbfernsehempfänger zur Wiedergabe des Aufnahmegegenstandes in der Originalfarbe oder einem Farbcoder zum Erzeugen eines Signalgemischs für die Weiterleitung an einen Fernsehsender zugeführt werden können.

Figur 2a, 2b und 2c zeigen schematisch das in der Einrichtung nach Figur 1 verwendete Farbcodierfilter. Figur 2b und 2c zeigen außerdem Signalverlaufe in Zuordnung zu den jeweiligen Streifen des Codiergitters, welche die betreffenden Signale erzeugen; diese Signale sind den Addierstufen 21 und 26 zugeführt.

Das in Figur 2a gezeigte Farbcodierfilter 14 besteht aus einem ersten Gitter in Form eines Musters aus abwechselnden Cyanstreifen 30 und Transparentstreifen 31, dem ein zweites Gitter mit einem Muster aus abwechselnden Gelbstreifen 32 und Transparentstreifen 33 überlagert ist. Die Gelbstreifen 32 sind im Winkel zu den Cyanstreifen 30 angeordnet. In Figur 2a sind durch quer über die Oberfläche des Filters 14 verlaufende gestrichelte Linien zwei aufeinanderfolgende Abtastzeilen Ll und L3 angedeutet, bei denen es sich um beliebige aufeinanderfolgende Abtastzeilen eines gegebenen Teilrasters (Halbbildes) handeln kann. Im vorliegenden Fall sind die Cyan-Transparentstreifenpaare 30-31 rechtwinklig zur Richtung der Abtastzeilen Ll und L3 angeordnet, während die Gelb-Transparentstreifenpaare 32-33 in einem kleineren als rechten Winkel zu den Abtastzeilen angeordnet sind. Die Breite des Cyan-Transparentstreif enpaares 30-31 ist so gewählt, daß während der Horizontalabtastintervalle eine Trägerschwingung von 4,2 MHz erzeugt wird. Die Cyanstreifen 30 sperren Rotlicht und lassen Licht samt- / licher anderen Farben durch, während die Transparentstreifen 31 alles Licht durchlassen. Bei Anwesenheit von Rotlicht vom AufnahMegegenstand wird daher ein Träger erzeugt, dessen Frequenz durch die Streifenpaarbreite und die Abtastgeschwindigkeit bestimmt ist und der entsprechend dem Betrag an vorhandenem Rotlicht amplituden-^· _n. moduliert ist. "*"·*'

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Der Neigungswinkel der Gelb-Transparentstreifen 32-33 ist so gewählt, daß bei Abtastung des abgebildeten Gelb-Transparent-Codie£ gittere ein Träger erzeugt wird, der in aufeinanderfolgenden Abtasjb • zeilen jeweils eine Phasenverschiebung von l8O erfährt. Auf diese Weise kann der Blau-Träger vom Rot-Träger mit Hilfe der Kammfilteranordnung getrennt werden, wie an Hand der Figuren 2b und 2c erläutert werden wird. Die Breite der Gelb-Transparentstreifenpaare 32-33 ist so gewählt, daß der Blau-Träger in irgendeiner gegebenen Abtastzeile die gleiche Trägerfrequenz von 4>2 MHz hat wie der Rot-Träger. Es muß also, damit beide Gitter Träger der gleichen Frequenz während einer Abtastzeile erzeugen, die Breite des Gelb-Transparentstreifenpaares um einen Faktor kleiner als die des Cyan-Transparentstreifenpaares sein, der dem Kosinus des Winkels zwischen den Längsrichtungen der Gelb- und Cyanstreifen entspricht. Die Gelbstreifen sperren Blaulicht und lassen Licht aller anderen Farben durch. Bei Anwesenheit von Gelblicht wird daher im Zuge der Abtastung, des abgebildeten Streifenmusters ein Träger von 4,2 MHz erzeugt, der entsprechend dem Betrag des Gelblichtes vom Aufnahmegegenstand amplitudenmoduliert ist.

