DE2925330C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Ableitung stroboskopartiger Bildsignale aus Fernsehsignalen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Ableitung stroboskopartiger Bildsignale aus FernsehsignalenInfo
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- H04N5/262—Studio circuits, e.g. for mixing, switching-over, change of character of image, other special effects ; Cameras specially adapted for the electronic generation of special effects
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Description
55
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1
bzw. des Anspruchs 5 vorausgesetzt ist. Hierbei handelt es sich um die stroboskopartige Darstellung bewegter
Objekte in einer ansonsten statischen Szene eines Fernsehbildes.
Gemäß den in Form der DE-OS 28 39 059 nachveröffentlichten Unterlagen der älteren Patentanmeldung
P 28 39 059.2 gehört eine Anordnung zur Erzeugung eines Fernsehbildes zum Stand der Technik, das die
Bewegung eines Objektes in einer Szene während eines speziellen Intervalls so darstellt, daß zusätzlich zu seiner
gegenwärtigen Position auch eine Vielzahl früherer Positionen, beginnend mit dem Start des Zeitintervalls,
abgebildet ist. Die Anordnung enthält eine Speichereinrichtung, die ein einzelnes Fernsehbild (Vollbild)
speichern kann und worin sich die Information einzelner Bildpunkte der jeweils gespeicherten Fernsehsignale
selektiv durch neue Informationen ersetzen lassen. Die Gewinnung und Einspeicherung der Ersatzinformation
geschieht in Verbindung mit einer Einrichtung, welche das gespeicherte Fernsehbild mit ausgewählten, nachfolgend
ankommenden Einzelbildern vergleicht. Wenn zwischen einander entsprechenden Bildpunkten des
gespeicherten und der nachfolgend ankommenden Einzelbilder Unterschiede gefühlt werden, was das
Vorhandensein einer Bewegung anzeigt, dann werden diejenigen Bildpunkte, die den gefühlten Unterschied
verursacht haben, an die Stelle der entsprechenden Bildpunkte im gespeicherten Einzelbild gesetzt, und
außerdem wird die Tatsache, daß eine solche Ersetzung stattgefunden hat, jedesmal ebenfalls gespeichert oder
in sonstiger Weise angezeigt Die Anordnung ist so ausgelegt, daß eine nochmalige Ersetzung von bereits
ersetzten Bildpunkten im gespeicherten Einzelbild ausgeschlossen ist. Die Frequenz der Vergleiche, d. h.
die Anzahl ankommender Fernsehvollbilder zwischen aufeinanderfolgenden Vergleichen, ist einstellbar und
bestimmt den Abstand, in dem aufeinanderfolgende Positionen des sich bewegenden Objekts im Bild
dargestellt werden.
Die Anordnung nach der erwähnten Patentanmeldung bringt eine annehmbare Wiedergabe aufeinanderfolgender
Positionen des sich bewegenden Objekts, wenn die nacheinander ankommenden Einzelbilder, die
für den Vergleich mit dem gespeicherten Einzelbild herangezogen werden, genügend weit auseinanderliegen,
daß sich aufeinanderfolgende Abbildungen des bewegten Objekls nicht berühren oder überlappen. Es
gibt jedoch Fälle, z. B. wenn die Gesamtbewegung einer einen Golfschläger schwingenden Person dargestellt
werden soll, wo eine Überlappung zwischen aufeinanderfolgenden Bildern (z. B. des Arms der Person) kaum
zu vermeiden ist. In diesem Fall wird das späteste Bild teilweise verdeckt, weil die Anordnung den früheren
Bildern Vorrecht gibt.
Die Gründe für diese manchmal unerwünschte Eigenschaft der vorgeschlagenen Anordnung werden
deutlich, wenn man die Arbeitsweise des in F i g. 1 der beigefügten Zeichnungen dargestellten Systems näher
analysiert (diese Figur entspricht der Fig. 2 der erwähnten älteren Patentanmeldung). Das vorgeschlagene
System enthält zwei Multiplexer 14 und 16, deren jeder zwei Eingänge a und b hat und einen
Steueranschluß c aufweist, von dessen Erregung es abhängt, welcher der beiden Eingänge mit der
Ausgangsklemme d des Multiplexers gekoppelt wird. Ferner ist ein Vergleicher 18 und ein Schalter 20
vorgesehen, der eine geöffnete Stellung R und eine geschlossene Stellung S einnehmen kann. Das ankommende
Videosignal wird dem einen Eingang des Vergleichers 18 und außerdem dem »unteren« Eingang
ödes Multiplexers 16 zugeführt. Die Ausgangsklemme d
des Multiplexers 16 ist mit der unteren Eingangsklemme b des Multiplexers 14 verbunden und außerdem, wenn
der Schalter 20 in der Stellung »S« ist, mit dem Eingang einer sogenannten »Ersatzbild«-Verzögerungseinrichtung
12, deren Ausgang zum oberen Eingang a des Multiplexers 16 führt. Die Ausgangsklemme d des
Multiplexers 14 ist mit dem Eingang einer sogenannten »BezugsbiUk-Verzögerungseinrichtung 10 verbunden,
deren Ausgang zum oberen Eingang a des Multiplexers 14 und außerdem zum zweiten Eingang des Vergleichers
18 führt. Ein über die Klemme 22 kommendes Steuersignal wird den Steueranschlüssen c beider
Multiplexer angelegt und bewirkt, daß beide Multiplexer gleichzeitig entweder das an ihrem Eingang a oder
das an ihrem unteren Eingang b erscheinende Signal auswählen. Wegen der gemeinsamen Steuerung der
beiden Multiplexer werden alle Ersatzinformationen, die aufeinanderfolgende Positionen des bewegten
Objekts darstellen, schließlich in die Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung 10 übertragen und, im Falle einer
bestimmten Betriebsart, mit Betätigung eines »Stop«- Schalters am Ende des ausgewählten »Aktionsintervalls«,
gemeinsam mit dem Bezugsbild zum Ausgang gekoppelt.
Da die c-Steuerungen der Multiplexer 14 und 16 gekuppelt sind, so daß sie stets gleichzeitig wirken, stellt
die Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung 10, die den einen Eingang des Vergleichers 18 beaufschlagt, keinen
unveränderlichen Bezug für den Vergleich mit dem ankommenden Videosignal dar. Das heißt, obwohl die
Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung 10 anfänglich nur den Bezugs-Hintergrund enthält, wird die das bewegte
Objekt betreffende Information, wenn das Objekt durch die Szene fortschreitet, im Bezugsbild akkumuliert. Die
Hinzufügung der das bewegte Objekt betreffenden Information in die Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung
führt dazu, daß der anfänglich »unversehrte« Zustand zugedeckt wird. Die Folge ist, daß, wenn es Überlappungen
bei aufeinanderfolgenden Bildern des bewegten Objekts gibt, das frühere Bild die Abbildung des
späteren Bildes effektiv aus demselben Teil des Rasters aussperrt, weil das Signal Zeine »1« ist, wodurch gemäß
der Logik des vorgeschlagenen Systems ausgeschlossen wird, daß die den überlappenden Teil des späteren
Bildes betreffende Ersatzinformation in das Bezugsbild eingefügt wird. Die Auswirkung auf die bildliche
Darstellung ist im oberen Teil der F i g. 2 veranschaulicht, die aufeinanderfolgende und sich überlappende
Bilder eines sich von links nach rechts bewegenden Baues zeigt. Man erkennt, daß bei allen der aufeinanderfolgenden
Positionen das jeweils frühere Bild Vortritt vor dem nächstfolgenden Bild hat, wodurch das
nächstfolgende Bild im Bereich der Überlappung verdeckt wird. Dies ist für den Betrachter ein
unbefriedigendes Ergebnis.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Aussehen eines Fernsehbildes der oben beschriebenen
Art, insbesondere wenn Überlappungen zwischen aufeinanderfolgenden Bildern des in seinem Bewegungsablauf
darzustellenden Objekts vorkommen, zu verbessern, indem der Signalinformation, die das letzte
Bild des bewegten Objekts betrifft. Priorität gegeben
wird.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit denen diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst wird, sind in den
Patentansprüchen 1 bzw. 5 gekennzeichnet Kurz gesagt, bedient sich die Erfindung eines Systems, das
dem System nach der vorgeschlagenen Patentanmeldung insoweit ähnlich ist, als es eine Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung,
eine Ersatzbild-Verzögeningseinrichtung, einen Vergleicher und zwei Multiplexer
enthält Im Unterschied zum vorgeschlagenen Fall werden jedoch hier die beiden Multiplexer unabhängig
voneinander in einer solchen Weise gesteuert daß während des »Aktionsintervalls« Ersatzinformationen
nicht in die Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung eingegeben werden, so daß die Unversehrtheit des anfänglich
gespeicherten Bezugsbildes erhalten bleibt. Genauer gesagt sind die getrennten Steuerungen so angelegt, daß
am Beginn des »Aktionsintervalls« ein Bezugsbild ■>
aufgegriffen werden kann und das Einschreiben von Information in die Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung
während dieses Intervalls verhindert wird, und daß nach dem Aufgreifen des Bezugsbildes Ersatzinformationen
in der Ersatzbild-Verzögerungseinrichtung gesammelt
ίο werden können, die aus Vergleichen des unveränderlichen
Bezugsbildes mit ausgewählten nachfolgend ankommenden Bildern resultieren. Die Folge ist, frühere
Ersatzinformationen spätere Ersatzinformationen nicht verdecken können, d. h. die späteste Ersatzinformation
hat Vortritt vor früherer Ersatzinformation. Am Ende des Aktiop.sintervaüs kann die angesammelte Ersatzinformation
mit dem anfänglichen Bezugsbild kombiniert und zum Zwecke der Wiedergabe auf den Ausgang
gekoppelt werden. Alternativ ist es auch möglich und in manchen Fällen sogar vorzuziehen, die angesammelte
Ersatzinformation zu demjenigen Vollbild zu fügen, das am Ende des Aktionsintervalls existiert.
