DE2849172A1

DE2849172A1 - Filmabtaster

Info

Publication number: DE2849172A1
Application number: DE19782849172
Authority: DE
Inventors: Ian Childs; George Mansell Le Couteur
Original assignee: British Broadcasting Corp
Current assignee: British Broadcasting Corp
Priority date: 1977-11-14
Filing date: 1978-11-13
Publication date: 1979-05-17
Also published as: US4275422A; FR2408957A1; JPS5478618A; NL7811243A; GB2007935A; GB2007935B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Filmabtaster zum Abtasten eines Films zwecks Erzeugung eines Fernsehsignals, wobei ein linearer Lichtsensor, etwa eine Festkörper-Linearsensor-Anordnung verwendet wird.

Derartige Filmabtaster sind in den Britischen Patentschriften 1 479 976 und 1 526 801 beschrieben; sie gewinnen die vertikale Abtastkomponente aus der Filmbewegung und die Horizontalkomponente aus den Abtastschaltungen in dem Sensor. Der Filmabtaster weist danach eine lineare Lichtsensoranordnung auf, eine Lichtquelle, einen Antrieb zum Bewegen des Films mit gleichförmiger Geschwindigkeit zwischen der Lichtquelle und der Sensoranordnung in einer Richtung praktisch senkrecht zu einer die Sensoranordnung enthaltenden Ebene, eine optische Einrichtung zum Abbilden eines beleuchteten Filmabschnitts auf die Sensoranordnung und eine elektronische Einrichtung zum Liefern eines Fernsehsignals von der Sensoranordnung und zum Umwandeln des Signals von der Sequenzform in die Zwischenzeilenform.

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Das System wird verwendet zum Erzeugen von Rundfunkfernsehsignalen, die einem der Normalformate entsprechen müssen, d.h. 625/50 (625 Zeilen je Bild und 50 ineinandergeschriebene Halbbilder je Sekunde) oder 525/60 (525 Zeilen je Bild und 60 ineinandergeschriebene Halbbilder je Sekunde) . Ferner gibt es Normen mit 405 und 319 Zeilen, sie sind aber weniger wichtig.

Schwierigkeiten bezüglich der Filmabtastung ergeben sich
in zweierlei Hinsicht. Zunächst braucht das Verhältnis
der Zahl der Abtastzeilen des Fernsehbilds zu der Gesamtzahl der Bildfolgezeilen nicht den gleichen Wert zu haben wie das Verhältnis der Höhe jedes Einzelfilmbildes zu dem Abstand zwischen den Filmbildern. Der Einfachheit halber
sollen diese Verhältniswerte nachstehend als Ausnützungsverhältnis des Fernsehbildes bzw. des Filmes bezeichnet
werden.

Die zweite Schwierigkeit ist, daß die Bildgeschwindigkeit des Fernsehsignals in Bildern je Sekunde nicht den gleichen Wert zu haben braucht wie die Filmgeschwindigkeit in Einzelfilmbildern je Sekunde.

Vorschläge für die Beseitigung dieser Schwierigkeiten sind bekannt. Zur Kompensation der Unterschiede der Ausnützungsverhältnisse ist bereits angeregt worden, das Fernsehsignal so zu verarbeiten, daß die Zahl der abgetasteten Zeilen, die in dem Abtastbild enthalten sind, vergrössert
wird. Ein derartiger Vorgang ist schwierig und erfordert
eine große Speicherung und eine ziemlich komplizierte Interpolation.

Wir haben festgestellt, daß sich das Problem sehr viel einfacher lösen läßt.

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Gemäß der Erfindung weist die erwähnte signalliefernde elektronische Einrichtung in dem Filmabtaster eine Einrichtung auf, die ein erstes, sequentielles nicht-normales Fernsehsignal liefert, das dadurch gewonnen wird, daß der Film mit einer Geschwindigkeit angetrieben und abgetastet wird, die in Beziehung zu der Filmeinzelbildgeschwindigkeit und dem Film-Ausnützungsverhältnis steht, sowie eine zweite signalli ifernde Einrichtung, die das erste Signal umwandelt, so daß ein zweites normales Zwischenzeilen-Fernsehsignal entsteht, das sich nach Zeilen- und/oder Halbbilddauer von dem ersten Signal unterscheidet.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform tastet die erste signalliefernde Einrichtung den Film mit einer Zeilenzahl je Bild ab, die zu der Zeilenzahl je Bild des zweiten Signals in praktisch dem gleichen Verhältnis steht wie das Fernsehbild-Ausnützungsverhältnis zu dem Einzelfilmbildhöhen-Ausnützungsverhältnis.

Nachstehend sollen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben werden, die folgendes darstellt:

Fig. 1 einen Teil eines Filmabtasters mit einem linearen Lichtsensor, in perspektivischer Ansicht;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Filmabtasters von Fig. 1;

Fig. 3 ein kurzes Filmstück;

Fig. 4 ein Übersichts-Blockschaltbild der in dem Filmabtaster verwendeten Schaltung;

Fig. 5a und 5b Zeitfolgediagramme der gegenseitigen zeit-

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lichen Beziehungen von Filinabtastungen und Fernsehzeilen;

Fig. 6 ein Blockschaltbild der mit einem Filmabtaster verbundenen Umsetzerschaltung;

Fig. 7 ein Zeitfolgediagramm der gegenseitigen zeitlichen Beziehungen von Einzelfilmbildern und Fernsehhalbbildern unter der Annahme, daß die Halbbildfrequenz höher ist als die Einzelbildfrequenz;

Fig. 8 die Wirkung der Beseitigung von Austastlücken; Fig. 9 . die Abschätzung des Speicherumfangs;

Fig. 10 ein Zeitfolgediagramm, das die Unterschiede zeigt, die auftreten, wenn die Halbbildfrequenz niedriger ist als die Einzelbildfrequenz.