Figur 2b zeigt eines der Codiergitter 14a des Farbcodierfilters 14 nach Figur 2a. Das Codiergitter 14a besteht aus einem Muster von abwechselnden Gelbstreifen 32 und Transparentstreifen 33. Der Einfluß des Codiergitters 14a auf die Erzeugung eines Blau-Signals in der Einrichtung nach Figur 1 wird an Hand der Signalverläufe (I)-(S) nach Figur 2b erläutert. Figur 2b(l) zeigt ein während des Abtastintervalls L3 erzeugtes Signal. Dieses Intervall entspricht dem Intervall, in welchem der Elektronenstrahl da s Codierfiltermuster in der Abtastzeile L3 nach Figur 2b abtastet. Das Signal nach Figur 2b(l) gelangt vom Bandpaßfilter 20 direkt zur Addierstufe 21 in Figur 1. Figur 2b(2) zeigt ein Signal, das bei der Abtastung der vorausgehenden Abtastzeile Ll erzeugt wird.

Während der Zeit der Abtastung der Zeile L3 erscheint somit als Ausgangssignal das während der Abtastung der vorausgegangenen Zeile Ll erzeugte Signal von der Verzögerungsleitung 22, das ebenfalls in Figur 2b(2) dargestellt ist.

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Die Signale nach Figur 2b(l) und 2b(2) werden in der Addierstufe 21 addiert. Wie erwähnt und wie bei Betrachtung des Codiergitters 14a nach Figur 2b ersichtlich, ist der Winkel des Gelb-Transparentstreifenpaares 32-33 so gewählt, daß der in aufeinanderfolgenden Abtastintervallen erzeugte Träger jeweils um 180 phasenverschoben ist. Bei Vereinigung des Signals nach Figur 2b (1) mit dem Signal nach Figur 2b(2) in der Addierstufe 21 wird daher an deren Ausgang das Signal nach Figur 2b(3) erzeugt. Wie man sieht, ist dieses aus der Addition der Signale der Abtastzeilen Ll und L3 resultierende Signal nach Figur 2b(3) null, da die beiden Signale gegenphasig sind und sich folglich löschen. Die Addierstufe 21 liefert somit kein Rot-Ausgangesignal aufgrund der durch das Codiergitter 14a erzeugten Blau-Signale.

Das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 22 nach Figur 2b(2) ist außerdem dem Phasenschieber 25 zugeführt, wo es um l80 phasenverschoben wird. Dieses phasenverschobene Signal, dargestellt in Figur 2b(4), ist der Addierstufe 26 zugeführt. Außerdem empfängt die Addierstufe 26 direkt vom Bandpaßfilter 20 das unverzögerte Signal aus der Abtastzeile L3> Die Addierstufe 26 vereinigt diese Signale nach Figur 2b(l) und 2b(4). Das resultierende Summensignal ist in Figur 2b(5) gezeigt. Da die beiden Signale in Phase sind, addieren sie sich unter Erzeugung eines Blau-Signals, dargestellt in Figur 2b(5). Dieses Signal ist dem Blau-Demodulator 27 zugeführt, und das demodulierte Blau-Signal wird der Matrixschaltung 19 zugeleitet. Bei Abwesenheit von Blaulicht liefert weder der Rot-Demodulator 24 noch der Blau-Demodulator 27 ein Signal, während bei Anwesenheit von Blaulicht lediglich der Blau-Demodulator 27 ein Signal liefert. Indem man den Neigungswinkel der Gelb-Transparentstreifen 32 und 33 so bemißt, daß das Blau-Signal in aufeinanderfolgenden Abtastzeilen jeweils um l80° phasenverschoben ist, erreicht man, daß die Kammfilteranordnung mit der Verzögerung» leitung 22, dem Phasenschieber 25, der Addierstufe 21 und der .Addierstufe 26 das Blau-Signal lediglich am Ausgang der Addier-•tufe 26 im Blau-Signalkanal bereitstellt.