Weitere Ziele, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sowie Aufbau und Arbeitsweise erfindungsgemä-
-''■ ßer Anordnungen werden nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
F i g. 1, auf die bereits Bezug genommen wurde, ist ein funktionelles Blockschaltbild des in der obengenannten
älteren Patentanmeldung beschriebenen Systems;
-'<> Fig.2 veranschaulicht den Effekt der Bildüberlappung;
Fig.3 ist ein funktionelles Blockschaltbild eines Bewegungen abbildenden Systems gemäß der Erfindung;
Fig.4 zeigt in Form eines Blockschaltbildes eine
besondere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Wiedergabe und Aufzeichnung von
Bewegungsbahnen beim Farbfernsehen;
F i g. 5 zeigt in Blockform eine in der Anordnung nach F i g. 4 verwendbare Schaltung zum Fühlen relativer
Bewegung zwischen einem gespeicherten und einem nachfolgend ankommenden Fernsehbild.
Die allgemeine Funktion einer erfindungsgemäßen Anordnung besteht ähnlich wie bei dem in der
5 obengenannten älteren Patentanmeldung beschriebenen System darin, die Vorgeschichte bewegter Objekte
in einer Szene zu speichern und so darzustellen, daß die Bewegungsbahn des Objekts betrachtet werden kann.
In demjenigen Moment ab dem die Bewegungsbahn
in dargestellt und aufgezeichnet werden soll, z.B. im
Augenblick des Auftreffens eines Schlägers auf einen Golfball, setzt die Bedienungsperson das System in
Gang, um in diesem Moment ein einzelnes Vollbild der Fernsehinformation zu speichern. Dieses gespeicherte
»Bezugsbild« wird über das ganze Intervall hindurch,
während dessen die Bewegung des Balles interessiert als Bezugsinformation verwendet, um festzustellen,
welche Elemente der Szene in Bewegung gewesen sind. Beim genannten Beispiel ist dies das Durchziehen des
*-«· Schlägers und die Bewegung des Balles zum Loch. Jedes
Bildelement {Bildpunkt) des gespeicherten Bezugsbildes wird periodisch mit entsprechenden Bildpunkten der
dem System danach zugeführten Videoinformation verglichen, und wo sich der Ball (oder ein anderes
fc5 Objekt) in einer ansonsten stillen Szene bewegt hat,
führt dieser Vergleich zur Erzeugung eines Differenzsignals. Aufeinanderfolgende Differenzsignale, die charakteristisch
für aufeinanderfolgende neue Ballpositio-
nen sind, werden in einer geeigneten Speichereinrichtung gespeichert. Wenn die Kamera während der Zeit,
die der Ball für die Bewegung von seiner anfänglichen Ruheposition bis zu einem Punkt seines Anhaltens
benötigt, stillgehalten wird, bleibt alle Hintergrundinfor- ί
mation der Szene statisch und erzeugt daher kein Differenzsignal. Die durch die Bewegung erzeugten
Differenzsignale werden einem ausgewählten Vollbild hinzugefügt, um eine gleichsam »eingefrorene« Darstellung
zu bekommen, d. h. ein Vollbild, in dem viele Positionen des Balles dargestellt sind, die seine
Bewegungsbahn nachzeichnen.
Wie bereits erwähnt, hat bei dem in der älteren Patentanmeldung beschriebenen System das frühere
Bild des bewegten Objekts jeweils Vorrang vor dem nächstfolgenden Bild, so daß im Falle von Überlappungen
der Bilder das spätere Bild teilweise von einem vorhergehenden verdeckt ist. Im Unterschied dazu gibt
jedoch das hier zu beschreibende System derjenigen Signalinformation Vorrang, die das letzte Bild des
bewegten Objekts betrifft, so daß die endgültige Darstellung besser aussieht. Der grundlegende Aufbau
einer Anordnung, mit der diese bessere Qualität erzielt wird, ist in F i g. 3 dargestellt. Diese Anordnung gleicht
dem System nach Fig. 1 insoweit, als sie eine Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung 10' und eine Ersatzbild-Verzögerungseinrichtung
12' aufweist, ferner zwei Multiplexer 15' und 16' mit jeweils zwei Eingängen a und b und jeweils einem Steueranschluß c, von dessen
Erregung es abhängt, welcher der beiden Eingänge zum Ausgangsanschluß d gekoppelt wird, sowie einen
Schalter 20', der eine geöffnete Stellung »R« und eine geschlossene Stellung »S« einnehmen kann. Das
ankommende Videosignal, das beispielsweise aus einer Farbfernsehkamera stamme, wird dem einen Eingang
eines Vergleichers 18' und außerdem dem »unteren« Eingang b des Multiplexers 16' zugeführt. Der Ausgang
c/des Multiplexers 16' ist mit dem unteren Eingang b des
Multiplexers 14 und außerdem, falls der Schalter 20' in seiner geschlossenen Stellung »S« ist, mit dem Eingang
der Ersatzbild-Verzögerungseinrichtung 12' verbunden, deren Ausgang zum »oberen« Eingang a des Multiplexers
16' führt. Der Ausgang ddts Multiplexers 14' ist mit
dem Eingang der Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung 10' verbunden, deren Ausgang zum oberen Eingang a
des Multiplexers 14' und außerdem zum zweiten Eingang des Vergleichers 18' führt. Ein Steuersignal, das
mit »Steuerung Nr. 1« bezeichnet ist und an der Klemme 22' erscheint, wird dem Steueranschluß c des
Multiplexers 16' zugeführt Ein zweites Steuersignal, das mit »Steuerung Nr. 2« bezeichnet ist und an der
Klemme 24' erscheint, wird dem Steueranschluß c des Multiplexers 14' zugeführt Die Multiplexer, bei denen
es sich um irgendwelche handelsüblichen Geräte in Analog- oder Digitalausführung handeln kann, ermöglichen
es, daß jede der beiden Verzögerungseinrichtungen in einem Umlaufbetrieb bzw. einem zyklischen Aus-
und Einlesemodus betrieben werden kann, um jede beliebige darin gespeicherte Information beizubehalten,
gewünschtenfalls unbegrenzt lange. "
Das System hat drei verschiedene Betriebszustände, nämlich einen »zurückgesetzten« Zustand, in dem es
keinen Einfluß auf das ankommende Videosigna! nimmt, einen »Start«-Zustand und einen »Stope-Zustand. Im
»zurückgesetzten« Zustand ist der Schalter 20' in seiner geöffneten Stellung »R«, und die den Steueranschlüssen
der beiden Multiplexer angelegten Steuersignale sind so, daß beide Multiplexer das jeweils an ihrem unteren
Eingang b erscheinende Signal auswählen. Man erkennt, daß in diesem Betriebszustand das ankommende
Videosignal nacheinander durch die Multiplexer 16' und 14' zum Ausgang des Multiplexers 15' gekoppelt wird.
Wenn der Schalter 20' geöffnet ist, nimmt das ankommende Videosignal keinen Einfluß auf die
Ersatzbild-Verzögerungseinrichtung 12', und obwohl das am Ausgang des Multiplexers 14' erscheinende
Signal zum Eingang der Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung 10' gegeben wird, hat dies keinen Einfluß auf
das Ausgangssignal, da der Eingang a des Multiplexers 14' abgeschaltet ist.
