DE3226703A1

DE3226703A1 - Stereoskopisches bildsystem

Info

Publication number: DE3226703A1
Application number: DE19823226703
Authority: DE
Inventors: Stanton Willard 91916 Monrovia Calif. Alger; James Frank 91401 Van Nuys Calif. Butterfield; Daniel Leslie 90068 Los Angeles Calif. Symmes
Original assignee: 3D Video Corp
Current assignee: 3D Video Corp
Priority date: 1981-12-31
Filing date: 1982-07-16
Publication date: 1983-07-07
Also published as: JPS58117791A; FR2519501A1; GB2114395A; GB2114395B; CA1203316A; FR2519501B1

Description

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Stereoskopisches Bildsystem

Verfahren zum stereoskopischen Aufnehmen bzw. Aufzeichnen erfordern, daß ein Stereopaar zweier Bilder einer Szene bzw. eines Gegenstandes aus zwei geringfügig unterschiedlichen horizontalen Winkeln aufgenommen werden. Bei der Wiedergabe werden die beiden Bilder überlagert, und je ein Bild wird einem Auge des Betrachters übermittelt. Historisch gesehen bestand eines der ersten Verfahren zum Aufnehmen und Wiedergeben stereoskopischer, d. h. dreidimensionaler - (3D-) Bilder für eine Gruppe von Betrachtern darin, mit zwei Filmkameras die beiden Bilder aufzuzeichnen und zwei Dia-Projektoren zum Wiedergeben der stereoskopischen Bilder zu verwenden. Es wurde eine Farbkodierung eingesetzt, um die beiden Bilder getrennt den Augen des Betrachters mittels Anaglyphenprojektion (Zwei-Farben-Projektion) und mittels entsprechender Anaglyphen-Brillen (Zwei-Farben-Brillen) zuzuführen.

Zum Beispiel wurde ein fotographisches Schwarz-Weiß-Diapositiv des linken Bildes eines aufgenommen Stereopaares in den linken Projektor und ein Diapositiv des rechten Bildes des Stereopaares in den rechten Projektor eingeschoben. Ein Rotfilter wurde vor die Linse des linken Projektors und ein Grünfilter vor die Linse des rechten Projektors gebracht. Die beiden Projektoren

wurden im Winkel so gestellt, daß ihre Bilder auf dem Bildschirm einander überlagerten.

Ohne Brille sieht der Betrachter den hauptsächlich interessierenden Gegenstand der aufgenommenen Szene vollständig überlagert und bekommt daher ein nahezu schwarz-weißes Bild präsentiert, weil die Intensitäten und Farbtöne der Rot- und Grün-Projektoren so eingestellt sind, daß die Mischung Weiß und Grau ergibt. Gegenstände hinter oder vor dem hauptsächlich interessierenden Gegenstand werden nicht vollständig überlagert. Dieses führt zu Farbrändern von Rot und Grün an den Grenzen dieser Gegenstände. Kleine Gegenstände im Hintergrund oder Vordergrund wie Pfosten oder dgl. können als getrennte rote und grüne Pfosten erscheinen. Wenn der Betrachter die Anaglyphen-Brille mit einem Rotfilter in der linken Brillenöffnung und einem Grünfilter in der rechten Brillenöffnung aufsetzt, sieht jedes Auge nur ein Bild des Stereopaares. Das linke Auge sieht das rote Bild des linken Diapositivs durch den.Rotfilter in der linken Brillenöffnung. Das vom rechten Diapositiv ausgehende grüne Licht wird von dem Rotfilter blockiert und absorbiert.,_r Das rechte Auge sieht das grüne Bild des rechten Diapositivs durch den Grünfilter in der rechten Brillenöffnung. Das vom linken Diapositiv ausgehende rote Licht wird von dem Grünfilter blockiert und absorbiert. Das Gehirn mischt die beiden kanalisierten Bilder in ein einziges dreidimensionales Biüid, das in allen Ebenen schwarz-weiß erscheint.
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Andere Filterkombinationen können verwendet werden, wie Rot und Blau, Grün und Magenta (Rot-Blau) , Gelb (Rot-Grün) und Blau, und Rot und Zyan (B lau-Grün).. Jede Kombination hat gewisse Vor- und Nachteile. Allgemein haben sich Rot und Z.yan als bevorzugte Farben für

