DE2748581A1 - Lichtpunkt-fernsehfilmabtaster - Google Patents

Description

10192 / Kö 3

B/346/HGA/RC/GAH

British Ser. No. 44819/76 Piled: 28th October 1976

THE RANK ORGANISATION LIMITED London (England)

Lichtpunkt-Fernsehfilmabtaster

Die Erfindung betrifft einen Lichtpunkt-Fernsehfilmabtaster für den Betrieb nach der 625/50-Fernsehnorm, bei welchem aufeinanderfolgende Einzelbilder eines mit 25 Bildern/sec transportierten Kinofilmes rasterfurmig mit einem Lichtbundel kleinen Querschnitts optisch abgetastet werden, die dabei dem Lichtbündel aufmodulierte Bildinformation durch einen oder mehrere opto-elektronische Detektoren in ein entsprechendes elektrisches Videosignal umgewandelt wird und aus der elektrischen Videoinformation mit Hilfe von Videoverarbeitungsschaltungen ein Fernsehsignal gewonnen wird, in welchem aufeinanderfolgende Gruppen von je zwei TV-Zeilensprung-Halbbildern die von der Abtastung entsprechender aufeinanderfolgender

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Filmbilder stammende Bildinformation enthalten.

Mit "Lichtpunkt-Fernsehfilmabtaster" ist hier ein Gerät gemeint, bei dem aufeinanderfolgende Einzelbilder eines Lauf- oder Kinofilmes rasterförmig mit einem Lichtbündel kleinen Querschnitts (Lichtpunkt) optisch abgetastet werden, die dabei dem Lichtbündel aufmodulierte Bildinformation durch einen oder mehrere optisch-elektronische Detektoren in die Form eines elektrischen Videosignals umgewandelt wird und aus der elektrischen Videoinformation mit Hilfe von Videoverarbeitungsschaltungen ein Fernsehsignal gewonnen wird, in dem aufeinanderfolgende benachbarte Gruppen von Fernseh-i'eil- oder -Halbbildern von der Abtastung entsprechender aufeinanderfolgender Filmbilder stammende Bildinformation enthalten.

Bei Lichtpunkt-Fernsehfilmabtastern für die USA-Fernsehnorm mit 525 Zeilen/60 Teilbildern (525/60-Norm) wird der Kinofilm mit 24 Bildern/sec transportiert und enthalten die aufeinanderfolgenden Teilbildgruppen abwechselnd zwei und drei Teilbilder, während bei der europäischen fernsehnorm mit 625 Zeilen/50 Teilbildern (625/50-Norm) der Film mit 25 Bildern/sec transportiert wird und die aufeinanderfolgenden Teilbildgruppen jeweils zwei Teilbilder enthalten. Bei beiden Normsystemen ist das Fernsignal nach dem Zeilensprungverfahren verschachtelt, d.h. jedes vollständige Fernsehbild (Vollbild) mit 625 bzw. 525 Zeilen ist aus zwei aufeinanderfolgenden Teilbildern (Halbbildern) mit je 312-1/2 bzw. 262-1/2 Zeilen zusammengesetzt, und die Zeilen der beiden Halbbilder werden bei der Wiedergabe auf dem Fernsehbildschirm so ineinandergeschachtelt (Zeilensprung), daß insgesamt 625 bzw. 525 Zeilen entstehen.

Derzeit sind zwei Typen von Lichtpunkt-FerneehfiImabtastern auf dem Markt: solche mit intermittierend» oder bildweisem Transport (Schrittschaltung) des Filmee und solche mit kontinuierlichem oder stetigem Filmtransport

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(Bildwechsel). Bei Schrittschaltung kann gegenwärtig nur ein begrenzter Bereich von Filmformaten zufriedenstellend verarbeitet werden, und selbst dann ist die Filmabnutzung ein Problem. Bei stetigem Bildwechsel arbeitet man im allgemeinen entweder mit zweiäugiger Abtastung (Doppelobjektiv), was aber bei der USA-Norm (525/60), wo die Rasterwechsel- oder Teilbildfrequenz nicht gleich der doppelten Filmbildwechselfrequenz ist, nicht möglich ist, oder mit Sprungabtastung, was den Nachteil hat, daß eine sehr genaue Deckung von je zwei Teilbildabtastungen bei der 625/50-Norm und je fünf Teilbildabtastungen bei der 525/60-Norm erforderlich ist. Es wird allgemein angenommen, daß ein Lichtpunkt-Fernsehfilmabtaster mit stetigem Bildwechsel die einfachste und beste Lösung sein würde, wenn man die Probleme der Teilbilddeckung bewältigen könnte.