Der in den Fig. 1 und 2 gezeichnete Filmabtaster 10 besitzt Führungsrollen 12 und eine Treibrolle 14, die einen Film 16 mit konstanter Sollgeschwindigkeit antreibt. Das bedeutet, daß im Gegensatz zu einem üblichen Laufbildprojektor keine intermittierende Bewegung auftritt. Auf der einen Seite des Films befindet sich eine Lichtquelle 18 und eine Kollektorlinse 20. Auf der der Lichtquelle abgewandten Filmseite befindet sich ein linearer Lichtsensor 22, der parallel zu der Filmbreite verläuft und auf den das durch den Film hindurchtretende Licht von einem Objektiv 24 fokussiert wird. Der Sensor 22 besitzt eine Vielzahl von Sensorelementen, beispielsweise 1024, und er enthält eine Abtastschaltung, die diese Elemente nacheinander von dem einen Ende der Anordnung aus abtastet

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und dadurch ein Abtastzeilensignal erzeugt.

Wenn der Film den Lichtweg durchläuft, werden aufeinanderfolgende Zeilen des Filmbildes auf den Sensor abgebildet, der abgetastet wird, um ein entsprechendes Fernsehsignal zu erzeugen. Das Signal hat Sequenzform und muß in die Zwischenzeilenform umgesetzt werden. Diesem Zweck dienende Geräte sindbekannt; beispielsweise kann man die in dem Britischen Patent 1 464 533 beschriebene Vorrichtung einsetzen.

Man sieht, daß, wenn der Film sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegen soll, das Verhältnis der Höhe jedes Einzelfilmbildes zu dem Bildfolgeabstand des Films gleich dem Verhältnis der Zahl der Abtastzeilen (d.h. der Bildinformationen enthaltenden Zeilen) des Fernsehbildes zu der Gesamtzahl der Bildfolgezeilen sein muß. In Fig. 3 wird ein Einzelfilmbild der Höhe χ gezeigt. Der Bildfolgeabstand ist y. Das Verhältnis beider, das als Ausnützungsverhältnis bezeichnet wird, hat den Betrag x/y und hängt ab von der Stärke des Bildstegs zwischen zwei aufeinanderfolgenden Filmeinzelbildern. Fig. 3 zeigt das etwas übertrieben.

Ferner muß die Frequenz, mit der der Film den Abtaster durchläuft, gleich der Frequenz sein, mit der Fernsehbilder erzeugt werden.

In der Praxis besteht für diese Obereinstimmung jedoch eine gewisse Toleranz.

Unter Berücksichtigung dieser Voraussetzungen soll nachstehend die Art und Weise beschrieben werden, in der der Filmabtaster verschiedene Filmarten verarbeiten kann, um Fernsehsignale unterschiedlicher Norm herzustellen. Vor allem im Vereinigten Königreich ist es wichtig, 625/50-

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Fernsehsignale zu erzeugen. Bei diesen Standardsignalen umfaßt jede Bildfolge 625 Zeilen und es werden 25 Bilder je Sekunde erzeugt, wobei jedes Bild eine Dauer von 40 ms hat. Jedes Bild besteht aus zwei 20 ms-Halbbildern, deren Zeilen ineinandergeschrieben sind. Jedes Halbbild hat 312 1/2 Zeilen, und die Halbbildfrequenz ist 50 Halbbilder je Sekunde. 575 der 625 Zeilen jedes Bildes sind Abtastzeilen.

Bei der Verwendung von 16 mm-Film ergeben sich brauchbare Bilder. Das Ei-zelfilmbild-Ausnützungsverhältnis ist zufällig praktisch gleich dem Fernsehbild-Ausnützungsverhältnis. Die Einzelfilmbildfrequenz ist genau gleich der Fernsehbildfrequenz, wenn der Film mit 25 Bildern/Sekunde aufgenommen ist. Wurde der Film it 24 Bildern/Sekunde aufgenommen und in dem Filmabtaster mit 25 Bildern/Sekunde wiedergegeben, so wird die Gleichheitsbedingung noch ausreichend erfüllt.

Bei 35 mm-Film ergeben sich jedoch einige unangenehme Schwierigkeiten. Das liegt daran, daß der 35 mm-Film im Gegensatz zu dem 16 mm-Film zwi»chen den aufeinanderfolgenden Einzel bildern einen verhältnismässig breiten Bildsteg besitzt und das Verhältnis der Bildhöhe zu dem Bildfolgeabstand sich von dem entsprechenden Verhältnis beim 16 mm-Film erheblich unterscheidet. Das bedeutet, daß beim 35 mm-Film die Abtastung erheblich über das Bildformat hinausreicht und er mit einem merklichen Bildsteg am oberen und am unteren Rand des Bildes wiedergegeben wird. Die abgebildeten Gegenstände haben eine im Verhältnis zur Breite ungerechtfertigte Höhe.

