DE2839059C3 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur fernsehmäßigen gleichzeitigen Wiedergabe einer Folge ausgewählter zeitlich getrennt aufgenommener Abbildungen eines bewegten Objekts - Google Patents

Description

a) daß Bildelemente des gespeicherten Bildes mit entsprechenden Bildelementen ausgewählter Einzelbilder verglichen werden, die nacheinander während der wählbaren Zeitspanne ankommen:

b) daß bei.™ Feststellen eines Unterschiedes zwisehen entsprechenden Bildelementen des gespeicherten und der nacheinander ankommenden Bilder das Bildelement des neu ankommenden Bildes als Ersatz im gespeicherten Bild eingefügt und als eingefügtes Element kenntlich gemacht wird, falls das entsprechende Bildelement eines vorhergehenden der nacheinander ankommenden Bilder nicht bereits infolge eines festgestellten Unterschiedes kenntlich gemacht und als Ersatz eingefügt worden ist;

c) daß ein Ansgangssignal abgeleitet wird, das mindestens die nacheinander kenntlich gemachten und als Ersatz eingeigten Bildelemente darstellt.

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2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch

a) eine Speichereinrichtung (Umlaufschleife mit 38), die ein Fernseh-Einzelbild speichern kann und in welche Ersatzinformationen für einzelne Bildelemente eines darin gespeicherten Einzelbildes einfügbar sind;

b) eine Schalteinrichtung (32, 34), die im Normalfall ankommende Bildsignale auf einen Ausgangsanschluß (52) der Anordnung koppelt und bei Beginn einer wählbaren Zeitspanne anspricht, um ein ankommendes Bildsignal, das ein Einzelbild der Szene am Beginn der wählbaren Zeitspanne repräsentiert, auf die Speichereinrichtung zu koppeln;

c) eine Einrichtung (36, 42) zum Vergleichen von Bildelementen des gespeicherten Einzelbildes mit entsprechenden Bildelementen ausgewählter Exemplare der während der wählbaren Zeitspanne nacheinander ankommenden Einzelbilder und zum Steuern der Schalteinrichtung beim Fühlen von Unterschieden zwischen einander entsprechenden Bildelementen der gespeicherten und der nacheinander ankommenden Bilder derart, daß das Bildelement des neu ankommenden Bildes als Ersatz im gespeicherten Bild eingefügt und als eingefügtes Element kenntlich gemacht wird, falls das entsprechende Bildelement eines vorherigen der nacheinander ankommenden Bilder nicht bereits infolge eines gefühlten Unterschiedes kenntlich gemacht und als Ersatz eingefügt

worden ist;

d) eine Einrichtung (46) zur derartigen Steuerung der Schalteinrichtung, daß am Ausgangsanschluß (52) der Anordnung ein ausgangsseitiges Bildsignal abgeleitet wird, das mindestens die nacheinander kenntlich gemachten und als Ersatz eingefügten Bildelemente darstellt

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch g !kennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (32, 34) derart steuerbar ist, daß sie während der ganzen wählbaren Zeitspanne zum Ausgangsanschluß (52) der Anordnung ein Videosignal koppelt, das die ankommenden Videosignale und die als Ersatz eingefügten Bildelemente darstellt

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (32, 34) derart steuerbar ist daß sie während der ganzen wählbaren Zeitspanne das gespeicherte Bild mit den darin als Ersatz eingefügten Elementen auf den Ausgangsanschluß (52) der Anordnung koppelt

5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die ankommenden Fernsehsignale digital kodiert sind und daß die Speichereinrichtung ein digitaler Speicher mit einer Kapazität zur Speicherung eines Vollbildes ist

6. Anordnung räch Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum derartigen Steuern der Schalteinrichtung (32, 34), daß das gespeicherte Einzelbild mit solchen der nacheinander ankommenden Einzelbildern verglichen wird, die gegenüber dem gespeicherten Bild um eine ganze Zahl von Fernsehvollbildern versetzt sind.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die besagte Steuereinrichtung die Schalteinrichtung (32, 34) derart steuert, daß das gespeicherte Fernsehbild mit solchen der nacheinander ankommenden Einzelbildern verglichen wird, die vom gespeicherten Bild um eine ausgewählte gerade Anzahl von Fernsehvollbildern versetzt sind.

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die ankommenden Fernsehsignale Farbfernsehsignale mit Leuchtdichte- und Farbartkomponenten sind; daß die besagte Steuereinrichtung die Schalteinrichtung (32, 34) derart steuert, daß das gespeicherte Fernsehbild mit solchen der nacheinander ankommenden Einzelbildern verglichen wird, die vom gespeicherten Bild um eine ungerade Anzahi von Fernsehvollbildern versetzt sind; daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche die Farbartkomponente des gespeicherten Videosignals jeweils in die richtige Phasenlage bringt, um ohne Auslöschung mit der Farbartkomponente des ankommenden Farbfernsehsignals addiert zu werden.

9. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bildelement des digital kodierten ankommenden Fernsehsignals durch mindestens ein aus mehreren Bits bestehendes Codewort dargestellt ist und daß eine Identifizierungseinrichtung (42) vorgesehen ist, die ein ausgewähltes Bit jedes Codewortes zur Kenntlichmachung derjenigen Bildelemente verwendet, die bereits in das gespeicherte Bild als Ersatz eingefügt worden sind.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifizierungseinrichtung (42) das ausgewählte Bit jedes zum anfänglich gespeicherten Fernsehsignal gehörenden Codewor-

tes auf einen von zwei Binänverten zwingt und daß die identifizierungseinrichtung das ausgewählte Bit der die Ersatzbildelemente im gespeicherten Bild darstellenden Codewörter auf den anderen der beiden Binärwerte zwingt.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das aus mehreren Bits bestehende Codewort ein S-Bit-Wort ist und daß das niedrigstwertige Bit des Wortes zur Identifizierung bereits ersetzter Bildelemente im gespeicherten Bild verwendet wird und daß die Identifizierungseinrichtung (42) das niedrigstwertige Bit jedes ein Bildelemente des anfänglich gespeicherten Signals darstellenden Codewortes auf den Binärwert »0« zwingt und daß die Identifizierungseinrichtung das niedrigstwertige Bit derjenigen Codewörter, die als Ersatz eingefügte Bildelemente im gespeicherten Bild ^arsteilen, auf den Binärwert»l« zwingt

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifizierungseinrichtung (42) eine logische Schaltung enthält, die Eingangssignale von der Speichereinrichtung (38) urd von der Vergleichseinrichtung (36) empfängt und beim gleichzeitigen Erscheinen von Logikwerten am Ausgang der Vergleichseinrichtung und des niedrigstwertigen Bits eines ein Bildelement im gespeicherten Bild darstellenden Codewortes anspricht, um die Schalteinrichtung (32, 34) derart zu steuern, daß sie das gerade erscheinende Bildelement des ankommenden Videosignals an die Stelle des entsprechenden Bildelementes im gespeicherten Videosignal setzt, falls dessen niedrigstwertiges Bit eine »0« ist, und um das niedrigstwertige Bit dieses eingesetzten Bildelementes des ankommenden Videosignals bei seinem Eintritt in die Umlaufschleife auf »1« zu zwingen.

13. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ankommenden Fernsehsignale NTSC-Farbbildsignale sind und daß die Speichereinrichtung (38) eine Verzögerungszeit von im wesentlichen gleich 525 H bringt, wobei H die Periode der Fernseh-Horizontalzeilenfrequenz ist

14. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ankommenden Fernsehsignale digital kodierte NTSC-Farbbildsignale sind und daP die Speichereinrichtung Olgendes aufweist: zwei Verzögerungseinrichtungen (54, 56), die in Serie in der Umlaufschleife liegen und deren erste (54) ein Videosignal für eine Zeitspanne im wesentlichen gleich 1^2 H und deren zweite (56) ein Videosignal um eine Zeitspanne im wesentlichen gleich ¹ H verzögert, wobei H die Periode der Fernsehzeilenfrequenz ist; eine mit den Ausgängen der ersten und der zweiten Verzögerungseinrichtung verbundene Umschalteinrichtung (58), die auf die Vertikalsynchronsignale der Fernsehsignale anspricht, um ein in der Umlaufschleife gespeichertes Fernsehteilbild ab wechselnd um eine Zeitspanne von 262 H und um eine Zeitspanne von 263 H zu verzögern.

