DE3115367A1

DE3115367A1 - Verfahren zur fernsehmaessigen abtastung von filmen

Info

Publication number: DE3115367A1
Application number: DE19813115367
Authority: DE
Inventors: Volker Dipl.-Ing. 6109 Mühltal Maßmann; Dieter Dipl.-Ing. 6105 Ober-Ramstadt Poetsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1981-04-16
Filing date: 1981-04-16
Publication date: 1982-11-04
Also published as: DE3115367C2

Description

Verfahren zur fernsehmäßigen Abtastung von Filmen Stand der Technik Die Erfindung gebt aus von einem Verfahren zur fernsehmäßigen Abtastung von Filmen nach der Gattung des Iiauptanspruchs.
Filmaufnahmen gemäß dem sogen. Cinemascope-Verfahren werden mit einem anamorphotischen Objektiv in horizontaler Richtung um den Faktor 2 : 1 komprimiert und zum Beispiel auf 35 mm-Kinofilm format: Breite = 21,385 mm, Höhe = 18,2 mm) aufgenommen. Somit ergibt sich nach der erfolgten Dekompression (Eamansion) ein Verhältnis von Breite zu Höhe von 2,35 : 1. Das auf dem Bildschirm dargestellte Fernsehformat beträgt dagegen 4 : 3 = 1,33 : 1. Es ist daher nicht möglich, ohne Kompromisse sogen. Cinemascopefilme fernsehmäßig abzutasten.
Ein bekannter Kompromiß besteht darin, daß ein Format von 1,85 : 1 erzeugt wird, wobei allerdings vom Bildinhalt ar'. jeder Seite ca. 11 ¢, abgeschnitten wird, sowie oberhalb und unterhalb des wiedergegebenen Bildes ein störender Rand ohne Bildinhalt auf dem Bildschirm erscheint.
Bei einem anderen bekannten Verfahren wird der Film in voller Bildhöhe auf dem Bildschirm dargestellt.
Es entstehen somit keine störenden Ränder, aber an weder Seite des ildes werden j etzt 22 % des Bildinhaltes abgeschnitten. Da an diesen Stellen für die Handlung wichtige Bildinformationen liegen können, wurde es notwendig, während der Abtastung den bildwichtigen Ausschnitt zu verschieben. Dazu können mechanische, optische oder elektronische Verfahren dienen. So ist es möglich, die Verschiebung des Abbildes auf der Signalelektrode bei einem Speicherröhren-Filmabtaster durch Verschieben des Projektors bzw. durch Drehen von Spiegeln oder Prismen zu erreichen. Bei Lichtpunktabtastung ist es möglich, das Abtastraster elektronisch zu verschieben.
Bei einem Fernsehfilmabtaster mit Halbleiter-Zeilensensoren (wie z.B. in der DE-OS 2921934 beschrieben) oder -Flächensensoren bieten sich auch mechanischoptische Methoden wie bei Speicherröhren-Filmabtastern an. Diese Methoden sind jedoch mechanisch aufwendig, staubanfälllg, vtrschlechtern die Qualität der optischen Abbildung und erlauben nicht den trägheitslosen Wechsel der Position von einem Filmbild zum folgenden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur fernsekn.ißigen Abtastung von sogen. Cinemascopefilmen mit Wiedergabe des Filmes in voller Bildhöhe auf dem Bildschirm anzugeben, bei welchem die Verschiebung des Bildausschnittes rein elektronisch durchgeführt wird.
Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichwenden Merkmalen des Ilnuptanspruches hat den Vorteil, daß die Verschiebung des Bildausschnittes trägheitslos erfolgt und keine mechanisch aufwendige, verschleißanfällige Konstruktion notwendig ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Ilauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.
Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung ntiher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein Blockschaltbild für die Expansion es Videosignals mittels eines Halbleitersensors, Figur 2 ein Blockschaltbild für die Expansion des Videosignals vor der Bildspeicherung, Figur 3 ein Blockschaltbild für die Expansion des Videosignals bei der Auslese aus dem Bildspeicher, Figur 4 ein Blockschaltbild für die Expansion des Videosignals mittels eines Zeilenspeichers nach der Bildspeicherlmg, Figur 5 ein Blockschaltbild für eine verringerte Expansion des Videosignals nach der Bildspeicherung, Figur 6 ein Blockschaltbild für die Expansion des Videosignals vor und nach der Bildspeicherung.