Wenn die Bedienungsperson einen Vorgang (d. h. eine »Aktion«) erwartet, die sie aufzunehmen und am Ende
wiederzugeben wünscht, dann schaltet sie am Beginn der Aktion den »Start«-Zustand ein, z. B. durch Drücken
eines (nicht dargestellten) Schaltknopfes, womit der Schalter 20 in seine »Sw-Stellung geschlossen wird und
der Pegel der Steuersignale an den Klemmen 22' und 24' so geändert wird, daß beide Multiplexer das ihrem
a-Eingang zugeführte Signal auswählen. Der genaue Zeitpunkt, in dem die Steuersignale zur Einschaltung
der oberen Eingänge der Multiplexer wirksam werden, ist zeitlich mit dem Vertikalsynchronsignal des ankommenden
Videosignals abgestimmt, um sicherzustellen, daß die Tätigkeit der verschiedenen Teile des Systems
am Beginn und am Ende eines speziellen Fernsehvollbildes stattfinden. Im Augenblick des »Starts« wird das in
der Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung 10' enthaltene Fernsehvollbild aufgegriffen und über den Multiplexer
14' umlaufen gelassen. Dieses Vollbild stellt dann ein Bezugsbild dar, das über das gesamte »Aktionsintervall«
hinweg zwischen »Start« und »Stop« gespeichert wird.
Die Ersatzbild-Verzögerungseinrichtung 12' ist völlig leer. Der hier verwendete Ausdruck »Umlauf« muß
nicht unbedingt das Bewegen oder Schieben von Daten durch einen Speicher bedeuten, vielmehr soll damit
lediglich gesagt werden, daß Speicherdaten in einem fortlaufenden sequentiellen Muster ähnlich einer Rasterabtastung
gelesen werden, wozu ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff und sequentieller Adressierung
ebensogut verwendet werden kann wie in Schieberegister im Schiebebetrieb. Der im Text und in den
Zeichnungen verwendete Ausdruck »Verzögerung« hat hier die Bedeutung von »Speicher«; das Wort
»Verzögerung« wird deswegen benutzt, weil die sequentielle Adressierung der Speicherdaten eine
Zeitverzögerung bewirkt Wie bereits angedeutet, schaltet die Steuerung Nr. 2 zum Zeitpunkt »Start« den
Multiplexer 14' auf seinen a-Eingang und hält in über das ganze »Aktionsintervall« hinweg in diesem Schaltzustand.
Ein weiteres Einschreiben in die Verzögerungseinrichtung 10' wird während des Intervalls gesperrt
Das gespeicherte Bezugsbild wird im Vergleicher 18' Bildpunkt für Bildpunkt mit dem ankommenden
Videosignal verglichen. Der Vergleicher erzeugt ein Ausgangssignal Δ immer dann, wenn eine endliche
Differenz zwischen dem gespeicherten Bezugsbild und dem ankommenden Videosignal vorhanden ist Wenn
der Wert von Δ nicht gleich Null ist, dann wird das Steuersignal an der Klemme 22' geändert, um den
unteren Eingang b am Multiplexer 16' auszuwählen, wodurch während des kurzen Intervalls, innerhalb
dessen das Signal Δ nicht gleich Null ist, Ersatzinformation
(d. h, eine Bfldinformation zur Erneuerung) in die
Ersatzbild-Verzögerungseinrichtung 12' gegeben wird.
Wenn das Signal Δ auf Null zurückkehrt, wählt das an
der Klemme 22' zugeführte Steuersignal wieder den
oberen Eingang a zum Multiplexer 16' aus. Dieses Spiel und damit die Vergleiche zwischen dem gespeicherten
Bezugsbild und ausgewählten aufeinanderfolgenden Vollbildern des ankommenden Videosignals gehen
weiter, solange die Bedienungsperson die Bahn des r>
bewegten Objekts aufnehmen will. Am Ende wird das System in den »Stop«-Zusland geschaltet, z. B. durch
Drücken eines (nicht dargestellten) »Stopw-Schaltknopfes.
Zu diesem Zeitpunkt enthält die Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung
10' nichts anderes als das beim in Start des Zyklus eingegebene ursprüngliche Bezugsbild,
und die Ersatzbild-Verzögerungseinrichtung 12' enthält Informationen, die alle aufeinanderfolgenden Bildes des
bewegten Objekts darstellen. Mit Einschaltung des »Stop«-Zustandes wählt die Steuerung Nr. 1 den oberen
Eingang a des Multiplexers 16' aus, und die Steuerung Nr. 2 wählt den oberen Eingang a des Multiplexers 14',
aber erst, nachdem während eines einzigen Vollbildintervalls eine Auswahl des /»-Eingangs jeweils bei
Auftreten von Erneuerungsinformation an diesem Ausgang erfolgt ist, so daß dadurch die in der
Ersatzbild-Verzögerungseinrichtung 12' enthaltene Information
in das Bezugsbild eingefügt wird, so sie die Bildpunkte des Bezugsbildes an den durch die
Ersatzinformation dargestellten Stellen ersetzt, um am Ausgang d des Multiplexers 14 das gespeicherte
Bezugsbild mit den darin eingefügten Ersatzinformationen zu liefern.
Der Leser wird bereits erkannt haben, daß den Steuerleitungen 22' und 24' eine bestimmte Logik
aufzugeben ist, um die Auswahl zwischen den oberen und unteren Eingängen der beiden Multiplexer zu
jeweils richtigen Zeitpunkten zu treffen. In F i g. 3 ist keine spezielle Anordnung zur Durchführung der
notwendigen logischen Verknüpfungen dargestellt, denn jeder Durchschnittsfachmann wird in der Lage
sein, geeignete logische Schaltungen zur Herbeiführung der gewünschten Arbeitsweise zu bauen.
Aus der vorstehenden Beschreibung einer sehr grundsätzlichen Form des Systems ist zu erkennen, daß
die Entscheidung darüber, ob Ersatzinformation in die Ersatzbild-Verzögerungseinrichtung 12' gegeben werden
soll oder nicht, allein auf dem Signal Δ beruht und
durch Aktivierung der Steuerung Nr. 1 befolgt werden kann, ohne zu befürchten, daß nicht-überlappende
vorher gespeicherte Informationen gelöscht werden. Die Hintergrundszene im ankommenden Videosignal
wird immer mit dem Original-Hintergrund des gespeicherten Bezugsbildes verglichen, und somit kann kein
Signal Δ auftreten, außer wenn es eine Bewegung eines Objektes in der stillen Hintergrundszene gibt. Die
.Ersatzinformation wird nicht in die Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung
10', sondern nur in die Ersatzbild-Verzögerungseinnchtung
12' eingefügt, worin sie notwendigenfalls einer älteren Ersatzinformation überlagert
werden kann. Da die Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung
10' während der gesamten Periode von »Start« bis »Stop« gegenüber Neueingaben abgeschottet
ist, braucht die in die Bezugsbild-Verzögerungseinrichtung
12* eingegebene Information nicht markiert zu werden; d. h, man muß sich nicht um Auslöschungen
von Ersatzinformation sorgen, außer wenn dies speziell
zur Vermeidung des Ausschließen späterer Ersatzinformationen
erforderlich ist Dieses letzte Erfordernis erfüllt sich aber von selbst, da hier das letzt vergangene
Bfld eines bewegten Objekts immer mit dem Bezugs-Hintergrund verglichen wird. Das heißt, der hinter
einem bewegten Ball wieder erscheinende Hintergrund wird nur mit sich selbst, d. h. seinem eigenen Abbild im
gespeicherten Bezugsbild, verglichen.
Vorstehend wurde die prinzipielle Funktion eines Systems beschrieben, durch die der Zweck der
Erfindung erfüllt wird, d. h., durch die erreicht wird, daß die das späteste Bild des bewegten Objekts betreffende
Signalinformation Vorrang erhält. Anhand der Fig.4 sei nun eine spezielle Ausführungsform erläutert, und
zwar als Beispiel in einer Auslegung für die NTSC-Fernsehnorm und in Digitaltechnik. Das auf einer Eingangsleitung 30 ankommende Videoeingangssignal, das
beispielsweise aus einer Fernsehkamera stamme, sei in Pulscodemodulation (PCM) unter Verwendung eines
8-Bit-Codes verschlüsselt und wird dem jeweils unteren Eingang b zweier Multiplexer 32 und 34 zugeführt sowie
einem Eingang eines Vergleichers 36, der in der Zeichnung mit »Bildpunktvergleich« beschriftet ist. Das
codierte eingangsseitige Videosignal gelangt außerdem zum Eingang einer Verzögerungseinrichtung 54, die
eine Verzögerung von 525 H bringt, wobei H die Dauer einer Fernsehzeilenperiode ist. Die Verzögerungseinrichtung
bewirkt also eine Verzögerung um eine Vollbildperiode, da beim NTSC-System 525 Zeilenperioden
ein Vollbild ausmachen. Das Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung 54 wird einem zweiten Eingang
des Vergleichers 36 zugeführt.
