DE2646696B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Filmen eines Gegenstandes vor einem Hintergrundbild, das mittels eines Projektors auf einem Projektionsschirm projiziert wird - Google Patents

Description

bleibt, während der Gegenstand sich im Raum, d, h. relativ in der Tiefe gegenüber dem Hintergrand zu bewegen scheint.

Bezüglich der Vorrichtung wird die gestellte Aufgabe unter anderem dadurch gelöst, daß sowohl die Kamera als auch der Projektor mit einem Vario-Objektiv ausgerüstet sind und daß eine Einrichtung zur Synchronisation der Einstellung der beiden Varioobjektive vorgesehen ist.

Mittels der erfip.dungsgemäßen Lösung erhält man auf einfache Weise eine scheinbare Bewegung eines Gegenstandes im Raum, d. h. in der Tiefe gegenüber dem Hintergrund. Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt auch den Einsatz von weniger gut ausgebildeten Kameraleuten.

.Bei Ausstattung sowohl des Projektors als auch der Kamera mit Vario-Objektiven werden zur Erzielung der gestellten Aufgabe die Objektivänderungen bei Projektor und Kamera synchronisiert.

Das von der Kamera gesehene Hintergrundbild bleibt auch dann scheinbar unverändert, wenn die Größe des Hintergrundbildes durch Bewegung des Projektors relativ zum Projektionsschirm verändert und entsprechend die Kamera relativ zum Projektionsschirm bewegt wird.

Das vom Projektor projizierte Hintergrundbild kann auch von einer Video-Kamera stammen, die an einem vom Projektor entfernten Ort, z. B. außerhalb des Aufnahmestudios, aufgestellt sein kann.

Dabei weist die Video-Kamera, die das Hintergrundbild aufnimmt und an den Projektor übermittelt, vorzugsweise ein Vario-Objektiv auf, dessen Einstellung mit der des Vario-Objektivs der Kamera synchronisiert ist.

Der Hintergrund kann sowohl von vorne als auch von hinten auf den Projektionsschirm projiziert werden. Dies hängt weitgehend von der Ausrüstung des Aufnahmestudios ab.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung schematisch dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt

Fig. I schematisch das Grundprinzip einer Frontprojektion,

Fig. 2 ein Varia-Objektiv für eine Kamera oder einen Projektor in Seitenansicht, teilweise weggebrochen,

Fig. 3 einen Schaltplan der elektronischen Steuerung für die Synchronisierung der Objektive von Kamera und Projektor,

Fig. 4 schematisch das Grundprinzip einer Rückseitenprojoktion unter Verwendung einer Video-Kamera,

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Projektionsschirm mit Hintergrund vor und nach einer Änderung der Einstellung der Objektive von Kamera und Projektor,

Fig. 6a, 6b projizierte Bilder vor und nach Änderung der Einstellung der Vario-Objekiivc von Kamera und Projektor,

Fig. 6c den Weg der scheinbaren Bewegung eines Gegenstandes gegenüber einem Hintergrund, und

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in schcmatisch-pcrspcktivischcr Ansicht.

Die Anordnung gemäß Fig. I zeigt einen Projektionsschirm 1. c'nsn Projektor 2 und eine Kamera 3. Der Projektor 2 und die Kamera 3 sind je mit einem Vario-Objektiv 4 bzw. S versehen, die mittels einer elektrisch arbeitenden Synchronisationseinrichtung 6 synchronisiert sind. Die Kamera 3 und der Projektor 2 sind mit Vario-Objektiven derselben Art bestückt.

Zwischen dem Projektor 2 und dem Projektionsschirm 1 ist ein optisches Gitter 7 in Form eines halbdurchlässigen Spiegels angeordnet, der einen Teil des Lichtes passieren läßt und den Rest reflektiert.