Wir haben festgestellt, daß dieses Problem gelöst werden kann, wenn die Sensoranordnung zunächst von der Norm abweichend abgetastet wird. Es wird eine Abtastnorm gewählt,

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die beim 625-Zeilen-Betrieb 575 Zeilen innerhalb des wiedergegebenen Bereichs des Films enthält. Ein System, das für die Abtastung von 35 mm-Film auf diese Weise geeignet wäre, würde 723 Zeilen enthalten. Die Zahl der Zeilen L„, die zum Abtasten des Films erforderlich sind, ist allgemein gegeben durch

worin L™ die Zahl der Zeilen in der verlangten Fernsehnorm, U_ das Ausnützungsverhältnis der Fernsehnorm und

U das Einzelfilmbild-Ausnützungsverhältnis (= x/y, vgl. Fig. 3) bedeuten. Die überschiessenden Zeilen, jeweils 49 am oberen und am unteren Bildrande bei dem beschriebenen Beispiel, werden anschliessend ausgeschieden.

Fig. 4 zeigt ein Übersichts-Blockschaltbild einer Schaltung zur Erzeugung eines Fernsehsignals der gewünschten Norm von dem Ausgang der linearen Sensoranordnung 22. Der ^nsor wird von Abtastkreisen 26 zur Erzeugung eines der Norm nicht entsprechenden lequentiellen Signals mit 723 Zeilen gesteuert. Dieses Signal wird einer Zeilenauswahltorschaltung 28 zugeführt, die nur 625 der 723 Zeilen jedes Bildes durchläßt. Die Zeilenauswahltorschaltung 28 wird von der Steuerlogik 30 gesteuert, die einen mit den Abtastkreisen 26 verbundenen Zähler enthält und die die Zeilen jedes Bildes zählt. Die 625 sequentiellen Zeilen aus der Zeilenauswahltorschaltung 28 werden einem Sequenz/Zwischenzeilen-Umsetzer 32 zugeführt, der nach der Lehre der Britischen Patentschrift 1 464 533 ausgebildet sein kann. Der Ausgang 34 des Umsetzers 32 stellt den Ausgang des Filmabtasters dar.

Das sequentielle Signal wird in den Sequenz/Zwischenzeilen-

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Umsetzer mit der geeigneten 723-Zeilen-Frequenz eingeschrieben, und dann mit der richtigen Zeilenfrequenz in Zwischenzeilen-Sequenz wieder ausgelesen.

Auf diese Weise kann 35 mm-Film wiedergegeben werden, indem zunächst in einer 723/50-Fernsehnorm abgetastet wird und dann elektronisch in die 625/50-Norm umgesetzt wird. Wenn ein 525-Zeilen-Bild verlangt wird, kann zum Abtasten des Sensors eine Zeilennorm mit 610 Zeilen benutzt werden.

Gelegentlich soll ein Fernsehbild von 8 mm-Superacht-Film abgenommen werden, z.B. von aktuellen Direktaufnahmen eines Amateurs. Diese Filme werden im allgemeinen mit 18 Bildern je Sekunde aufgenommen. Die Einzelbildfrequenz des Films ist somit nicht gleich der Fernsehbildfrequenz.

In diesem Falle schlagen wir die Wiedergabe des Films mit 16 2/3 Bildern je Sekunde und Abtastung der Sensoranordnung mit einem von der Norm abweichenden System 625/33 1/3 vor, das 625 Zeilen je Bild bei einer Bilddauer von 60 ms aufweist. Bei der Sequenz/Zwischenzeilen-Umsetzung wird jedes Einzelfilmbild zu drei statt zwei aufeinanderfolgenden Halbbildern, wobei jedes Halbbild die normalen 312 1/2-Zeilen in 20 ms aufweist. In diesem Falle wird das erste Halbbild jeder Gruppe von drei Halbbildern nichtlöschend aus dem Umsetzer ausgelesen. In dem Sequenz/Zwischenzeilen-Umsetzer ist theoretisch ein Speicher erforderlich, der sich im Gesamtinhalt von 2/3 χ 625 Zeilen auf 625 Zeilen ändert. Es ist also ein Vollbildspeicher erforderlich.

Bei einem solchen System würde die Bewegungsdarstellung praktisch ebenso sein, als wäre das Bild kinematographisch wiedergegeben. Die Interpolation zwischen den Halbbildern kann, falls erwünscht, in der weiter unten beschriebenen

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Weise vorgenommen werden.

Wenn ein 16 mm- oder ein 35 mm-Film benutzt werden soll, um ein Norm-Fernsehsignal 525/60 herzustellen, ergibt sich die grundsätzliche Schwierigkeit, daß jedes Einzelfilmbild den Sensor in 1/24 Sekunden überstreichen muß, aber in 1/30 Sekunden abgetastet werden muß. Es gibt elektronische Umsetzer, die die Umsetzung zwischen 625/50 und 525/60 vornehmen können, man könnte daher den Abtaster in der obenbeschriebenen Weise arbeiten und ein 625/50-Signal erzeugen lassen und dieses Signal dann elektronisch in ein 525/60-Sifnal umwandeln. Dem stehen die Kosten und die Einbuße an Bildgüte entgegen.

