DE2751274A1

DE2751274A1 - Verfahren zur wiedergabe von auf einem tv-videoband gespeicherten bildern

Info

Publication number: DE2751274A1
Application number: DE19772751274
Authority: DE
Inventors: Josef Geier; Wilhelm Mitzel; Walter Straub
Original assignee: GAO Gesellschaft fuer Automation und Organisation mbH
Current assignee: GAO Gesellschaft fuer Automation und Organisation mbH
Priority date: 1977-11-16
Filing date: 1977-11-16
Publication date: 1979-05-17
Also published as: DE2751274C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergabe von auf einem
TV-Videoband gespeicherten Bildern mit gegenüber der AuFnahme erniedrigter Bildrate.
Ein solches Verfahren ermöglicht die Analyse sehr schnell ablau-Wender Vorgänge, indem die aufgenommenen Bilder häufiger als einmal abgetastet und somit der Zeitablauf verlangsamt wird.
Die bisher bekannten Verfahren, schnelle Vorgänge bildlich extrem verlangsamt in sogenannter Zeitlupe darzustellen, beruhen meist auf fotografischer Bildspeicherung. Das Motiv wird dabei mit hoher Bildfolge auf einem lichtempfindlichen Film aufgenommen und dieser nach einem Entwicklungsvorgang mit niedriger Bildfolge wiedergegeben. Mit diskontinuierlicher Filmbewegung werden dabei derzeit Aufnahmefrequenzen bis etwa 500 Bilder/sec erreicht. Mittels Drehspiegel oder Drehprismenkameras und kontinuierlicher Filmbewegung lassen sich sehr hohe Bildfotgefrequenzen erzielen (über 10.000 Bilder/sec).
Nachteile dieser fotografischen Bildspeicherverthren sind der hohe Materialverbrauch und die notwendige Filmentwicklung, durch die die Bildaufzeichnungen nur mit zeitlicher Verzögerung wiedergegeben werden können. Insbesondere bei stochastischen, innerhalb größerer Zeiträume nur kurzzeitig auftretenden Vorgängen ist die Hochgeschwindigkei tsfilmaufzeichnung aus oben erwilhnten Gründen vielfach undurchführbar.
Bei den ebenfalls bekannten videoaufzei chnungsvorrichtungen können zwar einige der genannten Nachteile vermieden werden, da das Aufzeichnungsmaterial (Videoband) mehrmals verwendet werden kann, die chemische Entwicklung eines Filmes entfällt und auch keine optische Empfindlichkeit von Filmmaterialien zu berücksichtigen ist. Da die Bandbreite derartiger Videoaufzeichnungsgeräte begrenzt ist und die Bandbreite des Bildsignals direkt von der Bildfolgefrequenz beeinflußt wird, beschränken sich die bisherigen elektronischen Bildspeichersysteme jedoch auf Bildfolgefrequenzen unter 100 Bilder/sec. Die Zeilenzahl derartiger Bilder variiert dabei von 405 bis 875 Zeilen/Bild. Die Halbbildfrequenz orientiert sich an den landesüblichen Netzfrequenzen von 50 bzw. 60 Hz. Darauf sind auch die RotationsFrequenzen der Aufnahme- und Wiedergabeköpfe der Videoaufzeichnungsgeräte und ebenso die Ab tas traten der Videokameras abgestimmt.
Mit der, bei beispielsweise 625 Zeilen pro Bild und einer Halbbildfo1gefrequenz von 50 Hz (CCIR-Norm), benötigen Videobandbreite von 5 MHz nutzt man dabei gerade die mit tragbarem Aufwand noch realisierbare Aufzeichnungsbandbreite hochwertiger Videoaufzeichnungsgeräte voll aus.
Nachfolgend werden alle fernsehnormgerechten Größen abgekürzt als TV-Größen bezeichnet.
Das btldmäßige Autzetchnen sehr schnell ablaufender, visuell erfaßbarer Vorgänge, beispielsweise bei Crash-Versuchen, bei der zerstörenden Werkstoffprüfung oder bei Bewegungs- und Schwingungsanalysen ist mit herkömmlichen Ma»taufzeichnungegeräten daher meist nicht in allen notwendigen Einzelheiten möglich. Die Streckung des aufgezeichneten zeitlichen Ablaufs durch Standbild- oder zeitlupenwiedergabe läßt wegen der geringen gespeicherten Informatlon ebenfalls nur in den seltensten Fällen eine nachträgliche exakte Auswertung der aufgezeichneten Vorgänge zu.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Bildaufzeichnungsverfahren zu schaffen, mit dem auf einem handelsüblichen Videoaufzeichnungsgerät Bilder,wesentlich höherer Bildfolgefrequenz als der TV-Norm entspricht, aufgezeichnet und hinsichtlich der Aufeinanderfolge verschiedener Bilder beliebig verlangsamt wiedergegeben werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der auf dem Videoband für die Speicherung eines TV-Vollbildes zur Verfügung stehende Platz zur Speicherung mehrerer Kamerabilder mit im Vergleich zu einem TV-Vollbild verminderter Blldpunktzahl genutzt wird.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, daß durch die Erfindung sehr schnelle und auch stochastische Vorgänge mit hoher Bildfrequenz aufgezeichnet und gegebenenfalls sofort stark zeitgedehnt wiedergegeben werden können. Jedes Bild der Folge kann mit beliebig wählbarer Häufigkeit gezeigt werden, im Extremfall ist ein Standbildvertrieb möglich. Im Gegensatz zum fotografischen Aufzeichnungsverfahren wird durch die Erfindung die Beobachtungs- bzw. Aufzeichnungsdauer nicht durch wirtschaftliche Gesichtspunkte beeinflußt, da durch die Löschbarkeit der Magnetbandaufzeichnungen beispielsweise im Endlosbandverfahren ein Vorgang durch laufendes Aufzeichnen und wieder Löschen solange beobachtet und "mitgeschnitten" werden kann, bis das erwartete Ergebnis eingetreten ist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Dabei zeigen: Dabei zeigt: Fig. 1 ein Blockschaltbild der Hochgeschwindigkeits-BildauFzeichnungsanlage (HAB), Fig. 2a den Signalverlauf einer Kamerazeile, Fig. 2b den Signalverlauf eines Kamerabildes, Fig. 2c die schematische Darstellung von TV-Halbbildspuren auf einem Videoband, Fig. 3 die in der Betriebsart Aufnahme wichtigen Funktionselemente des Steuergerätes, Fig. 4 die in der Betriebsart Wiedergabe wichtigen Funktionselemente des Steuergerätes, Fig. 5 den detaillierten Aufbau der Funktionseinheiten 32 und 31 aus der Fig. 3, Fig. 6 den detaillierten Aufbau der Funktionseinheiten 31 und 33 aus der Fig. 3, Fig. 7 den detaillierten Aufbau der Funktionseinheit 36 aus der Fig. 3 und Fig. 8 den detaillierten Aufbau der Funktionseinheiten 42 und 43 aus der Fig. 4.
Die Hochgeschwindigkeits-BildauFzeichnungsanlage ist in der Fig. 1 in einem Blockbild dargestellt. Naben einem handelsüblichen Videobandgerät 1 einer Photodiodenkamera 2, einem Sichtgerät 3 (Kathodenstrahlsichtgerät) und einem Monitor 4 weist die Hochgeschwindigkeits-Bildaufzeichrt,ngsanlage ein Steuergerät 5 auf, das die Kommunikation zwischen den einzelnen Aufnahme - und Wi edergabeeinheiten übernimmt.
Videobandgeräte 1 sowie die genannten Wiedergabeeinheiten 3,4 sind hinlänglich bekannt, weshalb hier nicht näher darauf elngegangen werden soll.
Als Bildwandler findet eine Photodiodenkamera 2 Verwendung, die in einer handelsüblichen Ausführung über eine in der Bildebene ihres Objektivs (in der Zeichnung nicht dargestellt) angebrachte Dlodenmatrix mit einem Bildraster von 64 x 64 = 4096 Bildpunkten (Photodioden) verfügt. Mit Hilfe eines integrierten Schieberegisters werden die einzelnen Photodioden Zeile für Zeile und Spalte für Spalte abgetastet, wobei die jeweils von den Dioden empfangenen Helltgkeitswerte in ein serielles Dlodensignal umgewandeltwerden. Die Kamera 2 ist mit einer Kamera-Steuereinheit 9 verboden, in der die Rir die Funktion der Kamera sowie für das steuergerät 5 notwendigen Signale erzeugt und verarbeltet werden.