Der Ausgang d des Multiplexers 34 ist mit dem Eingang einer zweiten Verzögerungseinrichtung 38
verbunden, deren Verzögerungszeit gleich (525 H —r) ist, wobei H auch hier wieder die Dauer einer
Fernsehzeilenperiode ist, was bedeutet, daß die Verzögerungseinrichtung 38 eine Verzögerung um eine
Vollbildperiode bewirkt. In einer praktischen Ausführungsform des Systems ist die Verzögerung der
Einrichtung 38 in Wirklichkeit etwas geringer gewählt als eine Vollbildperiode, und zwar um die Zeit r, wegen
der nebenbei auftretenden Schleifenlaufzeiten, die durch andere Teil des Systems in der Umlaufschleife
bewirkt werden. In einem mit Erfolg betriebenen System waren die beiden Verzögerungseinrichtungen
38 und 54 durch einen digitalen Vollbildspeicher realisiert, der eine Kapazität zur Speicherung der
pulscodemodulierten Information eines Fernsehvollbildes hatte. Die spezielle Form des Vollbildspeichers ist
unwichtig, er kann durch Schieberegister, Speicher mit wahlfreiem Zugriff oder irgendeiner anderen Art
adressierbarer Speicher gebildet sein. Ein wichtiger Aspekt besteht darin, daß es mit digitaler Verarbeitung
gelingt, eine praktisch unbegrenzte Zeitgenauigkeit zu erhalten. Das Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung
38 wird einem Kammfilter 40 an sich bekannter Konstruktion zugeführt, das mit lokal erzeugten
Farbart-Bezugssignal synchronisiert ist und zwei Ausgangssignale liefert, nämlich ein Signal Y+C, das im
wesentlichen dem Eingangssignal des Kammfilters entspricht, und ein Signal Y+ Oft), bei dem es sich um
die Leuchtdichtekomponente plus der Farbartkomponente in periodisch invertierter Form handelt, d h, die
Invertierung des Farbartsignals ist eine Funktion der Zeit Genauer gesagt ist im einen Vollbild die
Farbartkomponente invertiert im nächsten Vollbild ist sie nicht invertiert im darauffolgenden Vollbild ist sie
wieder invertiert usw, so daß sichergestellt wird, daß der Farbhilfsträger c?« Ausgangssignals des Vollbildspeichers
38 stets die richtige Phasenlage zum lokalen Farbart-Bezugssignal hat Das Ausgangssignal Y+C
des Kammfilters 40 wird dem oberen Eingang a des Multiplexers 34 zugeführt, und das Ausgangssigna]
Y+ C(t) des Filters 40 wird dem oberen Eingang a des
Multiplexers 32 zugeführt. Der mit dicken Linien gezeichnete Weg vom Ausgang des Multiplexers 34
über die Verzögerungseinrichtung 38, das Kammfilter 40 und zurück zum oberen Eingang a des Multiplexers '<
34 ist eine Umlaufschleife für ein in der Verzögerungseinrichtung 38 gespeichertes Bezugsbild.
In einer Anordnung nach Fig. 4 ist ferner eine mit »Markierungseinheit« bezeichnete Einrichtung 42 vorgesehen,
die den Zweck hat, das Einfügen von i<> Ersatzinformation in das in der Umlaufschleife gespeicherte
Bezugsbild zu steuern, wenn vom Vergleicher 36 eine Bewegung zwischen einem zweiten, in der
Verzögerungseinrichtung 54 gespeicherten Bezugsbild (welches anfänglich dasselbe Bezugsbild wie die '>
Umlaufschleife enthält, nur daß im letzteren Fall das niedrigstwertige Bit jedes Codewortes auf Null
gezwungen ist) und ausgewählten Vollbildern des ankommenden Videosignals gefühlt wird. Die Markierungseinheit
42 ist im wesentlichen eine logische -» Schaltung, die als Antwort auf zwei Eingangssignale
wirksam wird, um den Multiplexer 34 zu passenden Zeitpunkten so zu beeinflussen, daß Ersatzinformation
in das umlaufende Bezugsbild eingefügt wird, und um das Einschreiben und Auslesen an der Verzögerungsein- -■>
richtung 54 zu steuern. Eines der Eingangssignale ist ein logisches »Ja«-Signal für Δ, das erzeugt wird, wenn ein
Vergleich zwischen dem in der Verzögerungseinrichtung 54 gespeicherten Vollbild und einem ausgewählten
ankommenden Vollbild ein Ergebnis bringt, das einen «>
willkürlichen Schwellenwert überschreitet. Es ist unwichtig, ob dieses Signal seine Ja-Aussage durch einen
positiven oder einen negativen Wert macht, solange die Logik der Markierungseinheit 42 zur richtigen Auffassung
des Wertes ausgelegt ist. Das zweite Eingangssi- η gnal der Markierungseinheit 42 wird über eine Leitung
44 zugeführt, die mit »Bedienungssteuerung Nr. 1« bezeichnet ist und außerdem mit dem Steuereingang c
des Multiplexers 34 verbunden ist. Ein Ausgang der Markierungseinheit 42, der die Bezeichnung »Zwinge
LSB= 1« trägt, ist mit der Umlaufschleife verbunden. Ein an diesem Ausgang erscheinendes Signal zwingt das
niedrigstwertige Bit (LSB) des umlaufenden 8-Bit-Codesignals auf den Binärwert »1«. Ein zweiter Ausgang der
Markierungseinheit 42 legt an den Multiplexer 34 ein Signal »Delta-Steuerung«, das die Steuerung des
Multiplexers 34 übernimmt so daß dieser Multiplexer im Falle Δ = 1 auf seinen £>-Eingang geschaltet wird, um
Ersatzinformation aus dem ankommenden Videosignal zu empfangen. Eine zweiter Steuerleitung 46. mit
»Bedienungssteuerung Nr. 2« bezeichnet, ist mit dem Steueranschluß c des Multiplexers 32 verbunden und
lcgi fcSt, Ου uäS SySiciTi im !ίύΓΐίΐΩϋΐθΓΐΐ€ιι£Γι ödcF im
abgetasteten Betrieb arbeiten solL Die Steuerleitung 46
dient außerdem zur Steuerung der Funktion »Stop«. Eine weitere, mit »Abfragefrequenz« bezeichnete
Steuerleitung 48 ist mit dem Multiplexer 34 verbunden und berücksichtigt einen Logikwert, der davon abhängt,
welche Frequenz oder Häufigkeit die Bedienungsperson für die Bilderneuerungen wählt, Ah, mit welchem
zeitlichen Abstand die Ersatzinformationen auf dem jeweils neuesten Stand der Bewegung gebracht werden
sollen. Die Bedeutung dieses Logikwertes wird im Verlauf der weiteren Beschreibung noch ersichtlich
werden. Schließlich ist noch eine Leitung 50 vorgesehen, über die das niedrigstwertige Bit (LSB) des codierten
Signals auf einen zweiten Steuereingang des Multiplexers 32 gekoppelt wird, um zu bewirken, da8 das
gespeicherte umlaufende Bezugsbild zur Ausgangsklemme 52 des Systems gegeben wird, wenn der
Multiplexer 32 durch Betätigung der »Bedienungssteuerung Nr. 2« passend konditioniert ist. Die Logikzustände
der Leitungen 50 und 46 bringen den Multiplexer 32 dazu, vom ύ-Eingang auf den a-Eingang umzuschalten,
was die Einfügung bisheriger Ersatzdaten in ein ansonsten live ablaufendes V ideosignal bedeutet.
Die Anordnung nach F i g. 4 hat ähnlich wie das in F i g. 3 dargestellte System drei Betriebszustände: einen
»zurückgesetzten« Zustand, einen »Start«-Zustand und einen »Stop«-Zustand. Im »zurückgesetzten« Zustand
sind die »Start«-Leitung 44, die Leitung »Delta-Steuerung« und die Leitung »Zwinge LSB= 1« alle im
Nein-Zustand bzw. »ausgeschaltet«. Da der Eingang zur Umlaufschleife durch den Multiplexer 34 gewählt wird,
ist die Schleife im »zurückgesetzten« Zustand des Systems nicht geschlossen, weil in diesem Zustand der
Multiplexer auf seinen Eingang b geschaltet ist und alle niedrigstwertigen Bits des ankommenden Videosignals
Null gemacht worden sind. Die »Stop«-Leitung 46 ist ebenfalls »ausgeschaltet«, wodurch der Multiplexer 32
seinen Eingang b wählt, was zur Folge hat, daß das auf der Leitung 30 erscheinende eingangsseitige Videosignal
zum Ausgang 52 des Multiplexers 32 gekoppelt wird.