Wir schlagen vor, die richtige Zahl von Abtastzeilen unmittelbar in der oben beschriebenen Weise zu erzeugen. Dann braucht nur noch die Halbbildfrequenz korrigiert zu werden. Dazu schlagen wir vor, daß jedes Bild innerhalb von 1/24 oder 1/25 Sekunde abgetastet werden sollte und daß dann ein großer Speicher benutzt werden sollte, um die Bildfrequenzumsetzung und die Sequenz/Zwischenzeilen-Umsetzung in einem gemeinsamen Vorgang auszuführen. Der Vorgang würde schematisch betrachtet folgendermaßen ablaufen:

(a) Zeitliche Interpolation zwischen Bildern, um eine Bewegungsdarstellung zu erzielen, die für die geforderte Ausgangsbildfrequenz geeignet wäre.

(b) Zeit-Neuverteilung zum Korrigieren der Bildfrequenz; wenn der Film in 1/24 see. abgetastet wird, müssen für jeweils 4 ankommende Bilder 5 ausgehende Bilder erzeugt werden; wird der Film in 1/25 see. abgetastet, müssen für jeweils 5 ankommende Bilder 6 ausgehende Bilder erzeugt werden.

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(c) Sequenz/Zwischenzeilen-Umsetzung.

Ein für diese Umsetzung geeignetes Gerät ist wiederum der Britischen Patentschrift 1 464 533 zu entnehmen.

Der Sensor wird somit nach einer 525/48 oder 525/50-Norm für 16 mm-Film und einer 610/48 oder 610/50-Norm für 35 mm-Film abgetastet, und durch die Umsetzung entsteht die verlangte 525/60-Norm.

Um ein Fernsehsignal mit 60 Halbbildern je Sekunde von einem Film zu erzeugen, der mit 16 2/3 Bildern je Sekunde wiedergegeben wird, müssen jeweils 5 eingehende Einzelfilmbilder in 9 ausgehende Fernsehbilder umgesetzt werden. Um ein 525/60-Signal zu erzeugen, wird der Film mit einer Geschwindigkeit 525/33 1/3 abgetastet, und das sich ergebende Signal wird elektronisch umgesetzt. Wird der Film mit 18 Bildern je Sekunde wiedergegeben, so werden jeweils 3 einlaufende Einzelfxlmbilder zu 5 auslaufenden Fernsehbildern. Dadurch wird die Speicherung etwas vereinfacht.

Als Alternative könnte vorgesehen werden, den Film mit 15 Bildern je Sekunde etwas langsam abzuspielen und 525 Zeilen in 1/15 Sekunde abzutasten. Jedes Einzelfilmbild würde dann in zwei Ausgangsbilder der 525/60-Norm übergehen, d.h. vier Halbbilder.

Alle diese Darstellungen zeigen, daß es möglich ist,anscheinend systembedingte Inkompatibilitäten zwischen Filmnorm und Fernsehnorm zu beseitigen, indem zuerst ein von der Norm abweichender Abtastraster zum Abtasten des Films benutzt wird und das resultierende Signal elektronisch in ein Signal der gewünschten Norm umgesetzt wird.

In der obigen Beschreibung sind die Schwierigkeiten, die 909820/083/,

bei Farbfernsehsignalen auftreten, nicht berücksichtigt. Farbsignale lassen sich erzeugen, indem mit drei Festkörper-Linearsensor-Anordnungen gearbeitet wird, die jeweils durch ein zugeordnetes Farbfilter beleuchtet werden. Diese drei Signale können unabhängig voneinander in die Zwischenzeilen-Form umgesetzt werden, indem man drei Sequenz/Zwischenzeilen-Umsetzer verwendet, vorzuziehen ist jedoch, die Signale vor der Umsetzung auf einen PAL-HiIfsträger zu codieren. Dann lassen sie sich unter Verwendung eines Systems der in der Britischen Patentschrift 1 479 beschriebenen Art umsetzen. Ein derartiges System läßt sich nicht anwenden, wenn Halbbilder wiederholt werden, wie bei der Wiedergabe von Superacht-Film, und Unzuträglichkeiten würden sich ergeben, wenn die Information gedehnt oder komprimiert würde, denn der Farbhilfsträger würde dabei eine Frequenzänderung erfahren; obwohl die Methode prinzipiell bei NTSC anwendbar ist, könnte sie nicht zur Interpolation zwischen NTSC-coddarten Halbbildern eingesetzt werden.

Aus diesen verschiedenen Gründen ist es vorzuziehen, R,G,B-Signale vor der Sequenz/Zwischenzeilen-Umsetzung in die Y,U,V-Form umzucodieren.

Nun soll der Speicherbedarf für den Sequenz/Zwischenzeilen-Umsetzer zusammen mit den Konsequenzen behandelt werden/ die sich ergeben, wenn in das Gerät noch die Interpolytion zwischen Halbbildern eingebaut wird, um jede denkbare Ungleichförmigkeit in dem entstehenden Bild zu vermeiden .

Das Grundproblem besteht darin, η ineinandergeschriebene Fernsehhalbbilder von m sequentiell abgetasteten Einzelfilmbildern zu erhalten, wobei die Zahlen m und η keine Beziehung zueinander haben. Das läßt sich erreichen, indem jedes Filmbild n/m-mal wiederholt wird. Wenn n/m keine

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ganze Zahl ist, kann die Folgefrequenz periodisch wiederholt werden; d.h. n/m = 2 1/2 läßt sich erzielen, indem das erste Bild zweimal, das zweite Bild dreimal, das dritte Bild zweimal und so fort wiederholt wird. Wird ein derart einfaches Verfahren angewandt, so läßt eine Bewegung Ungleichförmigkeit entstehen. Um das zu verhindern, ist eine Bewegungs-Interpolation erforderlich.