Figur 2c zeigt das andere, aus abwechselnden Cyanstreifen 30 und Transparentstreifen 31 bestehende Codiergitter 14b des Farb-

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codierfilters 14 nach Figur 2a. Figur 2c(l) bis 2c(5) zeigen Signale, die zum Rot-Codiergitter 14b gehören. Die Cyan- und ,Transparent streif en 30 und 31 sind rechtwinklig zur Richtung der 'Abtastzeilen Ll und L3 nach Figur 2c angeordnet. Bei dieser Anordnung ergibt sich keine Phasenänderung des rotmodulierten Trägers in aufeinanderfolgenden Abtastzeilen· Figur 2c(l) zeigt ein aus der Abtastzeile L3 stammendes Signal, das vom Bandpaßfilter 20 abgenommen und direkt der Addierstufe 21 sowie der Addierstufe 26 zugeleitet wird. Figur 2c(2) zeigt das ein Abtastintervall später von der Verzögerungsleitung 22 gelieferte Signal aus der Abtastzeile Ll. Dieses verzögerte Signal gelangt zum zweiten Eingang der Addierstufe 21, Figur 2c(3) zeigt das durch Vereinigung der Signale 2c(l) und 2c(2) erhaltene Ausgangesignal der Addierstufe 21. Zwischen den Signalen nach Figur 2c(l) und 2c(2) besteht kein Phasenunterschied, so daß das resultierende Signal gleich der Summe der beiden Signale ist. Dieser Rot-Farbträger wird im Rot-Demodulator 24 demoduliert, und das erhaltene Rot-Signal gelangt vom Demodulator 24 zur Matrixschaltung 19.

Das verzögerte Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 22 ist außerdem dem Phasenschieber 25 zugeleitet, der das Signal aus der Abtastzeile Ll um l80° verschiebt, wie in Figur 2c(4) gezeigt. Die Addierstufe 26 erzeugt durch Vereinigung der Signale nach Figur 2c(l) und 2c(4) das Signal nach Figur 2c(5). Da die beiden in der Addierstufe 26 vereinigten Signale gegenphasig sind, ist das resultierende Signal nach Figur 2c(5) null. Bei Anwesenheit von Rotlicht erzeugt daher die Blau-Addierstufe 26 kein Signal und gelangt kein Signal vom Blau-Demodulator 27 zur Matrixschaltung 19.

Vorstehend wurde die Arbeitsweise der Kammfilter- und Demodulatorschaltung getrennt für die vom Blau-Codiergitter 14a und vom Rot-Codiergitter 14b erzeugten Signale erläutert. Da jedoch die beiden Gitter, wie im Zusammenhang mit Figur 2a erwähnt, einander überlagert sind, erfolgt die Verarbeitung der Rot- und Blau-Signale gleichzeitig. Durch die Signalverarbeitung in der Einrichtung nach Figur 1 werden getrennte Rot- und Blau-Farbsignale aus einem Signalgemisch mit rot- und bl ^modulierten Trägern der gleichen Frequenz erzeugt. Aufgrund der Verwendung der Verzögerung^

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leitung 22 in der Kammfilterschaltung ist die Tertikaie Farbauflösung halb so groß, wie sie erhältlich wäre, wenn die Signale aus zwei aufeinanderfolgenden Abtastzeilen nicht vereinigt würden. Dieser Verlust an vertikaler Farbauflösung ist jedoch nicht Merklieh und beeinträchtigt die Farbwiedergabe des Aufnahmegegenstan- ' des nicht, da die Farbsignalbandbreite im Vergleich zur Auflösung, die sich bei 525 Abtastzeilen pro Raster (gemäß der US-Norm) ergibt, verhältnismäßig schmal ist. Ferner erleidet das Leuchtdichtesignal vom Tiefpaßfilter 18 keinen Verlust an Vertikalauflösung, da dieses Signal nicht mit Signalen aus vorhergehenden oder nachfolgenden Abtastzeilen vereinigt wird.

Figur 3 zeigt das Blockschaltschema einer anderen Ausführungs- f form der Einrichtung zum Erzeugen von Farbsignalen. Die Ausführung^ form nach Figur 3 unterscheidet sich von der nach Figur 1 darin, daß in Figur 3 ein Farbcodierfilter mit drei übereinandergelagerten Codiergittern zum Codieren von drei verschiedenen Farben verwendet wird.