Diese Einheit 9 liefert neben dem Videosignal der Kamera, welches Ober die Signalleitung 8 zum Steuergerät 5 gebohrt wird, jeweils zu Beginn der Abtastung einer Kamera-Zeile (64 Photodioden) und zu Beginn der Abtastung eines Kamera- Bildes (64 x 64 Photodioden) einen Kamera-Zeilen-lmpuls bzw. einen Kamera-Bild-lmpuls. Der Kamera-Zeilen-Impuls wird über die Signalleitung 7 und der Kamera-Bild-lmpuls über die Signalleitung 6 zum Steuergerät 5 geführt. Die Kamera-Steuereinheit 9 erhält ihrerseits über die Signalleitung 10 vom Steuergerät 5 den zur Abtastung der Diodenmatrix notwendigen Kamera-Takt (Schieberegister-Takt) sowie über die Signalleitung ii einen Kamera-Start-Impuls, der die Kamera auf die Abtastung der Diodenmatrix vorbereitet.
Zur Aufnahme gelangt das Kamera-Videosignal über die Signalleitung 8 auf das Steuergerät 5, in dem dem Video-Signal die notwendigen, noch zu erläuternden Synchronimpuls e zugemischt werden. Das Signalgemisch wird über die Signalleitung 12a zur Speicherung auf das Videobandgerät 1 geführt.
Das Signalgemisch sei im Folgenden, da es sich aus Bild- (Videosignal) und Synchronisiersignalen zusammensetzt, mit der Abkürzung BS-Signal bezeichnet (s. auch Fig. 1).
Während der Aufnahme bei der das Motiv durch eine bildsynchrone Blitzlampe 19 beleuchtet wird, um Bewegungsunschärfen zu vermeiden, kann das von der Kamera 2 eingefangene Motiv 13 auf dem Sichtgerät 3 betrachtet werden. Dabei wird die Diodenmatrix nur während einer im Verhältnis zur Abtastdauer des gesamten Blldes sehr kurzeZeit beleuchtet, so daß das durch den Blitzlmpuls entstehende Ladungsbild der Diodenmatrix größtenteils bei nicht belichtetem Motiv abgetastet wird. Zur Darstellung des Motivs erhält das Sichtgerät 3 neben dem Videosignal (Signalleitung 14) über die Signalleitungen 15 und 16 die zur Synchronisierung des Vldeosignals notwendigen Bild- und Zeilenimpulse.
Die Darstellung des Motivs auf dem Monitor 4 wird aus der nacnolgenden Beschreibung des Steuergerätes 5 erslchtllch.
Zur Wiedergabe gelangt das auf dem Magnetband des Videobandgerätes 1 gespetcherte BS-Signal über die Signalleitung 12b auf das Steuergerät 5 und wird darin in der Weise aufbereitet, daß die Wiedergabe des gespeicherten Bildinhalts im Normal-, Zeitiupen- oder Standbildbetrieb möglich ist. Das Motiv kann auf dem Sichtgerät 3 sowie auf dem Monitor 4 betrachtet werden. Die Umschaltung des Videobandgerätes vom Normalbetrieb in den Standbild- oder Zeitlupenbetrieb erfolgt vom Steuergerät 5 über die Signalleitung 17.
Vor der detallierten Beschreibung des Steuergerätes 5 seien zunächst einige grundiegende Bemerkungen gemacht, wie es auf Kosten der Bildauflösung ge-1 ingt eine hohe 8ildfo gefrequenz (Anzahl der aufgenommenen Bilder pro Sekunde) zu erzielen (Fig. 2a - 2c).
Das verwendete Videobandgerät 1 (Fig. 1) speichert gemäß der CCIR-Norm 625 fünfzig Halbbilder pro Sekunde, wobei jedes Halbbild 2 = 312,5 Zeilen aufweist. Arbeitet das Gerät nach dem Zweikopf-Schrägschriftverfahren, dann werden auf einer Schrägspur 26 des Magnetbandes 27 (s. dazu Fig. 2c) die Bildinhalte und Synchronisterzeichen (TV-Zeilenimpulse) von 312,5 Zeilen und die zum Halbbild gehörenden Tv-BLldimpulse untergebracht. Beträgt die TV-Halbbildfroquenz 50 Bilder pro Sekunde, so ergibt sich bei 312,5 Zeilen pro Halbbild eine TV-Zeilenfrequenz von 50 x 312,5 = 15.625 kHz und damit eine Zeit dauer von 15.625 kHz = 64 µs TV-Zeile.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht nun darin, in der Zeitdauer von 64 /us nicht eine, sondern mehrere Zeilen der verwendeten Kamera zu speichern, um dadurch die Bildfrequenz zu erhöhen.
In der Fig. 2a ist der Zeileninhalt einer Kamerazeile 20 schematisch dargestellt. Nach dem Zeilen-Anfangsimpuis 21 verstreicht zunächst eine durch die Kamera bedintte Verweilzeit 22, bis die Signalwerte 23 der 64 Photodioden - seriell durch den Kamera-Takt abgetastet - erscheinen. Abgeschlossen wird die Zeile durch den Zeilen-Anfangsimpuls 21 der nachfolgenden Zeile.
Geht man davon aus, daß die max. Abtastfrequenz der Kamera 5 MHz betragen kann und die Verweilzeit 22 pro Kamerazeile 20 der Abtastzeit von 34 Photodioden entspricht, so benötigt die Kamera pro Zeile (64 Impulse für 64 Photodioden, 34 Leerpulse für Verweilzeit, insgesamt 98 Impulse) eine Abtastzeit von 5 MHz x 98 = 0,2 /us x 98 = 19,6/uns.
Damit lassen sich in jede TV-Zeile 24 (s. Fig. 2b) mindestens drei Kamera-Zeilen (3 x 19,6 /us t 60 /us) schachteln.
Da nun ein Kamera-Bild 25 entsprechend dem Aufbau der Diodenmatrix aus 64 Zeilen besteht (s. Fig. 2b), kam man auf der Schrägspur 26 eines TV-Halbbildes, wie die Fig. 2c zeigt, gemäß der Beziehung 3 Kamera-Zeilen x 312 TV-Zeilen = 14,65 64 Kamera-Zeilen Kamera-Bilder unterbringen.
Somit fallen auf jedes TV-Halbbild (Schrägspur 26) 14 vollständige Kamera-Bilder - das unvollständige Kamera-Bild (0,65 Kamera-Bilder) wird nach jeder 14. Aufnahme unterdrückt -. Die mittlere Aufnahmegeschwindigkeit beträgt 50 x 14 = 700 Bilder pro Sekunde.
Nachfolgend seien nun Aufbau und Funktionsweise des Steuergerätes 5 erläutert.
Der besseren Übersicht wegen sind dabei in der Fig. 3 zunächst nur die für die Betriebsart Aufnahme notwendigen Funktionsblöcke und Signalleitungen dargestellt und in der Fig. 4 die für die Betriebsart Wiedergabe notwendigen Elemente.
Bildaufnahme Von grundsätzlicher Bedeutung bei der Bildaufnahme ist die Synchronisierung der Bild- und Zeilenimpulse der Kamera mit den fernsehnormgerechten bzw. TV-Bild- und Zeilenimpulsen und damit mit der Aufnahmegeschwindigkelt des Vi d eobandgerätes.
Gelöst wird das Problem durch einen als zentrales Steuerorgan wirkenden Quarzoszillator 30, der in der Funktionseinheit 31 (zentrale Steuerung) untergebracht ist (Fig. 3). Mit Hilfe des Oszillators 30 und nachgeschalteter noch genauer zu erläuternder Einheiten werden hier folgende Signalimpulse erzeugt: - Die normgerechten TVBild- und Zeilenimpulse (HalbbildFrequenz 50 Hz, Zeilenfrequenz 15.625 kHz).
- Die Kamera-Start- bzw. TV-Halbbildimpulse.