Fig. 5a verdeutlicht die Verhältnisse. Die Filmbilder sind Abtastungen der Anfangsszene zu bestimmten Zeitpunkten, die durch die Kreise angedeutet sind; jeder Kreis gibt die Zeit an, in der eine vorgegebene Zeile abgetastet wurde. Man muß eine Näherung für das bilden, was diese Abtastungen dargestellt haben würden, wenn sie von einer Fernsehkamera aufgenommen worden wären. Die Kreuze in Fig. 5a entsprechen der Zeit, zu der jede Zeile mit einer Fernsehkamera abgetastet sein würde.

Gewöhnlich wird die Zeitneigung der Fernsehhalbbilder vernachlässigt, weil die Berechnung der richtigen Interpolation dadurch vereinfacht wird. Die Situation geht dann in die Darstellung nach Fig. 5b über. Bei einer Interpolation 1. Ordnung, d.h. einer Interpolation unter Anwendung nur zweier benachbarter Halbbilder, setzt sich das Halbbild A zusammen aus oC-mal Bild 2 plus (1 -oC)-mal Bild 1, und Halbbild B besteht aus ß-mal Bild 2 und (1 - ß)-mal Bild 1 (OCund ß sind jeweils kleiner als 1).

Eine Interpolation höherer Ordnung wäre möglich, wenn Bei träge von mehr als zwei Einzelfilmbildern benutzt würden. Das hat sich als günstig für Fernsehkamera-Quellen erwiesen, bsi denen Beiträge von bis zu vier Halbbildern eine Ver besserung der Bewegungswiedergabe herbeiführen. Derartige Halbbilder vom Film ergeben aber nur zwei Abtastungen längs der Zeitachse (weil die ungeraden ebenso wie die geraden ineinandergeschriebenen Halbbilder von dem gleichen Einzel-

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filmbild herrühren). Um einen grösseren Zeitbereich zu erfassen/ müssen Beiträge von einer grösseren Zahl von Bildern genommen werden; die längere Dauer eines gegebenen Bildes kann dann als Verschmierung in Erscheinung treten. Aus diesem Grunde ist eine Interpolation 1. Ordnung für die Praxis ein guter Kompromiß.

Die Wirkungen einer Interpolation höherer Ordnung (oder nicht vorgenommener) Interpolation auf den erforderlichen Speicherumfang lassen sich jedoch leicht ableiten. Für jedes zur Interpolation herangezogene zusätzliche Bild ist ein zusätzliches Speicherbild erforderlich. Die Werte, die berechnet werden sollen/ setzen die oben beschriebene Interpolation 1. Ordnung voraus; bei fehlender Bewegungsinterpolation kann somit die Speicherung um ein Bild gegenüber den Werten reduziert werden, die noch angegeben werden.

Fig. 6 gibt Einzelheiten der Anordnung wieder, die auch eine Interpolation zur Verbesserung der Bewegungsdarstellung umfaßt. Der Ausgang des Filmabtaster-Festkörpers wird in einen Speicher eingeschrieben; er wird dann nach Bedarf ausgelesen. Zwei Ausgänge werden genommen, um Bewegungsinterpolation herbeizuführen, und der gleiche Speicher besorgt auch die Neuordnung, die für die Sequenz/Zwischenzeilen-Umsetzung erforderlich ist. Nachdem das Signal von einer gegebenen Bildzeile abgeschlossen ist, wird es gelöscht, normalerweise durch überschreiben mit einer späteren Information.

Das Steuerglied überwacht das Arbeiten des Speichers und füttert den Filmabtastertransport mit Synchronisierungsinformationen, damit der Film mit der richtigen Geschwindigkeit läuft. Es muß ferner Impulse an den Zeilensensor und in die Zeilenauswahl-Steuerlogik 30 in Fig.4 über die Abtastschaltung 26 leiten, so daß die richtige Anzahl Zei-

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len je Filmbild erzeugt wird; dadurch wird eine Änderung der Zeilennorm von 625 nach 525 Zeilen (oder 819 oder eine beliebige andere Zeilenzahl) je Fernsehbild herbeigeführt.

Die Speichergröße hat offensichtlich erhebliche Bedeutung. Sie soll nun berechnet werden.

Fig. 7 verdeutlicht die Arbeitsweise des Speichers. Von dem gerade abgetasteten Film werden ständig Informationen in den Speicher eingeschrieben, um die Beiträge jedes Einzelfilmbildes zu jedem Halbbild zu berechnen, ist es zweckmässig anzunehmen, daß die Filminformation nur zu einem gegebenen Zeitpunkt gültig ist. Der gewählte besondere Zeitpunkt ist unwesentlich, wobei die Wahl des Endes des folgenden Bildes zu einer kleinstmöglichen Gesamtspeicherung führt. Diese Wahl wird in der zweiten Zeile der Fig. 7 gezeigt.

Auf die gleiche Weise wird die Information kontinuierlich ausgelesen, um Fernsehhalbbilder herzustellen, wie es in der vierten Zeile in Fig. 7 gezeigt ist. Wiederum kann angenommen werden, daß ein bestimmtes Halbbild in einem gegebenen Augenblick existiert, und hier wird das Ende dieses betreffenden Halbbildes gewählt, wie es in der dritten Zeile der Fig. 7 zum Ausdruck kommt.