Lichtstrahlen 40 vom Aufnahmegegenstand 41 werden durch eine Objektivlinse 42 auf die Photoelektrode 44 einer Bildaufnahmevorrichtung 45 gerichtet, die z.B. eine Vidicon-Bildaufnahmeröhre mit üblicher Arbeitsweise wie bei der Ausführungsform nach Figur sein kann. Zwischen dem' Aufnahmegegenstand 41 und der Photoelektrode 44 ist ein Farbcodierstreifenfilter 43 zum räumlichen Codieren des auf die Photoelektrode proj!zierenden Farblichtes angeordnet. Das I Farbcodierfilter 43 besteht aus drei übereinandergelagerten Codiergittern zum Codieren von Rot-, Blau- und Grünlicht vom Aufnahmegegenstand. Das Farbcodierfilter 43 wird im einzelnen an Hand der Figuren 4a, 4b und 4c beschrieben. Die Gesamtdurchlässigkeit der Streifen des Farbcodierfliters 43 ist so gewählt, daß die mittlere Übertragung des Filters die Helligkeitskomponente des Aufnahmegegenstandes 41 wiedergibt. Xm Betrieb wird bei Abtastung der Photoelektrode 44 mit einem Elektronenstrahl am Ausgang 46 des Vidicons 45 ein Signalgemisch erhalten, das drei Farbträgerkomponenten und eine Helligkeitssignalkomponente enthält.

Das Signalgemisch vom Ausgang 46 ist einem Tiefpaßfilter 47 mit

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einer Bandbreite von 0 bis 3,5 MHz zugeführt. Das am Ausgang des Bandpaßfilters 47 erscheinende Helligkeitssignal Y, ist einer Matrixschaltung 48 zugeführt.

Das Signalgemisch vom Ausgang 46 gelangt ferner zu einem Bandpaßfilter 49 mit einem Durchlaßbereich von 3,5 bis 4,9 MHz, d.h. je 700 KHz Durchlaßbereich oberhalb und unterhalb einer Mittenfrequenz von 4,2 MHz. Das Bandpaßfilter 49 trennt die amplitudenmodulierten Farbträgerkomponenten mit ihren Seitenbändern von den niederfrequenten Helligkeitssignalkomponenten ab.

Die übrigen Blöcke der Einrichtung nach Figur 3 bilden ein Kammfilter zum Trennen der drei amplitudenmodulierten Farbträgersignale unter Erzeugung dreier getrennter Rot-, Grün- und Blau-Farbsignale. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 49 ist direkt einer Rot-Addierstufe 50, einer Verzögerungsleitung 51, einem Phasenschieber 57 und einer Blau-Addierstufe 55 zugeführt. Das Ausgangesignal der Verzögerungsleitung 51 ist der Rot-Addierstufe 50, einer Verzögerungsleitung 52 und einem Phasenschieber 53 zugeführt. Das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 52 ist der Rot-Addierstufe 50, einer Grün-Addierstufe 54 und einem Phasenschieber 56 zugeführt. Die beiden Verzögerungsleitungen 51 und 52 verzögern um je ein Horizontalzeilenintervall (63,5 Mikrosekunden gemäß der US-Norm).

Das Ausgangssignal des Phasenschiebers 53 ist der Grün-Addier_ stufe 54 und der Blau-Addier stufe 55 zugeführt. Das Aus gangs signal des Phasenschiebers 57 ist der Grün-Addierstufe 54 zugeführt. Das Ausgangssignal des Phasenschiebers 56 ist der Blau-Addierstufe 55 zugeführt. Es gelangen daher die Signale aus drei aufeinanderfolgenden Abtastzeilen eines Fernsehrasters gleichzeitig zu jeder der Addierstufen 50, 54 und 55, deren jede die drei Signale summiert. Das resultierende Ausgangssignal der Rot-Addierstufe 50 ist einem Rot-Demodulator (Hüllkurvendetektor) 58 zugeführt, der ein demoduliertes Rot-Farbsignal liefert, das der Matrixschaltung 48 zugeleitet ist. Die resultierenden Ausgangssignale der Grün- und der Blau-Addierstufe 54 und 55 werden in einem Grün-Demodulator (Hüllkurvendetektor) 59 bzw. einem Blau-Demodulator (Hüllkurvendetektor)

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60. unter Erzeugung von Grün- bzw. Blau-Farbsignalen demoduliert, die entsprechenden Eingängen der Matrixschaltung 48 zugeleitet werden. Die Matrixschaltung 28 erzeugt durch Vereinigung der Leuchtdichte-^ Rot-, Grün- und Blau-Signale ein Leuchtdichtesignal Y, ein Farbdifferenzsignal R-Y und ein Farbdifferenzsignal B-Y. Diese Signale können einem Farbfernsehgerät zur Wiedergabe des Aufnahmegegenstandes in der Originalfarbe zugeleitet werden.