- Die Kamera-Abtastimpulse mit Hilfe einer zugeschalteten Phasenregelschleife (Phase-Locked-Loop,PLL, in der Funktionseinheit 32).
Die Frequenz des Kamera-Takt-lmpulssignales, welches über die Signalleitung 10 (Fig. 1) zur Kamera geführt der Abtastung der Diodenmatrix dient, ergibt sich dabei aus folgender Überlegung: Für jede Kamerazeile benötigt man, wie erwähnt, 98 Impulse (64 Impulse entsprechen den 64 Photodioden und die restlichen 34 Impulse der notwendigen Verweildauer pro Zeile). Da sich drei Kamerazeilen zeitlich in eine TV-Zeile schachteln lassen (s. Fig. 2b) und die TV-Zeilenfrequenz 15.625 kHz beträgt, ergtbt sich eine Kamera- Abtastfrequenz von 3 x 98 x 15.625kHz = 4.59375 MHz.
Aufgrund der Herleitung der Kamera-Abtastfrequenz aus der TV-Zeilenfrequenz ist damit sichergestellt, daß die Diodenmatrix der Kamera Zeile für Zeile oder Spalte für Spalte (die Matrix ist symmetrisch) synchron zurTV-Zellenfrequenz abgetastet wird.
Während der Abtastung der Diodenmatrix liefert nun die an die Kamera angeschlossene Kamera-Steuereinheit 9 (s. auch Fig. 1), auf die hier nicht näher eingegangen werden soll, neben dem Kamera-Videosignal ein Kamera-Zeilensignal. Beide Signale werden getrennt über die Signalleitungen 8 und 6 auf eine weitere Funktionseinheit 33 geführt, in der aus dem Videosignal der Kamera das BS-Signal gebildet wird. Dazu werden zu dem Videosignal der Kamera die zu Beginn der Abtastung einer jeden Zeile erscheinenden Kamera-Zeilenimpulse und die in der Funktionseinheit 31 vom Quarzoszillator 30 abgeleiteten TV-Bild-und Zeilenimpulse (TV-Synchrondmpulse) hinzugemischt. Die TVSynchron-Impulse gelangen über die Signalleitung 34 zur Funktionseinheit 33. Somit umfaßt das BS-Signal, welches schließiich über die Signalleitung 12a dem Magnetbandgerät zugeführt wird, die TV-Halbbildimpulse (TV-Halbbildfrequenz 50 Hz), die TV-Zeilenimpulse (TV-Zeilenfrequenz 15.625 kHz), die Kamera-Zeilenimpulse (Kamera-Zeilenfrequenz 3 x 15.625 kHz = 46.875 kHz) sowie die Videoinformationen der einzelnen Kamera-Zeilen. Neben der Synchronisierung des Kamera-Zeilen- und TV-Zeilenlmpulses ist es außerdem notwendig, die Kamera-Bildfolgen auf die jeweiligen TV-Halbbilder zu synchronisieren, d. h. dafür zu sorgen, daß jeweils 14,65 Kamerabilder zeitlich immer exakt in ein TV-Halbbild geschachtelt werden.
Die Synchronitat wird durch den Kamera-Startlmpuls erzielt. Dieser Impuls wird in der Funktionseinheit 31 unmittelbar aus dem TV-Halbbildimpuls gewonnen, so daß er zeitlich mit diesem zusammenfällt.
Der Kamera-Startimpuls wird über die Signalleitung 11 auf die Kamera-Steuereinheit 9 (Fig. 1) und über die Signalleitung 35 auf die Funktionseinheit 33 geführt. Neben der Bildung des BS-Signals hat die Funktionseinheit nämlich die Aufgabe, pro TVHalbbild 0,65 Kamerabilder von den insgesamt 14,65 Kamerabilder zu unterdrücken, da nur die 14 vollständigen Kamerabilder eine sinnvolle Wiedergabe bieten. Dieser Notwendigkeit kommt eine Eigenart der Kamera zugute, die nach Erhalt eines Kamera-Startimpulses zunächst eine Wartezeit von der Dauer eines Kameratlalbbildes (0,5 Kamera-Bilder) verstreichen läßt, bevor sie sich hinsichtlich der Abtastung in einem definierten Ausgangszustand befindet und mit der Abtastung der ersten Zeile des ersten Kamerabildes beginnt. Zum gleichen Zeitpunkt erzeugt die Kamera-Steuereinheit 9 einen Kamera-Bildimpuls, der über die Signalleitung 7 ebenfalls auf die Funktionseinheit 33 geführt wird.
Erscheint nun der Kamera-Start- bzw. der TVHalbbildimpuls, so wird zunächst das BS-Signal in der Funktionseinheit 33 unterdrückt. Erst wenn der Kamera-Bildimpuls erscheint, wird das BS-Signal aufgetastet. Von nun an werden ohne Pause 14 Kamerabilder auf dem Magnetband des Bandgerätes gespeichert. Da 14,65 Bilder auf einem TV+albbild Platz finden, bleiben noch 0,15 Kamera-Bilder pro TVHalbbild, die unberücksichtigt bleiben. Der Vorgang der Aufnahme von 14 Kamerabildern wiederholt sich mit dem Erscheinen des nächsten Kamera-Start- bzw. TV+albbildimpulses .
Während der Aufnahme kann das Kamerabild beispielsweise auf einem in der Fig. 1 gezeigten Sichtgerät 3 betrachtet werden.
Dazu umfaßt das Steuergerät 5 eine Funktionseinheit 36, in der die für die Ansteuerung des Sichtgerätes notwendigen Signale erzeugt werden. Dies sind neben dem Videosignal, welches ausgehend von der Kamera 2 (Signalleitung 8) über Verstärkungs- bzw. Anpassuggsstufen in den Funktionseinheiten 33 und 36 und über die Signalleitungen 37 und 14 dem Videoeingang des Sichtgerätes 3 zugeführt wird sowie die Synchronimpulse für die Bild- und Zeilenablenkung (x- bzw. y-Ablenkung), die über die Signalleitungen 15 und 16 auf die entsprechenden Eingänge des Sichtgerätes geführt werden.
Hergeleitet werden die Signale, wie weiter unten erläutert wird, aus dem Kamera-Zeilenimpuls, der über die Signalleitung 38 zur Funktionseinheit 36 gelangt sowie aus dem Kamera-Startimpuls und dem Kamera-Bildimpuls.
Letztere Impulse gelangen über die Signalleitungen 39 und 40 auf die Funktionseinheit 36. Auf dem Sichtgerät 3 (Fig. 1) werden also während der Aufnahme die von der Kamera aufgenommenen Einzelbilder dargestellt und zwar mit einer Bildwechselfrequenz von 700 Bildern pro Sekunde.
Daneben ist es möglich,das aufgenommene Motiv mittels eines TV-Monitors 4 zu betrachten, der über die Signalleitung 18 mit dem Magnetbandgerät 1 verbunden, von diesem das BS-Signal erhält. Auf dem TVAonitoc werden drei vertikale Balken 41a, 41b, 41c sichtbar (drei Kamera-Zeilen pro TV-ZeUÖ), deren Bildinformation so verschachtelt ist, daß jeweils drei Kamera-Zeilen nebeneinander und 14 Kamerabilder übereinander angeordnet sind, d. h. daß beispielsweise der Balken 41a durch die untereinander angeordneten Kamerazeilen 1, 4, 7....
usw. gebildet wird. Es werden also 14 Kamerabilder, die auf einem TV+albbild untergebracht sind, gleichzeitig gezeigt und zwar mit der üblichen TV+albbildfrequenz von 50 Hz. Die letztgenannte Darstellungsform bietet zwar nicht den Bildinformationsgehalt des Sichtgerätes, da die Kamerazeilen verschachtelt nebeneinander angeordnet sind. Andererseits ist es jedoch durch eine optische Überprüfung der charakteristischen Struktur des Monitorbildes (drei vertikal untergliederte Balken) einfach und schnell möglich, die ordnungsgemäße Funktionsfähigkeit der gesamten Anlage zu überprüfen.
Damit sind die zur Aufnahme notwendigen Funktionseinheiten der Steuereinheit beschrieben. Die strichliert angedeutete Funktionseinheit 42 ist für die Betriebsart "Wiedergabe", die nachfolgend erläutert sei, von Bedeutung.