15. Anordnung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, weiche die Schalteinrichtung derart steuert, daß das gespeicherte Videosignal nacheinander mit solchen der nacheinander ankommenden Fernsehteilbilder verglichen wird, die vom gespeicherten Teilbild um eine ganze Anzahl von Fernsein ^,llbildern versetzt sind.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch

gekennzeichnet daß die Schalteinrichtung (32; 34) eine Steuereinrichtung enthält um während der ganzer wählbaren Zeitspanne auf den Ausg&ngsanschluß (52) der Anordnung ein Videosignal zu koppeln, welches das ankommende Videosignal und die als Ersatz eingefügten Bildelemente darstellt.

17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (32, 34) ferner eine Einrichtung enthält, um während der ganzen auswählbaren Zeitspanne auf den Ausgeingsanschiuß (52) der Anordnung alternativ das gespeicherte Bild einschließlich der darin als Ersatz eingefügten Bildelemente zu koppeln.

18. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bildelement des digital kodierten ankommenden Fernsehsignals durch ein 8-Bit-Codewort dargestellt ist und daß das niedrigstwertige Bit jedes Codewortes zur Identifizierung derjenigen Bildelemente im gespeicherten Videosignal verwendet wird, die bereits als Ersatz eingefügt worden sind, und daß die IdentifL.2rungseinrichtung (42) das niedrigstwertige Bit jedes Cjdewortes, das ein Bildelement des anfänglich gespeicherten Videosignals darstellt, auf den Binärwert »0« zwinst und daß die Identifizierungseinrichtung das niedrigstwertige Bit derjenigen Codewörter, die Ersatzbildelemente im gespeicherten Videosignal darstellen, auf den Binärwert »1« zwingt

19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet daß die Identifizierungseinrichtung (42) eine logische Schaltung enthält, weiche die Schalteinrichtung (32, 34) derart steuert, daß das Einsetzen eines Bildelementes des ankommenden Videosignals an die Stelle eines entsprechenden Bildelementes im gespeicherten Videosignal nur dann erfolgt wenn das letztgenannte Bildelement als niedrigstwertiges Bit eine »0« hat, und weiche das niedrigstwertige Bit des neu eingesetzten Bildelementes des ankommenden Videosignals beim Eintritt in die Umlauf schleife auf den Binärwert »1« Tvvingt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und auch eine Schaltungsanordnung zum Ableiten von Bildsignalen aus ankommenden Fernsehsignalen zur gleichzeitigen Wiedergabe getrennter Abbildungen eines bewegten Objekts gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 2.

Um die vollständig Bewegungsbahn eines Objekts in einem einzigen Bild aufzuzeigen, verwendet man seit vielen Jahren die sogenannte Stroboskop-Photographic, boi uer mit einer Folge von vielen Lichtblitzen gearbeitet wird. Diese Technik hat sich als brauchbarer und instruktiver Weg erwiesen, um beispielsweise die subtilen Änderungen des Bewegungsablaufs bei sportlichen Tätigkeiten sichtbar festzuhalten. Die Einrichtungen zum HersteH-n solcher Photographien enthalten eine stroboskopische Lichtquelle zur intermittierenden Beleuchtung des sieh bewegenden Objekts und einen schwarzen Szenenhintergrund, um das phptographiüche System durch die aufeinanderfolgenden Aufnahmen nicht überzubelichten. Da es bei dieser Technik erforderlich ist, den belichteten Film zu entwickeln, ist bei der photographischen Methode die gewonnene Bildinformation nicht sofort bzw. in »Realzeit« zugänglich.

Es sind verschiedene Methoden bekannt, ähnliche Effekte mittels der Fernsehtechnik zu erzielen. So offenbart die Zeitschrift »Electronics World« in der Ausgabe vom Mai 1963 einen Artikel »Recording Storage Tubes and Their Applications« die Verwendung einer Speicherröhre in Verbindung mit einem Fernsehsystem und einer damit synchronisierten Stroboskop-Blitzlampe, um verschiedene Phasen einer Bewegung zu verdeutlichen (vgl. zweitletzter Absatz des Artikels). Auch hier läßt sich die gewünschte Wiedergabe nicht in Realzeit Erhalten, außerdem ist aus den gleichen Gründen wie bei der oben erwähnten Stroboskop-Photographie neben der intermittierenden Lichtquelle auch ein dunkler Hintergrund erforderlich, was den Einsatzbereich einschränkt und z. B. Tageslichtaufnahmen im Freien unmöglich macht. Eine andere bekannte Methode (vgl. »Journal of the SMPTE«, Band 77, 1968, Seiten 1290—1291) besteht darin, ein die Szene am Anfang der Bewegung darstellendes Fernseh-Einzelbild aufzuzeichnen und anschließend in gewählten Zeitabständen weitere Einzelbilder der Szene aufzunehmen und ebenfalls zu speichern. Bei der Wiedergabe werden die gespeicherten Bilder gleichzeitig abgerufen und unter Subtraktion des Anfangsbildes einander überlagert, um verschiedene Bewegungsphasen in einer einzigen Darstellung, unter Auslöschung des statischen Hintergrundes, zu zeigen. Bei dieser Technik bedarf es zwar weder einer Blitzlampe, noch eines dunklen Hintergrundes, jedoch benötigt man Speicherkapazität für mehrere Fernseh-Einzelbilder und entsprechend viele Leseeinrichtungen zur gleichzeitigen Ausiesung. Außerdem erfolgt die gleichzeitige Darstellung der jeweils vorangehenden Bewegungsphasen nicht in Realzeit, also nicht im Laufe der stattfindenden Bewegung, sondern erst am Ende der Einspeicherung aller aufeinanderfolgenden Einzelbilder.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit minimalem Speicheraufwand eine Fernsehwiedergabe zu erhalten, welche die Bewegung eines Objekts in einer beliebig beleuchteten Szene während eines bestimmten Zeit-Intervalls darstellt, so daß zusätzlich zur gezeigten gegenwärtigen Position eine Vielzahl früherer Positionen, beginnend mit dem Anfang des Zeitintervalls, ebenfalls abgebildet wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, wie es im Patentanspruch 1 beschrieben ist Eine die gestellte Aufgabe lösende Anordnung ist im Patentanspruch 2 gekennzeichnet

Bei dem erfindungsgemäßen Prinzip wird also, ähnlich wie bei der vorstehend beschriebenen Überlagerungsmethode, zunächst ein Einzelbild der ankommenden Fernsehinformation, das die Szene am Beginn einer wählbaren Zeitspanne darstellt, gespeichert Anders als beim Stand der Technik wird dieses gespeicherte Bild jedoch nicht unverändert für eine spätere Mischung aufbewahrt, sondern es werden Bildelemente dieses Bildes mit entsprechenden Bildelementen ausgewählter Einzelbilder verglichen, die nacheinander während der wählbaren Zeitspanne ankommen. Beim Feststellen eines Unterschieds zwischen entsprechenden Bildelementen des gespeicherten und der nacheinander ankom- ω menden Bilder wird das Bildelement des neu ankommenden Bildes als Ersatz im gespeicherten Bild eingefügt und als eingefügtes Element kenntlich gemacht, falls das entsprechende Bildelement eines vorhergehenden der nacheinander ankommenden Bilder nicht bereits infolge eines festgestellten Unterschiedes kenntlich gemacht und als Ersatz eingefügt worden ist Die Frequenz der Vergleiche, d. h. die Anzahl ankommender Fernsehbilder zwischen aufeinanderfolgenden Vergleichen, bestimmt im wiedergegebenen Bild den Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Positionen des bewegten Objekts. Diese Frequenz ist vorteilhafterweise steuerbar.

Bildspeicher, die eine selektive Manipulation einzelner Bildelemente zulassen, sind an sich bekannt, etwa aus dem Tagungsband der 5. Jahrestagung der Fernseh- und Kinotechnischen Gesellschaft e. V. (Vortrag 38), wo als mögliche Anwendung jedoch nur die Erzielung geometrischer Effekte wie Positionierung, Teilungseffekte, Spiegeleffekte, Echoeffekte und Bildgrößenänderungen erwähnt sind, in anderem Zusammenhang ist es auch bekannt, nacheinander aufgenommene Fernsehbilder miteinander zu vergleichen, um beim Feststellen eines Unterschiedes bestimmte Maßnahmen zu treffen. Diese Maßnahmen sind in den bekannten Fällen entweder eine weitere Analyse der festgestellten Unterschiede zu Überwachungszwecken und Alarmgebung (vgl. Radio mentor electronic, 1977, Heft 9, Seiten 378-380 und Heft 10, Seiten 414-416) oder aber die Öffnung eines Übertragungsweges für sogenanntes Differenzbild-Fernsehen (vgl. A. E.Ü., Band 7, Seiten 63-70). Im ersteren Fall wird überhaupt keine sichtbare Darstellung von Objekten angestrebt, und im zweiten Fall soll eine möglichst naturgetreue Fernsehwiedergabe erfolgen, also keine Trickdarstellung mit gleichzeitiger Wiedergabe früherer Positionen eines bewegten Objekts.