In Figur 1 ist ein Halbleitersensor 1, z.B. Zeilen-bzw. Flächensensor, dargestellt, welcher einen in der Figur nicht eingezeichneten Film abtastet. Zur Erläuterung der Aprfindung ist in diesem Blockschaltbild lediglich ein Sensor vorgesehen, die Anwendung der Erfindung ist jedoch unabhängig davon, ob es sich bei der Filmabta.3tung um Farb- oder Schwarz/Weiß-Fernsehen handelt. Im Falle des Farbfernsehens treten anstelle des einen Sensors vorzugsweise drei Sensoren, auf welche das Licht mit einer an sich bekannten Farbteilungseinrichtung projiziert wird.
Die Ausgangssignale des Sensors 1 werden verstärkt und gegebenenfalls verschiedenen in der Fernsehtechnik an sich bekannten Korrekturen unterworfen, was in einem Videoprozessor 2 erfolgt. Anschließend werden die bisher analogen Signale in digitale umgewandelt, was m5t Hilfe eines Analog/Digital-Wandlers 3 geschieht. Bekanntlich lassen sich digitale Signale gut und ohne Qualitätsverlust speichern. Dazu zi.st der Ausgang des Analog/Digital-Wandlers 3 mit einem Bildspeicher 4 verbunden. In dem Speicher 4 kann der Inhalt eines Fernsehvollbildes gegebenenfalls einschließlich der Farbinformat ion gespei(:hert werden. Die digitalen iternsehsignale werden aus dem Speicher 4 entsprechend der Fernselrnorm ausgelesen, in einem Digital/Analog-Wandler 5 wieder in analoge Signale umgewandelt und stehen am Ausgang 6 der Schaltung zur Verfügung.
Die Abtastansteuerung des Sensors 1 erfolgt mit Hilfe von Steuersignalen, welche von einer Lageverschiebeschalt'ing 7 erzeugt werden, sowie mit den an Klemme 8 anliegenden Taktimpulsen T, welche bei der Abtastung von Normalfilm direkt über einen Schalter 9 und bei Cinemascopefilmabtastung mit Bildausschnitt-Vrschiebung über eine Teilerstufe 11 und den Schalter 9 dem Sensor 1 zugeführt werden.
Bei der Abtastung von Cinemascopefilmen entsprechend dem Format 2,35 : 1 mit Bildausschnittverschiebung wird die gesamte Breite des Filmbildes auf den Sensor 1 abgebildet. Dabei wird bei der Verwendung von Zeilensensoren mit Hilfe des 11-Impulses die Ladung der gesamten Zeile in den Transportbereich des Sensors 1 geschoben.
Zum Auslesen der Bildpunkte aus dem Transportbereich des Sensors 1 wird diesem eine um den Faktor Ke (z.B. 1,76) verringerte Taktfrequenz (1/Ke x f T zugeführt. Da die Digitalisierung im Wandler 3 sowie die Speicherung im Speicher 4 mit der entsprechend dem Fernsehsystenl normalen Taktfrequenz erfolgt, wird nur ein Tei3 der Sensorbildpunkte als aktive Zeile im Speicher 4 abgespeichert. Die Verschiebung des Bildausschnittes erfolgt dabei mit Hilfe der Lageverschiebesciialtung 7, welche durch Verstellung des Auslesestartpunktes fiir den Transportbereich und des Einschreibstartpunktes für den Speicher 4 entsprechende Impulse abgibt. Somit ist am Ausgang 6 der Schaltung ei Videosignal abnehmbar, welches einem gewählten Ausschnitt des abgetasteten Filmbildes entspricht.
Bei der in Figur 2 dargestellten Schaltung erfolgt die Expansion des digitalen Videosignals vor der Bildspeicherung. Die von den in der Figur nicht dargestellten Halbleitersensoren abgenommenen Farbartsignale Ii3 sind in einer ebenfalls nicht dargestellten Matrix in das Leuchtdichtesignal Y und die beiden Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y umgewandelt worden, welche all den Klemmen 21 bis 23 anliegen.
Diese Signale werden nun über je einen Umschalter 24, 25 und 26 über je ein Tiefpassglied 27 bzw. 28, 29 bzw. 31, 32 bw. 33 an je einen weiteren Schalter 34, 35 und 36 gefuhrt. Die Schalter 24 bis 26 sowie 34 bis 36 werden dabei von einem an Klemme 37 anliegenden Signal gesteuert, welches je nach Filmformat die Schalter bei Normalfilmabtastung von den Tiefpassgliedern 27, 29, 32 auf die Tiefpassglieder 28, 31, 33 bei Cinemascopefilmabtastung umschaltet, damit hierbei die Bandbreite von 5 Nliz im Ausgangssignal erhalten bleibt.