Eine Methode der Lösung dieses Problems bestünde darin, daß man jedes Filmbild nur einmal sequentiell abtastet und dann in die Zeilensprungform umsetzt. Bei der herkömmlichen Zeilensprung-Abtastung, und zwar sowohl mit Lichtpunkt-Fernsehfilmabtastern als auch mit Fernsehkameraröhren, werden nur jede zweite Zeile im ersten Halbbild der einzelnen Ferneehvollbilder und die dazwischenliegenden Zeilen im zweiten Halbbild der Fernsehvollbilder abgetastet. Die einzelnen Zeilen werden also in der Reihenfolge ihrer Wiedergabe auf dem Fernsehbildschirm abgetastet. Das Hauptproblem bei der Zeilensprungabtastung in Lichtpunkt-Fernsehfilmabtastern mit stetigem Bildwechsel ist, wie gesagt, die Deckung. Wegen der Bewegung des Filmes während des Intervalls zwischen den einzelnen Zeilensprüngen muß die Abtastung sehr genau der Filmbewegung folgen, damit sich die beiden Zeilensprung-Halbbilder genau decken. Bei der sequentiellen Abtastung werden dagegen die Zeilen nicht in der Reihenfolge ihrer Wiedergabe auf dem Schirm, sondern in der Reihenfolge ihrer Anordnung auf dem Schirm, d.h. der Reihe nach und nicht alternierend, abgetastet. Somit

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weist das für die sequentielle Abtastung verwendete Abtastraster die doppelte Anzahl von Zeilen (und den halben Zeilcnabstand) auf wie das für die Zeilensprungabtastung verwendete Kaster; da jedoch die sequentielle Abtastung sich über zwei Fernsehhalbbilder erstreckt, ist die Horizontal- oder Zeilenfrequenz die gleiche. Natürlich müssen, da Heimfernsehempfänger nur für die Verarbeitung von Zeilensprungsignalen eingerichtet sind, die von der sequentiellen Abtastung stammenden Bildinformationszeilen vor der Übertragung in die Zeilensprungform umgesetzt werden. Dies kann durch Speichern des Sequentiell-Signals und Abrufen der einzelnen Zeilen aus der Speicheranordnung in der entsprechenden Reihenfolge geschehen. Im Falle eines Farbfernsehsignales kann diese Operation entweder mit den einzelnen Farbwertsignalen, wie sie bei der Detektion des modulierten Lichtpunktes gewonnen werden, oder nach der Codierung der Signale in herkömmlicher Weise vorgenommen werden.

Während die sequentielle Abtastmethode zwar das Deckungsproblem löst, da die einzelnen Filmbilder nur je einmal abgetastet werden, ergibt sich für Systeme, die nach der 625/50-Norm (625 Zeilen/50 Teilbilder) arbeiten, ein besonderes Problem bei Verwendung einer Kathodenstrahlröhre als Lichtquelle. Bei Anwendung der sequentiellen Abtastung nach der 625/50-Norm erhält man nämlich, aus dem später anhand der Fig. 1 zu erläuternden Grund, eine nur sehr kleine Abtasthöhe oder Vertikalabtastung auf der Frontplatte der Röhre und eine entsprechend hohe Schirmstromdichte, so daß der Leuchtstoff und die Frontplatte sehr schnell einbrennen oder verschmoren würden und das Gerät aufgrund der hohen Röhrenkosten unwirtschaftlich würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeit zu beheben.

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Ein Lichtpunkt-Fernsehfilmabtaster der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Transport des Filmes kontinuierlich erfolgt und jedes Filmbild sequentiell mit einer Zeilenfrequenz, die größer ist als die normgerechte Zeilenfrequenz, und mit einer Vertikalablenkung, die größer ist als für die sequentielle Abtastung des Filmbildes mit der normgerechten Zeilenfrequenz nötig, abgetastet wird; und daß die Videoverarbeitungsschaltungen eine Anordnung, welche die bei der Abtastung gewonnene elektrische Videoinformation in Zeilensprungform und auf die normgerechte Zeilenfrequenz umsetzt, enthalten.