Eine erfindungsgemäße Anordnung ist in entsprechender Ausführungsform in der Lage, die Signalinformation, welche die Vielzahl der dargestellten Objektpositionen repräsentiert, nach dem Ende des wählbaren Zeitintervalls festzuhalten. Vorteilhafterweise kann die Anordnung so ausgebildet sein, daß es möglich ist, eine in der vorstehend beschriebenen Weise gestaltete Wiedergabe in Farbe zu erhalten, ohne gezwungen zu sein, die Natur des Bildhintergrundes in anderer Weise einzuschränken, als es normalerweise zur Erzielung guter Fernsehbilder erforderlich ist, und ohne irgendwelchen Beschränkungen hinsichtlich der Herkunft oder der Quelle des eingangsseitigen Fernsehsignals zu unterliegen.

Die genannten und andere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 3 bis 19 gekennzeichnet

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen an Hand von Zeichnungen näher erläutert

Fig. 1 zeigt eine Reihe von drei Illustrationen, die in graphischer Weise die allgemeine Funktion der Erfindung veranschaulichen;

F i g. 2 ist ein Blockschaltbild des Grundsysteir . zur Realisierung der Funktion der Erfindung;

Fig.3 ist ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines Systems zur farbfernsehmäßigen Darstellung und Aufzeichnung von Bewegungsbahnen;

F i g. 4 ist ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform eines Teils des Systems nach F i g. 3;

Fig.5 ist ein Funktionsblockdiagramm einer im System nach Fig.3 brauchbaren Schaltungsanordnung zum Feststellen einer Relativbewegung zwischen vergangenen und gegenwärtigen Fernsehbildern.

Wie die vorliegende Erfindung die »Geschichte« sich bewegender Objekte in einer Szene speichert und wiedergibt, um die Bewegungsbahn des Objekts betrachten zu können, ist schematisch in F i g. i anhand eines Beispiels veranschaulicht, bei dem ein Golfball in Richtung auf das Loch geschlagen wird. Im Augenblick,

wo die Wiedergabe und Aufzeichnung einer Bewegungsbahn begonnen werden soll, das heißt im Moment des Auftreffens des Schlägers auf den Golfball, veranlaßt die Bedienungsperson das System, in diesem Augenblick ein einzelnes Fernsehbild zu· speichern. Dieses gespeicherte Vollbild, das in F i g. 1 mit »Bezugsbild« bezeichnet ist, würde bei seinerWiedergabe folgendes zeigen: das Rasenstück, die Fahne im Loch, . die Startposition des Balls und natürlich den Golfspieler, «der den Schläger gerade in Kontakt mit dem.Ball bringt. 'Dieses gespeicherte Bezugsbild wird das ganze Intervall hindurch, während die Bewegung des Balls bedeutend ist, als ein Vergleichs- oder Referenzbild verwendet, um im Vergleich mit diesem Bild festzustellen, welche Elemente der Szene eine Bewegung erfahren haben. Im hier betrachteten Fall handelt es sich dabei um das Durchziehen des Schlägers und die Bewegung des Balls zum Loch. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Bezugsbild in einem digitalen Vollbildspeicher gespeichert, natürlich können auch andere verfügbare Einrichtungen zum Speichern von Fernsehvollbildern verwendet werden, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Nachdem zum »Start«-Zeitpunkt ein eingefrorenes Bezugsbild hergestellt ist, wird jedes Bildelement des gespeicherten Bildes periodisch mit jedem Bildelement des dem System anschließend zugeführten Videosignals verglichen. Da sich der Ball in einer ansonsten stillstehenden Szene bewegt, führt dieser Vergleich des gespeicherten Bezugsbildes mit ausgewählten aufeinanderfolgenden Bildern des neuen Videosignals zu einem Differenzsignal. Aufeinanderfolgende dieser Differenzsignale, die aufeinanderfolgende neue Ballpositionen darstellen, können in einer geeigneten Speichereinrichtung gespeichert werden und würden im Fall ihrer Wiedergabe den Weg des Balls zeichnen, wie es schematisch das mit »Differenzbild« in Fig. 1 bezeichnete Diagramm zeigt. Wenn die Kamera während der Zeit, die der Ball für seine Bewegung von seiner anfänglichen Ruheposition bis zu seinem Anhalten braucht, stillgehalten wird, dann bleibt die gesamte Hintergrundinformation der Szene statisch und bringt daher keine Eingangssignale in den »Differenzspeicher«. Die gewonnenen Differenzsignale werden in das gespeicherte Bezugsbild eingesetzt, um ein stillstehendes Bild zu erzeugen, in dem viele Positionen des Balls abgebildet sind, welche die Bewegungsbahn des Balls nachzeichnen, wie es in der dritten Illustration der F i g. 1 gezeigt ist Die Differenzspeichereinrichtung muß so beschaffen sein, daß ein einmal gespeichertes Differenzbildelement nicht noch einmal geändert wird, bevor eine Bildlöschung erfolgt

Wenn eine bewegungsanzeigende Differenz zwischen den neuen Bildelementen und entsprechenden Bildelementen des Bezugsbildes gefühlt wird, dann arbeitet die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Wirklichkeit so, daß die betreffenden Bildelemente sofort diejenigen Bildelemente ersetzen, die anfänglich an dieser Stelle im Bildspeicher gewesen sind. Falls beim nächsten Vergleich, der dem vorangegangenen Vergleich um ein oder mehrere Vollbilder folgt, eine Differenz gefühlt wird, dann ersetzt das Differenzsignal diejenigen Bildelemente, die an der neuen Position des Balls anfänglich im Bildspeicher gespeichert waren. Dieser Vorgang setzt sich fort über die gesamte Zeitperiode, während welcher die Bewegungsbann des Balls dargestellt werden soll, wobei die Dauer dieser Periode durch die Bedienungsperson gesteuert werden kann. Die geänderten Bildelemente im Bildspeicher dürfen während dieser Periode nicht erneut geändert werden. Somit speichert das System aufeinanderfolgende Positionen des Ballsi, wenn dieser seinen Weg verfolgt, bis er am Ende in das Loch fällt oder anderswo anhält. Das Ende der Periode wird durch Betätigung eines Stopschalters festgelegt oder, alternativ, mit dem Ablauf einer automatisch bestimmten und vorgewählten Zeitspanne, worauf das eingefrorene Bild mit allen den

ίο verschiedenen Positionen!des Balls darstellbar ist. Diese Bildinformation kann unbegrenzt gespeichert werden oder gewünschtenfalls gelöscht werden, sobald die Aktion vorüber ist.

Die Folge der Bildinformation kann in verschiedener Weise wiedergegeben werden. Eine erste Weise besteht zum Beispiel darin, ein Bezugsbild bei Betätigung eines »Start«-Schalters zu speichern, das gespeicherte Videosignal und die Ersatzbildelemente ab dem Augenblick des »Starts« bis zur Beendigung der Aktion wiederzugeben und nach Betätigung des »Stop«-Schaiters die Wiedergabe des Bezugsbildes mit allen ersetzten Bildelementen fortzusetzen.