Wiedergabe Die für die Betriebsart "Wiedergabe" relevanten Funktionseinheiten und Signalleitungen sind in der Fig. 4 gezeigt. Bei der Wiedergabe, bei der es von Bedeutung ist, aus der auf dem Videoband gespeicherten Information die Kamerabild- und Zeilenanfänge zu rekonstruieren, steuert das BS-Signal den Ablauf in dem !n Fig. 4 gezeigten Steuergerät 5. Bei der Aufnahme werden, wie erwähnt, alle notwendigen Synchronimpulse in der zentralen Steuerung von einem Quarzoszillator abgeleitet. Bei der Wiedergabe nun werden die entsprechenden Signale aus dem gespeicherten BS-Signal hergeleltet.
Dazu wird das BS-Signal über die Signalleitung 12b auf die Funktionseinheit 33 geführt, in der aus dem Signalgemisch die TV-Bild- und Zeilenimpulse sowie die Kamera-Zeilenimpulse herausgefiltert werden. Die TVBild- und Zeilen impulse (TV-Syn. -Sign.) gelangen über die Signalleitung 44 auf die Funktionseinheit 31, in der die TV-Halbbildimpulse (Kameraitartimpulse) rekonstruiert werden, die schließlich der Auffindung des ersten gespeicherten Kamerabildes pro TVHalbbild dienen. Die Rekonstruktion der einzelnen Kamerabilder geschieht in der Funktionseinheit 36. Auf diese Funktionseinheit gelangen einerseits die TViialbbildimpulse über die Signalleitung 39 sowie die ausgefilterten Kamera-Zeilenimpulse über die Signalleitung 45. Die in der Funktionseinheit 33 aus dem BS-Signal ausgefilterten Kamera-Zeilenimpulse werden mit Hilfe der Signalleitung 46 über die Funktionseinheit 31 geführt, in der sie durch nochmalige Filterung eine saubere und für Logik-Bausteine verwendbare Impulsform erhalten. Mit Hilfe der Tv-Halbbildimpulse und den Kamera-Zeilenimpulsen werden nun in der Funktionseinheit 36 die nicht auf dem Videoband gespeicherten Kamera-Bildimpulse rekonstruiert. Dazu wird jeweils der erste Kamera-Zeilenimpuls, der zeitlich nach dem TVHalbbildimpuls erscheint, zur Erzeugung des ersten Kamera-Bildimpulses von insgesamt 14 Impulsen genutzt. Die weiteren 13 Kamera-Bild impulse werden durch Abzahlen der Kamera-Zeilenlmpulse gewonnen (je 64 Zeilenimpulse pro Kamera-Blldimpuls). Die Kamera-Zeilenimpulse werden außerdem zur Erzeugung der notwendigen Ablenkspannungen (x- und y-Ablenkung) für das Sichtgerät verwendet. Die Ablenkspannungen werden über die Signalleitungen 15 und 16 dem Sichtgerät zugeführt.
Die in der Funktionseinheit 36 rekonstrulerten Kamera-Blidimpulse werden über die Signalleitung 47 der Funktionseinheit 42 zugeleitet. Daneben erhält letztgenannte Funktionseinheit über die Signalleitung 48 die TV*talbbildimpulse (Kamerastartimpulse). Durch das noch genauer zu erläuternde Zusammenwirken beider Signale gelingt es, die über die Bedienelemente 43 vorgegebene Wiedergabeart zu realisieren, wobei zwischen Standbildbetrieb u. Zeitlupenbetrieb unterschieden wird.
Im Standbildbetrieb wird wahlweise eines der 14 Kamerabilder pro TV-Halbbild ausgewähit und fortlaufend wiederholt. Der Magnetkopf des Magnetbandgerätes rotiert mit Normalgeschwindigkeit, das Magnetband dagegen steht still.
Die Auswahl eines Kamerabildes erfolgt durch den Vergleich der Zählerstände zweier Binärzähler. Einer der Zähler, der jeweils durch die über die Signalleitung 48 zugeführten TVHalbbildimpulse zurückgesetzt, d. h. hier auf den Zählerstand "Null" gesetzt wird, zählt die nach dem Halbbildimpuls erscheinenden und über die Signalleitung 47 zugeführten KameraBildimpulse (insgesamt 14 Impulse pro TVHalbbild) und gibt somit durch seinen Zählerstand an, welches der 14 Kamerabilder gerade vom Magnetband überspielt wird. Zur Darstellung eines der Kamerabilder wird der Stand des erstgenannten Zählers mit dem Stand eines manuell auf eine Zahl von 1 - "14" einstellbaren zweitem Binärzählers verglichen. Stimmen die Zählerstände beider Zähler überein, dann erzeugt ein für beide Zähler gemeinsamer Komparator einen Bild-Auftastimpuls, der über die Signalleitung 49 der Funktlonseinheit 33 zugeführt wird.
Der Bild-Auftastimpuls wird genutzt, um In der Einheit 33 das BS-Signal, welches über die Signalleitung 12b in die Einheit 33 gelangt, für die Dauer eines einzigen Kamerabildes aufzutasten, während die Übertragung der anderen 13 auf der Schrägspur gespeicherten Kamerabilder unterdrückt wird.
Der Bild-Auftastimpuls verschwindet mit dem Erscheinen des nächsten Kamerabildimpulses, da nun die Zählerstände der genannten Zähler nicht mehr gleich sind. Das aufgetastet BS-Signal gelangt über die Signalleitung 37 als Videosignal zur Funktionseinheit 36 und von dort aus nach entsprechender Aufbereitung über die Signalleitung 14 auf das Sichtgerät.
Bei jedem Umlauf des Magnetkoofes des Videobandgerätes wird das gleiche durch Vorwahl des manuell einstellbaren Binärzählers angewählte Kameraiinzelbild aufgetastet. Die Einzelbildfrequenz beträgt 50 Einzelbilder pro Sekunde. Erhöht oder erniedrigt man nun durch Knopfdruck den manuell einstellbaren Binärzähler, so wird automatisch nach dem Erscheinen des nächsten TV-Halbbildimpulses das nachfolgende oder vorhergehende Kamera-Einzelbild aus dem BS-Signal aufgetastet. Nach dem 14. Einzelbild folgt nach nochmaliger Erhöhung des manuell einstellbaren Binär-Zählers automatisch das erste Einzelbild des nächsten Fernseh-Halbbildes. Dabei wird zwischenzeitlich das Magnetband wei tertransportiert, so daß der Magnetkopf die nachfolgende Halbbildspur auf dem Magn,etband abtastet. Entsprechendes gilt für den Standbtldbetrieb "Rückwärts". In diesem Fall folgt durch Erniedrigen des Binär-Zählers nach dem ersten Kamera-EinIelbild automatisch das 14. Bild des vorhergehenden TVHalbbildes. Das Magnetband wird dabei rückwärts transportiert.
Im Zeltlupenbetrieb geschieht das Erhöhen bzw. Erniedrigen des Binär-Zählers - durch einen stufenlos elrs tellbaren Taktgeber gesteuert - automatisch. Der Zeitlupenfaktor ist davon abhängig, wie oft das gleiche Elnzelbild gezeigt wird. 6 Der Normalbetrieb ist hinsichtlich einer meßtechnisdnen en Auswertung irrelevant und deshalb als Betriebsart im Steuergerät nicht vorgesehen.
Nach der Beschreibung der prinzipiellen Wirkungsweise der Hochgeschwindigkeits-Bildaufzeichnungsanlage werden nun alle Funktionseinheiten des Steuergerätes 5 in den Fig. 5 bzw. 8 ausführlich erläutert.
Funktion der zentralen Steuerung und der Phasenregelschleife (Fig. 3, Fig. 5) Fig. 5 zeigt den detaillierten Aufbau der Funktionseinheiten 31 (zentrale Steuerung) und 32 (Phasenregelschleife). Mit Hilfe dieser Funktionseinheiten werden das Kamera-Takt-Signal (Signalleitung 10), das Kamera-Start- bzw. TV-Halbbild-Signal (Signalleitung 11) sowie die TV-Synchron-Signale (Signalleitung 34) erzeugt. Die in der Fig. 5 strichliert dargesteliten Bausteine sind in der Betriebsart Wieder gabe" von Bedeutung; sie werden anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben.