Die Arbeitsweise der Einrichtung nach Figur 3 wird im einzelnen an Hand der Figuren 4a, 4b und 4c erläutert» Die Figuren 4a, 4b und 4c zeigen schematisch drei Codierstreifengitter 43a, 43b bzw. 43c, die in der Praxis einander überlagert sind und zusawen das Farbcodierfilter 43 nach Figur 3 bilden. Das in der Einrichtung nach Figur 3 vorhandene Kammfilter erzeugt drei Farbsignale aus drei Farbträgerkomponenten, von denen zwei ihre Phase von Abtastzeile zu Abtastzeile um 120° ändern. Der Neigungswinkel der entsprechenden Streifen der Codiergitter bestimmt die Phasenverschiebung der entsprechenden Farbträger. So sind die Streifen des Gitters 43a nach Figur 4a in einem solchen Winkel zur Abtastrichtung geneigt, daß der erzeugte Träger seine Phase von Abtastzeile zu Abtastzeile in einer ersten Richtung um 120 ändert. Die Streifen des Gitters 43b nach Figur 4b sind zur Abtastrichtung in einem Winkel geneigt, der gleichgroß und entgegengesetzt gerichtet ist wie der Neigungswinkel der Streifen des Gittere 43a, so daß der erzeugte Träger seine Phase von Abtastzeile zu Abtastzeile um 120 in entgegengesetzter Richtung wie der vom Gitter 43a stammende Träger ändert. Die Breite der Streifenpaare der Gitter 43a und 43b ist gleich und so bemessen, daß jedes Gitter eine Trägerkomponente mit einer Frequenz von 4>2 MHz erzeugt.

Das Codiergitter 43c nach Figur 4c besteht aus einem Muster von abwechselnden Cyanstreifen 68 und Transparentstreifen 69. Dieses Gitter ist so angeordnet, daß die Streifen 68 und 69 rechtwinklig zu den aufeinanderfolgenden Abtatzeilen Ll, L3 und L5 eines gegebenen Abtastrasters liegen. Das Cyan-Transparentgitter codiert Rotlicht, und die Amplitude des bei der Abtastung des Bildmusters des Gitters 43c erzeugten Trägers ist der Menge des auf das Gitter auftreffenden Rotlichtes proportional. Da die Streifen des Gitters

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43c rechtwinklig zur Abtastrichtung sind, ergibt sich keine zeilenweise Phasenänderung des amplitudenmodulierten Rot-Farbträgers. Dde Periode der Streifenpaare 68-69 ist so gewählt, daß bei Abtastung ihres Bildes auf der Photoelektrode 44 ein Rot-Farbträger mit einer Frequenz von 4,2 MHz erzeugt wird. Figur 4c(l), 4c(2) und 4c(3) zeigen Signalverlaufe, die den Rot-Träger aus drei aufeinanderfolgenden Abtastzeilen Ll, L3 bzw. L5 (dargestellt in gestrichelten Linien in Figur 4c) wiedergeben. Wie aus Figur 3 ersichtlich, wird das Signal aus der Zeile Ll vom Ausgang der Verzögerungsleitung 52 abgenommen, wobei dieses Signal um zwei Abtastzeilen verzögert ist. Der Signalverlauf nach Figur 4c(2) gibt einen Rot-Träger aus der Abtastzeile L3 wieder, der von der Verzögerungsleitung 51, die um ein Horizontalabtastintervall verzögert, geliefert wird. Der Signalverlauf nach Figur 4c(3) gibt ein unverzögertes Signal wieder, das direkt vom Bandpaßfilter 49 abgenommen wird. Diese drei Signale gelangen zur Addferstufe 50 und werden dort unter Erzeugung eines resultierenden Signals gemäß Figur 4c(4) vereinigt. Da die drei Signale in Phase sind, resultiert ein Signal verhältnismäßig großer Amplitude, das die Rotinformation aus drei aufeinanderfolgenden Abtastzeilen enthält. Dieser resultierende Träger ist dem Rot-Demodulator 58 zugeführt, wo er unter Erzeugung eines Rot-Farbsignals demoduliert wird, das der Matrixschaltung 48 zugeführt ist.