Durch die Abtastung mit einer erhöhten Zeilenfrequenz wird, um das Filmbild voll zu erfassen, eine gewisse Vertikalablenkung nötig, so daß die Stromdichte auf der Frontplatte oder dem Schirm sich entsprechend verringert.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, die der Veranschaulichung des Nachteils der sequentiellen Abtastung mit normaler Zellenfrequenz und der durch die Erhöhung der Abtastzeilenfrequenz erzielten Verbesserung dient;

Fig. 2 ein Blockschaltschema einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lichtpunkt-Fernsehfilmabtastere; und

Fig. 3 ein Bloekschaltschema einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lichtpunkt-Fernsehfilmabtasters.

Bei der 625/50-Fernsehnorm beträgt die Filmlaufgeschwindigkeit 25 Bllder/sec. Nimmt man an, daß die einzelnen Filmbilder unmittelbar aneinderstoßen und sich berühren, so bewegt sich jedes Filmbild in 1/25 Sekunde ua eine Strecke, die gleich ist seiner Höhe. Dies ist in

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Fig. 1 gezeigt, wo das gestrichelte Rechteck die Lage eines Filmbildes an einer gegebenen Stelle seines Laufweges und das strichpunktierte Rechteck die Lage des selben Filmbildes 1/25 Sekunde später wiedergeben.

Es sei jetzt angenommen, daß die volle Höhe jedes Filmbildes mit 625 Zeilen sequentiell in 1/25 Sekunde, d.h. mit einer Zeilenfrequenz von 15625 Hz - der normgerechten Zeilenfrequenz für das 625/5O-System -, abgetastet wird, mit Beginn der Abtastung, wie in Fig. 1 gezeigt, jeweils am unteren Bildrand bei der gestrichelt dargestellten Lage des Filmbildes.

Unter diesen Voraussetzungen erfolgt natürlich die Vertikalabtastung des Filmbildes vollständig im Zuge des Filmlaufes selbst, da das Filmbild in genau der gleichen Zeit, wie der Abtaststrahl 625 Zeilen schreibt, sich über seine volle Höhe bewegt (in die strichpunktiert dargestellte Lage). Dies bedeutet, daß die erforderliche Vertikalablenkung auf der das Abtastlichtbündel erzeugenden Kathodenstrahlröhre null ist, so daß sich eine Einzeilenabtastung auf der Röhre ergibt.

Derzeitige Leuchtstoffe und Glasfrontplatten haben eine geschätzte Lebensdauer von mindestens 20000 Stunden, doch ist normalerweise die Lebensdauer der Röhre durch Versagen oder Ausfall der Kathode auf einige tausend Stunden beschränkt. Bei einem 4 x 3-Raster mit 20000 Stunden Schirmlebensdauer würde im Falle einer Einzeilenabtastung die Stromdichte auf dem S_chirm sich um das 625-fache erhöhen und entsprechend die Lebensdauer des Schirmes sich auf 32 Stunden verkürzen. Da dies nicht wirtschaftlich ist, muß man, um die Röhrenlebensdauer zu verlängern, die Schirmstromdichte verringern.

Dies geschieht erfindungsgemäß durch Erhöhen der Horizontalablenkfrequenz über den normgerechten Wert

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hinaus. In diesem Pall erfolgt die Abtastung der 625 Zeilen in weniger als der Normalzeit von 1/25 Sekunde, und da das Filmbild dann noch nicht seine volle Höhe durchlaufen hat, muß man die Vertiaklablenkung von null auf einen Betrag erhöhen, der gleich ist der Strecke, die das Filmbild noch durchlaufen muß, wenn mit den 625 Zeilen seine volle Höhe erfaßt werden soll. Dadurch wird natürlich die Stromdichte auf der Frontplatte der Kathodenstrahlröhre merklich verringert.