Anaglyphen-Betrachtung herausgestellt.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, ein Vergrößerungsgerät zu benutzen, um die beiden fotographischen Schwarz-Weiß-Diapositivbilder gleichzeitig einzeln· durch einen Rotfilter für das linke Auge und einen Grünfilter für das rechte Auge zu projizieren und sie überlagert auf Farbfilm aufzunehmen. Dieser Farbfilm kann mittels eines einzigen Projektors projiziert und mittels der zweifarbigen Anaglyphen-Brille als dreidimensionales Schwarz-Weiß-Bild betrachtet werden.

Allgemein wird zur Erzeugung des Stereopaares von Diapositiven ein Schwarz-Weiß-Film verwendet und die Farbe künstlich durch Filter bei der Wiedergabe und bei der Betrachtung durch eine Brille hinzugefügt, um dadurch jeweils ein Bild zu einem der beiden Augen zu kanalisieren. Jedes der beiden Schwarz-Weiß-Film-Diapositive hat eine ähnliche Grauschattierung in identischen Bereichen des Bildes. Wenn jedoch ein Rotfilter vor einer Schwarz-Weiß-Filmkamera und ein Zyanfilter vor einer anderen derartigen Filmkamera benutzt werden, differieren die beiden Diapositive in der Grauschattierung in identischen Bereichen,so daß das projizierte Bild farbig und dreidimensional erscheint.

Mit anderen Worten kann ein rötlicher Bereich der aufzunehmenden Szene,τ der lichtgrau · im linken Diapositiv und nahezu schwarz im.rechten Diapositiv erscheint, daher für den Betrachter rötlich erscheinen. Ein Zyanbereich , kann schwarz in dem linken Diapositiv und weiß im rechten Diapositiv aufgezeichnet sein. Ein Gelbbereich kann mittelgrau in jedem Diapositiv aufgezeichnet sein. Entsprechende Farbfilter am Projektor geben der Szene die Farbe zurück. Bei dieser Konfiguration

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sind jedoch Blau und Grün miteinander zu Zyan vereinigt und es ist nicht möglich, Grün oder Blau getrennt oder in ihren variierenden Schattierungen aufzuzeichnen, wiederzugeben oder zu betrachten. 5

Zusammenfassung der der Erfindung zugrunde liegenden' Theorie

Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf ein Verfahren und ein System für das stereoskopische Dreifarben-Fernsehen, ist jedoch auch auf Film mit bewegten und stehenden Bildern für Erläuterungszwecke anwendbar. Das Ereignis bzw. der Gegenstand können auch auf Schwarz- Weiß-Film mit drei Kameras aufgezeichnet werden. Eine Kamera hat einen Rotfilter vor ihrer Linse für die Betrachtung mit dem linken Auge. Die anderen beiden Kameras, welche die Betrachtung mit dem rechten Auge repräsentieren, sind mit ihren optisch überlagerten Aufzeichnungspunkten rechts von der ersten Kamera angeordnet. Eine dieser beiden Kameras hat einen Grünfilter und die andere einen Blaufilter. Nach dem Aufnehmen der Szene, des Ereignisses bzw. des Gegenstandes werden drei Schwarz-Weiß-Filmbilder, (Diapositive oder Kinofilmbilder) überlagert von drei Projektoren auf einem Bildschirm wiedergegeben, von denen einer einen Rotfilter, ein anderer einen Grünfilter und der dritte einen Blaufilter vor ihren Linsen tragen. Wenn der Betrachter eine Rot-Zyan-Brille trägt (rot für das linke Auge und zyan für das rechte Auge), sieht das linke Auge sämtliche Rotbereiche der Szene und das rechte Auge getrennt und in unterschiedlicher Intensität die Blau- und Grünbereiche, so daß ein vollständiges (dreifarbiges) Farbbild in 3D-Darstellung (dreidimensional) präsentiert wird. Ohne die Brille erscheint das Bild vollständig in Farben (drei Farben). Die Farbränder an Gegenständen im