Figur 4c(7) zeigt ein resultierendes Signal, das durch Addieren der Eingangesignale der Grün-Addierstufe 54 erhalten wird. Die hier addierten Signale sind in Figur 4c (1), 4c(5) und 4c(6) gezeigt. Die Phasenschieber 53 und 57 verschieben die Phasen der Signale aus den Abtastzeilen L3 bzw. L5 so, daß sich zwischen den drei der Addierstufe 54 zugeführten Signalen eine Phasenverschiebung um 120° ergibt. Am Ausgang der Grün-Addierstufe 54 wird daher kein Rot-Signal erhalten. Das Signal nach Figur 4c(9) gibt die Rot-Signalkomponente am Ausgang der Blau-Addierstufe 55 wieder· Dieses Signal resultiert aus der Addition der Signale nach Figur 4c (3); 4c(5) und 4c(8), Aus Figur 3 sieht man, daß die bei der Abtastung des Rot-Codiergitters 43c erzeugten Signale durch das Kammfilter so phasenverschoben werden, c iß die drei Eingangssignale

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der Addierstufe 55 um 120° gegeneinander phasenverschoben sind, so daß das bei der Vereinigung resultierende Signal null ist.

Das Codiergitter 43a nach Figur 4a besteht aus einem Muster aus abwechselnden Magentastreifen 64 und Transparentstreifen 65· Die Magentastreifen 64 sperren Grünlicht und lassen alle anderen Farben durch, während die Transparentstreifen sämtliche Farben durchlassen. Das Gitter 43a codiert daher Grünlicht, wobei die Menge des Grünlichtes die Amplitudenmodulation des Grün-Farbträgers bestimmt. Die Streifen des Gitters 43a und die Breite eines Streifenpaares 64-65 dieses Gitters sind so gewählt, daß die Phase des Grün-Farbträgers während aufeinanderfolgender Abtastintervalle um 120° verschoben wird, wobei die Träger die gleiche Frequenz von 4,2 MHz haben wie die von den anderen Codiergittern 43b und 43c erzeugten Träger. Figur 4a(l), 4a(2) und 4a(3) zeigen Signale, welche die. Menge an Grünlicht während der Abtastung aufeinanderfolgender Abtastzeilen Ll, L3 und L5 wiedergeben. Figur 4a(4) zeigt das bei der Vereinigung dieser drei Signale in der Addierstufe 50 resultierende Signal. Da die drei Signale um 120° phasenverschoben sind, ist das resultierende Signal null, so daß die Rot-Addierstufe 50 kein Ausgangssignal erzeugt.

Figur 4a(7) zeigt das resultierende Signal, das sich bei Vereinigung der Signale nach Figur 4a(l), 4a(5) und 4a(6) in der Grün-Addierstufe 54 ergibt. Die Kamrafilteranordnung verschiebt diese Signale in ihrer Phase so, daß die drei Grün-Farbträger am Eingang der Grün-Addierstufe 54 in Phase sind, so daß die Addierstufe 54 ausgangsseitig einen Grün-Träger mit verhältnismäßig großer Amplitude liefert. Dieser Träger gelangt zum Grün-Demodulator 59» wo durch Demodulation ein Grün-Farbsignal erzeugt wird, das der Matrixschaltung 48 zugeleitet wird.

Figur 4a(9) zeigt das resultierende Signal, das sich durch Vereinigung der Eingangssignale der Blau-Addierstufe 55 ergibt. Die in der Addierstufe 55 vereinigten Signale sind in Figur 4a(3)# 4a(5) und 4a(8) gezeigt. Durch die Kammfilteranordnung werden diese Signale in ihrer Phase so verschoben, daß jeder Träger gegenüber den beiden anderen Trägern um 120 phasenverschoben ist, so daß das

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bei der Vereinigung in der Addierstufe 55 resultierende Signal null ist. Die Blau-Addierstufe 55 erzeugt daher für Grün-Signale kein Ausgangssignal.