Bej einer anderen Art wird im Augenblick des »Starts« ein Bezugsbild gespeichert, und wie oben werden Ersatzbildelemente bei ihrem Erscheinen während der Aktionsperiode in dieses Bild eingefügt. Wiedergegeben während der Aktionsperiode wird jedoch das Livebild gemeinsam mit den Ersatzbildelementen, so wie sie auftreten. Nach Betätigung des »Stop«-Schalters am Ende der Aktionsperiode wird das gespeicherte Bezugsbild mit allen seinen Ersatzbildelementen wiedergegeben. In diesem Fall ist die wiedergegebene Aktion während der Zeitspanne zwischen »Start« und »Stop« im wesentlichen live, man sieht den Ball sich kontinuierlich zum Loch bewegen, aber hinter dem sich bewegenden Ball sieht man auch die festgehaltenen Bilder seiner vorherigen Positionen. Bei dieser Betriebsart ist es möglich, die Wiedergabe der Ersatzbildelemente und/oder des gespeicherten Bezugsbildes bis zum Ende des ausgewählten Zeitintervalls oder bis zum Zeitpunkt »Stop« zu verzögern. Von der einen oder der anderen der vorstehend beschriebenen Wiedergabearten kann abgewichen werden, indem man alle Bildelemente außer den Ersatzbildelementen vollständig unterdrückt, so daß der unbewegte Hintergrund schwarz erscheint Die Schwarzfärbung stationärer Szenenbereiche kann bei der endgültigen Stillbildwiedergabe erfolgen und dadurch erreicht werden, daß man nur den Inhalt des »Differenzbildes« wiedergibt

Die grundlegenden Merkmale eines Systems zur Durchführung der vorstehend beschriebenen Funktionen sind in Fig.2 veranschaulicht Das dort gezeigte System enthält eine Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung 10, eine Ersatzbild-Verzögerungseinrichtung 12, und ferner zwei Multiplexer 14 und 16 mit jeweils zwei Eingängen a und b und einem Steueranschluß c, der bei Erregung entscheidet, welcher der beiden Eingänge des betreffenden Multiplexers auf den Multiplexerausgang d gekoppelt wird. Das System enthält ferner einen Vergleicher 18 und einen Schalter 20, der auf einer geöffneten Position R oder auf einer geschlossenen Position S stehen kann. Das ankommende Videosignal, das zum Beispiel von einer Fernsehkamera stamme, wird dem einen Eingang des Vergleichers 18 und außerdem dem unteren Eingang b des Multiplexers 16 zugeführt Der Ausgang d des multiplexers 16 ist mit dem unteren Eingang b des Multiplexers 14 verbunden, und wenn der Schalter 20 in der geschlossenen Position

S steht, dann ist der besagte Multiplexerausgang auch mit dem Eingang der Ersatzbild-Speichereinrichtung 12 verbunden, deren Ausgang mit dem oberen Eingang a des Multiplexers 16 verbunden ist. Der Ausgang d des Multiplexers 14 führt zum Eingang der Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung 10, deren Ausgang mit dem oberen Eingang a des Multiplexers 14 und außerdem mit dem zweiten Eingang des Vergleichers 18 verbunden ist. Ein an der Klenime 22 zugeführtes Steuersignal wird ^lden Steueranschlüssen c der beiden Multiplexer *' »angelegt und veranlaßt sie beide, entweder das an ihrem Eingang a oder das an ihrem unteren Eingang b erscheinende Signal auszuwählen. Die Multiplexer, die von irgendeinem handelsüblichen Typ in digitaler oder analoger Bauweise sein können, machen es möglich, daß die beiden Verzögerungseinrichtungen in einem Umlaufbetrieb arbeiten, um jede beliebige darin gespeicherte Information festzuhalten, gewünschtenfalls auf unbegrenzte Zeit.

Um Resultate zu erzielen, wie sie weiter oben in kurzer Zusammenfassung beschrieben wurden, hat das mit dem Funktionsschema nach Fig.2 dargestellten System drei Betriebszustände: einen »rückgesetzten« Zustand, in dem es keinen Effekt auf das ankommende Videosignal ausübt, einen »Start«-Zustand und einen »Stop«-Zustand. Im zurückgesetzten Zustand steht der Schaber 20 in seiner geöffneten Stellung R, und das an den i>teueranschluß der beiden Multiplexer gelegte Steuersignal ist so beschaffen, daß jeder der beiden Multiplexer das an seinem unteren Eingang b erscheinende Signal wählt. Man erkennt, daß in diesem Zustand das ankommende Videosignal nacheinander über die Multiplexer 16 und 14 zur Ausgangsklemme des Multiplexers 14 übertragen wird. Bei geöffnetem Schalter 20 hat das ankommende Videosignal keinen Einfluß auf die Ersatzbild-Verzögerungseinrichtung 12, und obwohl das am Ausgang des Multiplexers 14 erscheinende Signal zum Eingang der Bezugsbiid-Verzögerungseinrichtung 10 gelangt, beeinflußt es das Ausgangssignal nicht, da der Eingang a des Multiplexers 14 unwirksam gemacht ist.

Wenn die Bedienungsperson dieses Systems den Beginn einer Handlung sieht, die sie aufzuzeichnen wünscht, stellt sie den »Start«-Zustand ein, etwa durch Drücken eines Knopfs, wodurch der Schalter 20 in seiner Stellung 5 geschlossen wird und der Wert des an der Klemme 22 angelegten Steuersignals so geändert wird, daß beide Multiplexer 14 und 16 das ihrem jeweiligen oberen Eingang zugeführte Signal wählen. Der genaue Zeitpunkt, zu dem das Steuersignal die Umschaltung auf die oberen Eingänge der Multiplexer bewirkt, ist zeitlich mit dem Vertikalsynchronimpuls des ankommenden Videosignals abgestimmt, um sicherzustellen, daß die Aktionen der verschiedenen Teile des Systems am Beginn und am Ende eines bestimmten Fernsehvollbildes stattfinden. Im Augenblick des »Starts« wird das in der Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung 10 enthaltene Fernsehvollbild gegriffen und über den Multiplexer 14 umlaufen gelassen. Dieses Bild stellt dann das in F i g. 1 gezeigte »Bezugsbild« dar. Dieses gespeicherte Bild wird außerdem Punkt für Punkt (das heißt Bildelement für Bildelement) mit dem ankommenden Videosignal im Vergleicher 18 verglichen, der immer dann ein Ausgangssignal Δ erzeugt, wenn zwischen dem gespeicherten Videosigna! im Bezugsbild und dem ankommenden Videosignal eine endliche Differenz besteht, die eine Bewegung Dedeutet Wenn der Wert des Signals Δ nicht Null ist und das

Ausgangssignal Z der Ersatzbild-Verzögerungseinrichtung 12 Null ist, dann wird das Steuersignal an der Klemme 22 geändert, um den unteren Eingang b an den beiden Multiplexern zu wählen. Dies hat zur Folge, daß während des kurzen Intervalls, in dem die Größe Δ nicht Null ist, eine Ersatzinformation in das umlaufende Bezugsbild eingesetzt wird. Wenn die Größe Δ auf den Wert Null zurückkehrt, wählt das Steuersignal wieder den oberen Eingang der beiden Multiplexer. Dieses

ίο Spiel mit den Vergleichen zwischen dem gespeicherten Videosignal im Bezugsbild und ausgewählten aufeinanderfolgenden Bildern des ankommenden Videosignals geht so lange weiter, wie die Bedienungsperson die Spur des sich bewegenden Objekts in einer Szene mit ansonsten statischem Hintergrund aufzuzeichnen wünscht. Am Ende dieser Zeit stellt die Bedienungsperson den »Stop«-Zustand des Systems ein, zum Beispiel durch Drücken eines entsprechenden Knopfes (nicht dargestellt). Mit dem Einstellen des »Stop«-Zustandes wählt die Steuerung permanent den jeweils oberen Eingang an den beiden Multiplexern mit der Folge, daß die Ersatzbild-Verzögerungseinrichtung 12 keinen Einfluß auf den Ausgang des Multiplexers 14 nimmt und daß das gespeicherte Bezugsbild einschließlich der Ersatzinformation, die durch den beschriebenen Vergleichsvorgang darin eingefügt wurde, am Ausgang des Multiplexers 14 erscheint.

Man erkennt, daß das Signal an der Steuerleitung bestimmten logischen Funktionen folgen muß, um die Wahl zwischen den oberen und den unteren Eingängen der beiden Multiplexer zu den jeweils richtigen Zeitpunkten zu treffen. In der Fig. 2 sind keine speziellen Mittel zur Durchführung der geforderten logischen Funktionen dargestellt für einen einschlägig bewanderten Durchschnittsfachmann ist es jedoch keine Schwierigkeit, geeignete logische Schaltungen zur Realisierung der gewünschten Betriebsart zu entwerfen.

