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Verfahren und Vorrichtung zur Fernsehübertragung räumlicher Bilder
Die Fernsehtechnik gestattet die Übertragung ebener, also zweidimensionaler Bilder
uber größere Entfernungen. Auch dreidimensionale Gegenstände ergeben auf dem Fernsehbildschirm
zweidimensionale Bilder. Mit gewissen Einschränkungen kann ein räumlicher, also
dreidimensionaler Eindruck eines Objektes in bekannter Weise durch Sukzessivparallaxe
hervorgerufen werden, indem die Fernsehkamera und das Objekt sich relativ zueinander
bewegen, so daß auf dem Bildschirm nacheinander Bilder erscheinen, die das Objekt
aus verschiedenen Perspektiven zeigen.
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Nan hat bisher schon vielfältig nach Möglichkeiten gesucht, ein durch
Simultanparallaxe erzeugtes räumliches Bild fernsehtechnisch zu übertragen. So ist
der Vorschlag-bekannt, die Stereo-Halbbilder, welche zur Erzeugung eines räumliches
Bildeindruckes notwendig sind, über getrennte Kanäle zu-übertragen und dem Beobachter
zwei Bilder darzubieten, vor die Polarisationsfolien gespannt sind undtdie; mittels
einer Polarisationsbrille beobachtet werden, wobei die Folien so gewählt sind, daß
jedem Auge des Beobachters ein Halbbild zugeordnet ist. Bekannt ist auch der Vorschlag,
die Trennung und Zuordnung der Halbbilder durch zeitliche Aufeinanderfolge der Elnzelbilder
zu erreichen. Die dem rechten und dem linken Auge zukommenden Halbbilder erscheinen
nacheinander auf dem Bildschirm und werden durch eine Brille beobachtet, die synchron
mit dem Bildwechsel jedem einzelnen Auge abwechselnd die entsprechende Blickmöglichkeit
freigibt, Alle diese bekannten Vorschläge sind recht aufwendig und bedingen eine
linderung der Aurnahme- oder Übertragungstechnik bzw. eine
recht
komplizierte aufgebaute BeobachtunEl;sbrille.
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Es ist das Ziel der vorliegenden AIzmeldung, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Fernsehübertragung r(iumlicher Bilder anzugeben, welche es ermöglichen,
mit geringem Aufwand auf der Aufnahmeseite, keinem zusit-zlichen Aufwand im t}bertragungsweg
und auf der Wiedergabeseite raumliche Bilder zu übertragen, welche von Beobachter
mittels einer billigen und leichten Brille als solche wahrgenommen werden.
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Das Verfahren zur Fernsehübertragung räumlicher Bilder gemäß der Erfindung
zeichnet sich dadurch aus, daß Stereo-Halbbilder mit voneinander verschiedenen Farben
übertragen und mittels eines Farbbild-Empfängers als verschiedenfarbige Bilder wiedergegeben
werden, und daß die Beobachtung durch Farbfilter erfolgt, die jedem Auge des Beobachters
ein Halbbild zuordnen.
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Das neue Verfahren setzt also ein Farbfernseh-System voraus, wie es
heute allgemein üblich ist. Die Farbinformation, welche dieses System normalerweise
überträgt, wird hier dazu verwendet, einen räumlichen Bildeindruck hervorzurufen,
wobei das Stereobild im allgemeinen dann schwarz-weiß gesehen wird. Durch entsprechende
Wahl der Filter ist es jedoch auch möglich, das Stereo-Bild farbig zu sehen, wobei
allerdings Abstriche in der Qualität des Farbbildes in Kauf genommen werden müssen.
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Das räumliche Sehen beruht bekanntlich darauf, daß es der sentliche
Abstand der Augen gestattet, einen Gegenstand simultan aus zwei etwas verschiedenen
Richtungen, also aus unterschiedlichen Perspektiven zu betrachten. Jedem Auge wird
also ein Stereo-Halbbild geboten, wobei diese Bilder im Gehirn zum Stereo Bild zusammengesetzt
werden.
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Zur Erzeugung der Stereo-Halbbilder ist es deshalb auf der Aufnahmeseite
grundsätzlich erforderli-ch, zwei Aufnahme strahlengänge zu verarbeiten, die beispielsweise
im Augenabstand nebeneinander angeordnet sind.