Zwischen dem Projektionsschirm 1 und dem Spiegel 7 befindet sich ein Gegenstand bzw. Aufnahmeobjekt 8, dem eine scheinbare Bewegung in der Tiefe relativ zum Projektionsschirm 1 erteilt werden soil.

Die Vario-Objektive 4 und 5 sind im wesentlichen gleich aufgebaut; der einzige Unterschied zwischen dem Objektiv 4 und dem Objektiv 5 besteht darin, daß das Objektiv 5 der Kamera 2 keine Blendenkompensation benötigt. Nachstehend wird das Vario-Objektiv 4 des Projektors 2 anhand der Fig. 2 erläutert.

In einem Gehäuse 10 ist eine geeignete Kombination von Linsen angeordnet. Die jeweilige Linsen-Kombination ist an sich bekannt ur.d nicht Teil der Erfindung.

Das Gehäuse 10 weist einen Schlitz 12 auf, durch welchen hindurch ein Zahnrad 11 von außen zugänglich ist, wobei durch Drehung des Zahnrades 11 der Vario-Effekt erzielt wird. Die Drehung des Zahnrades 11 wird durch einen Motor 13 gesteuert, der auf einer Platte 14 befestigt ist, die ihrerseits mittels Schrauben 15 an dem Gehäuse 10 angebracht ist. Die Abtriebswelle 16 des Motors 13 ist über eine Kupplung 17 mit einer Welle 18 eines Untersetzungsgetriebes 19 verbunden. Das Untersetzungsverhältnis beträgt beispielsweise 25:1. Das Getriebe 19 enthält eine Reihe von (nicht gezeigten) Zahnrädern, unter anderem ein Antriebsrad 20, das mit dem Zahnrad 11 kämmt, das zum Antrieb des Vario-Objektivmechanismus dient. Das Rad 20 sitzt drehfest auf einer sich nach außen erstreckenden Welle 21.

Am freien Ende der Welle 21 ist eine Treibscheibe 22 angeordnet. Das gegenüberliegende Ende der We'le 21 ist als Schnecke 23 ausgebildet. Die Schnecke 23 wirkt mit einem Block 24 zusammen, der Teil eines Wegbegrenzungsschalters ?S der elektrischen Schaltung des Motors 13 ist. Bei dem Motor 13 kann es sich um einen sog. Selsyn-Motor handeln. Wahlweise kann die Steuerung der Bewegung mittels einer Rutschkupplung im Getriebe 19 erfolgen.

Die Treibscheibe 22 treibt mittels eines Treibriemens 27 ein Rad 26 an, das mit einem Blendenring 28 des Vario-Objektivs 4 verbunden ist, wodurch die in den Projektor 2 eintretende Lichtmenge einstellbar ist. Das Vario-Objektiv 4 ist mittels einer herkömmlichen Kupplung 29 lösbar mit dem Projektor 2 verbunden. Bei der Kupplung 29 handelt es sich um einen Schraubring. Die Kupplung 29 besitzt ein (nichi gezeigtes) Innengewinde, welches mit einem Außengewinde 30 an dem Vario-Objektiv zusammenwirkt. Ferner weist die Kupplung 29 nach innen gerichtete, bogenförmige Ausnehmungen (ebenfalls nicht gezeigt) auf, welche mit nach außen gerichteten bogenförmigen Vorsprüngen 31 am Projektor 2 nacli Art eines Bajonettverschlusses zusammeiivirken.

Das Vario-Objektiv 5 der Kamera 3 besitzt einen entsprechenden Aufbau wie das vorstehend beschriebene Objektiv 4. Die beiden Selsyn-Motore der Vario-Objckt'vc werden von einem Haupt-Motor 32 (Fig. 3) gesteuert. Diese Motore sind eine spezielle Art von Wechselstrommotoren mit jeweils einer drei-