Im »Startw-Zustand des Systems ist die »Start«-Leitung
44 im Ja-Zustand bzw. »eingeschaltet«, wodurch die Markierungseinheit 42 zur Lieferung eines Bezugs-Steuersignals
an die Verzögerungseinrichtung 54 veranlaßt wird, um zu erlauben, daß ein Bezugs-Vollbild
des ankommenden Videosignals in die Verzögerungseinrichtung 54 eingeschrieben wird. Bei einem Ja-Signal
an der Leitung 44 bewirkt die Logik der Markierungseinheil 42, daß die Deliasteuerung die Kontrolle des
Multiplexers 34 übernimmt, und wenn Δ = 1 ist, wird der Multiplexer 34 auf seinen b-Eingang geschaltet und die
Leitung »Zwinge LSB = 1« auf ein Ja-Signal. Bei gewähltem ö-Eingang des Multiplexers 34 wird ein
Bezugs-Vollbild des ankommenden Videosignals mit allen seinen niedrigstwertigen Bits gleich Null zum
Ausgang «ides Multiplexers 34 und in die Umlaufschleife gekoppelt, welche die Verzögerungseinrichtung 38
enthält. Die über die Verzögerungseinrichtung 38 gehende Umlaufschleife enthält also das gleiche
Bezugsbild wie die Verzögerungseinrichtung 54, jedoch mit allen niedrigstwertigen Bits gleich Null. Außerdem
bewirkt das Erscheinen eines niedrigstwertigen Bits vom Wert »1« auf der Leitung 50, das dem oberen
Steuereingang des Multiplexers 32 angelegt wird, daß dieser Multiplexer seinen oberen Eingang a auswählt
und damit die an diesem Eingang erscheinenden farbphascnkorrgiertcn Ersatzdatcn empfängt.
Der »Stop«-Zustand des Systems wird eingeschaltet durch Betätigung der »Bedienungssteuerung Nr. 2«,
womit ein Ja-Signal an den Steueranschluß c des Multiplexers 32 gelegt wird, um nur den a-Eingang des
Multiplexers auszuwählen. Gleichzeitig wird die »Start«-Leitung in den Nein-Zustand gezwungen,
wodurch die Deltasteuerung abgeschaltet und damit der Multiplexer 34 im Zustand für den Umlaufbetrieb
festgehalten wird. Da der Multiplexer 34 bei diesem Betrieb das an seinem oberen Eingang a erscheinende
Signal auswählt, läßt er das ursprüngliche Bezugsbild
plus alle Ersatzinformationen, die während der Zeitspanne zwischen Betätigung der »Start«-Steuerung und
Betätigung der »Stoppsteuerung in dieses Bild eingefügt worden sind, weiter umlaufen
Zusammenfassend ist festzustellen: Während des »Aktionsintervalls« erreicht da-, eingangsseitige Videosignal
den Ausgang über den Multiplexer 32, der durch das LSB-Signal (Leitv-:g 50) gesteuert wird, d. h. durch
ein von der Steuerlogik der Markierungseinheit 42 eingestelltes Logiksignal an der niedrigstwertigen
Bitstelle der Information in der die Verzögerungseinrichtung 38 enthaltenden Umlauischleife. Wenn dieses
Bit eine »1« ist, dann wird das Ausgangs-Videosignal aus
der Umlauf schleife anstatt aus dem eingangsseitigen Videosignal genommen. Das verfügbare Ausgangssignal
ist also das Live-Videosignal, worin die früheren Bilder irgendwelcher bewegter Objekte eingefügt sind.
Wenn das Aktionsintervall durch die Bedienungsperson beendet wird, wird das letzte abgefragte Bild des is
Ersatz-Fernsehsignals mit den früher gespeicherten Bildern in der Umlaufschleife kombiniert und dort als
ein eingefrorenes kombiniertes Vollbild behalten. Der Ausgang aus der Umlaufschleife steht dann zur
Verfügung als eingefrorenes Vollbild in »Augenblickswiedergabe«, worin der während Aktionsintervalls
abgelaufene Bewegungsvorgang stroboskopartig gezeigt ist Im Falle einer Bewegung von Individuen
während des »Aktionsintervalls« kann die Kombination des letzten Bildes der Fernsehszene mit den gespeicherten
Bildern des bewegten Objekts, da der einzige Unterschied zwischen der letzten Szene und einer bei
Beginn des Intervalls gespeicherten Szene in den Positionen von Individuen in der Szene besteht, häufig
menschliche Anteilnahme in der Darstellung aufzeigen, Jo
z. B. Jubel oder Niedergeschlagenheit, je nach den erhaltenen Ergebnissen.
Man wird bemerkt haben, daß das Einfügen von Ersatzinformation in die Umlaufschleife als Folge
gefühlter Bewegung zwischen einem Bezugsbild und dem ankommenden Videosignal außerhalb der Umlaufschleife
durchgeführt wird. Das heißt, die »Delta-Steuerung«, die festlegt, ob und wann Ersatzinformation in die
Umlaufschleife eingefügt werden soll, hängt ab vom Vergleich des ankommenden Videosignals mit einem
sich nicht ändernden Bezugsbild, das in der Verzögerungseinrichtung 34 gespeichert ist. Somit sagt ein
Ja-Signal für Δ immer nur aus, daß eine Bewegung zwischen dem ankommenden Videosignal und dem in
der Verzögerungseinrichtung 54 gespeicherten Bezugsbild ist, und vorher eingefügte Ersatzinformationen
beeinflussen dieses Signal nicht wie im Falle des Systems nach der obenerwähnten älteren Patentanmeldung.
Man braucht also keine besonderen Maßnahmen zu treffen, um zu verhindern, daß in die Umlaufschleiffc so
eingefügte Ersatzinformation eventuell wieder durch nachfolgende Vergleiche zwischen gespeichertem und
ankommendem Videosignal »ausradiert« wird. Vielmehr kann im Falle einer Überlappung aufeinanderfolgender
Bilder des bewegten Objekts das spätere Bild über ältere Ersatzinformation geschrieben werden, so
daß der späteren Ersatzinformation Vorrang gegeben wird. Mit anderen Worten: die jüngsten Bilder erhalten
Vorrang, so daß während Bildüberlappungen die jüngere Information behalten und die frühere, überlappte
Information ersetzt wird. Dies wirkt sich in der Darstellung so aus, wie es in der unteren Hälfte der
F i g. 2 veranschaulicht ist.
Bisher wurde wenig darüber ausgesagt, wie die Ersalzinformation aus dem eingangsseitigen Videosignal
genommen und in die Umlaufschleife gefügt wird, ohne Farbartinformation zu verlieren angesichts der
Tatsache, daß sich beim NTSC-System die Phase des Farbhüfstragers von Vollbild zu Vollbild umkehrt Es ist
daher wichtig, daß die Phase des Farbhilfsträgers des neuen Materials, weiches in die in der Umlaufschleife
gespeicherte Videoinformation eingefügt wird, die gleiche ist wie die Farbhilfsträgerphase des gespeicherten
Videosignals, denn ansonsten würde die richtige Farbe Ln der Ersatzinformation verlorengehen. Theoretisch
könnte man das System nach F i g. 4 so auslegen, daß es mit jedem Vollbild des ankommenden Videosignals
Ersatzinformation in die Umlaufschleife liefern kann, indem es die Farbartkomponente der Ersatzinformation
umkehrt bevor sie in die Umlaufschleife gegeben wird. Abgesehen davon, daß das System durch
eine solche Lösung unnötig kompliziert werden würde, erhält man eine schönere und graphische Wiedergabe,
wenn man die Vergleiche zwischen dem ankommenden und dem in der Verzögerungseinrichtung 54 gespeicherten
Videosignal weniger häufig durchführt Wenn z. B. das Vollbild Nr. 1 einer Fernsehszene als Bezugsbild
gespeichert wird und keine Erneuerung auf den neuesten Stand erfolgt bis das Vollbild Nr. 3 erscheint
dann hat der Farbhilfsträger des Vollbildes Nr. 3 die gleiche Phase wie im Vollbild Nr. 1, so daß die
Ersatzinformation aus dem Vollbild Nr. 3 in die Umlaufschleife singefügt werden kann, ohne sich um
mögliche Farbphasendifferenzen zwischen der gespeicherten Information und der Ersatzinformation zu
sorgen. Bei diesem Beispiel würde man also die Vergleiche zwischen dem gespeicherten und dem
ankommenden Videosignal beim dritten, fünften, siebten, neunten usw. Vollbild des ankommenden Videosignals
durchführen, und jedes Fühlen einer Bewegung würde bewirken, daß Ersatzinformation in die Umlaufschleife
an denjenigen Stellen eingefügt wird, die durch die aufeinanderfolgenden Positionen des bewegten
Objekts bestimmt sind. In Fällen, wo die Geschwindigkeit des bewegten Objekts relativ langsam ist, wird es