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Bei dem neuen Verfal-iren ist es in manchen Folien vorteilhaft, zur
Erzeugung der den Stereo-Halbb 1 ld ern en cntspTechenden Bild signale den Spektralbereich
des vom Objekt kommenden Lichtes nicht zu begrenzen und die Bildsignale elektronisch
mit voneinander verschiedenen Farbinformationen zu versehen, d.h. jedem Halbbild
eine bestimmte Farbe zuzuordnen. Es ergibt sich hier auf der Aufnahmeseite ein recht
geringer zusätzlicher Aufwand von beispielsweise einer zusätzlichen Schwarz-Weiß-Aufnahmekamera
oder einer zusatzlichen Auf nahmeröhre. Die erzeugten Schwarz-Weiß-Bildsignale werden
dann in an sich aus der Farbfernsehtechnik bekannter Weise mit einer Farbinformation
versehen. Bei der Wiedergabe dieser Bilder gehen keine Einzelheiten des Objektbildes
verloren, da der gesamte sichtbare Spektralbereich zur Bilderzeugung verwendet ist.
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Die elektronische Zufügung von Farbinformationen kann beispielsweise
in der Art erfolgen, daß der beim Farbfernsehen verwendete Farbträger entsprechend
moduliert wird. In geschlossenen Fernsehsystemen werden die Schwarz-Weiß-Bildsignale
in entsprechender Weise den einzelnen Farbkanälen zugeordnet.
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Legt man keinen Wert auf die Übertragung sämtlicher Bildeinzelheitenbzw.
ist es möglich, das Bild schon aufnahmetechnisch so auszugestalten, daß beispielsweise
nur im Rot-Grün-Bereich liegende Farben vorkommen, so ist es vorteilhaft, das Verfahren
so auszugestalten, daß die Erzeugung der den Stereo-Halbbildern entsprechenden Bildsignale
in voneinander verschiedenen Spektralbereichen des vom Objekt kommenden Lichtes
erfolgt und daß die Bildsignale mit auf diese Spektralbereiche abgestimmten Farbinformationen
übertragen werden. In diesem Fall kann vorne handelsübliche Farbfernseh-Kamera ein
Stereo-Vorsatz gesetzt werden, wobei in den beiden jetzt voneinander getrennten
Aufnahmestrahlengängen die erwähnten Farbfilter angeordnet sind.
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Die beiden vom Stereo-Vorsatz erzeugten Kalbbilder werden in einem
Aufnahme strahlengang vereinigt und die Farbfernseh-Kamera erzeugt nun hieraus die
entsprechenden Bildsignale.
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Es ist besonders vorteilhaft, die den Stereo-Halbbildern zugeordneten
Farben so zu wählen, d"1ß sie den F;iren von zwei in der Farbbildröhre des Wiedergabegerätes
verwendeten Leuchtstoffen entsprechen. So kann es beispielsweise möglich nin, den
ISalbbildern die Farben rot und grün zuzuordnen und das auf dem Schirm der Bildwiedergaberöhre
erzeugte zweifarbige Bild, dr3s die über einander angeordneten farbigen IIalbbilder
darstellt, durch entsprechende Filter im Beobachtung 5 strahlengang wieder auf zutren--nen.
Die im beschriebenen Fall den Stereo-Halbbildern zugeordneten Farben sind komplementär.
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Zweckmäßigerweise sind die den Stereo-Halbbildern zugeordneten Farben,
zu denen der vom Beobachter verwendeten Augenfilter komplementär. Der Beobachter
sieht deshalb mit seinem linken Auge nur das diesem tatsächlich zugeordnete Halbbild,
während das dem rechten Auge zugeordnete Halbbild dunkel erscheint. Mit dem rechten
Auge nimmt er nur das rechte IIalbbild wahr, während das linke Halbbild dunkel erscheint.
Auf diese Weise ist eine saubere Trennung der Stereo-Halbbilder möglich, so daß
der Beobachter ein einwandfreies Raumbild sieht.