phasigcfi Statorwindung und einer einphasigen Rotorwindung. Die Anordnung der Motore ist derart, daß dann, wenn die miteinander verbundenen Motore die gleiche Position relativ zueinander aufweisen (wenn also in jedem Motor der Läufer gegenüber dem Stator bzw. der Statorwindung die gleiche Winkelstellung einnimmt), in der Statorwindung entgegengesetzt gleich große elektromotorische Kräfte induziert werden und kein Strom durch die Statorwindung fließt. Jegliche relative Verschiebung stört dieses Gleichgewicht und bewirkt einen Strom im Stator, wodurch ein Drehmoment erzeugt wird, welches die ursprüngliche Position, also die Gleichgewichtsstellung wiederherzustellen sucht. Durch eine Bewegung des Haupt-Motors 32, werden also die sog. Slave-Motore 13 in eine entsprechende Bewegung versetzt, so daß das Gleichgewicht in den Statorwicklungen wiederhergestellt ist.

Fig. 3 zeigt den elektrischen Schaltplan für die Synchronisation der Motore 13. Der Endschalter 25 ist im Schaltplan gemäß Fig. 3 nicht gezeigt. Die Rotore der Selsyn-Motore 13 und 32 sind an eine Versorgungsleitung 33 angeschlossen. Mittels eines Transformators 34 wird die Spannung von 240 Volt auf 110 Volt herunter transformiert (Einphasenwechselstrom). Aus dem Versorgungsnetz wird ferner mittels eines Gleichstromtransformators Strom entnommen und in Gleichstrom von 24 Volt umgeformt. Der Gleichstromtransformator 35 liefert die Spannung an einen steuernden Gleichstrommotor 36, dessen Geschwindigkeit durch einen Rheostat bzw. ein Steuergerät 37 gesteuert wird. Auf der Welle des Ankers des Gleichstrommotors 36 ist ein Zahnrad 38 angeordnet, welches durch eine Kette mit dem Rotor des steuernden Motors 32 verbunden ist (Kettenrad 39). Dabei ist zweckmäßig eine Untersetzung von 20:1 zwischen Motor 36 und Selsyn-Motor 32 vorgesehen. Die Statorwindungen der gesteuerten Selsyn-Motore 13 sind dreiphasig und, wie erwähnt, mit der Statorwindung des steuernden Motors 32 durch eine Leitung 31 elektrisch verbunden.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung. Der Hintergrund wird nicht wie in Fig. 1 von vorne, sondern von rückwärts bzw. von hinten auf den Projektionsschirm 48 projiziert. Außerdem wird der Hintergrund mittels einer Video-Kamera 42 aufgenommen und von dieser an den Projektor 49 übermittelt. Als Hintergrund kann ein »life« aufgenommener Fernsehfilm verwendet werden.

Die Video-Kamera 42 ist mit einem Vario-Objektiv 43 ausgerüstet, das entsprechend dem in Fig. 2 aufgebaut ist. Das Vario-Objektiv 43 ist durch eine Synchronisationseinrichtung 84 mit dem Vario-Objektiv 44 der Aufnahmekamera 45 verbunden, derart, daß beide Vario-Objektive 43 und 44 synchronisiert sind. Die Video-Kamera 42 filmt einen Gegenstand 46 vor einem Hintergrund 47; der Fflm wird gleichzeitig über den Projektor 49 auf die Rückseite des Projektionsschirms 48 projiziert. Die Hintergrundbilder werfen von der Video-Kamera 42 also unmittelbar an den Projektor 49 übermittelt. Der Projektionsschirm 48 ist so ausgebildet, daß der auf die Rückseite projizierte Hintergrundfüni auf der Vorderseite erscheint. Zwischen der Kamera 45 und dem Projektionsschirm 48 ist ein Gegenstand 50 angeordnet, dem die scheinbare Tiefenbewegung erteilt werden soll. Die gestrichelten und strichpunktierten Linien 51,52 zeigen die Strahlengänge der Objektive 44, 43 bei Änderung der Brennweiten, also dem Änderungsbereich der Bildwinkel der betreffenden Kameras. Der Projektor 49 projiziert dabei ein Bild von gleichbleibender Größe auf die Rückseite des Projektionsschirms 48.