Weil keine Zeileninterpolation stattfindet, kann das Löschen eines Filmbildes in dem Speicher am Anfang des vorletzten Halbbildes beginnen, um die Information aus diesem Bild auszunützen. Für den Augenblick sei angenommen, daß die Fernsehbildfrequenz (die halbe Halbbildfrequenz) höher als die Filmbildfrequenz ist, der Augenblick, in dem das Löschen der Filminforraation beginnt, ist dann der Zeitpunkt, in dem der Speicher am stärksten gefüllt ist. Das ist der Zeitpunkt (a) in Fig. 7; entsprechend ist der

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Zeitpunkt (b) der Augenblick, in dem der Speicher am weitesten entleert ist.

Wenn die Zeitspanne zwischen den Filmbildern T^ ist, die Zeitspanne zwischen den Fernsehbildern T. und die Versetzungszeit, d.h. die Zeitspanne zwischen dem Ende eines Filmbildes und dem Ende des unmittelbar vorangehenden Fernsehhalbbildes, t ist (vgl. Fig. 7), dann beträgt die Speicherung bei (a):

(T — T — t) Bild 1 + Bild 2 + —-—=-^ . Bild 3

(T. + t)
oder 3 - —^= Bilder. (1)

^xf

Entsprechend beträgt die Speicherung bei (b):

(T_f - t)
Bild 2 + —i . Bild 3

oder 2 - — Bilder. (2)

Die während des Zyklus angewandte Speicherung ändert sich linear zwischen diesen Werten, wie der untere Teil der Fig. 7 zeigt.

Bei der obigen Beschreibung wird vorausgesetzt, daß die gesamte Filminformation gespeichert wird. In der Praxis brauchen die Filmzeilen, die der Halbbildausttstung entsprechen, nicht gespeichert zu werden, um Speicherraum

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zu sparen. Die Ausgangs-Fernsehbilder werden ebenfalls ausgetastet. Die Wirkung dieser Maßnahme ist in Fig. dargestellt. ß_ stellt die Zeit dar, während welcher der Filmeingang ausgetastet wird, und ß. ist die Gesamtzeit, in der der Fernsehausgang ausgetastet wird (ß_t/2 je Halbbild) . Zum Zeitpunkt (a¹) beträgt die Speicherung:

T + t - —

Bild 1 + Bild 2 + (1 - -~ =-? ) . Bild 3

a - J5

^ßt

oder 3 - ~ _n —— Bilder (3)

^rf " ^ßf

Und bei (d) beträgt die Speicherung:

T ß t t

1/2 Bild 1 + Bild 2 + (1 - 2~ ⁺ ^t " 2~ _{} B±ld 3 (4)}

T_f - ß_f

mit entsprechenden Gleichungen für die Speicherung bei (a), (b) und (c).

Wenn T.> T_f - ß_

so ist die Speicherung in (4) größer als in (3) und umgekehrt .

Für den Vergleich zwischen (1) und (3) gilt, daß die Speicherung in (3) nicht größer als in (1) ist, sofern

ß₄

T_f - fl_f T_f

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oder sofern

t)

Für einen beliebigen zulässigen positiven Wert von t stellt t = 0 den ungünstigsten Fall dar, und diese Gleichung reduziert sich auf

T_f

Ein Vergleich zwischen den Gleichungen (1) und (4) ist nicht sehr einfach und muß im allgemeinen für jedes spezielle Beispiel angestellt werden. Aber aus der Tatsache, daß t = 0 wieder den ungünstigsten Fall für alle positiven Werte von t darstellt, und mit der Annahme, daß ß_t/^T _t niemals größer ist als ßf/^T _f (eine Bedingung, die praktisch für alle zitierten Beispiele zutrifft), ergibt sich, daß, wenn T T-, Gleichung (4) nicht grosser ist als Gleichung (D.

Das System wird also vollständig zufriedenstellend arbeiten, wenn der Filmeingang während der Halbbildaustastung nicht gespeichert wird, vorausgesetzt, da· Verhältnis zwischen Fernsehaustastung und Filmaustastung ist so gewählt, daß

wenn ^Tt X ^Tf " ^ßf

^ßt .

t;<

^ßt <

. ^ß _f

^Tf

: ^ßf

wenn

^Tf - ^ßf < ^Tt < ^Tf ⁽⁶⁾

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Diese Bedingungen werden in der Praxis von allen gegebenen Beispielen erfüllt. Wenn der Eingang während der Halbbildaustastung nicht gespeichert wird, kann eine erhebliche Speicherungseinsparung erzielt werden (8 % bei 525 - Zeilen-Fernsehen) .

Oben wird angenommen, daß die Einzelfilmbildfrequenz niedriger ist als die Fernseh-Halbbildfrequenz. Fig. IO zeigt demgegenüber die Arbeitsweise des Systems, wenn 2T^ T T^. Die Information wächst in dem Speicher allmählich an, bis in dem Zeitpunkt (a) zwei Bilder gleichzeitig gelöscht werden; die Speicherung im Zeitpunkt (a) ist:

T.p - T. - t T_f + t 2 + — -S = 3 - -£ Bilder (7)

f f

und diese Gleichung zeigt, daß die obengenannten Ergebnisse für T_fc< T_f noch gültig sind. Die Speicherung im Zeitpunkt (b) ist dagegen jetzt:

T — t

^1/2 + -| = 1 1/2 - =£ Bilder (8)

^Tf ^Tf

und das ist nicht das gleiche Ergebnis wie oben.