Vordergrund und im Hintergrund sind weniger bemerkbar bzw. in der Farbtönung der Szene untergegangen, während bei den vorher beschriebenen Schwarz-Weiß-Systemen die Farbränder auffallend, d. h. deutlich sichtbar waren. 5

Ein Stereopaar von konventionellen Farbfilm-Diapositiven kann mit einem Paar Filmkameras oder einer einzigen Kamera auf einem Stereo-Gleitträger oder mit einer Doppellinsen-Stereokamera aufgenommen werden. Der rote Anteil des Farbspektrums wird über einen Rotfilter zur Linse der Kamera übertragen, wenn das linke Bild aufgenommen wird. Der grüne Anteil des Farbspektrums wird über einen Grünfilter zur Linse der Kamera übertragen, wenn das rechte Bild aufgenommen wird. Das blaue Bild wird in den Rot- und Grünfiltern absorbiert, weshalb die Drei-Farben-Kapazität des Films verschlechtert und ein Zwei-Farben-Bild von dem Betrachter gesehen wird. Es kann jedoch ein zweites Bild für das rechte Auge mit einem Blaufilter auf der Kameralinse aufgenommen werden, so daß eine vollständige (dreifache) Färbung erzielt ist.

Die drei Projek-toren erfordern keine Farbfilter vor ihren Linsen, wenn Farbfilm-Diapositive projiziert werden. Auch können die beiden (oder drei) Farb-Diapositiv-Bilder einem Farbdiapositiv in einem Vergrößerer überlagert und mit einem einzigen Projektor ohne die Notwendigkeit des Einsatzes von Farbfiltern projiziert werden.

. Bei der Verwendung von gefärbten Anaglyphen-Brillen ergaben sich gewisse psychologische und physiologische Probleme. Diese sind hauptsächlich darauf zurückzuführen, daß ein Auge sein gesamtes Blickfeld durch einen hochgesättigten Farbfilter und das andere Auge

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sein gesamtes Blickfeld über einen unterschiedlichen, hochgesättigten Farbfilter sieht. Einige Betrachter berichten über Farbrivalitäten, wobei das gesamte Bild für eine Zeitdauer Rot und dann Zyan erscheint. Dies verursacht ein "Farb-Bombardement" des Gehirns/ was ermüdet und bei einigen Betrachtern zu einer ernsthaften Beeinträchtigung bzw. Unannehmlichkeit führt. Die Verwendung von Anaglyphen-Brillen in einem verdunkelten Theater ist gelegentlich zufriedenstellender als die Verwendung solcher Brillen in einem besser erleuchteten Fernsehraum. Im letzteren Falle hat der Betrachter Schwierigkeiten beim Umsehen in dem Raum, weil jedes Auge ein unterschiedlich gefärbtes Bild von der gleichen Umgebung erhält. 15

Kurzbeschreibung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Hauptaufgabe zugrunde, ein verbessertes stereoskopisches Bildsystem, insbesondere ein wenig aufwendiges, praktisches System für Fernsehzuschauer, zu schaffen, bei deren Verwendung sie dreidimensionale Bilder mit wenig oder keinen Änderungen an den vorhandenen Fernseheinrichtungen unter Verwendung

lediglich eines konventionellen Fernsehkanals sehen können, und zwar sowohl für industrielle Anwendungsfälle als auch für Unterhaltungszwecke.

Zur Lösung dieser Aufgabe umfaßt ein stereoskopisches Bildsystem zum Vorsehen dreidimensionaler Bilder, insbesondere Fernsehbilder für einen Betrachter-die Merkmale des Anspruchs 1. Ein Bildsystem nach der Erfindung verfügt also über: (1) stereoskopische, einer Kamera zugeordnete Mittel zum Aufzeichnen eines dreidimensionalen Bildes einer Szene bzw. eines Ereignisses, repräsentiert durch ein Stereopaar von Bildern, (2) stereoskopische Aufzeichnungsmittel in Form von Film, Videoplatte oder Videoband, (3) stereoskopische Kodiermittel zum Filtern der Farben jedes Bildes oder zum Färben jedes Bildes des

Stereopaares und überlagern der Bilder, (4) stereoskopische Übertragungsmittel, (5) stereoskopische Farb-Anaglyphen-Wiedergabemittel wie das CRT (Farbfernsehröhre) eines Fernsehempfängers oder eine TV- oder Filmprojektion auf einem Bildschirm, und (6) stereoskopische Farb-Anaglyphen-Betrachtungsmittel.