Das Leuchtdichtesignal Y sowie jeweils eines der beiden von dem Schalter 38 umgeschalteten Farbsignale R-Y/B-Y = C werden dem A/D-Wandler 39 zugeführt. Die im Wandler 39 digitalisierten Videosignale Y, C werden einem Zwischenspeicher 41 zugeleitet. Der Zwischenspeicher 41 wird hierbei mit der gleichen Taktfrequenz f2 eim Einschreiben betrieben wie des A/D-Wandler 39. Diese i'aktfrequenz f2 liefert ein Taktgenerator 42, welcher mit Studiosynchronimpulsen synchronisiert wird.
Die Studiosynchronimpulse liegen an der Klemme 43 an.
Das Auslesen des Videosignals aus dem Zwischenspeicher 41 erfolgt mit einer um den Expansionsfaktor Ke entsprechend verringerten Frequenz f3 = l/Ke x f2. it der Frequenz f3 wird außerdem der Bildspeicher 42 beim Einschreiben des Videosignals, welches vom Zwischenspeicher 41 übertragen wird, getaktet. Das Auslesen des Videosignals aus dem Bildspeicher 42 wird mit Hilfe des Studiosynchronsignals S synchronisiert. Das vom Speicher 42 kommende Videosignal wird einem ebenfalls mit der Taktfrequenz f3 getakteten D/A-Wandler 44 zugeführt, an dessen Ausgangsklemmen 45 und 46 das analogie Videosignal mit den Komponenten Y und C abnehmbar ist.
Der Taktgenerator 42 liefert außerdem die für das Auslesen aus den iialbleitersensoren benötigten Taktsignale T mit der Frequenz 1, welche an der Klemme 47 abnehmbar sind, sowie die ebenfalls für den Betrieb der Halbleitersensoren benötigten H-Impulse H1, welche an Klemme 48 abnehmbar sind.
Die Verschiebung des Bildausschnittes erfolgt durch Auswahl der Bildpunkte des Zwischenspeichers 41 mittels eines von der Lageverschiebeschaltung 49 abgegebenen Signals, welches durch manuelle oder automatische Einstellung eines Stellgliedes verändert werden kann.
In der Schaltung gemäß Figur 3 sind die gleichen bereits in Figur 2 beschriebenen Teile 21 bis 38 der Einfachheit halber weggelassen und die in Figur 2 entsprechenden gleichen Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Dem A/D-Wanaler 39 werden ebenfalls das Leuchtdichtesignal Y sowie die Farbsignale C zugeführt. Am Ausgang des A/D-Wandlers 39 sind die digitalnsierten Videosignale Y und C abnelmbar, welche einem Bildspeicher 51 zugeführt werden. Das Einschreiben in den Bildspeicher 51 sowie das Auslesen aus diesem und das Eingeben in einen Zwischenspeicher 52 erfolgten mit der gleichen Taktfrequenz f3, mit welcher auch der A/D-Wandler 39 getaktet wird.
Der Zwischenspeicher 52 wird danach mit einer um den Expansionsfaktor Ke verringerten Frequenz f4 = f3/Ke ausgelesen. Die Lageverschiebung mit Hilfe der Lageverschiebeschaltung 49 erfolgt dabei bereits beim Auslesen aus dem Bildspeicher 51 als Grobeinstellung sowie beim Einschreiben in den Zwischenspeicher 52 als Feineinstellung.
Die aus dem Zwischenspeicher 52 ausgelesenen Videosigiiale werden einem Bildpunktinterpolator 53 zugeführt, in welchem die Datenrate verdoppelt wird.
Ilierbei wird aus jeweils zwei nebeneinander liegenden Bildpunkten ein ritter, dazwischenzufügender Bildpunkt erzeugt. De bildpunktinterpolierten Videosignale werden danach einer Austaststufe 54 zugeführt. Diese Austaststufe 54 ist notwendig, da die im Bildspeicher 51 gespeicherten Videosignale noch komprimiert sind, wodurch deren Austastlücke mit der fernsehnormgereclltcn Austastlücke nicht übereinstimmt.