Das Codiergitter 43b nach Figur 4b besteht aus abwechselnden Gelbstreifen 66 und Transparentstreifen 67. Dieses Gitter codiert Blaulicht, wobei die Menge des Blaulichts den Grad der Amplitudenmodulation des bei der Abtastung des abgebildeten Musters des Blau-Codiergitters 43b erzeugten Trägers bestimmt. Wie bereits erwähnt, sind die Streifen 66 und 67 zu den Horizontalabtastzeilen in einem Winkel geneigt, der gleichgroß und entgegengesetzt gerichtet ist wie der Neigungswinkel der Streifen 64 und 65 des Codiergitters 43a, Während dreier aufeinanderfolgender Abtastintervalle, in denen die Abtastzeilen Ll, L3 und L5 abgetastet werden, werden daher die amplitudenmodulierten Blau-Träger von Abtastzeile zu Abtastzeile um 120 phasenverschoben.

Figur 4b(4) zeigt das resultierende Signal, das sich am Ausgang der Rot-Addierstufe 60 aufgrund der Vereinigung der drei Blau-Farbträger nach Figur 4b(l), 4b(2) und 4b(3) in dieser Addierstufe ergibt. Die drei Signale sind gegeneinander um 120 phasenverschoben, so daß das resultierende Signal null ist.

Figur 4b(7) zeigt das resultierende Signal, das sich bei Vereinigung der Grün-Träger nach Figur 4b(l), 4b(5) und 4b(6) in der Qrün-Addierstufe 54 ergibt. Das Kammfilter verschiebt die Phase dieser drei Träger so, daß sie gegeneinander um je 120 phasenverschoben sind, so daß das resultierende Ausgangssignal der Grün-Addierstufe bei Anwesenheit von Blau-Trägern null ist.

Figur 4b(9) zeigt das resultierende Signal, das sich bei Vereinigung der Blau-Träger nach Figur 4b(3), 4b(5) und 4b(8) in der Blau-Addierstufe 55 ergibt. Das Kammfilter verschiebt die Phase dieser drei Blau-Signale so, daß sie am Eingang der Addierstufe 55 in Phase sind, so daß sich ein resultierender Blau-Träger mit verhältnismäßig großer Amplitude ergibt. Der von der Blau-Addierstufe 55 gelieferte Blau-Träger ist dem Blau-Demodulator 60 zugeführt, der durch Demodulation des Trägers ein Blau-Farbsignal er-zeugt,

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das der Matrixschaltung 48 zugeleitet wird.

Es gibt zahlreiche mögliche Kombinationen von Streifenpaarbreiten und Neigungswinkeln für die Codiergitter in den Einrichtungen nach Figur 1 und 3, die Farbträger für verschiedene Farben mit der gleichen Nennfrequenz ergeben. Die jeweilige Wahl oder Bemessung hängt davon ab, welche Bandbreite für den Leuchtdichtekanal gewünscht wird, welche Nennfrequenz die Farbträger haben sollen und wo die obere Frequenzgrenze eines gegebenen Systems liegt. Indem die Erfindung die Unterbringung mehrerer amplitudenmodulierter Farbträger und ihrer Seitenbänder im gleichen Frequenzbereich ermöglicht, ist sie für nahezu jede beliebige gewünschte Trägerfrequenz geeignet und anwendbar, vorausgesetzt, daß die Phasenverschiebung des Kammfilters sich der Phasenänderung der die Phase ändernden Trägerkomponente aus aufeinanderfolgenden Abtastzeilen anpassen läßt»