gewöhnlich vorzuziehen sein, Ersatzinformationen noch weniger häufig als bei jedem zweiten Vollbild des
ankommenden Videosignals einzufügen. So läßt sich beispielsweise die relativ langsame Geschwindigkeit
eines geschlagenen Golfballes sehr effektiv darstellen, wenn man Ersatzinformationen in nur eines von jeweils
vier oder noch mehr der dem Bezugsbild folgenden Vollbilder einfügt, so daß die aufeinanderfolgend
dargestellten Positionen des bewegten Objekts einen deutlichen Abstand voneinander haben. Um sich
verschiedensten Geschwindigkeiten der Bewegung eines Objekts anpassen zu können, ist das in F i g. 4
dargestellte System mit einer Steuermöglichkeit für die »Abfragefrequenz« versehen. Hierzu wird an der
Leitung 48 ein logisches Signal angelegt, durch das der Multiplexer 34 einer übergeordneten Steuerung (Override
Control) unterworfen wird, um die Abtastfrequenz (d. h. die Häufigkeit, mit der das Bild durch Einfügen von
Ersatzinformationen auf den neuesten Stand gebracht wird) je nach Wahl durch die Bedienungsperson auf
jedes zweite, vierte, sechste oder achte (oder irgendeine andere gerade Zahl) Vollbild des ankommenden
Videosignals voreinzustellen. Aus den weiter oben angeführten Gründen hat bei jeder dieser Abfragefrequenzen
die Ersatzinformation stets die richtige Farbphase und kann ohne weiteres an die Stelle von
Bildpunkten im Vollbildspeicher 38 gesetzt werden, die vorher von Informationen des Bezugsbildes belegt
waren. Im Falle eines über das Grün des Rasens geschlagenen Golfballes ersetzen solche aufeinanderfolgenden
Ersatzinformationen das Grün in der stillen
Szene durch einen weißen BaIL
Obwohl das in F i g- 4 dargestellte System vorstehend in Verbindung mit einer Arbeitsweise erläutert wurde,
bei welcher die Verzögerungseinrichtungen 38 und 54 als Bezugsbild ein Vollbild der Videoinformation
speichern, sind diese Verzöyerungseinrichtungen bei einer erfolgreich ausprobierten Ausführungsform so
ausgelegt, daß sie ein »eingefrorenes« Teilbild spei- ' ehern, das dann mit sich selbst verflochten wird. Es ist
seit langem bekannt, daß ein angehaltenes Fernsehbild aus einer laufenden Aufnahme im allgemeinen unannehmbar
aussieht, wenn man für die Darstellung ein echtes eingefrorenes, aus zwei voll verflochteten
Teilbildern bestehendes Vollbild nimmt Da nämlich zwei Teilbilder nacheinander aufgenommen werden,
zeigen sie ein Objekt zu getrennten Zeitpunkten und somit unter Umständen in unterschiedlicher Position,
insbesondere, wenn die Bewegung relativ schnell ist Dies führt zu einer Erscheinung, die als »Interfield
Flutter« bekannt ist, was etwa soviel wie »Teilbilderflakkern« bedeutet Dieser für den Betrachter störende
Effekt wird dadurch ausgeräumt daß man ein Teilbild mit sich selbst verschachtelt. Hierzu wird beim
vorliegenden System anstelle der Verzögerungseinrichtungen 38 und 54 eine Verzögerungsanordnung
verwendet, wie sie in F i g. 4 der obenerwähnten älteren Patentanmeldung dargestellt ist. Diese Anordnung
enthält kurz gesagt eine erste Verzögerungseinrichtung mit einer Verzögerungszeit von 262 H, deren Ausgangssignal
dem Eingang einer zweiten Verzögerungseinrich- ^o tung zugeführt wird, deren Verzögerungszeit 1 H
beträgt Die Ausgänge der beiden Verzögerungseinrichtungen werden jeweils einem zugehörigen Eingang
eines Multiplexers zugeführt, der unter Steuerung durch die Vertikalsynchronimpulse des Fernsehsignals die
Ausgänge der beiden Verzögerungseinrichtungen abwechselnd auswählt. Auf das in der hier vorliegenden
Fig.4 dargestellte System angewandt, bedeutet dies,
daß das Signal vom Multiplexer 34 abwechselnd um 262 H und 263 H verzögert wird, wobei die Änderung
der Verzögerung mit jedem Teilbild erfolgt. Dies bedeutet, daß immer nach jeweils zwei Teilbildern die
Summe der Verzögerungen in der Umlaufschleife gleich
262 H plus 263 H ist, also 525 H, was das Äquivalent der
von der Verzögerungseinrichtung 38 bewirkten Verzögerung ist. Wenn also die »Start«-Leitung 44 eingeschaltet
wird, dann wird infolge der vorstehend beschriebenen Aktion der aus zwei Verzögerungseinrichtungen
bestehenden Anordnung ein Bezugs-Teilbild in die Umlaufschleife gekoppelt. Das so eingefangene Bild ist
für alle praktischen Zwecke mit sich selbst verflochten, so daß das sogenannte Teilbilderflackern in der
Abbildung schnell bewegter Objekte nicht auftreten kann. Die Tatsache getrennter Verzögerung 262 H und
263 H kann vom System ignoriert werden, wenn man dafür sorgt, daß der Multiplexer 34 nur bei jedem
vierten oder achten oder zwölften Teilbild anspricht, so daß nur zu diesen Zeiten Ersatzinformation in das in der
Verzögerungseinrichtung 38 gespeicherte Videosignal eingefügt wird, falls zwischen dem gespeicherten,
selbstverflochtenen Teilbild in der Verzögerungseinrichtung 54 und anschließend ankommenden Teilbildern
desselben Sinns Unterschiede gefühlt werden. Die Vergleiche werden also nicht wie im weiter oben
beschriebenen Fall jeweils beim zweiten, vierten, sechsten usw. Vollbild durchgeführt, vielmehr wird, weil
die beschriebene alternative Ausführungsform der Verzögerungsanordnung effektiv eine Verzögerung von
zwei Vollbildern jeweils pro vier Teilbilder bewirkt, vorzugsweise die früheste Einfügung von Ersatzdaten
bei demjenigen Teilbild vorgenommen, das als viertes auf das Ergreifen des gespeicherten selbstverflochtenen
Teilbildes folgt Je nach der gewünschten Häufigkeit der Bilderneuerung (d. h. der Abfragefrequenz) können die
Vergleiche bei jedem vierten oder achten oder zwölften usw. Teilbild vorgenommen werden, wobei dafür
gesorgt wird, daß stets solche ankommenden Teilbilder verglichen werden, die denselben Sinn wie das in der
Umlaufschleife gespeicherte Teilbild haben. In ähnlicher Weise kann man die Videoinformation in Abständen
von jeweils einer geraden Zahl an Teilbildern auf den neuesten Stand bringen (was äquivalent mit einer
ganzen Zahl von Vollbildern ist), vorausgesetzt, man sorgt für eine Farbphasenkorrektur des gespeicherten
Videosignals, wenn es sich bei der besagten geraden Zahl der Teilbilder um eine Zahl handelt, die nicht durch
vier ganzzahlig teilbar ist (d.h. kein ganzzahliges Vielfaches von vier ist).
Obwohl die Bewegung zwischen dem in der Verzögerungseinrichtung 54 gespeicherten Einzelbild
und ausgewählten Einzelbildern des ankommenden Videosignals auf verschiedenste Art gefühlt werden
kann, eignet sich dazu besonders gut ein digitales System, wie es in funktioneller Darstellung in Fig.5
gezeigt ist und das ausführlicher in der älteren Patentanmeldung P 28 45 591.6 beschrieben ist. Das
ankommende Videosignal wird auf der Leitung 30 als ein im 8-Bit-Code pulscodemoduliertes Signal empfangen,
das sowohl Leuchtdichte- als auch Farbartkomponenten enthält. Dieses Signal wird einer Summiereinrichtung
60 und außerdem dem Eingang einer Verzögerungseinrichtung 62 zugeführt, die eine Verzögerung
von r bewirkt. Das Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung 62 wird einem zweiten Eingang
der Sumrriereinrichtung 60 und außerdem dem Eingang einer zweiten Verzögerungseinrichtung 64
zugeführt, die ebenfalls eine Verzögerung τ bewirkt und deren Ausgang zu einem dritten Eingang der Summiereinrichtung
60 führt. Das Ausgangssignal der Summiereinrichtung 60, ein im 8-Bit-Code pulscodemoduliertes
Signal, wird einem geeigneten Register zugeführt, das schematisch bei 66 dargestellt ist und die einzelnen Bits
jedes Codewortes empfängt. Die Elemente des Registers sind durchnumeriert von »0« für das niedrigstwertige
Bit bis »7« für das höchstwertige Bit.