Die Erfindung stellt also ein System für stereoskopisches Fernsehen (3D, d. h. dreidimensional) zur Verfügung, das hauptsächlich in der Heirti-Fernsehunterhaltung, aber auch im industriellen Fernsehen mit in sich geschlossenem Fernsehsystem sowie im Filmwesen anwendbar ist.

Als Aufnahmevorrichtung kann eine stereoskopische FiImkamera oder eine Fernsehkamera verwendet werden. Einige 3D-Filmkamerasysteme verwenden zwei Filmkameras auf einem gemeinsamen Träger in einem gemeinsamen Gehäuse zum Aufnehmen von Stereopaaren linker und rechter Bilder der Szene bzw. des Ereignisses aus geringfügig unterschiedlichen Winkeln, wobei diese Bilder auf zwei Streifen oder Filmen aufgezeichnet werden. Andere SD-Filmbildsysteme verwenden eine stereooptische Vorrichtung an einer einzigen Kamera zum Aufnehmen und Aufzeichnen von zwei Bildern auf einem einzigen Streifen oder Film. Bei den letztgenannten Filmsystemen können die beiden Bilder räumlich, zeitlich oder farblich mehrfach (multiplex) vorgesehen werden. Beim räumlichen Vervielfachen oder Mehrfach-Anordnen (multiplexing) werden zwei Bilder optisch nebeneinander oder übereinander ange-, ordnet. Bei zeitlich mehrfach anordnenden Filmsystemen . werden zwei Bilder zeitlich nacheinander aufgenommen, zuerst das Bild für ein Auge und dann das Bild für das andere Auge. Bei farblich mehrfach anordnenden

Filmsystemen wird jedes aufgenommene Bild des Stereopaares als unterschiedliches Farbbild aufgezeichnet (d. h. ein stereoskopisches Farb-Anaglyphen-System). Der entwickelte Film wird in eine "Filmkette" mit einem Filmprojektor und einer Fersehkamera eingelegt, um elektronisch erst das eine und dann das andere Bild von dem Film aufzuzeichnen. Manchmal werden zwei synchronisierte und miteinander gekoppelte Filmketten mit zwei Filmstreifen für gleichzeitiges Aufnehmen verwendet.

Es kann eine 3D-Fernsehkamera zum Aufnehmen der beiden Bilder der Szene oder des Ereignisses aus geringfügig unterschiedlichen Winkeln (entsprechend der linken und der rechten Augensicht) verwendet werden. Das Gehäuse der 3D-Fernsehkamera kann zwei getrennte Kameraköpfe (einen für jedes Bild) oder einen einzigen Fernsehkamerakopf mit spezieller Optik oder Elektronik enthalten. Im zuletzt genannten Fall werden die Bilder elektronisch oder optisch vervielfacht (räumliöh, zeitlich oder farblich).

Es können magnetische Aufzeichnungsmittel zum Speichern des Stereopaares von Fernsehbildern auf Videoplatten oder Videobändern eingesetzt werden. Wenn zwei Fernsehkameras verwendet werden, kann je ein Bild auf jedem der beiden magnetischen Aufzeichnungsmittel aufgezeichnet werden. Ferner können die beiden Bilder auf einer einzigen magnetischen Aufzeichnungsvorrichtung vervielfacht werden, und zwar in Feld- oder Rahmenfolge (ein Bild wird in einem Feld und das andere Bild auf dem nächstfolgenden Feld aufgezeichnet) .

Es wird ein stereoskopischer Video-Kodierer mit zwei

Eingangskanälen, nämlich einem für das linke Bild und einem für das rechte Bild, verwendet. Dieser Kodierer hat einen einzigen, standardkodierten (NTSC, PAL oder SECAM) Ausgangssendekanal. Die beiden Eingangssignale werden elektronisch farbkodiert (jedes in einer unterschiedlichen Farbe) und überlagert. Die beiden Eingänge können von einem Dual-Kanalsystem wie von zwei Fernseh-Kameraköpfen einer 3D-Fernsehkamera oder von zwei Fernsehkameras in getrennten Filmketten kommen.