Vom Bildspeicher 51 wird daher das Austastsignal A3 abgenommen und dem Taktgenerator 42 zugeführt. Der Taktgenerator 42 bereitet das Austastsignal A3 auf und liefert ein normgerechtes Austastsignal A4 an die Austaststufe 54. An den Ausgangsklemmen 45 und 46 des D/A-Wandlers 44 ist somit ein entsprechend expandiertes Videosignal mit den Komponenten Y und C abnehmbar.
Die Schaltung gemäß Figur 4 unterscheidet sich von derjenigen nach Figur 3 dadurch, daß anstelle des Zwischenspeichers 52 in Figur 3 ein Zeilenspeicher 57 eingesetzt ist. Hierbei wird das im A/D-Wandler 39 digitalisierte Video signal mit den Komponenten Y und C In den Bildspeicher 51 eingegeben. Die Auslese aus dem Bildspeicher 51 erfolgt mit einer Vorverlegung um eine Zeile bef' der Eingabe in den Zeilenspeicher 57.
Die Verarbeitung der Video signale in den Schaltungen 39, 51 sowie die Eingabe in den Zeilenspeicher 57 wird mit der gleichen Taktfrequenz f3 durchgeführt.
Die Expansion der Videosignale wird beim Auslesen aus dem Zeilenspeicher 7, welches mit einer um den Expansionsfaktor Ke niedrigeren Taktfrequenz f4 = f3 x 1/Ke erfolgt, durchgeführt.
Di.e Lageverschiebung ist ebenfalls mit der Schaltung 49 bei der Auslese a'us dem Zeilenspeicher 57 möglich. Ferner ist außerdem auch ein Bildpunktinterpolator 53 vorgesehen, der die Daten mit der Taktfrequenz f4 iibernimmt.
Durch den Bildpunktinterpolator 53 wird die Datenrate verdoppelt,lmd somit wird die nachfolgende Austaststufe 54 sowie der D/A-Wandler 44 mit der gleichen doppelten Eingabetaktfrequenz 2f4 angesteuert. An den Ausgangsklemmen 45 und 46 ist somit wiederum ein gedehntes und in seiner Lage verschobenes Bildsignal abnehmbar.
Bei der in Figur 5 dargestellten Schaltung sind die am A/D-Wandler 7)9 anliegenden Video signale Y, C bereits durch optische oder elektronische Verfahren um den Faktor 1,18 gedehnt. Diese gedehnten Videosignale werden nach der Digitalisierung in den Bildspeicher 51 eingegeben, danach mit der gleichen Taktfrequenz f3 ausgelesen und in den Zwischenspeicher 52 eingeschrieben.
Die Lageverschiebung erfolgt hierbei wiederum mit der Schaltung 49 bei der Auslese aus dem Bildspeicher 51 und bei der Eingabe in den ZwischenspeIcher 52. Aus dem Zwischenspeicher 52 werden die Video signale so ausgelesen, daß in dem nachfolgenden Interpolator 58 jeweils nach 2 Bildpunkten ein dritter Bildpunkt durch Interpolation zwejcr i er berlsachbarter Bildpunkte eingefügt werden kann. Mit dieser Schaltung ist somit eine Expansion im Verhältnis 1 : 1,5 möglich. Die Weiterverarbeitung erfolgt wie bereits beschrieben in der Austaststufe 54 und dem D/A-Wandler 44.
An den Klemmen 4C) und 46 sind somit Videosignale Y, C mit der gewünschten Dehnung 1 : 1,77 abnehmbelr.
Bei der in Figur 6 dargestellten Schaltung ist sowohl eine Expansion des Videosignals vor als auch nach dem Bi]dspeicher 51 möglich. Das am A/D-Wandler 39 anliegende Videosignal kann also beispielsweise bei Normalfilmlauf (24 bzw. 25 Bilder/s, vorwärts) im Zwischenspeicher 61 bereits expandiert werden, wonach das Videosignal - wie in Figur 2 beschrieben - weiterverarbeitet wird. Das hat der Vorteil, daß ohne Erweiterung des Bildspeichers 51 eine hohe Auflösung erreichbar ist.
Die andere Möglichkeit, das Videosignal nach der Bildspeicherung zu expandieren, wird vorzugsweise dann angewandt, wenn der Film bei Standbild oder langsamem Suchlauf abgetastet werden soll. Dadurch wird ein Springen des Bildes bei der Durchführung der Lageverschiebung mit Hilfe der Schaltung 0 vermieden. Die Expansion mit Hilfe des Zwischenspeichers 62, welcher gleichzeitig einen Bildpunktinterpolator enthält, wird so wie in Figur 3, 4 odr 5 beschrieben durchgeführt.