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Die Übertragung der Stereo-Halbbilder kann, wie schon beschrieben,
simultan erfolgen. Es ist jedoch auch möglich und in manchen Fällen vorteilhaft,
dei Stereo-Halbbilder zeitlich nacheinander zu übertragen. Dies kann beispielsweise
in der Weise geschehen, daß jeweils ein sich nach dem Zwischenzeilenverfahren ergebendes
Teilbild einem Stereo-Halbbild zugeordnet wird. Es ist auch möglich die Stereo-Halbbilder
jeweils vollständig mit voller Zeilenzahl, jedoch mit der durch die Fernsehnorm
vorgegebenen Bildwechselfrequenz alternierend zu übertragen. Zu diesem Zweck wird
vorteilhaft nur eine Fernsehaufnahme-Kamera mit Stereo-Vorsatz verwendet, wobei
beispielsweise durch eine Kerrzelle die beiden Strahlengänge alternierend freigegeben
werden.
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Zur Durchführung des neuen Verfahrens können, wie schon beschrieben,
sowohl Schwarz-Weiß-Fernsehkameras üblicher Bauart mit oder ohne Stereovorsatz,
Farbfernseh-Kameras üblicher Art
oder auch die in der Fernsehtechnik
üblichen Abtast-Goräte Verwendung finden. Abtastgeräte dienen dazu, schon weifarbig
ausgebildete Stereo-Bildvorl;lgen zu jibertragen. Solche Vorlagen können beispielsweise
Anaglyphenbilder sein, die dann vom Beobachter des Fernsehbildes mit einer Anagl;yphenbrille
beobeachtet werden.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig. 1 - 3 der beigefügten
Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen: Big. 1 ein Ausführungsbeispiel
der neuen Vorrichtung, bei dem zur Bildaufnahme zwei nebeneinander angeordnete Schwarz-Weiß-Fernsehkameras
verwendet sind; Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel, bei dem zur Bilderzeugung eine mit
einem Stereo-Vorsatzsystem ausgestattete und mit zwei Fernsehaufnahmeröhren ausgerüstete
Kamera Verwendung findet; Fig. 3 ein Ausführungsbeispielj bei dem zur Bilderzeugung
eine Farbfernsehkamera mit einem Stereo-Vorsatzsystem verwendet ist.
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In Fig. 1 ist mit 1 eine Schwarz-Weiß-Fernsehkamera üblicher Bauart
bezeichnet, die neben einer eben soichen Kamera 2 angeordnet ist. Durch Spiegel
3, 4 und 5, 6 oder entsprechende Prismen vor den Objektiven der Kameras 1 und 2
ist dafür gesorgt, daß die beiden Aufnahmestrahlengänge 7 und 8 beispielsweise im
Augenabstand nebeneinander verlaufen. Die beiden Kameras 1 -und 2 erzeugen deshalb
simultan zwei Bilder, welche das zu übertragende räalmliche Objekt in zwei unterschiedlichen
Perspektiven zeigen.
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Die diesen Stereo-Halbbildern entsprechenden Bildsignale werden einer
als Interface bezeichneten Anordnung 9 zugeführt, die dazu dient, diese Signale
so auf drei Farbkanäle aufzusplitten, daß jedem Stereo-Halbbild elektronisch ein
Farbton zugeordnet Ist. Die resultierenden Signale werden über die drei Leitungen
10 einem Coder 11 üblicher Bauart zugeführt, welcher daraus das
zur
Übertragung notwendige FIJ,AS-Signal erzeugt. Diese Signal enthält also einen Farbträger,
dessen Phase ent;sprechend den zur Kennzeichnung der Stereo-ITalbbilder verwendeten
j?arbarten moduliert ist.
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Der Empfänger 12 empfängt das FBAS-Signal und erzeugt auf dem Bildschirm
13 die beiden von den Kameras 1 und 2 aufgenommenen Stereo-Halbbilder übereinander,
wobei jedes Halbbild in der durch das Interface 9 festgelegten Farbe erscheint.
Der Beobachter IG beobachtet dieses Schirmbild durch die Filterbrille 14, 15.
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Die Filter 14 und 15 sind auf die Farben der Stereo-Halbbilder abgestimmt,
d.h. der Beobachter sieht mit seinem rechten Auge nur das rechte Halbbild und mit
seinem linken Auge nur das linke Halbbild. Ihm wird also ein räumliches Bild des
aufgenommenen Objektes vermittelt, wobei dieses Raumbild schwarz-weiß gesehen wird.