Auch können die beiden Eingänge von einem einzigen Kanalsystem wie zwei Kombinationen aus R-, G- und B- (Rot, Grün und Blau) Ausgängen einer einzigen Farbfernsehkamera mit einer besonderen stereoskopischen Linse, die allein oder in einer Filmkette verwendet wird, her^rühren. Auch können die beiden Eingänge von zwei Bändern in zwei synchronisierten Videoband-Recordern stammen, von denen jeder ein Bild eines Stereopaares enthält. Das kodierte Ausgangssignal kann als 3D-Meistervideobarid aufgezeichnet oder direkt den Ubertragungsmitteln zugeführt werden.

Die Übertragungsmittel verbinden den Stereokodierer oder die Wiedergabemittel des 3D-Meistervideobandes mit der Wiedergabevorrichtung. Die übertragungsmittel können von einem Koaxial-Videokabel oder einem koaxialen optischen Faserkabel oder von einem HF- (Radiofrequenz-) Transmitter an der Station und einem HF-Empfänger im Fernsehgerät gebildet sein. Im letzteren Falle kann das HF-Signal über ein HF-Kabel oder über Mikrowelle oder Satellit und über drahtlose konventionelle Sendekanäle einschließlich Subskriptions-Fernsehen (mit verschlüsseltem Bild) gesendet werden. Es können auch Video-Kassette oder Video-Platte verwendet werden, um das 3D-BiId zu speichern und wiederzugeben.

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- 12 -

Ein übliches Farbfernsehgerät oder ein Fernseh-Projektor gibt das farbkodierte Stereopaar von Bildern überlagert auf seinem Bildschirm wieder. Die Betrachter tragen stereoskopische, die Farben dekodierende (Anaglyphen-) Brillen, welche jedem Auge das geeignete Bild zuführen.

Mit der Erfindung wird ein zweckmäßiges System zum Benutzen vorhandener und neu erzeugter 3DrFilmbilder und -Diapositive sowie 3D-Videobänder für die Fernseh-TO unterhaltung geschaffen.

Ferner sieht die Erfindung eine verbesserte Konstruktion einer 3D-Fernsehkamera vor, die für Aufzeichnungs- oder "Live"-Sendungen neue Programme aufnehmen kann. Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bestehende Fernseheinrichtungen und Fernsehsendekanäle weiterverwendet werden können, so daß diese neue Form der Unterhaltung und Information den Fernsehzuschauern zu geringen oder keinen Zusatzkosten zukommen kann.

Das verbesserte dreidimensionale Filmsystem nach der Erfindung kann mit einer einzigen Kamera und einem einzigen Projektor auskommen.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß räumlich tiefe Bildinformationen verbessert übertragen werden können, die im flächenhaften, zweidimensionalen Fernsehen nicht übermittelt werden können.

Ein gewichtiger Vorteil"des Systems nach der Erfindung

ist ferner, daß nicht nur dreidimensionale Schwarz-Weiß-Bilder und Zwei-Farben-Bilder sondern auch vollständige Farbbilder erzeugt und wiedergegeben werden können.
5

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines stereoskopischen Bildsystems, welches ein Stereopaar von Bildern einer Szene bzw. eines Ereignisses aufnimmt und in gesonderten Farben zum Betrachten mit Anaglyphen-Brillen wiedergibt;

Fig. 2 eine Schnittansicht von oben einer stereoskopischen Kamera mit zwei Farbfernseh-Kameraköpfen, die unmittelbar auf die Aufnahmestelle gerichtet und fokussiert sind; Fig. 2A eine Schnittansicht von oben einer stereoskopischen Kamera mit zwei Schwarz-Weiß-Fernseh-Kameraköpfen, die rechtwinklig zueinander stehen und einen halb- durchlässigen Spiegel zum Richten und Fokusieren auf die aufzunehmende Szene benutzen;