Dies veranschaulicht Fig. 1, wo das ausgezogene Rechteck die Lage des Filmbildes am Ende der modifizierten (d.h. mit erhöhter Zeilenfrequenz erfolgenden) Abtastung darstellt, wobei die modifizierte Abtastung von 625 Zeilen am oberen Bildrand endet. In der Praxis kann die Vertikalablenkung des Lichtpunktes über den restliche Teil der 1/25-Sekundenperiode, während das Filmbild sich aus der ausgezogen in die strichpunktiert dargestellte Lage bewegt, andauern, so daß sich eine Teilabtastung des nächsten Bildes ergibt. Diee ist kein Problem, da die so gewonnene überflüssige Bildinformation in irgendeiner passenden Stufe der Videoverarbeitung nach der Abtastung ausgeblendet oder aber die Kathodenstrahlröhre während dieses restlichen Intervalls dunkelgesteuert werden kann.

Die im Zuge der modifizierten 625-Zeilenabtastung gewonnene Bildinformation ist natürlich in sequentieller statt in Zeilensprungform und hat eine höhere als die normgerechte Horizontalfrequenz, obgleich sowohl die Fernsehbildperiode als auch die Filmgeschwindigkeit den normalen Wert von 25 Bildern/sec haben. Doch ist, wie erwähnt, die Technik der Umwandlung eines sequentiellen in ein Zeilensprungsignal ebenso allgemein bekannt wie die Technik der Rückwandlung der Horizontalfrequenz in den normgerechten Wert von 15625 Hz gleich 625 Zeilen in 1/25 Sekunde.

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Λ-

In der Praxis kann, da z.B. die Filmbilder nicht, wie oben vorausgesetzt, direkt aneinanderstoßen und/oder die Filmbilder und die Fernsehbilder unterschiedliche Seitenverhältnisse oder Bildformate haben, so daß nur ein Teil der Gesamthöhe jedes Filmbildes abzutasten ist, eine gewisse Vertikalablenkung auch bei Abtastung mit der normgerechten Zeilenfrequenz erforderlich sein. Jedoch ist die in diesem Fall nötige Vertikalablenkung im allgemeinen so klein, daß die S_chirmlebensdauer nach wie vor verkürzt ist. Lie Erfindung ist selbstverständlich auch in derartigen Fällen von Nutzen, da durch Erhöhen sowohl des Betrages der Vertikalablenkung als auch der Zeilenabtestfrequenz, so daß sequentiell die gleiche Höhe jedes Filmbildes wie bei Anwendung der normgerechten Zeilenfrequenz und einer entsprechend kleinen Vertikalablenkamplitude abgetastet wird, immer noch eine wesentliche Verlängerung der Schirmlebensdauer erzielt werden kann.

Fig. 2 zeigt das Blockschaltschema eines erfindungsgemäßen Lichtpunkt-Fernsehfilmabtasters mit stetigem Bildwechsel und Betrieb nach der 625/50-Fernsehnorm.

In Fig. 2 ist mit 1 der herkömmliche Fernsehstations-Synchronisiergenerator bezeichnet, der für die Synchronisation sämtlicher Bildquellen in der üblichen Weise verwendet wird und nicht als Bestandteil des Fernsehfilmabtastgerätes selbst anzusehen ist. Der Impulsgenerator 2 empfängt von 1 Synchronisierimpulse und erzeugt für die Synchronisation des Vertikalablenkgenerators 3 benötigte 25 Hz-Impulse. Der modifizierte (d.h. mit erhöhter Zeilenfrequenz arbeitende) Horizontalablenkoszillator 4 ist auf den Synchronisiergenerator 1 ebenso synchronisiert wie der modifizierte Farbträgergenerator 5, so daß der modifizierte Farbträger (dessen Frequenz im Verhältnis zur Erhöhung der Zeilenfrequenz erhöht ist) eine konstante Phasenbeziehung zu den von 4 erzeugten horizontalfrequenten Impulsen einhält. Dies ist für die korrekte Farbcodierung notwendig. Die horizontalfrequenten

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— Jf —

Impulse vom Horizontalablenkoszillator 4 synchronisieren den Horizontalablenkgenerator 6.