Alle oben genannten und in der Betriebsart AuFnahme notwendigen Signale werden aus einem zentralen Quarzoszillator 30 gewonnen, der auf einer Frequenz von 6 MHz schwingt. Das Signal des Quarzoszillators 30 wird auf einen ersten Frequenzteiler 50 (Teilerverhältnis 8 : 1) geführt, der es auf 750 kHz herunterteilt.
Das entstehende Signal gelangt daraufhin einerseits auf einen Baustein 51, der die normgerechten TV-SynchrDn-Slgnale erzeugt und andererseits auf einen zweiten Teiler 52 (Teilerverhältnis 16 : 1), der das Signal schließlich auf eine Frequenz von 46.875 kHz herunterteilt. Diese Frequenz entspricht dem dreifachen der Tv-Zeilenfrequenz (15.625 kHz) und damit der Zeilenfrequenz der verwendeten Kamera. DleKamera-Ze(lenfrequenz wird über die Signaileitung 53 auf die Funktionseinheit 32 geF;ihrt;-In der mit Hilfe einer Phasenegelschleife die Kamera-TaktFrequenz gewonnen wird, deren Frequenz von 4.59375 MHz weiter oben im Zusammenhang mit der Betriebsart Bildaufnahme" hergeleitet wurde.
Die in der Fig. 5 gezeigte Regelschaltung, bekannt unter der nezeichnung Phase-Locked-Loop (PLL) ist notwendig, um die Frequenz eines selbständigen, spannungsgesteuerten Oszillators (VCO), der in diesem Fall die Kamera-Taktfrequenz von 4.59375 MHz erzeugt, phasengenau mit der Kamera-Zeilenfrequenz (46.875 kHz) und damit mit der TV-Zeilenfreque': (15.625 kHz) zu synchrnnisieren. Kamera-und Tv-Zeilenfrequenz sind aufgrund ihrer gemeinsamen Herleitung (Quarzoszillator) und der ganzzahligen Teilung (3 : 1) automatisch phasengenau synchonisiert.
Die Regelschaltung arbeitet nach dem Soll-lstwert-Prinzip Als Sollwert dient die Frequenz des Kamera-Zeilensignals (46.875 kHz). Als Istwert wird eine Frequenz herangezogen, die durch zweimalige Teilung (Teiler 54, 49 : 1; Teiler 55, 2 1) aus der tatsächlich vom VCO erzeugten Kamera-Taktfrequenz gewonnen wird und die aufgrund der Teilung bei phasengenau schwingendem Oszillator ebenfalls 46.875 kHz beträgt.
Diese beiden Frequenzen werden auf eine Phasen-Vergleichsstufe 56 geführt.
Weichen sie voneinander ab, so erzeugt die Phasen-VergleichsstuFe eine Regelspannung, die über einen Tiefpaß 57 geglättet den spannungsgesteuerten Oszillator wieder auf den richtigen Wert hinzieht.
Damit ist sichergestellt, daß die Kamera phasen- bzw. frequenzsynchron zur TV-Zeilenfrequenz abgetastet wird und daß somit jeweils drei Kamera-Zeilen exakt in eine TV-Zeile geschachtelt werden. Die Asynchronität der Signale wird außerdem über einen SynehronDetektor 58 ermittelt und mittels einer Anzeige 59 angezeigt.
Im folgenden sei nun die Erzeugung des Kamera-Start- bzw. TV+albbildsignals erläutert. Das Signal ist notwendig, um die Kamera in eine definierte Ausgangspositlon zu versetzen, nach der sie mit der Aufnahme der 14 Kamerabilder pro TV+albbild beginnen kann. Bei der Wiedergabe dient das Signal dazu, ebenfalls einen definierten Zeitpunkt zu erhalten, mit dessen Hilfe das erste der 14 Kamerabilder pro TV+albbild identifiziert werden kann.
Grundsätzlich könnte als Signal der TV-Halbbildimpuls (50 Hz) herangezogen werden. Nun sind jedoch entsprechend der CCIR-Fernsehnorm (Zeilensprungverfahre Tv-Halbbildfrequenz und TV-Zeilenfrequenz so aufeinander abgestimmt, daß das erste TV-Halbbild mit einer halben Zeile endet (312,5 Zeilen) und das zweite Halbbild mit der zweiten Hälfte der ersten Zeile beginnt. Das hätte jedoch zur Folge, daß die Kamera - ausgelöst durch den zweiten TVtlalbbildimpuls - bei der Darstellung des zweiten Halbbildes um eine halbe TV-Zeile versetzt mit der Abtastung der ersten Zeile des ersten Kamerabildes beginnt. Auf dem Monitor würde nicht das in der Fig. 1 gezeigte Bild (drei vertikale Balken) mit jeweils 14 übereinander angeordneten Bildern sichtbar, sondern eine Verschachtelung der beiden TV+albbilder um eine halbe TV-Zeilenbreite.
Aus dem oben Gesagten wird deutlich, daß auch der zweite Halbbildimpuls, will man eine sinnvolle Darstellung auf dem Monitor (drei vertikale Balken) erhalten, zu Beginn einer TV-Zeile zu erscheinen hat, d. h. daß jeweils der zweite Halbbildimpuls um die Zeitdauer einer halben Zeilenlänge früher erscheinen muß, damit er mit dem Zeilenanfang der ersten TV-Zeile des zweiten TV-Halbbildes zusammenfällt. Die Korrektur wird dadurch erreicht, daß zwischen zwei normgerechten TV-Bildimpulsen (25 Hz) ein um eine halbe Zeilenbreite früher einsetzender Halbbildimpuls (50 Hz) geschachtelt wird. Das erste Halbbild endet somit nicht mit der 312,5-ten Zeile, sondern mit der 312-ten Zeile.
Die TV-Bildimpulse werden nun durch Teilung (Teilungsfaktor 2 1 im Baustein 60) aus den TV-Halbbildimputsen gewonnen, wobei die TV-Halbbildimpulse durch Aufintegration im Baustein 61 aus den TVynchronmpulsen, die im Baustein 51 erzeugt werden, ausgefiltert werden. Die entstehenden Bildimpulse mit einer Frequenz von 25 Hz gelangen schließlich auf ein ODER-Gatter 62. Ebenfalls auf das ODER-Gatter 62 gelangen die manipulierten Halbbildimpulse (50 Hz). Diese werden aus der ebenfalls Im Baustein 51 erzeugten TV-Zeilenfrequenz durch Teilung (Teilungsfaktor 313 : 1) im Baustein 63 gewonnen. Dabei besteht der Teilerbaustein 63 im Prinzip aus einem Binärzähler, der jeweils durch den Bildimpuls (25 Hz) zu Beginn des ersten TV-Halbbildes auf "O" gesetzt wird. Die daraufhin folgenden Zeilenimpulse zählen den Zähler hoch. Mit dem Erscheinen des 313-ten Zeilenimpulses (entspricht dem Ende der 312-ten TV-Zeile) erzeugt dam der Tell¢~-Baustein seinerseits einen Impuls, der als Halbbildimpuls auf das ODER-Gatter 62 geführt wird und somit mit dem Anfang der ersten Zeile des zweiten Halbbildes zusammenfällt.
Damit Ist sichergestellt, daß die Kamerazeilen beider TV-Halbbilder untereinander, in drei vertikale Balken unterteilt, angeordnet sind.
Nach dem geschilderten Prinzip werden auch bei der Wiedergabe die TV+albbildimpulse (Kamera-Start-lmpulse) erzeugt, nur mit dem Unterschied, daß dann die zur lderleitung notwendigen TV-Szznchron-Signale aus dem gespeicherten BS-Signal ausgefiltert werden.