In Fig. 5 wird ein Hintergrund 60 mit projiziertem Bild 62 auf den Projektionsschirm projiziert. Der Gegenstand 8 (Fig. 1) befindet sich dabei außerhalb des Bildes 62. Wird jedoch der Hintergrund auf das Ausmaß 63 vergrößert, so erscheint der Gegenstand nun innerhalb des vergrößerten Bildes, obwohl in Wirklichkeit der Gegenstand 8 nicht bewegt bzw. nicht gegenüber dem Hintergrund verschoben wurde. Die Kamera 3, die ein mit dem Vario-Objektiv des Projektors synchronisiertes Vario-Objektiv aufweist, ändert ihre Objektiveinstellung genau in demselben Maße wie der Projektor, wobei dadurch der Gegenstand 8 aufgrund der Änderung der Einstellung des Objektivs der Kamera sich in seiner Größe relativ zu dem projizieren Hintergrundbild ändert. Bei Änderung der Brennweite des Vario-Objektivs der Kamera und entsprechender Änderung der Einstellung des Vario-Objektivs des Projektors führt der Gegenstand 8 in der Tiefe sowie seitlich eine scheinbare Bewegung aus. Der Gegenstand bewegt sich von außerhalb in das projizierte Hintergrundbild hinein und entfernt sich scheinbar von der Kamera.

Die V'ig. 6 a, 6 b und 6c zeigen die von der Kamera »gesehene« scheinbare Bewegung des Gegenstandes 8 in die Tiefe. InFig. 6 a ist das projizierte Hintergrundbild 62 im Vergleich zum Gegenstand 8 etwa viermal kleiner als das projizierte Hintergrundbild in Fig. 6b. Wegen der Synchronisation der Vario-Objektive von Kamera und Projektor erscheint das projizierte Hintergrundbild in sämtlichen Figuren in gleicher Größe, während der Gegenstand 8 sich verkleinert. Dadurch wirf der Eindruck erweckt, als führe der Gegenstand 8 eine scheinbare Bewegung in die Tiefe aus. Die Tiefenbewegung wird durch die Synchronisation der Vario-Objektive bewirkt. Wenn eine seitliche Bewegung erwünscht ist, wird diese durch die Beziehung zwischen Gegenstand 8 und optische Achse von Projektor und Kamera gesteuert. Wäre beispielsweise der Gegenstand 8 genau im Zentrum des Hintergrundbildes positioniert, so erhielte man keine seitliche Bewegung, sondern nur eine Bewegung in der Tiefe gegenüber dem Hintergrund bei synchroner Änderung der Vario-Objektive von Kamera und Projektor. Befindet sich der Gegenstand jedoch außerhalb des Zentrums des Hintergrundhildes (Fig. 6a und 6b), so erhält man neben der Tietenbewegung noch eine seitliche Bewegung. Der Weg der seitlichen Bewegungist in Fig. 6 estrichpunktiert dargestellt. Da eine seitliche Bewegung abhängig ist von der Beziehung zwischen dem Gegenstand und den optischen Achsen, erhält man durch entsprechende Kameraschwenkungbzw. Verschwenkung von Projektor und Kamera während der Änderung der Einstellung ι der Vario-Objektive von Kamera und Projektor eine seitliche Bewegung in jeder gewünschten Richtung sowie gleichzeitig eine Bewegung in der Tiefe.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 4 ist die Wirkung der seitlichen Bewegung and Bewegung in der Tiefe , die gleiche wie oben, wobei die Video-Kamera, welche den gleichzeitig projezierten Hintergrund filmt, und die den Gegenstand vor dem Hintergrundbild filmende Kamera objektiv-synchronisiert sind.