Der Horizontalablenkgenerator 6 und der Vertikalablenkgenerator 3 in Verbindung mit dem Strahlablenker 7 erzeugen auf der Kathodenstrahlröhre 8 ein Lichtpunktraster, das durch ein Linsensystem 9 auf den Film 10 fokussiert wird. Der Film 10 wird stetig oder kontinuierlich mit einer Laufgeschwindigkeit von 25 Bildern/see durch einen Servomechanismus bekannter Ausführung (nicht gezeigt), der durch die 25 Hz-Impulse vom Impulsgenerator 2 gesteuert wird, transportiert. Wie anhand der flg. 1 erörtert, sind die Schaltungseinheiten 3, 6 und 7 so eingerichtet, daß das erzeugte Lichtpunktraster eine über der Norm für das 625/50-System liegende Zeilenfrequenz und eine solche Vertikalablenkhöhe aufweist, daß im wesentlichen die volle Höhe Jedes Filmbildes mit 625 Zeilen abgetastet oder erfaßt wird, wobei die Höhe oder der Betrag der Vertikalablenkung größer ist, als für die Erfassung der vollen Höhe jedes Filmbildes mit der normgerechten Zeilenfrequenz nötig wäre.

Fotozellen 11 erzeugen Rot-, Grün- und Blau-Videosignale (Farbwertsignale), die in bekannter Weise im Videokanal und im Sequentiell-Farbcodierer 13 so behandelt werden, daß ein einzelnes farbcodiertes Signal entsteht. Schließlich wird das farbcodierte Signal vom Sequentiell-Zeilensprung- und Horizontalfrequenz-Umsetzer 14 in normgerechte 625/50-Form umgesetzt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind die meisten Schaltungseinheiten die gleichen wie in Fig. 2 und brauchen daher hier nicht noch einmal beschrieben zu werden. Der Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen besteht darin, daß in Fig. 3 die einzelnen Farbsignale in die 625/50-Norm hinsichtlich Zeilenfrequenz und Zeilensprung vor der Farbcodierung umgesetzt werden. Entsprechend sind drei Sequentiell-Zeilensprung- und Horizontalfrequenz-

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Umsetzer 14, nämlich je einer für jedes Farbsignal, sowie ein Norm-Farbcodierer 15, statt des Sequentiell-Codierers 13 in Fig. 2, vorgesehen.

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Claims (2)

1. .μ--" 27Α858Ί

   Patentansprüche

   (Iy Lichtpunkt-Pernsehfilmabtaster für den Betrieb nach der 625/50-Fernsehnorm, bei welchem aufeinanderfolgende Einzelbilder eines mit 25 Bildern/see transportierten Kinofilmes rasterförmig mit einem Lichtbundel kleinen Querschnitts optisch abgetastet werden, die dabei dem Lichtbündel aufmodulierte Bildinformation durch einen oder mehrere optoelektronische Detektoren in ein entsprechendes elektrisches Videosignal umgewandelt wird und aus der elektrischen Videoinformation mit Hilfe von Videoverarbeitungsschaltungen ein Fernsignal gewonnen wird, in welchem aufeinanderfolgende Gruppen von je zwei TV-Zeilensprung-Halbbildern die von der Abtastung entsprechender aufeinanderfolgender Filmbilder stammende Bildinformation enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport des Filmes (10) kontinuierlich erfolgt und jedes Filmbild sequentiell mit einer Zeilenfrequenz, die größer ist als die normgerechte Zeilenfrequenz, und mit einer Vertikalablenkung, die größer ist als für die sequentielle Abtastung mit der normgerechten Zeilenfrequenz nötig, abgetastet wird; und daß die Videoverarbeitungsschaltungen (12-14, Fig. 2; 12-15, Fig. 3) eine Anordnung (14), welche die bei der Abtastung gewonnene elektrische Videoinformation in Zeilensprungform und auf die normgerechte Zeilenfrequenz umsetzt, enthalten.
2. 2. Lichtpunkt-Fernsehfilmabtaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Lichtbündel aufmodulierte Information in mehrere Farbwertsignale (R,G,B) umgewandelt wird, die vor der Farbcodierung zu einem einzigen Signal einsein in die Zeilensprungform und auf die normgerechte Zeilenfrequenz umgesetzt werden.

   3· Lichtpunkt-Fernsehfilmabtaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Lichtbündel aufmodulierte Information in mehrere Farbwertsignale (R,G,B)

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   ORIGINAL INSPECTED

   umgewandelt wird, die vor der Umsetzung in die Zeilensprungform und auf die normgerechte Zeilenfrequenz zu einem einzigen Signal farbcodiert werden.

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