Für Werte mit T_t größer als 2T^, werden einige Eingangs-Einzelfilmbilder überhaupt nicht benutzt (oder zumindest jede zweite Zeile wird nicht benutzt). Diese Information wird dann niemals eingeschrieben (sie wird begrifflich unmittelbar nach dem Einschreiben wieder gelöst), und die Maximalspeicherung ist dann immer noch dieselbe wie in den Gleichungen (1) und (5).

Die Minimalspeicherung ändert sich, aber das ist ohne Bedeutung.

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Nachstehend werden einige spezielle Beispiele beschrieben.

1. Unsynchronisierter Eingang.

Das tritt auf, wenn die Filmeingangsgeschwindigkeit nicht mit der Fernsehwellenform synchronisiert ist. In diesem Falle kann t jeden beliebigen Wert zwischen T../2 und wenig über Null annehmen, wobei der eigentliche Nullwert dem Fall entspricht, daß die Information von einem einzigen Bild erforderlich ist, um den Ausgang zu erzeugen, und in diesem Falle kann das vorausgehende Bild um ein Halbbild früher gelöscht werden, wodurch sich eine Speicherungseinsparung ergibt; d.h. der Fall t = 0 entspricht genau dem Falle t = T_t/2. Früher oder später wird t einen sehr nahe an Null liegenden Wert annehmen, ohne genau Null zu werden. Die dann erforderliche Speicherung ist (3 - T_t/T^) Bilder.

2. Synchronisierter Eingang.

Durch Synchronisieren der Filmgeschwindigkeit werden I^ Verhältnisse erheblich vereinfacht. Jetzt ist für t nur noch eine bestimmte Anzahl Werte möglich, von denen einer gewöhnlich Null sein kann. Es existiert also ein kleinster Wert von t (t . ), für den die größte Speicherung erforderlich ist.

2 (I). Ausgangsfrequenz 25 Bilder/Sekunde (50 Halbbilder

je Sekunde).
(a) Eingangsfrequenz 25 Bilder/Sekunde

Für diese Frequenz ist t. = T^/2 und T = T~. Die erforderliche Speicherung ist daher 1 1/2 Bilder. Für die Sequenz/Zwischenzeilen-Umsetzung ist lediglich 1/2 Bild erforderlich; das andere Bild wird zur Interpolation benutzt.

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(b) Eingangsfrequenz 24 Bilder/Sekunde

t_min ist jetzt 0,04T_f und T_fc = O,96T_f. Die jetzt erforderliche Speicherung beträgt 2 Bilder.

(c) Eingangsfrequenz 18 Bilder/Sekunde

= 0,04 T_f und T_fc = O,72T_f. Speicherung: 2,26 Bilder.

(d) Eingangsfrequenz 16 2/3 Bilder/Sekunde = 1/3 T_f und T. = 2/3 T_f. Speicherung: 2 Bilder

Das ist weniger als im vorhergehenden Falle, weshalb diese Frequenz als die günstigste Geschwindigkeit für die Wiedergabe von 8 mm-Film mit einem Aufnahmebildwechsel von Bildern/Sekunde angesehen werden könnte. Aus dem Obenstehenden ergibt sich wiederum, daß für die Sequenz/Zwischenzeilen-Umsetzung allein die Speicherung von einem Bild erforderlich ist.

2 (II). Ausgangsfrequenz 30 Bilder/Sekunde (60 Halbbilder je Sekunde).

(a) Eingangsfrequenz 25 Bilder/Sekunde = 0,17 T_f, T = 0,83 T_f. Speicherung: 2 Bilder.

Wegen der verringerten Anzahl Zeilen je Halbbild sind diese Bilder jedoch kleiner als die für das 625/50-System erforderlichen Bilder.

(b) Eingangsfrequenz 24 Bilder/Sekunde

t. . = 0,2 T_f, T_t = 0,8 T_f. Speicherung wieder 2 Bilder.

(c) Eingangsfrequenz 18 Bilder/Sekunde

t, ^β 0,2 T_f, T_t = 0,6 T_f. Speicherung: 2,2 Bilder.

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(d) Eingangsfrequenz 15 Bilder/Sekunde t . = 0,25 T,., T = 0,5 T^. Speicherung: 2,25 Bilder.

2 (III). Einzelschaltung - beliebiger Ausgangs-Standard

Das betrifft eine sehr niedrige Filmbildfrequenz, bei der T_t gegenüber T_f sehr klein ist. Die Speicherung geht gegen 3 Bilder. Mit einem derartigen Äbtaster könnten Filme sehr langsam abgespielt werden. Die Güte der Bewegungsinterpolation kann aber unter diesen Umständen unzureichend werden. Ein zusätzliches Speicherbild könnte gerade für die Einzelschaltung vorgesehen werden.

Die Speicherung könnte auf mehrere unterschiedliche Weisen vorgenommen werden, aber im Augenblick werden 16 K-Speicher mit direktem Zugriff bevorzugt. Für Arbeiten mit Farbe ist das günstig bei Signalen von wenig unter f f Bandbreite, wobei f die Farbträgerfrequenz ist.