Der Vorteil der Anordnung gemäß lig. 4 liegt darin, daß die Video-Kamera und der Projektor an entfernten Orten aufgestellt sein können und daß trotzdem die Aufnahme im Studio ausgeführt werden kann, indem sich der Projektor und die den Gegenstand aufnehmende Kamera befindet. Die Video-Kamera 42 wird dabei vom Aufnahmestudio, also vom Oj der Kamera 45 aus gesteuert. Dadurch können aucn Tonaufnahmen gleichzeitig aufeinander abgestimmt werden.

Die beschriebenen Anordnungen und das beschriebene Verfahren dienen vornehmlich zur Herstellung von Spielfilmen. Es ist jedoch auch eine Anwendung bei der Flugsimiilierung denkbar (Überkopf-Display-System). Ferner kann die Synchronisierung der Vario-Objektive auch mechanisch erfolgen.

Der oben beschriebene Effekt einer scheinbaren Tiefenbewegung kann auch durch eine synchronisierte ii_cv._c„_i;.,„ _Vf};, Ka:"cr;; and Pr;vek!:*r cr?:c!t werde:¹. Dabei wird die Größe des gefilmten Hildes bzw. der Szene gleichsinnig mit der Größe des projizieren Hintergrundbi'des größer oder kleiner, so daß keine Änderung der Größe des Hintergrundbildes eintritt. Das Hauptproblem bei einer Bewegung von Kamera und Projektor besteht in der Scharfeinstellung. Dieses Prohlem kann aber mittels eines automatischen Brennweiten-Folgesystemssowohl beider Kamera als auch beim Projektor gelöst werden. Ähnlich wie in Fig. 4 dargestellt worden ist, kann dem Hintergrundbild eine scheinbare Größenänderung erteilt werden, und zwar durch Verschiebung der den Hintergrund filmenden Kamera gegenüber diesem, wobei der gefilmte Hintergrund an einen Projektor übermittelt und von diesem auf einen Projektionsschirm projiziert wird. Zur Erzielung der scheinbaren Tiefenbewegung eines im Strahlengang zwischen Kamera und Hintergrundbild angeordneten Gegenstandes werden die den Hintergrund filmende Kamera und die den Gc-

mera im Gleichlauf, d. h. synchron verschoben.

Hierzu h Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Filmen eines Gegenstandes vor einem Hintergrundbild, das mittels eines Projektors auf einen Projektionsschirm projiziert wird, wobei der Gegenstand sich im optischen Strahlengang einer auf das Hintergrundbild gerichteten Kamera befindet und Kamera und Projektor genau in bezug zueinander und zum Projektionsschirm einstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer scheinbaren Bewegung des Gegenstandes im Raum jede Änderung der Größe des projezierten Hintergrundbildes durch eine entsprechende Änderung der Einstellung der Kamera kompeasiert wird, so daß das von der Kamera gesehene Hintergrundbild scheinbar unverändert bleibt, während der Gegenstand sich im Raum, d. h. relativ in der Tiefe gegenüber *iem Hintergrund zu bewegen scheint.

2. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausstattung sowohl des Projektors als auch der Kamera mit Vario-Objektiven die Objektivänderungen bei Projektor und Kamera synchronisiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dis Größe des Hintergrundbildes durch Bewegung des Projektors relativ zum Projektionsschirm verändert und daß entsprechend die Kamera relativ zum Projektionsschirm bewegt wird, .--/»daß das Hintergrundbild scheinbar unverändert bleibt.