Somit sind an deri Ausgangsklemmen 45 und 46 expandierte Videosignale Y, C abnehmbar, welche je nach Betriebsart des Filmabtasters vor oder nach der Bildspeicherung gedehnt wurden.

Claims

Ansprüche Verfahren zur fernsehmäßigen Abtastung von Filmen vom sogen. Cinemascope-Format, bei dem die Bilder in horizontaler Richtung um den Faktor 2 komprimiert aufgezeichnet sind, mit Hilfe von Zeilen- bzw. Flä«hensensoren, auf welche die gesamte Breite des Flimbildes abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von bildinformationslosen Streifen am oberen und/oder unteren Bildschirmrand bei der fernsehmäßigen Wiedergabe des Films das Videosignal durch eine entsprechende Taktung von Speichermitteln expandiert und der Anfang $sowie damit entsprechend der Fernsehnorm automatisch auch das Endendes Auslesevorgangs wählbar verschoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wählbare Verschiebung des Auslösebeginns durch manuelle Einstellung eines Stellgliedes durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anpruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, das die wählbare Verschiebung des Auslösebeginns durch die manuelle Einstellung des Stellgliedes vorprogrammierbar ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Anfang und Ende des Auslesevorgangs durch je eine senkrechte Linie auf einem das gesamte Filmbild wiedergebenden Bildschirm dargestellt ist.
5- Verfahren nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermittel die Zeilen- bzw.

Flächensensoren (1) sind, welche mit einer um den Expan:;ionsfaktor (Ke) verringerten Taktfrequenz ausgelesen werden, wogegen der die Video signale eines Filmbildes speichernde Bildspeicher (4) beim Einschreiben mit der entsprechend der Fernsehnorm normalen Taktfrequenz gesteuert wird.
6. Verfahren nacli Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Sensoren gelieferten Video signale digitalisiert und danach mittels eines entsprechend getakteten Zwischenspeichers (41 bzw. 52 bzw. 61,62) expandiert werden, dessen Auslesetaktfrequenz um den Expansionsfaktor CKe) niedriger als die Einschreibtaktfrequenz ist.
7. Verfahren nacj Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansion des digitalen Videosignals vor der Bildspeicherung jedes abgetasteten Filmbildes durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch G, dadurch gekennzeichmet, daß die Expansion des digitalen Videosignals nach der Bildspeicherung jedes abgetasteten Filmbildes durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn des Auslesevorgangs aus dem Bildspeicher (51) bildweise eingestellt wird, daß die ausgelesenen Daten in einen Zwischenspeicher (52) eingeschrieben und mit einer um den Expansionsfaktor (Ke) verringerten Taktfrequenz (f x 1/Ke) ausgelesen werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn des Auslesevorgangs aus dem Bildspeicher um eine Zeile vorverlegt wird, daß die ausgelesenen Daten in einen Zeilenspeicher (57) eingegeben und mit einer um den Expansionsfaktor (Ke) verringerten Taktfrequenz (f x 1/Ke) ausgelesen werden.
11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansion des digitalen Videosignals äe nach Betriebsart entweder vor oder nach der Bildspeicherung j ede.3 abgetasteten Filmbildes durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Zeilensensoren kommenden Videosignale vor der Digitalisierung über Tiefpassglieder (28, 31, 33) geführt werden, deren Bandbreite gegenüber der bei Normalfilmabtastung um den Expansionsfaktor (Ke) vergrößert ist.
13. Verfahren nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einsparung von Speicherkapazität des Bildspeichers das aus dem Zwischenspeicher (52) ausgelesene Videosignal derart bildpunktweise interpoliert wird, daß jeweils zwischen zwei vom Zwischenspeicher gelieferter Bildpunkte ein dritter aus den beiden abgeleiteter Bildpunkt eingefügt wird.
14. Verfahren na<h Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das bildpunktweise interpolierte Videosignal zeilenweise derart gegeneinander verkämmt wird, daß in horizontaler und vertikaler Richtung interpolierte Bildpunkte nie benachbart sind.
15. Verfahren na(h Anspruch 8, 9 und 13 bei dem bereits eine Vorentzerrung mit dem Faktor 1,18 durchgeführt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einsparung von Speicherkapazität des Bildspeichers sowie ur Verringerung des Expansionsfaktors nur jeder dritte Bildpunkt interpoliert wird