Doch zunächst sei anhand der Fig. 6, in der die Funktionseinheit 31 zusammen mit der Funktionseinheit 33 nochmals gezeigt ist, die Weiterverarbeitung der TV-Synchron-Signale bei der AuFnahme näher erläutert. Diese gelangen über die Signalleitung 34 neben dem Kamera-Videosignal (Signalleitung 8) und dem in diesem Zusammenhang noch zu nennenden Kamera-Zeilen-Signal (Signalleitung 6) auf die in der Fig. 6 ebenfalls gezeigte Funktionseinheit 33. Dabei wird das über die Signalleitung 8 zugeFührte Kaniera-Videosignal zunächst in einem Baustein 64 verstärkt, woraufhin es auF einen ersten Mischer 65 gelangt, in dem das über die Signalleitung 6 zugeftihste Kamera-Zeilensignal zugemischt wird. Das resultierende Signalgemisch gelangt auf einen zweiten Mischer 66, in dem über die Signalleitung 34 noch die TV-Synchron-Signale hinzuaddiert werden. Das entstehende Signal ist das bereits erläuterte BS-Signal, welches in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal 67 einer Videonterdrückungsstufe 68 über die Signalleitung 12a (s.auch Fig. 1) zum Video-Bandgerät 1 geführt wird.
Die Video-Unterdrückungsstufe 68 ist notwendig, da die Kamera nach Erhalt des Kamera-Startimpulses zunächst eine Wartezeit von 0,5 Kamerabildern verstreichen läßt, bevor sie in eine definierte Ausgangsposition gelangt (erste Zeile des ersten Kamerabildes). Während dieser Verweilzeit erzeugt die Kamera aber bereits Video- sowie auch Zeilensignale, die unterdrückt werden müssen, da bei der Wiedergabe, wie noch genauer erläutert wird, der erste Kamera-Zeilenimpuls, der jeweils nach einem TV-Halbbildimpuls erscheint, zur Auffindung des ersten der 14 Kamerabilder pro TV*1albbild genutzt wird.
Dieser erste Kamera-Zeilenimpuls kann somit mit Sicherheit der ersten Zeile des ersten Kamerabildes zugeordnet werden. Prinzipiell wäre es möglich, auch die Kamerabildimpulse auf dem Videoband zu speichern, wodurch die Identifizierung des ersten Kamerabildes vereinfacht wäre. Andererseits würde sich jedoch der schaltungstechnische Aufwand für die Ausfilterung des Kamerabildimpulses aus dem ohnehin schon vielschichtig aufgebauten BS-Signal erheblich erhöhen.
Um also einen definierten Anfangszeitpunkt zu erhalten, wird in der Video-Unterdrückungsstufe 68 nach dem Erscheinen des Kamera-Start-Impulses (Signalleitung 35) das BS-Signal zunächst unterdrückt, bis über die Signalleitung 7 der erste, den definierten Anfangszustand anzeigende, Kamera-Bildimpuls erscheint. Mit dem Kameraitidimpuls erscheint auch der Zeilenimpuls der ersten Kamera-Zeile. Danach werden ohne Pause die Videoinforrnationen und Synchronisierzeichen von 14 Kamerabildern aufgetastet. Der verbleibende Rest (insgesamt passen 14,65 Kamerabilder in eine TV-Zeile) bleibt unberücksichtigt, da er aut die Wiedergabe kelnen störenden Einfluß hat.
Im folgenden sollen nun die in den Funktionseinheiten 31 und 33 (Fig. 6) vorhandenen Bausteine erläutert werden, die in der Betriebsart "Wiedergabe" eine Funktion haben. Vorweg sei dazu erwähnt, daß sich die Schalter 69 und 70 in der Funktionseinheit 31 und der Schalter 71 in der Funktionseinheit 33, dann in der strichliert gezeichneten Lage befinden.
In der Betriebsart Wiedergabe wird das BS-Signal vom Videobandgerät (s. auch Fig. 1) über die Signalleitung 12b zunächst auf einen ersten Verstärker 72 innerhalb der Funktionsetnheit 33 geführt. Daraufhin gelangt das BS-Signal über zwei Trennverstärker 73 und 74 sowohl auf den Baustein 75, in der eine Kamera-Bildauswahl vorsenor,rrríen wird,als auch auf die durch einen weiteren Verstärker 76 entkoppelten Begrenzerbausteine 77 und 78, in denen die Synchronsignale aus dem BS-Signal ausgefiltert werden. Der Baustein 75 (Kamera-Bildauswahl) wählt abhängig von der Wiedergabeart (Standbild oder Zeitlupe) jeweils eines der 14 Kamerabilder pro TVHalbbild aus, wobei die Steuerimpulse (Auftastimpulse), die in der Funktionseinheit 42 (Fig. 4) erzeugt werden, über die Signalleitung 49 auf den Baustein 75 gelangen. Das jeweils aufgetastet Kamerabild (Videosignal) gelangt schließlich über die Signalleitung 37 zur Funktionseinheit 36 (s. auch Fig. 4).
Die Synchronsignale werden, wie erwähnt, durch die Begronzerbausteine 77 und 78 isoliert. Dabei werden in dem Baustein 77 die positiv gerichteten TV-Bild- und Zeilenimpulse und in dem Baustein 78 die negativ gerichteten Kameradie somit im Videobereich des BAS-Signals liegen, Zeilenimpulsegaus dem Bs Signal herausgefiltert. Die TV-Synchron-S i gnal e gelangen über die Signalleitung 44 auf die Funktionseinheit 31, in der sienochmals in TV-Bild- und Zeilenimpulse aufgetrennt,der bereits weiter oben beschriebenen Bildung der WHalbbildimpulse dienen.
Die Kamera-Zeilenimpulse (Zeilenfrequenz 46.875 kHz) gelangen über die Signalleitung 46 ebenfalls auf die Funktionseinheit 31. Hier werden sie zunächst mittels eines digitalen Tiefpasses 79 (Grenzfrequenz 47 kHz) von störenden Oberwellen befreit, worauf sie über ein Differenzierglied 80 geführt eine scharfe Impulsform mit steil aufsteigender Impulsflanke erhalten. Die auf diese Weise isolierten und geformten Kamera-Zeilenimpulse gelangen schließlich über die Signalleitung 45 auf die Funktionseinheit 36, deren Aufgabe nach-Folgend anhand der Fig. 7 detailliert erläutert sei.
Funktion der Ansteuerung des Sichtgerätes sowie der Kamera43ildimpulsErzeugung (Fig. 7, Fig. 4, Fig. 3) Die Funktionseinheit 36 erstellt bei der Aufnahme und bei der Wiedergabe alle Für die Ansteuerung des Sichtgerätes notwendigen Signale. Außerdem werden in der Funktionseinheit in der Betriebsart "Wiedergabe" die nicht auf dem Videoband gespeicherten Kamera-Bild impulse rekonstruiert.
Zunächst set wieder die Betriebsart Aufnahme betrachtet. Zur Darstellung des von der Kamera erfaßten Motivs während der Aufnahme erzeugt die Einheit 36 für das verwendete Sichtgerät (ein Kathodenstrahl-Sichtgerät mit besonders leuchtstarker Kathodenstrahlröhre folgende Signale: - Ein an den Eingang (Eingang zur Steuerung der Strahlintensität und damit der Helligkeit) angepaßtes Videosignal (Signalleitung 14), - eine Sägezahnspannung zur Ablenkung des Videosignals in richtung (Signalleitung 16), - eine Treppenspannung zur Ablenkung des Videosignals in richtung.
Bevor die Erzeugung der Signale erläutert wird, sei erwähnt, daß die Diodenmatrix der Kamera spaltenweise abgetastet wird, d. h. daß die oben genannten Kamera-Zeilen (die Spalten der Diodenmatrix) auf dem Sichtgerät in yRichtung von oben nach unten geschrieben werden.
Das an den Eingang des Sichtgerätes geführte Signal, welches über die Signalleitung 37 (s. Fig. 6) in die Funktionseinheit gelangt, wird durch Verstärkung (Baustein 81) derart aufbereitet, daß die maximale Dynamik in der Z-Modulation (Graustufenumfang) erreicht wird.
Die y-Ablenkspannung erzeugt ein Sägezahngenerator 82, der mit Hilfe der Kamera-Zeilenimpulse, die über die Signalleitung 38 zugeführt werden, getriggert wird. Damit erhält die Sägezahnspannung die Kamera-Zeilenfrequenz von 46.875 kHz.