4. Verfahren nach einem eier Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeicnn^t, daß das projizierte Hintergrundbild von einer Video Kamera stammt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hintergrund von vorne auf den Projektionsschirm projiziert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand auf den Projektionsschirm angeordnet wird und der Hintergrund von hinten auf den Projektionsschirm projiziert wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 6, mit einem Projektor zur Projektion eines Hintergrundbildes auf einen Projektionsschirm und einer Kamera zur Aufnahme eines im Strahlengang derselben vor dem Hintergrundbild angeordneten Gegenstandes, wobei Kamera und Projektor genau in bezug zueinander und zum Projektionsschirm einstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Kamera (3) als auch der Projektor (2) mit einem Vario-Objektiv (4 und S) ausgerüstet sind und daß eine Einrichtung (6) zur Synchronisation der Einstellung der beiden Vario-Objektive vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer einen Hintergrund aufnehmenden und das Hint-τ-grundbild an den Projektor (49) übermittelnden Video-Kamera diese ein Vario-Objektiv (43) aufweist, dessen Einstellung mit der des Vario-Objektivs (44) der Kamera (45) synchronisiert ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren «um Filmen eines Gegenstandes ^vor einem Hintergrundbild, das mittels eines Projektors auf einem Projektionsschirm projiziert wird, wobei der Gegenstand sich im optischen Strahlengang einer auf das Hintergrundbild gerichteten Kamera befindet und Kamera und Projektor genau in bezug zueinander und zum Projektionsschirm einstellbar sind, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchfuhrung dieses Verfahrens mit einem Projektor zur Projektion eines Hintergrundbildes auf einen Projektionsschirm und einer Kamera zur Aufnahme eines im Strahlengang derselben vor dem Hintergrundbild angeordneten Gegenstandes, wobei Kamera und Projektor genau in bezug zueinander und zum Projektionsschirm einstellbar sind.

Die DE-AS 1268968 und 1278232 zeigen Vorrichtungen zur fotografischen Aufnahme eines Gegenstandes vor einem mittels eines Projektois auf einen Projektionsschirm projizierten Hintergrundbild. Die bekannten Lösungen zeichnen sich dadurch aus, daß die Objektive von Kamera und Projektor so in bezug zueinander und zu einem im Strahlengang beider Objektive angeordneten halbdurchlässigen Spiegel einstellbar sind, daß keine Schattenränder um das Aufnahmeobjekt entstehen.

Die bekannten Lösungen beziehen sich jedoch nur auf die Erzeugung ^stehender« Kombinationsbilder.

Zur Erzeugung »bewegter« Kombinationsbilder, bei denen eine scheinbare Bewegung eines Gegenstandes im Raum stattfindet, bediente man sich bisher folgender Verfahren:

1. Es wird tatsächlich eine Relativbewegung des Gegenstandes in der Tiefe gegenüber dem Hintergrund ausgeführt, d. h. die Kamera wird auf den Gegenstand zu oder von ihm fort bewegt. Der Gegenstand muß dabei vor dem Hintergrund angeordnet sein, so daß er bei einer Relativbewegung der Filmkamera gegenüber dem Hintergrund größer bzw. klefaer erscheint. Bei diesem bekannten Verfahren bestehen Probleme bei der Scharfeinstellung sowohl des Hintergrundes als auch des betreffenden Gegenstandes, da Hintergrund und Gegenstand in verschiedenen, sich gegeneinander bewegenden Ebenen liegen.

2. Eine zweite Möglichkeit zur Erzielung »bewegter« Kombinationsbilder besteht in der Verwendung einer farblichen Trennung, wobei das Bild des Gegenstandes vor einem schwach farblichen Hintergrund aufgenommen wird, um ein »Matt« und ein »Gegenmatt« zu erhalten. Diese Aufnahmen werden dann in einen zuvor gefilmten Hintergrund eingefügt bzw. eingeblendet.

Beide Verfahren sind relativ aufwendig und können nur durch gut ausgebildete Fachleute ausgeführt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung aer eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem bzw. mit der auf einfache Weise eine scheinbare Bewegung eines Gegenstandes im Raum erhalten werden kann.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, daß zur Erzielung der scheinbaren Bewegung des Gegenstandes im Raum jede Änderung der Größe des projizierten Hintergrundbildes durch eine entsprechende Änderung der Einstellung der Kamera kompensiert wird, so daß das von der Kamera gesehene Hintergrundbild scheinbar unverändert