Die Verzögerungseinrichtungen 62 und 64 bewirken jeweils eine Verzögerung, die gleich einer Taktperiode
des Systems ist. Falls die in der US-Patentschrift 39 46 432 beschriebene Pulscodemodulationstechnik
angewendet wird, ist diese Taktperiode gleich einem Drittel der Periode des Farbhilfsträgersignals, also
ungefähr 93 Nanosekunden. Die Verzögerung jeder Verzögerungseinrichtung steht in Relation zu der in der
Pulscodemodulation verwendeten Abfragefrequenz und kann daher auch irgendeinem anderen Bruchteil
entsprechen, z. B. einem Viertel der Periode der Farbhilfsträgerfrequenz, falls die Abfragefrequenz 44·
(das Vierfache der Farbhilfsträgerfrequenz) ist. In diesem Fall würden in der Summiereinrichtung 60 vier
statt drei Abfragen addiert werden. Die Summiereinrichtung 60 addiert also Bildpunkt für Bildpunkt ein
unverzögertes Videosignal von der Leitung 30, das um τ verzögerte Videoeingangssignal und das um 2τ
verzögerte Videoeingangssignal. Diese Summe wird in der Summiereinrichtung 60 durch eine ganze Zahl (z. B.
durch drei) geteilt, so daß das Ausgangssignal der
Summiereinrichtung 60 ein laufender Mittelwert drei aufeinanderfolgender Bildpunkte ist Der genaue Wert
der ganzen Zahl, durch welche die Summe geteilt wird,
ist unwichtig; bei einer mit Erfolg ausprobierten Ausführungsform wird die Summe durch vier geteilt,
weil eine Teilung durch vier in einem digitalen System leichter ist als eine Teilung durch drei. Die Summierung
und Mittelung ergibt ein Transversalfilter, dessen Kennlinie einen Einbruch (Kerbe) hat, der den
3,58-MHz-Farbhilfsträger aus den dem Register 66
zugeführten Signalen eliminiert Mit der Unterdrückung des Farbhilfsträgers werden auch Störungsstöße der
Farbphase eliminiert, wie sie von Natur aus bei mehrfach umgespielten Videobandaufzeichnungen vorkommen.
Damit wird verhindert, daß solche Störungen beim Vergleichsvorgang fälschlich als Bewegung
aufgefaßt werden.
Das von der Verzögerungseinrichtung 54 kommende gespeicherte Videosignal (ebenfalls in Pulscodemodulation
mit 8-Bit-Code) wird in ähnlicher Weise durch eine weitere Schaltung gefiltert, die eine Summiereinrichtung
68 enthält, der an einem Eingang das unverzögerte gespeicherte Videosignal zugeführt wird. Die Schaltung
enthält ferner eine erste Verzögerungseinrichtung 70, die das gespeicherte Videosignal um die Zeitspanne r
verzögert und dann einem zweiten Eingang der Summiereinrichtung zuführt, sowie eine zweite Verzögerungseinrichtung
70, die das gespeicherte Videosignal noch einmal um die Zeitspanne τ verzögert und
dann einem dritten Eingang der Summiereinrichtung zuführt. Das Ausgangssignal der Summiereinrichtung,
das praktisch keine Farbartkomponente enthält, wird einem »Register« 74 zugeführt, dessen Elemente
ebenfalls von »0« (für das niedrigstwertige Bit) bis »7« (für das höchstwertige Bit) durchnumeriert sind.
Um eine Bewegung zu fühlen, wird die gefilterte Leuchtdichtekomponente des von der Verzögerungseinrichtung
54 kommenden Videosignals Element für Element mit der gefilterten Lenchtdichtekomponente
des ankommenden Videosignals verglichen. Das heißt, es werden zwei 8-Bit-Wörter miteinander verglichen,
deren eines die Amplitude des gespeicherten Videosignals und deren anderes die Amplitude des ankommenden
Videosgnals darstellt. Bei der gezeigten Ausführungsform wird das niedrigstwertige Bit in beiden Fällen
fallengelassen, und weil man erkannt hat, daß große Differenzen nicht toleriert werden könnten, wird der
Vergleich in zwei Ebenen durchgeführt. Genauer gesagt werden Bits 1,2, 3 und 4 der beiden Wörter, welche die
Leuchtdichtekomponenten des gespeicherten und des ankommenden Videosignals darstellen, dem (-)-Eingang
76 bzw. dem ( + )-Eingang 78 eines Differenzverstärkers 80 zugeführt, dessen Ausgangsgröße ein
4-Bit-Wort ist, welches die eventuell vorhandene Differenz zwischen dem gespeicherten und dem
ankommenden Videosignal darstellt. Das vom Differenzverstärker gelieferte 4-Bit-Wort wird einem Vergleicher
82 zugeführt, der es mit einer durch 4 Bits dargestellten Schwellen- oder Bezugszahl vergleicht,
die schematisch bei 84 dargestellt ist und einen voreingestellten Wert größer als Null hat. Wenn die mit
der Ausgangsgröße des Differenzverstärkers 80 dargestellte Differenz die Schwellenzahl überschreitet, liefert
der Vergleicher 82 ein Ausgangssignal, das einem ersten Eingang einer ODER-Schaltung 94 zugeführt wird, die
daraufhin ein Ausgangssignal Δ erzeugt welches seinerseits der Markierungseinheit 42 angelegt wird
Es kann vorkommen, daß in den Bits 1—4 des gespeicherten und des ankommenden Signals keine
Differenz besteht in Wirklichkeit aber eine große Differenz zwischen diesen beiden Signalen vorhanden
ist die sich in den höherwertigen Bits äußert Um dieser Möglichkeit Rechnung zu tragen, 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 ankommenden Videosignals dem (—)-Eingang
86 bzw. dem ( + )-Eingang 88 eines zweiten Differenzverstärkers 90 zugeführt der an seinem Ausgang ein
3-Bit-Wort liefert dessen einzelne Bits auf einzelne Eingänge einer ODER-Schaltung 92 gegeben werden.
Wenn der Differenzverstärker 90 fühlt daß zwischen dem gespeicherten und dem ankommenden Videosignal
ein Unterschied in irgendeinem der drei höchstwertigen
Bits besteht, das das Vorhandensein einer Bewegung zwischen den beiden Videosignalen anzeigt dann liefert
die ODER-Schaltung 92 ein Signal an einen zweiten Eingang der ODER-Schaltung 94, die dann ihrerseits ein
Ausgangssignal, das Signal Δ, zur Markierungseinheit 42 sendet Ein Signal Δ wird also erzeugt entweder (1)
wenn irgendein Unterschied zwischen entsprechenden der drei höchstwertigen Bits des gespeicherten und des
ankommenden Videosignals besteht oder (2) wenn die Differenz zwischen entsprechenden der vier niedrigstwertigen
Bits des gespeicherten und des ankommenden Videosignals eine vorgewählte Schwellenzahl übersteigt.
Aus der vorstehenden Beschreibung läßt sich erkennen, daß der Ursprung des Videosignals ohne
Bedeutung für die Arbeitsweise des Systems ist, vorausgesetzt, das Signal hat die Eigenschaften des
üblichen NTSC-Farbfernsehsignals. Das heißt, das ankommende Videosignal kann von einer Farbfernsehkamera,
einem Videobandgerät, einem Zeitlupen-Wiedergabegerät oder einem Filmabtaster abgeleitet
sein. Das System kann also auch gut in Verbindung mit
einer Live-Übertragung z. B. einer Sportveranstaltung verwendet werden, und falls der Operator die
Aussendung eines bestimmten Ereignisses im Augenblick des Geschehens versäumt haben sollte, kann er
später das Signal von einem Videobandgerät nehmen und die Bewegungsbahn eines bewegten Objekts
darstellen.
Obwohl die Erfindung vorstehend in Verbindung mit dem NTSC-Farbfernsehsystem beschrieben wurde,
kann sie auch direkt, auf Schwarzweiß-Fernsehen angewendet werden. Hierbei ist sie besonders nützlich
in Closed-Circuit-Systemen zur Kontrolle industrieller Prozesse oder bei der Anfertigung von Trainingsbändern
zur Unterweisung in die Schritte eines Montageverfahrens, nur um einige Beispiele zu nennen. Mit
relativ geringen Modifikationen in den die Farbartkomponente verarbeitenden Schaltungen läßt sich die
Erfindung auch ebensogut auf andere bekannte Farbfernsehsysteme anwenden, z. B. auf das PAL- und
das SECAM-System.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (13)
1. Verfahren zur Ableitung stroboskopartiger Bildsignale aus Fernsehsignalen für die gleichzeitige
Wiedergabe einer Folge von zur Darstellung einzelner Bewegungsphasen innerhalb eines wählbaren
Zeitintervalls ausgewählten F.inzelbildern eines sich in einer ansonsten statischen Szene bewegenden
Objektes, mit folgenden Schritten:
Speicherung eines einzelnen Bildes des die Szene darstellenden Fernsehsignals zu Beginn dieses Zeitintervalls als Bezugsbild,
Speicherung eines einzelnen Bildes des die Szene darstellenden Fernsehsignals zu Beginn dieses Zeitintervalls als Bezugsbild,
Vergleich der Bildelemente des gespeicherten Bezugsbildes mit den entsprechenden Bildelementen
von innerhalb des Zeitintervalls anschließend auftretenden, den gewünschten Bewegungsphasen entsprechenden
ausgewählten Bildern,
Speicherung derjenigen Bildelemente des Fernsehsignals, welche beim Vergleich von den entsprechenden Bildelementen des gespeicherten Bezugsbildes abweichen und
Speicherung derjenigen Bildelemente des Fernsehsignals, welche beim Vergleich von den entsprechenden Bildelementen des gespeicherten Bezugsbildes abweichen und
Erzeugung eines mindestens die anschließend gespeicherten Bildelemente wiedergebenden Ausgangsbildsignals,
dadurch gekennzeichnet,
daß diejenigen Bildelemente der anschließend auftretenden Einzelbilder, die gemäß dem Vergleich verschieden von denjenigen des gespeicherten Bezugsbildes sind, getrennt gespeichert werden und daß am Ende des gewählten Zeitintervalls ein zumindest die während dieses Zeitintervalls getrennt gespeicherten Bildelemente darstellendes Bildsignal erzeugt wird, in welchem ein späterer Speicherwert eines dieser getrennt gespeicherten Bildelemente Vorrang vor einem früheren, innerhalb des Zeitintervalls abgeleiteten Speicherwert für dasselbe Bildelement hat.