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Einsetzens von Ersatzinformationen in das Bezugsbild bei ihrem Empfang und des Entnehmens des Ausgangssignals aus der Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung 10 besteht darin, zu passenden Zeitpunkten zwischen der Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung 10 und der Ersatzbild-Verzögerungseinrichtung 12 umzuschalten und das Ausgangssignal von der einen oder der anderen der Verzögerungseinrichtungen zu entnehmen. Wenn man diesen alternativen Weg wählt ist es jedoch notwendig, nach Einstellen des »Stop«-Zustandes weiterhin zwischen dem Bezugsbild und dem Ersatzbild so lange hin und her zu schalten, wie das Bild im eingefrorenen Zustand gehalten werden soll.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß das Signal Z am Ausgang der Ersatzbild-Verzögerungseinrichtung 12 nichts anderes tut als eine Anzeige dafür zu liefern, ob der Ausgang dieser Verzögerungseinrichtung zu irgendeinem Zeitpunkt gleich Null oder nicht gleich Null ist Hat dieser Ausgang den Wert Null zur selben Zeit wo Δ nicht gleich Null ist dann wird das gewünschte logische Signal an die Steuerleitung gelegt Da bei dem Signal Z als einziges Kriterium nur interessiert, ob es gleich Null ist oder nicht ist es möglich, wie es später noch ausführlicher erörtert wird, bei Kodierung des Videosignals in einer 8-Bit-Pulscodemodulation einen Speicher für die Ersatzbild-Verzögemngseinrichtung zu verwenden, der nur ein einziges Bit für die Dauer eines Vollbildes zu speichern braucht anstatt eines 8-Bit-Speichers für eine Vollbilddauer. Dies vermindert die erforderliche Speicherkapazität

von ungefähr zwei Millionen Bits auf ungefähr eine Viertelmillion Bits, und durch weitere (noch zu beschreibende) Verfeinerungen des Systems ist eine hoch weitere Vereinfachung der Speicherung der Ersatzinformation möglich, die aus periodischen Vergleichen der Videoinformation im Bezugsbild und in aufeinanderfolgenden Bildern des ankommenden Videosignals resultiert.

Vorstehend wurde ein Grundprinzip beschrieben, wie die Bahn eines sich bewegenden Objekts in einer Szene mit ansonsten statischem Hintergrund gespeichert und wiedergegeben werden kann. Dieses Prinzip !äß't sich in jedem der derzeit gebräuchlichen Farbfernsehsysteme anwenden. Anhand der F i g. 3 sei nun eine bevorzugte AusführungbfoTn der Erfindung beschrieben, und zwar in Verbindung mit dem NTSC-Fernsehen und in digitaler Technik. Das beispielsweise von einer Farbfernsehkamera kommende Videoeingangssignal auf der Eingangsleitung 30 sei in Pulscodemodulation (PCM) unter Verwendung eines 8-Bit-Codes gemäß der in der US-Patentschrift 39 46 432 beschriebenen Technik verschlüsselt und wird den unteren Eingängen b zweier Multiplexer 32 und 34 zugeführt und außerdem an einen Eingang eines Vergleichers 36 gelegt, der in der Figur mit »Bildpunktvergleich« beschriftet ist Der Ausgang d des Multiplexers 34 ist mit dem Eingang einer Verzögerungseinrichtung 38 verbunden, deren Verzögerungszeit 525 -H-T beträgt wobei H die Dauer einer Fernsehzeilenperiode ist. Das heißt, die Verzögerungseinrichtung 38 verzögert die ihr zugeführten Ssgnale um eine Vollbildperiode, da beim NTSC-System jedes Vollbild aus 525 Zeilen besteht. Tatsächlich ist in der Praxis die Verzögerungszeit etwas kurzer als eine Vollbildperiode, und zwar um das Zeitmaß τ, um die nebenbei auftretenden Schleifenverzögerungen zu berücksichtigen, die durch andere Bauteile wie etwa den Multiplexer 34 in der Umlaufschleife eingeführt werden, in einem System, das mit Erfolg ausprobiert worden ist, hat die 525-H-Verzögerungseinrichtung die Form eines digitalen Vollbildspeichers mit einer Kapazität zur Speicherung eines pulscodemodulierten Fernsehvollbildes. Die spezielle Form des Vollbildspeichers ist unwichtig, er kann aus Schieberegistern, Speichern mit wahlweisem Zugriff oder irgendwelchen anderen Arten adressierbarer Speicher bestehen. Wichtig ist, daß bei digitaler Verarbeitung eine im wesentlichen unbegrenzte Zeitgenauigkeit erreicht werden kann. Das Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung 38 wird einem Kammfilter 40 bekannter Konstruktion zugeführt das mit dem lokalen Farbart-Bezugssignal synchronisiert ist und zwei Ausgangssignale liefert: ein erstes Signal Y+ C(das im wesentlichen dem Eingangssignal des _K.ammfilters entspricht) und ein zweites Signal Y+ C (t), das h^e.ißt die Leuchtdichtekomponente plus der invertierten Farbartkomponente, wobei die Farbartinversion als Funktion der Zeit erscheint Genauer gesagt: im einen Vollbild ist die Farbart invertiert im nächsten Vollbild ist sie nicht invertiert, im darauffolgenden Vollbild ist sie wieder invertiert usw., um sicherzustellen, daß der Farbhilfsträger im Ausgangssignal des Vollbildspeichers 38 stets in richtiger Phasenbeziehung mit dem lokalen Farbart-Bezugssignal steht denn wenn ein Vollbild im NTSC-System umläuft, muß seine Farbartkomponente mit jeder der aufeinanderfolgenden Vollbildperioden invertiert werden. Das Ausgangssignal Y+ C vom Kammfilter 40 bildet ein zweites Eingangssignal für den Vergleicher 36 und gelangt außerdem zum oberen Eingang a des Multiple-

xers 34. Der mit den starken Linien gezeichnete Signalweg vom Ausgang des Multiplexers 34 über die Verzögerungseinrichtung 38, das Kammfilter 40 und zurück zum oberen Eingang des Multiplexers 34 ist also die Umlaufschleife für das in der Verzögerungseinrichtung 3« gespeicherte Vollbild.

In der Anordnung nach Fig.3 ist ferner eine sogenannte Markierungseinheit 42 vorgesehen, die <Xen Zweck hat, das Einfügen von Ersatzinformationen in das

ίο gespeicherte Bezugsbild zu steuern, wenn der Vergleicher 36 eine Bewegung zwischen dem gespeicherten Bezugsbild und ausgewählten Vollbildern des ankommenden Videosignals fühlt. Die Markierungseinheit 42 ist nicht eine Speichereinrichtung wie im Falle des Systems nach Fig.2, sondern eher eine logische Schaltung, die auf verschiedene Eingangssignale anspricht, um zu passenden Zeiten ein Steuersignal auf den Multiplexer 34 zu geben, so daß Ersatzinformation in das Bezugsbild eingefügt wird. Diese logische Schaltung hat drei Eingänge. An einem ersten Eingang wird das niedrigstwertige Bit (LSB) des 8-Bit-Codes des gespeicherten Bildes aus der Verzögerungseinrichtung 38 empfangen, und ein zweiter Eingang empfängt ein logisches Aussagesignal Δ, das erzeugt wird, wenn da·" Vergleichsergebnis zwischen dem gespeicherten Vollbild und einem ausgewählten ankommenden Vollbild einen willkürlichen Schwellenwert übersteigt Ei ist unwesentlich, ob das Aussagesignal Δ positiv oder negativ ist, so lange die Logik der Markierungseinheit 42 so ausgelegt ist, daß sie das Signal richtig auffaßt Ein dritter Eingang der Markierungseinheit 42 wird über eine Leitung 44 beaufschlagt, die mit »Bedienungssteuerung Nr. 1« bezeichnet ist und die außerdem an den Steuereingang c des Multiplexers 34 angeschlossen ist.

Ein erster Ausgang der Markierungseinheit 42, der mit »Zwinge LSB = 1« bezeichnet ist, ist mit der Umlaufschleife verbunden. Ein an diesem Ausgang erscheinendes Signa! zwingt das niedrigstwertige Bild des 8-Bit-Codes des umlaufenden Signals auf den Logikwert »1«. Ein zweiter Ausgang der Markierungseinheit 42 legt ein mit »Markierungssteuerung« bezeichnetes Signal an den Multiplexer 34, immer wenn Δ und das niedrigstwertige Bild des umlaufenden Videosignals gleichzeitig gleich »0« sind. Eine zweite Steue¹ leitung 46, mit »Bedienungssteuerung Nr. 2« bezeichnet, ist mit dem Steuereingang c des Multiplexers 32 verbunden und bestimmt, ob das System im kontinuierlichen Betrieb oder im Abfragebetrieb laufen soll. Die Leitung 46 dient außerdem als »Stop«-Steuerleitung. Eine weitere Steuerleitung 48 mit der Bezeichnung »Abfragehäufigkeit« führt zum Multiplexer 34 und liefert ein Signal entsprechend einem Logikwert, der davon abhängt, wie groß die von der Bedienungsperson gewählte Häufigkeit oder Folgefrequenz ist mit der die Bewegung im Bild auf den neuesten Stand gebracht wird. Die Bedeutung dieses Teils des Systems wird weiter unten noch erläutert werden. Schließlich wird das niedrigstwertige Bit in der mit den dicken Linien gezeichneten Schleife über eine Leitung 50 auf einen zweiten Steuereingang des Multiplexers 32 gekoppelt, um zu bewirken, daß das gespeicherte Bezugsbild auf den Ausgangsanschluß 52 des Systems gegeben wird, wenn der Multiplexer 32 durch Betätigung der »Bedienungssteuerung Nr. 2« entsprechend konditioniert ist Die Logikzustände an den Leitungen 50 und 46 veranlassen den Multiplexer 32, von seinem Eingang b auf seinen Eingang a umzuschalten, was das Einfügen von früheren Ersatzdaten in ein Videosignal bedeutet