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Bei der in Fig. 2 schematisch dargestellten Vorrichtung ist mit 18,
19, 20 ein an sich bekanntes Stereo-Vorsatzsystem bezeichnet, das vor dem Objektiv
21 einer Fernsehkamera angeordnet ist. Das System 18 bis 21 erzeugt zwei nebeneinander
liegende Stereo-Halbbilder, die am Ort der beiden nebeneinander angeordneten Fernsehaufnahmeröhren
22 und 23 entstehen. Zur Aufbereitung der Bildsignale und schließlich zur Erzeugung
des BAS-Signale dienen die beiden Anordnungen 24 und 25. Die Ausgangsspannungen
dieser beiden Anordnungen werden wieder dem Interface 9 zugeführt und dort entsprechend
der gewählten Kennfarbe der Stereo-Halbbilder mit der entsprechenden Farbinformation
versehen. Das kodierte BBAS-Signal wird wieder im Coder 11 gebildet.
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Die beiden Stereo-Halbbilder können so übertragen werden, daß sie
wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, simultan auf dem Bildschirm 13 erscheinen.
Es ist jedoch auch möglich, den Coder 11 so auszubilden, daß die Stereo-Halbbilder
zeitlich nacheinander übertragen werden. Mit Hilfe eines zusätzlich übertragenen
Synchronimpulses wird dann gewährleistet, daß auch der
Empfänger
die Halbbilderin der richtigen Weis nacheinander darbietet. Der Bildwechsel erfolfr3t
so schnell, daß der Beobachter 16 den Wechsel der 13ildeT als solchen nicht empfindet,
sondern ein Raumbild sieht. Es ist- hier beispielsweise möglich, die Kennfarbe der
IIalbbilder entsprechend dem bekannten Anaglyphenverfahren zu wahlen und die Betrachtungsbrille
1 14, 15 a]s Anaglyphenbrille auszubilden. Weiterhin ist es möglich, die den Stereo-Halbbildern
zugeordneten Farben so zu wählen, daß sie den Farben von zwei der in der Farbbildröhre
13 des Empfangers 12 verwendeten Leuchtstoffen entsprechen.
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Die alternierende Übertragung der Stereo-Halbbilder kann auch mit
einer Vorrichtung nach Fig. 1 durchgeführt werden, bei der jedoch nur eine, mit
einem Stereovorsatz ausgerüstete Aufnahmekamera vorgesehen ist. Dieser Vorsatz ist
ähnlich dem in Fig. 3 dargestellten so ausgebildet, daß er die beiden Aufnahmestrahlengänge
vereinigt. Sieht man in den Strahlengängen Polarisationsfolien vor, so können mittels
einer vom Coder gesteuerten Kerrzelle die Aufnahmestrahlengänge alternierend freigegeben
werden.
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Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist vor dem Aufnahmeobjektiv
einer bekannten Farbaufnahmekamera 31 ein aus Spiegeln oder Prismen aufgebautes
Stereo-Vorsatzsystem 30 angeordnet, das die beiden beispielsweise im Augenabstand
nebeneinander verlaufenden Strahlengänge 32 und 33 mittels des halbdurchlässigen
Spiegels 36 vereinigt. In jedem Strahlengang 32, 33 ist ein Farbfilter 34 bzw. 35
angeordnet, wobei die Durchlaßbereiche dieser Filter voneinander verschieden sind.
Die Fambaufnahmekamera 31 erzeugt in hinreichend bekannter Weise ein den Farbauszügen
entsprechendes Signal, das direkt dem Coder 37 zugeführt wird0 Dieser bildet das
FBAS-Signal, das schließlich übertragen wird.
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In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel können in der Wiedergabe
bestimmte Bildeinzelheiten fehlen, deren Farben nicht im Durchlaßbereich der Filter
34 und 35 liegen. Aus diesem Grunde wird man die Vorrichtung nach Fig. 3 vorwiegend
dann verwenden, wenn das aufzunehmende Objekt so gestaltet werden kann,
duß
in der Wiedergabe kein störender Detailverlust auftritt.
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Die hier dargestellten Ausführungsbeispiele beziehen sich alle auf
eine Funkübertragung der Fernsehbilder. Selbstverständlich ist es auch möglich,
die Vorrichtungen so auszubilden, daß sie in einem geschlossenen Fornsehsystem Vorwendung
finder können, in dem das von der Kamera erzeugte Bild über K'tel dem Empfänger
zugeleitet wird.