Zur Erzeugung der x -Abl enks pannung (sogenannte Kamera-F i 1 dfrequenz) werden mehrere Signale benötigt: Die TV-Halbbild-Impulse (Kamera-Start-Impulse, Signalleitung 39), die Kamerad3ildimpulse (Signalleitung 40) und die Kamera-Zeilenimpulse (Signalleitun Die Treppenspannung (64 Stufen für 64 Spalten) zur x-Ablenkung wird mit Hilfe eines Binärzählers 83 und einem nachgeschaltetem Digital-Analog-Wandler 84 erzeugt. Der Binärzähler ist ein 6-Bit-Zähler, der getaktet durch den Kamera-Zeilenimpuls von 0 - 63 aufwärts zählt. Die 64 unterschiedlichen Zustände des Zählers werden über den D-AHNandler und einen daran angeschlossenen Strom-Spannungs Ums etzer 28 in 64 Spannungswerte (einschließlich Spannungswert "O") umgesetzt, die in Form einer Treppenspannung die x-Ablenkung steuern.
Zu Beginn eines jeden TV-Halbbildes muß der Binärzähler 83 in einem definierten Anfangszustand gesetzt werden. Das geschieht bei der Aufnahme mit Hilfe der TV-Halbbild- und der Kamera-Bild impulse. Erscheint der erste Kamera-Bildimpuls nach dem jeweiligen TV+lalbbildimpuls, so wird der Binärzähler 83 auf "63" gesetzt.
Der daraufhin folgende erste Kamera-Zeilenimpuls leitet die Abtastung der ersten Zeile (bzw. Spalte) des ersten der 14 Kamerabilder pro TV-Halbbild ein.
Demgemäß setzt dieser Impuls über eine Rücksetzschaltung 87 den Binärzähler auf O, womit auch hinsichtlich der Darstellung auf dem Sichtgerät der Ausgangswert in der x-Ablenkung erreicht ist. Nach weiteren 63 Kamera-Zellenlmpulsen beginnt der Vorgang mit der ersten Zeile des zweiten Kamerabildes von neuem.
Der Binärzähler befindet sich wieder in der O"-Stellung.
In der Betriebsart "Wiedergabe" werden die Ablenksignale nach dem gleichen Prinzip wie in der Betriebsart "AuFnahme" erzeugt. Lediglich die Steuersignale sind nun anderer FJerkunFt.
Der Binärzähler erhält nun über den in strichlierter Lage gezeichneten Schalter 85 und über die Signalleitung 45 seine Kamera-Zeilensignale von der Einheit 31 (5. auch Fig. 4), in der die Signale aus dem BS-Signal ausgefiltert werden. Auf den Setzeingang des Binärzählers 83 führt nur noch das TV-Halbbild-Signal (s. Fig. 4), da keine Kamera-Bild-Signale auf dem Magnetband gespeichert sind. Die Kamerabildimpulse werden im Baustein 86 rekonstruiert.
Dieser Baustein erzeugt jeweils dann ein Signal, wenn der Binärzähler seine "0"delluncl erreicht hat. Nach dem oben Gesagten erreicht der Binärzähler jeweils dann seine "O"-Stellung, w enn ein neues Kamerabild beginnt. Die rekonstruierten Kamerabildirnpulse gelangen über die Signalleitung 47 auf die Einheit 42, die abschließend erläutert sei.
Funktion der Steuerung in der Betriebsart "Wieclergabe" (Fig. 8, Fig. 4) Die in den Fig. 8 und 4 gezeigte Funktionseinheit 42, deren Bedienelemente in der angeschlossenen Einheit 43 vorgesehen sind, steuert während der Wiedergabe den AblauP Im Standbild-bzw. Zeltiupenbetrleb. Dazu sei zunächst das Zusammenwirken der einzelnen Bausteine im Standbildbetrieb erläutert.
Nach dem Betätigen der Standbildtaste 88 (die Anzeige 104 leuchtet auf) in der Einheit 43 wird über die Leitung 17 (s. auch Fig. 1) der Bandtransport angehalten. Der Magnetkopf tastet weiterhin eine TV-Halbspur, also 14 Kamerabilder, 50 mal in der Sekunde ab. Es wird jedoch pro Umlauf des Magnetkoofes nur jeweils eines der 14 Bilder aufgetastet und im Standbil dbetrieb Fortlaufend wiederholt. Die Auswahl eines Kamerabildes erfolgt mit Hilfe zweier 4-Bit-Binärzähler. Dabei wird der Zähler 89, ein aufwärts zählender Zähler, jeweils durch den TV-Halbbildimpuls (Signalleitung 48) auf den Zählerstand 0 gesetzt, während er durch die rekonstruierten Kamera-Bildimpulse (Signalleitung 47) getaktet, d. h. hochgezählt wird. Sein Zählerstand zeigt also jeweils an, welches der 14 Kamerabilder gerade abgetastet wird. Verknüpft ist der Zähler über einen Komparator 91 mit einem zweiten Zähler 90, der im Auf- und Abwärtsbetrieb manuell getaktet werden kann.
Zur Erläuterung des Standbtldbetriebs sei angenommen, daß der Zähler 90 tJeispielsweise den Zählerstand "13" habe. Erreicht der zweite Zähler 89 eben-Falls den Zählerstand 13, so meldet der Komparator Gleichelt und erzeugt einen Impuls, der über die Signalleitung 49 zur Einheit 33 gelangt und dort, wie erwähnt, bewirkt, daß das 13-te Kamerabild aus dem Videosignal aufgetastet wird. Die Nummer des ausgewählten Bildes wird nach einer E3inär-BCD«UrTforrnung des Zählerstandes im Baustein 92 auf einer Anzeige 93 dargestellt. Nachlolgend wird bei jedem Umlauf des Magnetkopfes das 13-te Kamerabild von den niöglichen 14 Kamerabildern ausgewählt. Soll nun das vorhergehende oder das nachfolgende Kamerabild ausgetastet werden, so kann des durch entsprechende Betätigung der Vorwärts- oder Rückwärtstaste 94 oder 95 geschehen. Aus den igr cl Tastendruck entstehenden Impulsen werden im Baustein 96 (Takt manuell) verwendbare Digitalimpulse geformt, die über einen Multipl exer 97 auf den Zähler 90 gelangen. Die entsprechende Verbindung im Multiplexer 97 wurde vorher durch den Baustein 98 (Auswahl Betriebsart), der direkt über die Standbildtaste 88 angesteuert wird, ausgewählt. Wird also nun beispielsweise die Taste 94 Standbild vorwärts gedrückt, schaltet der Zähler 90 auf "14", worauf das 14-te Kamerabild nachfolgend ausgetastet wird. Hat der Zähler den Zählerstand "14" erreicht, so wird nach nochmaligem Tastendruck der Taste 94 das erste Kamerabild der nachfolgenden TV-Halbspur ausgewählt. Um dies zu ermöglichen, ist der Ausgang des Zählers 90 mit einem Baustein 99 verbunden, der, falls er den Zählerstand ''15" identifiziert, ein Signal erzeugt. Das Signal wird genutzt, um einerseits den Zähler 90 auf den Zählerstand 1 zu setzen und um andererseits über den Baustein 100 und die sich anschließende Signalleitung 17 das Magnetband soweit vorwärts zu transportieren, daß der Magnetkopf die nachfolgende Halbspur abtastet. Entsprechendes gilt, wenn im Standbildbetrieb rückwärts das erste Kamerabild in der Abtastung erreicht ist. In diesem Fall wird der Zähler mit dem nächsten Tastenimpuls über die O"Erkennung im Baustein 101 auf "14" gesetzt und das Magnetband um eine Halbspur rückwärts transportiert, so daß nach dem ersten Kamerabild einer Halbspur automatisch das 14-te Bild der vorhergehenden Halbspur aufgetastet wird.
Wird der Zeitlupenbetrleb gewünscht, so ist die Taste 102 "Zeitlupe" zu drücken. Mit dem Tastendruck leuchtet die Anzeige 103 auf und über den Multlplexer 97 wird ein im Baustein 105 befindlicher automatischer Taktgenerator über zwei Leitungen mit dem aufwärts sowie mit dem abwärts setzenden Eingang des Zählers 90 verbunden. Befindet sich das mit dem Taktgenerator verbundene Potentiometer 106 in der Mittelstellung, so wird wie im Standbetrieb jeweils das gleiche Kamerabild aurgetastet und fortlaufend wiederholt. Wird das Potentiometer aber nach links oder rechts verdreht, dann werden die KameraEinzelbilder je nach Einstellung des Potentiometers 106 automatisch mit jeder gewünschten Geschwindigkeit vorwärts oder rückwärts durchgetastet. Der Zeitlupenfaktor hängt davon ab, wie oft das gleiche Kamerabild aufgetastet wird, bevor das nächste erscheint. Wird also beispielsweise jedes Kamerabild 10 mal aufgetastet, so können pro Sekunde (der Magnetkopf tastet die Halbspur 50 mal in der Sekunde ab) 50 + 5 (+vorwärts, rückwärts) auFeinanderfolgende unterschiedliche Kamera-10 -bilder auf dem Sichtgerät wiedergegeben werden.