Die Erfindung kann ohne weiteres in einer Filmkameraeinrichtung angewendet werden, indem man die vorliegenden Farbcodierfilter dazu benutzt, um das Aufnahmegegenstandslicht auf Schwarzweißfilm in der Filmkamera räumlich zu codieren. Der behandelte Film kann später zwecks Anfertigung einer Aufzeichnung auf irgendeinem geeigneten Aufzeichnungsträger mit einer Lichtquelle ausgeleuchtet werden. Oder man kann den codierten Film ausleuchten und sein Bild direkt auf die Bildaufnahmeröhre einer Fernsehkamera projizieren, derart, daß ein Signalgemisch erzeugt wird, aus dem durch Verarbeitung in einer Einrichtung von der in Figur 1 und 3 gezeigten Art Farbsignale gewonnen werden, die einem Farbbildwiedergabegerät zugeleitet werden können.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   ft) Einrichtung zum Erzeugen von Farbsignalen, die Informationen über die Farbe eines Aufnahmegegenstandes enthalten, mit einem zwischen dem Aufnahmegegenstand und einer lichtempfindlichen Abbildungsfläche angeordneten Farbcodierstreifenfilter, das mindestens zwei Gitter aus Streifen zum Codieren mindestens zweier Farben aufweist und Farblicht vom Aufnahmegegenstand in räumlich codierter Form auf der Abbildungefläche abbildet, d a d u r ch gekennzeichnet, daß die Streifen (32,33; 30, 31) jedes der Gitter (14a, 14b) jeweils im Winkel zu den Streifen sämtlicher anderen* Gitter angeordnet sind und eine solche Breite haben, daß bei der Abtastung des codierten Bildes des Aufnahmegegenstandes auf der Abbildungefläche (15) «in Signalgemisch erzeugt wird, das mehrere amplitudenmodulierte Farbträgerkomponenten mit während eines Abtastintervalls gleicher Frequenz enthält*
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Abbildungsfläche die Photoelektrode einer Bildaufnahmevorrichtung ist, die durch zeilenweise Abtastung der Photoelektrode das Signalgemisch erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß an die Bildaufnähmevorrichtung (l6) eine Signalbehandlungsschaltung angekoppelt ist, die durch Vereinigen von Signalen aus mehreren aufeinanderfolgenden Abtastzeilen getrennte, gleichzeitige Farbsignale mit Informationen über mehrere Farben erzeugt.
3. 3· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß« die Streifen (30, 31J 32, 33) des Farbstreifencodierfilters (14) so gewählt sind, daß die mittlere Übertragung des Farbstreifencodierfilters die Helligkeit des Aufnahmegegenstandee wiedergibt; und daß an die Bildauf nähme vorrichtung eine Anordnung (18, 19) zum Erzeugen eines Helligkeitssignals angekoppelt ist.
4. 4· Einrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet , daß zum Vereinigen der Signale eine erste Addierschaltung (21), eine zwischen diese und die Bildauf-

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   neigevorrichtung gekoppelte erste Verzögerungsschaltung (22), die um ein Abtastzeilenintervall verzögert, und eine erste Anordnung zum Zuleiten des unverzögerten Signals von der Bildaufnähmevorrieh tung an die erste Addierschaltung vorgesehen sind, derart, daß ein Farbsignal mit Information über eine erste Farbe des Aufnahmegegenstandes erzeugt wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4» dadurch g e k e η n-r zeichnet , daß zum Vereinigen der Signale ferner eine zweite Addierschaltung (26), ein zwischen die erste Verzögerungsschaltung (22) und die zweite Addierschaltung (26) gekoppelter Phasenschieber (2 5) und eine das unverzögerte Signal von der Bildaufnahmevorrichtung (l6) der zweiten Addierschaltung (26) zuleiten- '

   vorgesehen

   de zweite Anordnung/sind, derart, daß ein Farbsignal mit Information über eine zweite Farbe des Aufnahmegegenstandes erzeugt wird.
6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Farbcodierstreifenfilter (43) drei Gitter (43a, 43b, 43c) zum Codieren dreier Farben aufweistj daß an die Bildaufnahmevorrichtung drei Signalbehandlungsschaltungen angekoppelt sind, die durch Vereinigen von Signalen aus mehreren aufeinanderfolgenden Abtastzeilen Farbsignale mit Informationen über' drei Farben erzeugen? daß die drei Signalbehandlungsschaltungen eine Verzögerungsanordnung (51> 52) enthalten, welche die Signale um die Dauer einer sowie die Dauer zweier i Abtastzeilen verzögert, derart, daß die Signale aus einer gegebenen und zwei unmittelbar vorausgegangenen Abtastzeilen vereinigt werden können; und daß die drei Signalbehandlungsschaltungen eine Anordnung enthalten, welche durch Vereinigen der Signale aus den drei Abtastzeilen mit unterschiedlichen Phasen drei Farbsignale mit Informationen über je eine der drei Farben erzeugt.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abbildungsfläche ein Schwarzweißfilm ist, derart, daß bei späterer Abtastung des codierten Filmes ein Signal mit zwei Trägerkomponenten von im wesentlichen der gleichen Frequenz, von denen mindestens eine in aufeinanderfolgenden Abtastzeilen jeweils ihre Phase ändert, erzeugt wird.

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