Fig. 3 eine Schnittansicht von oben einer stereoskopischen Kamera mit Strahlteilermitteln, welche der Linse einer einzigen Farbfernsehkamera zugeordnet sind; Fig. 4 eine Schnittansicht von oben einer stereoskopischen Kamera mit Strahlteilermitteln, die der Linse einer Filmkamera zugeordnet sind;
Fig. 5 eine Schnittansicht von oben einer stereoskopischen Filmkamera und einer stereo-

skopischen Filmkette mit zugehörigen Filmprojektoren und Fernsehkameras sowie Dual-(Doppel-) Videorecordern;

Fig. 6 ein schematisches Blockdiagramm eines stereoskopischen Schwarz-Weiß-Video-

Kodierers;

Fig. 6A ein schematisches Blockdiagramm eines stereoskopischen Farb-Videokodierers;

Fig. 7 ein Balkendiagramm von Helligkeits- bzw. Leuchtwerten erster und zweiter Farb

tönungen;

Fig. 8 ein Diagramm idealisierter Rechteckwellenkurven jeder Farbtönung;

Fig. 9 ein Diagramm der durch Kathodenstrahl-Röhren (CRT)-Leuchtstoffe erzeugten Haupt

farben;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer stereoskopischen Brille und eines Farbfernsehgerätes als stereoskopische Wiedergabevorrichtung; ' "

Fig. 10A eine schematische Draufsicht in Richtung

der Pfeile 10A-10A in Fig. 10 auf die dort gezeigte Vorrichtung und den Kopf eines Betrachters;

Fig. 11 die Darstellung der optischen Filterung

mittels einer Anaglyphen-Brille bei Betrachtung eines Schwarz-Weiß-Bildes;

Fig. 11A die Darstellung der optischen Filterung mittels einer Anaglyphen-Brille bei Be-" trachtung eines vollständigen Farbbildes.; Fig. 12 ein Diagramm, welches die Funktion eines stereoskopischen Schwarz-Weiß-Fernsehsystems illustriert;

Fig. 13 ein Diagramm, welches die Funktion .eines 5 stereoskopischen, begrenzten (zwei Farben) Färb-

fernsehsystems illustriert;

Fig. 14 ein Diagramm, welches die Funktion eines stereoskopischen Voll-Farbfernsehsystems (drei Farben) illustriert; Fig. 15 ein detailliertes Blockschaltbild einer

Kodiervorrichtung nach Fig. 6;

Fig. 16 ein detailliertes Blockschaltbild einer Kodiervorrichtung nach Fig. 6A und

Fig. 17 ein detailliertes Blockschaltbild einer abgewandelten Ausführung der Kodiervor

richtung nach Fig. 6A.

Stereoskopisches System

In der folgenden Beschreibung ist das Fernsehen als Mittel zur Beschreibung der Erfindung benutzt, und beispielhafte Ausführungen der Erfindung sind anhand der Anwendung beim Fernsehen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das Fernsehen und computererzeugte videographische Wiedergaben beschränkt sondern kann auch auf Filmprojektionen und andere graphische Wiedergaben angewendet werden.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines stereoskopischen Fernsehsystems. Ein Stereopaar zweier Bilder eines hauptsächlich interessierenden Gegenstandes 1A in einer "Szene" 1 werden von einer stereoskopischen Kamera 2 aufgenommen, welche eine Fernsehkamera sein kann. Wenn die Kamera eine Filmkamera ist, wandelt eine optische stereoskopische Filmkette 2A die fotographischen Bilder in elektronische Bilder. Die beiden Bilder werden dann von einem Dual- oder Doppel-Videorecorder 3 aufgezeichnet. Ein stereoskopischer Video-Kodierer 4 farbverschlüsselt jedes Bild des Stereopaares elektronisch und überlagert die beiden Bilder. Das Ausgangssignal ist gewöhnlich NTSC-(oder PAL- oder SECAM-) kodiert. Ein wahlweise zu ver-

wendender stereoskopischer Anaglyphen-Videorecorder 5 kann das stereoskopisch farbkodierte Videosignal aufzeichnen und später abspielen. Eine stereoskopische Video-Übertragungsvorrichtung 6 sendet das stereoskopisch TV (Fernseh)-Signal von dem stereoskopischen Kodierer 4 oder dem wahlweise verwendeten stereoskopischen Recorder 5 zu einer stereoskopischen Anaglyphen-Wiedergabevorrichtung 7, welche ein stereoskopisches farbiges Anaglyphenbild 8 wiedergibt. Jeder Betrachter benutzt eine stereoskopische Anaglyphen-Brille 9, um auf der Wiedergabevorrichtung 7 eine Reproduktion der Szene 1 in drei Dimensionen zu betrachten.