Die Anlage ist so ausgelegt, daß maximal eine Bildrate bis zu + 8 Bilder pro Sekunde erzielt werden kann. Diese Rate ließe sich weiter erhöhen, was jedoch nicht sinnvoll wäre, weil nur die extrem verlangsamte Wiedergabe eines schnell ablaufenden Vorgangs gut auswertbare Ergebnisse liefert.
Die Standbild- und Zeitlupentasten 88, 102 können in jeder beiliebigen Reihenfolge betätigt werden. Grundsätzlich wird ihre Funktion jedoch durch die Stop-Taste 107 am Bandgerät 1 (s. Fig. I) gelöscht. Dieser Löschimpuls gelangt über die Signalleitung 17 und dem Baustein 100 auf den Baustein 98 (Auswahl-Betriebsart).
Wenn man vom Standbild- oder Zeitlupenbetrieb eine neue Stelle des Bandes suchen möchte, kann das Bandgerät durch Betätigen der Start-Taste 108 wieder in den normalen Betrieb mit 50 TV+albbildern pro Sekunde (- 700 Kamerabildern pro Sekunde) gesetzt werden. Wird wieder der Betrieb Standbild oder Zeitlupe gewünscht, so muß zunächst die Standbildtaste 109 am Bandgerät 1 oder die entsprechende Taste 88 am Steuergerät 5 gedrückt werden.
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Claims

Verfahren zur Wiedergabe von auf einem TV-Videoband gespeicherten Bildern Patentansprilche ./Verfahren zur Wiedergabe von auf einem TV-Videoband gespeicherten Bildern mit gegenüber der Aufnahme erniedrigter Bildrate, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der auf dem Videoband für die Speicherung eines TV-Vollbildes zur Verfügung stehende Platz zur Speicherung mehrerer Kamerabilder mit im Vergleich zu einem TV-Vollbild verminderter Bildpunktzahl genutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß in jeder Schrägspur des Videobandes mehrere Kamerabilder gespeichert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Speicherplatz einer TV-Bildzeile zum Speichern mehrerer vollständiqer Kamerazeilen genutzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Kamera-Videosignal bei der Aufnahme ein zu Beginn der Abtastung einer jeden Kamerazeile erscheinender Kamerazeilenimpuls, sowie TV-Zeilensynchron- und Halbbildimpulse zugemischt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Amplitude der Kamerazeilenimpulse im Videobereich der fernsehnormgerechten BAS-Signale liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die TV-Zeilensynchron-und Halbbildimpulse, sowie die Kamerazeilenimpulse durch ganzzahlige Teilung von einem Quarzoszillator abgeleitet werden und der jeweils erste Halbbildimpuls gleichzeitig der Kamerastartimpuls für eine einem TV-Halbbild entsprechende Bilderfolge ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kameraabtastfrequenz ein ganzzahliges Vielfaches der TV-Zeilenfrequenz ist und von einem eigenen spannungsgesteuerten Oszillator erzeugt wird, dessen Ausgangsfrequenz auf die Kamerazeilenfrequenz heruntergeteilt, mit dieser verglichen wird und daß bei Abweichung eine Nachstellung des Ozillators erfolgt.
87 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da<lurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kamerabild in der für eine Schrägspur zur Verfügung stehenden Zeit mehrere Male vollständig abgetastet wird und die verbleibende Zeit nach Auftreten des Kamerastartimpulses zur Rückstellung der Kamera verwendet wird, wobei die Abtastung für diese Zeit unterdrückt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e -k e nn z e i c h n e t , daß das Kamerabild während der Aufnahme auf einem Sichtgerät mit einer der Aufnahme entsprechenden Bildrate betrachtet werden kann.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -9, dadurch gekennz e i c h n e t , daß der jeweils zweite Kamerastartimpuls gegenüber dem jeweils zweiten TV-Halbbildimpuls um eine halbe TV-Zeilenbreite verfrüht ausgelöst wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zur Gewinnung der Kamerastartimpulse die jeweils ersten Halbbildimpulse einem ODER-Gatter aufgeschaltet werden, dessen zweiter Eingang mit einem Binärzähler verbunden ist, der-beginnend mit dem jeweils ersten TV-Halbbildimpuls die nächsten, einem TV-Halbbild zugeordneten, vollständigen Zeilen aufaddiert und darauf ein Signal abgibt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennz e i c h n e t , daß während der Aufnahme das Kamerabild auf einem Monitor in der Weise betrachtet werden kann, daß drei Bildbalken nebeneinander erscheinen, wobei der erste Balken mit der ersten Zeile, der zweite Balken mit der zweiten Zeile und der dritte Balken mit der dritten Zeile beginnt und die folgenden Zeilen der Reihe nach, diesem Schema folgend, den einzelnen Balken zugeordnet werden, so daß der gesamte Bildinhalt einer Schrägspur des Videobandes, in drei Balken geteilt, mit der TV-Halbbildfrequenz wiedergegeben wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Wiedergabe aus dem Kamera-Videosignal die TV-Halbbildimpulse, die TV-Zeilenimpulse und die Kamerazeilenimpulse ausgefiltert werden und der erste Kamerazeiienimpuls, der nach einem TV-Halbbildimpuls erscheint, einen ersten Kamerabildimpuls erzeugt und die weiteren Kamerabildimpulse durch Abzählen der Kamerazeilenimpulse pro Kameabild gewonnen werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Kamerazeilenimpulse zur Erzeugung der Ablenkspannung in x- und y-Richtung im Sichtgerät dienen und daß zur Erzeugung der x-Ablenkspannung des Sichtgeräts ein Binärzähler von dem ersten Halbbildimpuls auf die maximale Zeilenzahl und von dem darauffolgenden Kamerazeilenimpuls auf Null gesetzt wird, wobei die Null-Stellung des Binärzählers dem Anfangswert der x-Ablenkung entspricht und der erste Kamerabildimpuls aus der ersten Null-Stellung des Binärzählers gewonnen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die weiteren Kamerabildimpulse bei Rücksetzung des Binärzählers in die Null-Stellung nach Auszählen der maximalen Zeilenzahl pro Kamerabild aus der Null-Stellung des Binärzählers erzeugt werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Standbildwiedergabe bei stillstehendem Videoband die Zählerstände zweier Binärzähler über einen Komparator miteinander verglichen werden, wobei ein Zähler von Hand auf eine Zahl einstellbar ist, die einem der Kamerabilder pro TV-Halbbild entspricht und der andere Zähler von Null beginnend von den Kamerabildimpulsen weitergeschaltet wird und der Komparator bei Zählergleichheit einen Bildauftastimpuls erzeugt, während dessen Dauer ein Kamerabild zum Sichtgerät geliefert wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß bei Erhöhung des einstellbaren Binärzählers über die Anzahl in einer Schrägspur gespeicherter Kamerabilder hinaus, selbsttätig die nächstfolgende Schrägspur unter den Magnetkopf des Videobandgerätes transportiert wird und das erste Kamerabild dieser Spur auftastet wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß bei entsprechender Rückstellung des Binärzählers selbsttätig die vorausgehende Schrägspur unter den Magnetkopf des Videobandgerätes transportiert wird und das letzte Kamerabild dieser Spur aufgetastet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zum Zeitlupenbetrieb der einstellbare Binärzähler von einem stufenlos einstellbaren Taktgeber automatisch weitergestellt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Hufigkeit, mit der ein und dasselbe Kamerabild gezeigt wlrd, vom Zeittakt des Takt- gebers bestimmt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Motiv während der Aufnahme durch eine bildsynchrone Blitzlampe beleuchtet wird.