SC

Aus Obenstehendem ergibt sich, daß, wenn Bewegungsinterpolation vorzusehen ist, eine zusätzliche Speicherung über diejenige hinaus vorzusehen ist, die für die Sequenz/Zwischenzeilen-Umsetzung benötigt wird. Der Umfang der Einsatzmöglichkeiten des Geräts hängt von dem Speicherungsumfang ab. Wird Interpolation erster Ordnung vorgenommen, so ergeben sich eine Reihe von Möglichkeiten, zum Beispiel:

(a) mit einer Speicherung von 1 Halbbild. Das ist geeignet für 625/50-Sendung von 16 mm- und 35 mm-Film mit 25 Bildern/Sekunde ohne Bewegungsinterpolation.

(b) mit 2 Bildern (625/50) Speicherung. Das ist geeignet, wenn 16 mm-, 35 mm- und 8 mm - Film mit 24, 25 und 16 2/3 Bildern/Sekunde bei Bewegungsinterpolation

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mit 625/50- oder 525/60-Norm gezeigt werden. Für die Frequenz können 18 Bilder je Sekunde vorgesehen werden, wenn 8 mm-Film im 525/60-System gesendet wird.

(c) mit 1 Bild Speicherung zum Senden von 16 mm-, 35 mm- und 8 mm-Film ohne Bewegungsinterpolation im 625/60-System.

(d) mit 3 Bildern Speicherung zum Senden von Film bei beliebiger Frequenz bis herab zu Stehbildern.

Die Farbinformation könnte in Y,U,V-Form mit einer Gesamtbandbreite von etwas weniger als 4f gespeichert werden,

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wobei eine zwischen Y,U und V aufzuteilende Gesamtzahl von 911 Abtastungen je Abtastzeile verfügbar wäre.

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Claims

Ansprüche ;

l.y Filmabtaster mit einer linearen Lichtsensoranordnung, einer Lichtquelle/ einem Antrieb zum Bewegen des Films mit gleichförmiger Geschwindigkeit zwischen der Lichtquelle und der Sensoranordnung in einer Richtung praktisch senkrecht zu einer die Sensoranordnung enthaltenden Ebene, einer optischen Einrichtung zum Abbilden eines beleuchteten Filmabschnitts auf die Sensoranordnung und mit einer elektronischen Einrichtung zum Liefern eines Fernsehsignals von der Sensoranordnung und zum Umwandeln des Signals von der Sequenzform in die Zwischenzeilenform,

dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische signalliefernde Einrichtung in dem Filmabtaster (10) eine Einrichtung, die ein erstes sequentielles nicht-nermales Fernsehsignal liefert, das dadurch gewonnen wird, daß der Film (16) mit einer Geschwindigkeit angetrieben und abgetastet wird, die in Beziehung zu der Filmeinzelbildgeschwindigkeit und dem Filmausnützungsverhältnis (UF) steht, sowie eine zweite signalliefernde Ein-

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richtung umfaßt, die das erste Signal elektronisch umwandelt, so daß ein zweites normales Zwischenzeilen-Fernsehsignal entsteht, das sich nach Zeilen- und/oder Halbbilddauer von dem ersten Signal unterscheidet.
2. Filmabtaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste signalliefernde Einrichtung so ausgebildet ist, daß der Film (16} mit einer Zeilenzahl je Bild abgetastet wird, die zu der Zeilenzahl je Bild des zweiten Signals in praktisch dem gleichen Verhältnis steht wie das Fernsehbild-Ausnützungsverhältnxs (IL·,) zu dem Einzelfilmbildhöhen-Ausnützungsverhältnis (ü„).
3. Filmabtaster nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite signalliefernde Einrichtung ausserdem die Halbbilddauer zu ändern vermag.
4. Filmabtaster nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite signalliefernde Einrichtung ausserdem eine Einrichtung zum Interpolieren zwischen Halbbildern des ersten Signals aufweist.
5. Filmabtaster nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite signalliefernde Einrichtung eine Speichervorrichtung aufweist, die eine ganzzahlige Anzahl Fernsehhalbbilder zu speichern vermag.
6. Filmabtaster nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite signalliefernde Einrichtung

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eine Speichervorrichtung aufweist, die ein einzelnes Fernsehhalbbild zu speichern vermag.
7. Filmabtaster nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite signalliefernde Einrichtung eine Speichervorrichtung aufweist, die zwei Fernsehbilder zu speichern vermag.
8. Filmabtaster nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite signalliefernde Einrichtung eine Speichervorrichtung aufweist, die ein einzelnes Fernsehbild zu speichern vermag.
9. Filmabtaster nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite signalliefernde Einrichtung eine Speichervorrichtung aufweist, die drei Fernsehbilder zu speichern vermag.
10. Filmabtaster nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehsignale während des
Austastens in der zweiten signalliefernden Einrichtung nicht gespeichert werden.
11. Verfahren zum Erzeugen eines normalen Zwischenbild-Fernsehsignals unter Anwendung der Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste signalliefernde Einrichtung ein erstes sequentielles nicht-normales Fernsehsignal liefert,

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indem der Film nit einer Geschwindigkeit angetrieben und abgetastet wird, die in Beziehung zu der Filmeinzelbildgeschwindigkeit und dem Filmausnützungsverhältnis steht, und daß die zweite signalliefernde Einrichtung das erste Signal elektronisch in das verlangte zweite normale Zwischenzeilen-Fernsehsignal umwandelt, das sich nach Zeilen- und/oder Halbbilddauer von dem ersten Signal unterscheidet.

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