das ansonsten live ist

Wie im Falle des Funktionsdiagramnis nach Fig.2 gibt es auch bei dem System nach Fig.3 die drei Betriebszustände »rückgesetzt«, »Start« und »Stop«. Im rückgesetzten Zustand ist die »Start«-Leitung 44 »ausgeschaltet«, uid die Ausgänge »Markieningssteuerung« und »Zwinge LSB = 1« der Markierungseinheit 42 sind beide »ausgeschaltet«. Da der Multiplexer 34 den Eingang zur Umlaufschleife wählt, läuft im rückgesetzten Zustand in der Schleife nichts um, weil der Eingang b ausgewählt ist. Das Ausgangssignal am Ausgangsanschluß 52 des Systems entspricht dem Videoeingangssignal auf der Eingangsleitung 30, da der Multiplexer 32 so konditioniert ist, daß er das Eingangssignal wählt, ausgenommen in der mit abgefragtem Ausgang arbeitenden Betriebsweise. Der Betrieb ist normalerweise kontinuierlich, wenn nicht die »Bedienungssteuerung Nr. 2« betätigt ist

Im »Startw-Zustand ist die »Start«-Leitung 44 erregt (»eingeschaltet«), was bewirkt daß der Multiplexer 34 ein Bezugsbild in die Umlaufschleife koppelt und daß ferner der mit »Markierungssteuerung« bezeichnete Ausgang der Markierungseinheit 42 die Steuerung des Multiplexers 34 übernimmt so daß immer wenn während der Zeit des Umlaufens des Bezugsbildes das niedrigstwertige Bit gleich Null und Δ—\, der Multiplexer 34 auf seinen Eingang b schaltet, um Ersatzinformation aus dem ankommenden Videosignal cnzunehmen. Wenn das System im kontinuierlichen Betrieb iäuft bewirkt das Erscheinen einer »1« als niedrigstwertiges Bit auf der Leitung 50, die zum oberen Steuereingang des Multiplexers 32 führt, daß dieser Multiplexer farbphasenkorrigierte umlaufende Ersatzdaten auswählt die an seinem oberen Eingang a erscheinen.

Oer »Stop«-Zustand des Systems wird durch Betätigung der »Bedienungssteuerung Nr. 2« eingestellt womit ein Steuersignal an den Steuereingang c des Multiplexers 32 gelegt wird, das diesen Multiplexer veranlaßt, das an seinem oberen Eingang 3 erscheinende -to Signal Y+C(t) auszuwählen. Die »Bedienungssteuerung Nr. 1« macht außerdem das mit »Markierungssteuerung« bezeichnete Signal unwirksam, so daß der Multiplexer 34 in seinem den Umlaufbetrieb sichernden Zustand gehalten wird. Da der Multiplexer 34 in diesem ^ Zustand das an seinem oberen Eingang a zugeführte Signal auswählt, läßt er weiterhin das Originalbezugsbild plus alle die Ersatzdaten umlaufen, die ihm zwischen Betätigung der »Startsteuerung und Betätigung der »Stop«-Steuerung zugegeben worden sind.

Für den einwandfreien Betrieb des Systems ist es wesentlich, daß die Ersatzinformation, die aufgrund des Fühlens einer Bewegung zwischen dem gespeicherten Bild und dem ankommenden Videosignal in das umlaufende gespeicherte Bild eingefügt worden ist, in solcher Weise identifiziert ist. daß sie durch nachfolgende Vergleiche zwischen der gespeicherten und der ankommenden Videoinformation nicht »gelöscht« wird, denn andernfalls ginge die Möglichkeit verloren, aufeinanderfolgende beabstandete Positionen des be· wegten Objekts (das heißt des Golfballes beim vorliegenden Beispiel) wiederzugeben. Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 wird dies ohne die Notwendigkeit einer Speichereinrichtung großer Kapazität dadurch erreicht, daß der Beitrag des niedrigstwertigen ^έ5 Bits des 8-Bit-Codesignals zur Amplitudenauflösung geopfert wird und daß dieses Bit statt dessen als Kodierinformation zur Identifizierung der erneuerten Bildelemente verwendet wird. Zu diesem Zweck wird das niedrigstwertige Bit jedes 8-Bit-Wortes willkürlich auf Null gezwungen, wenn es in den Multiplexer 34 eintritt, so daß alle in den Multiplexer 34 einlaufenden Bfldelemente nur sieben Bits für die Amplitudeninformation enthalten und ein Bit als Code für die Information, ob es sich bei dem Wort um Ersatzdaten handelt Alle Bildelemente des anfänglich mit der Umlaufschleife gespeicherten Bezugsbildes haben somit acht Informationsbits, deren niedrigstwertiges stets gleich »0« ist Wenn der Vergleicher 36 feststellt daß zwischen neuen Bildelementen und entsprechenden Elementen in der Umlaufschleife ein Unterschied besteht dann wird das ankommende Bildelement durch die Logik der Markierungseinheit 42 »markiert« indem sein niedrigstwertiges Bit, das bisher gleich »0« war, auf »1« gebracht, und die derart markierten Elemente ersetzen dann sofort die betreffenden anfänglich im gespeicherten Bild gewesenen Elemente. Es ist jedoch hervorzuheben, daß ein Codewort für ein Bildelement der Videoeingangsinformation, dessen niedrigstwertiges Bit auf »1« gezwungen ist nur dann in das gespeicherte Bild eingefügt wird, wenn das entsprechende Element des gespeicherten Bildes nicht bereits eine »1« als niedrigstwertiges Bit hat Das heißt wenn an einer gegebenen Stelle im Bezugsbild (größtenteils Hintergrund) das niedrigstwertige Bit eine »1« geworden ist dann kann diese Stelle niemals mehr in der Periode zwischen »Start« und »Stop« geändert werden. Anders ausgedrückt nimmt der Bildspeicher 38 anfänglich mit Betätigung der »Startsteuerung ein Vollbild der Videoinformation auf, und die niedrigstwertigen Bits der die einzelnen Bildelemente darstellenden 8-Bit-Wörter werden automatisch gleich »0«, womit diese Wörter als solche gekennzeichnet sind, die einer Änderung offenstehen. Wenn der Golfball (beim vorliegenden Beispiel) oder irgendein anderes Objekt in einem ansonsten praktisch statischen Sichtfeld anfängt seine Position zu ändern und dadurch »bewegte« Bildelemente hervorruft können diese Elemente willkürlich ebenfalls jeweils eine »0« an ihrer niedrigstwertigen Bitstelle haben. Wenn sie dann durch die beschriebene Aktion des Systems in den Bildspeicher eingesetzt werden, um die anfänglich an entsprechenden Positionen des hauptsächlich aus Hintergrundinformationen bestehenden Bezugsbiides gewesenen Elemente zu ersetzen, dann werden ihre niedrigstwertigen Bits auf »1« gezwungen, und wenn ein Codewort einmal eine »1« an seiner niedrigstwertigen Bitstelle erhalten hat, wird es in diesem Betriebszyklus des Systems niemals mehr geändert

In der bisherigen Beschreibung der Systeme nach den F i g. 2 und 3 ist wenig darüber ausgesagt worden, wie die Ersatzinformation ohne Verlust der Farbartinformation in das Bezugsbild eingefügt wird, angesichts der Tatsache, daß beim NTSC-System die Phase des Farbhilfsträgers von Vollbild zu Vollbild umgekehrt wird. Es ist daher wichtig, daß die Farbhilfsträgerphase des neuen Materials, das in die im Bezugsbild gespeicherte Videoinformation eingefügt wird, die gleiche ist wie im gespeicherten Videosignal, denn -ansonsten würde die richtige Farbe in der Ersatzinformation verlorengehen. Theoretisch könnte das System nach Fig.3 befähigt werden, bei jedem neuen Vollbild des ankommenden Videosignals Ersatzinformationen an das Bezugsbild zu geben und die Farbartkomponente der Ersatzinformation vor ihrer Zuführung zum Bildspeicher 38 zu invertieren. Dieser Weg würde das