daß diejenigen Bildelemente der anschließend auftretenden Einzelbilder, die gemäß dem Vergleich verschieden von denjenigen des gespeicherten Bezugsbildes sind, getrennt gespeichert werden und daß am Ende des gewählten Zeitintervalls ein zumindest die während dieses Zeitintervalls getrennt gespeicherten Bildelemente darstellendes Bildsignal erzeugt wird, in welchem ein späterer Speicherwert eines dieser getrennt gespeicherten Bildelemente Vorrang vor einem früheren, innerhalb des Zeitintervalls abgeleiteten Speicherwert für dasselbe Bildelement hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelemente der anschließend
auftretenden Bilder, welche verschieden von denjenigen des gespeicherten Bezugsbildes sind und
welche getrennt gespeichert worden sind, am Ende des Zeitintervalls in dem gespeicherten Bezugsbild
ersetzt werden, und daß dann die in dem veränderten gespeicherten Bezugsbild entsprechenden
Signale einer Ausgangsleitung zugeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelemente der anschließend
auftretenden Bilder, welche verschieden von denjenigen des gespeicherten Bezugsbildes sind und
welche getrennt gespeichert sind, die entsprechenden Bildelemente des jenigen Einzelbildes ersetzen,
welches am Ende Zeitintervalls auftritt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Zeitintervalls das
auftretende Videosignal übertragen wird und daß ersetzten und getrennt gespeicherten Bildelementen
ein Identifizierungssignal zugeordnet wird, bei dessen Erkennung in anschließend während des
Zeitintervalls auftretenden Bildern das ersetzte Bildelement in das übertragene Videosignal eingefügt
wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem ersten Speicher zur
Speicherung eines einzelnen Fernsehbildes und Aufnahme von Ersatzinformation für einzelne
Bildelemente, ferner mit einer Vergleichsschaltung zum Vergleich von Bildelementen eines ein einzelnes
Bild der Szene zu Beginn des Zeitintervalls darstellenden gespeicherten Videosignals mit entsprechenden
Bildelementen von während des Zeitintervalls anschließend auftretenden ausgewählten
Einzelbildern und zur Speicherung derjenigen Bildelemente des gerade neu auftretenden anschließenden
Bildes, für welche der Vergleich einen
ic Unterschied zu entsprechenden Bildelementen des gespeicherten Bildes ergeben hat, und mit einer ein
zumindest die anschließend gespeicherten Bildelemente darstellendes Ausgangsbildsignal an den
Ausgangsanschluß der Vorrichtung liefernden
ι5 Schaltung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung außerdem einen zweiten Speicher (54) zur Speicherung des ein Einzelbild der
Szene zu Beginn des Zeitintervalls darstellenden Videosignals für die Dauer des Zeitintervalls
aufweist und
daß die Vergleichssschaltung (36, 42) Bildelemente der ausgewählten, anschließend auftretenden Bilder
mit entsprechenden Bildelemenlen des im zweiten Speicher (54) gespeicherten Bildes vergleicht und bei
Feststellung eines Unterschiedes diejenigen Bildelemente der anschließend auftretenden Bilder, welche
sich gemäß dem Vergleich von den im zweiten Speicher gespeicherten entsprechenden Bildelementen
unterscheiden, dem ersten Speicher zuführt
!0 (Umlaufschleife mit dem Speicher 38), und daß die
das Ausgangsbildsignal liefernde Schaltung eine mit dem ersten Speicher (38) gekoppelte Einrichtung
(40, 42, 32, 34) aufweist, welche am Ende des Zeitintervalls am Ausgangsanschluß der Vorrich-
^5 tung ein Bildsignal liefert, das zumindest diejenigen
während des Zeitintervalls im ersten Speicher (38) gespeicherten anschließenden Bildelemente darstellt,
die bei der Wiedergabe aufeinanderfolgende Bilder des bewegten Objektes ergeben, derart, daß
bei der Überlappung aufeinanderfolgender Bilder spätere Bilder Vorrang vor früheren Bildern haben.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem ersten Speicher (38)
gekoppelte Einrichtung (40, 42, 32, 34) eine Koppelschaltung enthält, die während des Zeitintervalls
das ankommende Bildsignal dem ersten Speicher (38) nur dann zuführt, wenn sieh ein gerade
auftretendes; Bildelement von dem im zweiten Speicher (54) für dasselbe Bildelement gespeicherten
Signal unterscheidet, derart, daß der erste Speicher (38) Signale nur für diejenigen Bildelemente enthält,
die sich gegenüber dem im zweiten Speicher (54) gespeicherten Bild innerhalb des Zeitintervalls
verändert haben.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem ersten Speicher gekoppelte
Einrichtung (40, 42, 32, 34) eine Ersetzungsschaltung enthält, welche am Ende des Zeitintervalls die
im zweiten Speicher (54) enthaltenen Bildelementsignale durch entsprechende Bildelementsignale des
ersten Speichers (38) ersetzt und den resultierenden Speicherinhalt des zweiten Speichers (54) dem
Ausgangsanschluß der Vorrichtung zuführt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn-
b5 zeichnet, daß der erste Speicher (38) ein Vollbildspeicher
ist, der in eine Schleife (mit den Bauelementen 40 und 34) geschaltet ist, in welcher
die gespeicherte Bildinformation umläuft, und daß
weiterhin eine Identifizierungsschaltung vorgesehen ist, welche einem im ersten Speicher getrennt
gespeicherten Bildelementsignal ein Identifizierungssignalelement (LSB) zuordnet, femer eine
Koppeischaltung (32), welche das ankommende Videosignal dem Ausgangsanschluß (52) der Vorrichtung
zuführt, und eine Einfügui'gsschaltung (50,
32) zum Einfügen des im ersten Speicher (38) gespeicherten Bildelementsignals in das dem Ausgangsanschluß
zugeführte Bildsignal entsprechend dem Ideuiifizierungssignalelement (LSB).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Zeitintervalls binäre
Digitalwerte für alie Bildelemente des dann vorhandenen Bildes in den ersten Speicher eingegeben '5
werden, wobei jedoch alle Identifizierungssignalelemente (LSB) einen der beiden Binärwerte haben, und
daß bei anschließend gespeicherten Bildelementen die Identifizierungssignalelemente (LSB) den anderen
der beiden Binärwerte erhalten und die betreffenden Werte das Identifizierungselement
bilden.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch eine von Hand bedienbare
Einrichtung (44,46) zur Bestimmung von Anfang und -5
Ende des wählbaren Zeitintervalls.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der
zweite Speicher (54) ein digitaler Vollbildspeicher zur Speicherung des digitalcodierten ankommenden 3(1
Bildsignals ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Speicher je einen digitalen Vollbildspeicher umfassen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ankommenden
Fernsehsignale Farbbildsignale mit Leuchtdichte- und Farbkomponenten sind, daß die Vergleichsschaltung
die Bildelemente anschließend ankommender Bilder, die gegenüber den anfänglich im
zweiten Speicher gespeicherten Bildern um eine ungerade Anzahl von Fernsehvollbildern verschoben
sind, mit entsprechenden Bildelementen der gespeicherten Bilder vergleicht, und daß die
Vorrichtung weiterhin eine Korrekturschaltung (40) zur Veränderung der Farbkomponente der im ersten
Speicher (38) gespeicherten Bildelemente im Sinne einer richtigen Phasenbeziehung für die Addition zur
Farbkomponente des ankommenden Farbbildsignals enthält.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/944,236 US4214263A (en) | 1978-09-20 | 1978-09-20 | Television system for displaying and recording paths of motion |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2925330A1 DE2925330A1 (de) | 1980-03-27 |
DE2925330C2 true DE2925330C2 (de) | 1982-06-09 |
Family
ID=25481043
Family Applications (1)
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