System jedoch unnötig kompliziert machen, und außerdem erhält man eine gefälligere und graphischere Wiedergabe, wenn die Vergleiche zwischen dem ankommenden und dem gespeicherten Videosignal weniger häufig gemacht werden. Wenn zum Beispiel das Vollbild Nr. 1 eines Fernsehbildes als Bezugsbild gespeichert ist und bis zum Vollbild Nr. 3 keine Erneuerung durch Ersatzinformationen erfolgt, dann kann die Ersatzinformation aus dem Vollbild Nr. 3 ohne Gefahr möglicher Farbphasendifferenzen zwischen der gespeicherten und der Ersatzinformation eingefügt werden, denn der Farbhilfsträger des Vollbildes Nr. 3 hat dieselbe Phase wie im Vollbild Nr. 1. Bei diesem Beispie! würde man also die Vergleiche zwischen dem gespeicherten und dem ankommenden Videosignal beim dritten, fünften, siebten, neunten usw. Vollbild des ankommenden Videosignals durchführen, und bei jeder gefühlten Bewegung würden Ersatzinformationen in das Bezugsbild an denjenigen Stellen eingefügt werden, die durch die aufeinanderfolgenden Positionen des sich bewegenden Objekts bestimmt sind. In Fällen wo die Bewegung des Objekts, dessen Bahn aufgezeichnet und wiedergegeben werden soll, relativ langsam vor sich geht, ist es gewöhnlich vorzuziehen, Ersatzinformationen weniger häufig als bei jedem zweiten Vollbild des ankommenden Videosignals einzufügen. So läßt sich beispielsweise die relativ langsame Geschwindigkeit eines geschlagenen Golfballes sehr wirksam darstellen, indem man Ersatzinformationen in nur eines von jeweils vier oder noch mehr der aus dem Bezugsbild genommenen Vollbilder einfügt, so daß ein klar erkennbarer Abstand zwischen aufeinanderfolgenden wiedergegebenen Positionen des sich bewegenden Objjkts erhalten wird. Um eine Anpassung an eine Vielzahl verschiedener Bewegungsgeschwindigkeiten des sich bewegenden Objekts zu ermöglichen, ist das System mit einem Steuereingang über die mit »Abfragehäufigkeit« bezeichnete Leitung 48 versehen. Dieser Steuereingang liefert einen Logikwert, der den Multiplexer 34 übergeordnet steuert (override control), «> um die Folgefrequenz, mit der das Bild auf den neuesten Stand der Bewegung gebracht wird, je nach Wahl der Bedienungsperson so voreinzustellen, daß eine Erneuerung mit jedem zweiten oder jedem vierten oder jedem sechsten oder jedem achten (oder jedem anderen « geradzahligsten) Vollbild des ankommenden Videosignals erfolgt. Wie weiter oben dargelegt wurde, hat bei jeder dieser Abfragefrequenzen die Ersatzinformation die korrekte Farbphase und kann als neues Bildelement (oder neue Bildelemente) in den Bildspeicher an die Stelle der vorherigen entsprechenden Elemente des Bezugsbildes gesetzt werden. Im Falle eines auf einem Rasenstück geschlagenen Golfballes ersetzen diese aufeinanderfolgenden Ersatzinformationen das Rasengrün in der statischen Szene durch einen weiGer. Ball.

Bei der vorstehenden Beschreibung des Systems nach F i g. 3 wurde zugrundegelegt, daß als Bezugsbild ein Vollbild der Videoinformation gespeichert wird. Bei einem mit Erfolg ausprobierten System ist die Verzögerungseinrichtung 38 jedoch so ausgelegt, daß sie ein Bild liefert, in dem ein eingefrorenes Teilbild mit Jisich selbst verflochten ist. Man weiß seit langem, daß 'eine Bildstillsetzung im allgemeinen unannehmbar ist, wenn ein echtes eingefrorenes Vollbild wiedergegeben wird, das aus zwei voll verflochtenen Teilbildern besteht. Der Grund hierfür liegt darin, daß das zeitliche Nebeneinander zweier Teilbilder, die zeitlich getrennt aufgenommen sind und somit bewegte Objekte in getrennten Positionen zeigen, insbesondere im Falle relativ schneller Bewegung einen Effekt ergeben, der als »interfield flutter« (Flackern zwischen den Teilbildern) bekannt ist Dieser für den Betrachter störende Effekt wird beseitigt, wenn man ein Teilbild mit sich selbst verschachtelt Diese Technik kann mit Vorteil beim vorliegenden System angewendet werden, indem man die Verzögerungseinrichtung 38 durch die in Fig.4 dargestellte verzögernde Anordnung versetzt Sie enthält eine erste Verzögerungseinrichtung 54 mit einer Verzögerungszeit von 262 H, deren Ausgang zum Eingang einer zweiten Verzögerungseinrichtung 56 führt, deren Verzögerungszeit 1 H beträgt Die Ausgänge der Verzögerungseinrichtungen 54 und 56 sind mit jeweils zugehörigen Eingängen eines Multiplexers 58 verbunden, der unter Steuerung durch das Vertikalsynchronsignal des Fernsehsystems die Ausgangssignale der Verzögerungseinrichtungen 54 und z~i abwechselnd auswählt Somit wird das vom Multiplexer 34 (auf F i g. 3) kommende Signal abwechselnd um 262 H oder um 263 H verzögert wobei der Wechsel der Verzögerung mit jedem Teilbild erfolgt Dies bedeutet daß nach jedem zweiten Teilbild die Summe der Verzögerungen in der Umlaufschleife also 262 H+ 263 H = 525 H beträgt, was das Äquivalent der von der Verzögerungseinrichtung 38 im System nach Fig.3 bewirkten Verzögerung ist. Es ist einleuchtend, daß wenn die »Start«-Leitung 44 (Fig.3) eingeschaltet wird, ein Bezugs-Teilbild in die Umlaufschleife eingekoppelt wird; dank der vorstehend beschriebenen Aktion der beiden Verzögerungseinrichtungen 54 und 56 ist das eingefangene Teilbild für alle praktischen Zwecke mit sich selbst verschachtelt, so daß kein »interfield flutter« in der Abbildung schneller Bewegungen erscheint. Der Umstand, daß mit zwei getrennten Verzögerungen 262 H und 263 H gearbeitet wird, wirkt sich in der Praxis nicht aus, wenn man dafür sorgt, daß der Multiplexer 34 nur bei jedem vierten oder bei jedem achten oder bei jedem zwölften Teilbild anspricht, so daß die gefühlten Differenzen zwischen dem gespeicherten, mit sich selbst verflochtenen Teilbild und den nacheinander ankommenden gleichsinnigen Teilbildern nur diesen Zeitpunkten im gespeicherten Videosignal eingesetzt werden. Da die verzögernde Anordnung nach F i g. 4 effektiv immer nach vier Teilbildern eine Verzögerung von zwei Vollbildern bewirkt, werden vorzugsweise die Vergleiche nicht wie oben bei jedem zweiten, vierten, sechsten usw. Vollbild durchgeführt, sondern die früheste Erneuerung wird vorzugsweise bei demjenigen Teilbild vorgenommen, das als viertes Teilbild auf das Aufgreifen des gespeicherten und mit sich selbst verschachtelten Teilbildes folgt, und je nach der gewünschten Emeuerungsfrequenz werden die Vergleiche bei jedem vierten, achten, zwölften usw. Teilbild durchgeführt, wobei dafür gesorgt wird, daß stets diejenigen ankommenden Teilbilder verglichen werden, die gleichsinnig mit dem in der Umlaufschleife gespeicherten Teilbild sind, in ähnlicher Weise kann man die Bilderneuerung auch jeweils nach jeder geraden Zahl von Teilbildern vornehmen (was einer Erneuerung nach jeder ganzen Zahl von Vollbildern gleichkommt), vorausgesetzt man sorgt für eina Farbphasenkorrektur des gespeicherten Videosignals, wenn die genannte gerade Anzahl von Teilbildern nicht durch vier teilbar ist (das heißt kein ganzzahliges Vielfaches von vier ist).

Zusammenfassend gesagt wird bei Verwendung der Verzögerungsanordnung nach Fig.4 im System nach

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Fig.3 effektiv ein mit sich selbst verschachteltes Teilbild eingefroren, um das »interfield flutter« zu eliminieren. Gleichzeitig wird eine der Verzögerungszeit von 525 H äquivalente Verzögerung bewirkt, um Vergleiche zwischen der gespeicherten Videoinformation und ausgewählten, nacheinander ankommenden •Bildern durchführen zu können. Für den Vergleicher sieht das gespeicherte, mit sich selbst verflochtene Teil wie ein Fernseh-Vollbild aus, in der endgültigen Wiedergabe aber bringt er hinsichtlich der Bewegung die Vorteile eines eingefrorenen Teilbildes, das mit sich selbst verflochten ist

Die Bewegung zwischen dem gespeicherten Bild und ausgewählten Bildern des ankommenden Videosignals kann auf die unterschiedlichste Weise gefühlt werden, besonders geeignet hierzu ist jedoch eine digitale Einrichtung, wie sie im Funktionsdiagramm der F i g. 5 dargestellt ist. Hier wird das ankommende Videosignal in einer 8-Bit-Pulscodemodulation verschlüsselt über die Leitung 30 empfangen und einem geeigneten Register zugeführt, das schematisch bei 60 gezeigt ist Das Register empfängt die einzelnen Bits jedes Codewortes, die von »0« (für das niedrigstwertige Bit) bis »7« (für das höchstwertige Bit) numeriert sind. Das von der Verzögerungseinrichtung 38 (oder 38') und dem Kammfilter 40 kommende gespeicherte Videosignal (ebenfalls in 8-Bit-PulscodemodtJation kodiert) wird einem ähnlichen »Register« 62 zugeführt, dessen Elemente ebenfalls von »0« (niedrigstwertiges Bit) bis »7« (höchstwertiges Bit) numeriert sind. Um eine Bewegung zu fühlen, wird das gespeicherte Videosignal Bildpunkt für Bndpunkt (oder Byte für Byte) mit dem ankommenden Videosignal vergehen. Da wie bereits erwähnt das niedrigsäwertrge Bit jedes Wortes zur »Markierung« der Ersatzinformat/ ,i verwendet wird, wird das 7-Bit-Wort, das die Amplitude des gespeicherten Signais darstellt, Bit für Bit mit dem 7-Bii-Won verglichen, das die Amplitude des gegenwärtigen oder ankommenden Videosignals darstellt. Das niedrigstwertige Bit wird also beim Vergleich ignoriert, und da sich gezeigt hat, daß große Differenzen nicht toleriert werden können, wird der Vergleich in zwei Ebenen durchgeführt. Im einzelnen werden die Bits 1, 2, 3 und ^ der Wörter, die das gespeicherte und das ankommende Videosignal darstellen, dem (-)-Eingang bzw. dem ( + )-Eingang eines Differenzverstärkers 64 zugeführt, der an seinem Ausgang ein 4-Bit-Wort liefert, welches die eventuell vorhandene Differenz zwischen dem gespeicherten und dem ankommenden Videosignal darstellt. Das vom Differenzverstärker kommende 4-Bit-Wort gelangt zu einem Vergleicher 66, der es mit einer 4-Bit-Schwellenzahl vergleicht, die schematisch bei 68 angedeutet ist und einen vorbestimmten voreingestellten Wert hat, wesentlich größer ist als Null. Wenn die Ausgangsgröße des Differenzverstärkers 64 die voreingestellte Schwelle übersteigt, dann Hefen der Vergleicher ein Signal an den einen Eingang eines ODER-Gliedes 70.

Um auch die Wahrscheinlichkeit zu berücksichtigen, daß sich das gespeicherte und das gegenwärtige ,Videosignal in den Bits 1,2, 3 und 4 nicht voneinander ^unterscheiden und dennoch in Wirklichkeit eine große "!Differenz zwischen dem gespeicherten und dem gegenwärtigen Signal vorhanden ist, die sich in den ^höherwertigen Bits äußert, wird ein zweiter Vergleich zwischen den Bits 5, 6 und 7 des gespeicherten Videosignals und den entsprechenden Bits des ankommenden Videosignals durchgeführt. Zu diesem Zweck werden die drei höchstwertigen Bits des gespeicherten und des gegenwärtigen Videosignal dem (-)-Eingang bzw. dem (+)-Eingang eines zweiten Differenzverstärkers 72 zugeführt, der an seinem Ausgang ein 3-Bit-Wort liefert, das einem mit drei Eingängen versehenen ODER-Glied 74 angelegt wird. Wenn der Differenzverstärker 72 fühlt, daß in den drei höchstwertigen Bits; eine Differenz zwischen dem gespeicherten und dem gegenwärtigen Videosignal besteht, die das

ίο Vorhandensein einer Bewegung zwischen beiden Signalen anzeigt, dann liefert das ODER-Glied 74 ein Signal an den zweiten Eingang des ODER-Gliedes 70. Wenn also in den vier niedrigstwertigen Bits eine über einer bestimmten Schwelle liegende Differenz besteht

li oder wenn in den drei höchstwertigen Bits eine Differenz besteht, dann wird am Ausgang des ODER-Gliedes 70 ein Signal erzeugt. Der Ausgang des ODER-Gliedes liefert also kein Signal, wenn ein Vergleich des gespeicherten mit dem ankommenden Videosignal weniger als ein vorbestimmtes Maß an Bewegung zeigt Wenn jedoch das System eine ein vorbestimmtes Maß überschreitende Bewegung fühlt, dann wird ein Aussagesignal zur Beaufschlagung der Markierungseinheit 42 (F i g. 3) erzeugt, die daraufhin im Falle, daß das niedrigstwertige Bit eines ein entsprechendes Bildelement im gespeicherten Bild darstellenden Codewortes gleichzeitig eine »0« ist, ein Signal »Markierungsteuerung« erzeugt, um den Multiplexer 34 in der weiter oben beschriebenen Weise zu steuern.

Aus de;r vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Herkunft des Videosignals für den Betrieb des Systems unkritisch ist, vorausgesetzt, das Signal hat die Eigenschaften eines üblichen NTSC-Farbfernsehsignals. Das heißt, das ankommende Videosignal kann von einer Fernsehkamera, von einer Videobandmaschine, von einem Zeidupen-Abspielgerät oder von einem Fernsehabtaster für Fiime kommen. Das System eignet sich also auch gut für den Einsatz bei einer »Live«-Fernsehübertragung wie etwa einer Sportsendung, und falls es

-to versäumt worden sein sollte, ein bestimmtes Ereignis während des Stattfindens zu senden, kann man das Signal später von einer Videobandmaschine entnehmen und die Bahn eines sich bewegenden Objekts wiedergeben.

Das beschriebene System liefert ähnliche Ergebnisse wie die klassische stroboskopische Standbildphotographie, bringt aber eine noch größere Flexibilität der Wiedergabe und erfordert weniger Einschränkungen bei der Produktiv. Obwohl das System vorstehend in

⁵^- Verbindung mit Sportfernsehen beschrieben wurde und für dieses Gebiet ebenso bedeutsam ist wie es dort Zeitlupe und Stillstand sind, haben sich die bemerkenswert schönen und informativen Bilder, die mit dem System erzeugt werden können, auch als brauchbar für andere Unterhaltungs- und Nachrichtenprogramme erwiesen, sowie für Lehr- und Trainingszwecke.

Obwohl die Erfindung vorstehend in ihrer speziellen Anwendung beim NTSC-Farbfernsehen beschrieben wurde, läßt sie sich natürlich auch direkt auf das Schwarz-Weiß-Fernsehen anwenden und ist in dieser Art besonders nützlieh, -zum Beispiel bei sogenannten iClosed-Circuit-Systerhen (Systeme, die nur einem begrenzten Kreis zugänglich sind) oder bei der Erstellung von Trainingsbändern zur Unterweisung in die Schritte eines Montagevorgangs. Mit relativ geringen Modifikationen an den Schaltungen zur Verarbeitung der Farbkomponente kann das erfindungsgemäße System genauso gut auch in Verbindung

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mit anderen Farbfernsehnormen verwendet werden, zum Beispiel in Verbindung mit der PAL- und der SECAM-Norm. Da es nicht unüblich ist, in Bildspeichem für das PAL- und das SECAM-System die sogenannte »K.omponentenkodierung« anstelle der beim NTSC-Sy- 5 stern angewandten »Gemischkodierung« zu verwenden, muß man sich nicht mit einem Trägersignal auseinan dersetzen und braucht daher keine Phaseninvertierung.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen I0
15
20
25
15
«0
45
SO
55
W
65

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ableiten von Bildsignalen aus ankommenden Fernsehsignalen zur gleichzeitigen Wiedergabe einer Folge ausgewählter zeitlich getrennt aufgenommener Abbildungen eines Objektes, das sich über eine wählbare Zeitspanne in einer ansonsten im wesentlichen statischen Szene bewegt, wobei ein die Szene am Beginn der wählbaren Zeitspanne darstellendes Einzelbild der ankommenden Fernsehinformation gespeichert wird, dadurch gekennzeichnet,