5 Stereoskopische Kamera

Fig. 2 ist eine geschnittene Draufsicht von oben der stereoskopischen Kamera 2. Ein Kameragehäuse 10 enthält einen linken Fernseh-Kamerakopf 11L mit einer Linse 1 2L und einen rechten Fernseh-Kamerakopf 11R mit einer Linse 12R. Eine Steuervorrichtung 13 betätigt mechanisch einen zweckentsprechenden Mechanismus zum Bewegen der Kameraköpfe 11L und 11R aufeinander zu und voneinander weg, um die "Stereobasis" ,auf unterschiedliche · Abstände zwischen der Kamera 2 und dem hauptsächlich interessierenden Gegenstand 1A in der Szene 1 einstellen zu können. Eine Stereobasis von etwa 5 bis 6,5 cm entspricht dem Interokular -Abstand der Augen eines Erwachsenen. Kleinere Stereobasen sind zweckmäßig bei Gegenständen im Nahbereich und größere Stereobasen bei weiter entfernten Gegenständen. Die Brennweite der Kameralinsen 12L und 12R hat keinen Einfluß auf die Stereobasis.

5 Eine Steuervorrichtung 14 wirkt auf einen zweckent-

sprechenden Mechanismus zum Schwenken der Kameraköpfe 11L und 11R um ihre vertikalen Achsen, so daß die Linsen 12L und 12R auf den hauptsächlich interessierenden Gegenstand 1A eingeschwenkt werden können. Wenn der Gegenstand 1A sich zur Kamera 2 hinbewegt, muß der Konvergenzwinkel zwischen den beiden Längsachsen der Kameras vergrößert werden. Wenn der Gegenstand 1A sieh von der Kamera 2 wegbewegt, muß der Konvergenzwinkel verkleinert werden, und im Grenzfall bei unendlich weit entferntem Gegenstand 1A stehen die Kameraköpfe 11L und 11R parallel.

Die Steuervorrichtungen 13 und 14 können mechanisch an der Kamera 2 oder elektronisch mittels eines Motors aus der Entfernung betätigt werden. Die Steuervorrichtungen 13 und 14 können zeitweise verriegelt werden, weil sich der Konvergenzwinkel im wesentlichen für entfernte Objekte verkleinert, was auch eine größere Stereobasis erfordert. Umgekehrt vergrößert sich der Konvergenzwinkel bei näher befindlichen Gegenständen, was eine kleinere Stereobasis erfordert.

Wenn die Linsen 12L und 12R Linsen mit festem Brennpunkt sind, können sie in der Brennweite eng aufeinander abgestimmt werden. Wenn Zoom-Linsen verwendet werden, sollten sie gut aufeinander abgestimmt sein und zur Änderung der Brennweite gemeinsam betätigt werden. Die Zoom-Steuerung kann mechanisch oder elektronisch erfolgen. Der linke und der rechte Kamerakopf 11L und 11R kann eine Farbkamera mit rotem (R), grünem (G) und blauem (B) Ausgang sein. Wenn der Ausgang jedes Kamerakopfes ein NTSC-Kodiersignal darstellt, kann ein NTSC-RGB-(Rot-Grün-Blau) Dekoder verwendet werden, um RGB-Ausgänge zu erhalten. Die RGB-Ausgänge der Farbkameraköpfe 11L und 11R oder deren Kamera-Steuerein-

hexten (nicht gezeigt) sind mit einigen Kameras gemeinsam erhältlich. Die Kameraköpfe 11L und 11R müssen elektronisch miteinander über einen gemeinsamen Sync-Generator (Synchronisationsgenerator) (nicht gezeigt) verknüpft sein.

Der R-Ausgang des linken Kamerakopfes 11L und die G- und B-Ausgänge des rechten Kamerakopfes 11R können direkt mit einem stereoskopischen Video-Kodierer 4

TO zur "Live"-Aufnahme (ohne Recorder 3) verbunden sein, der die beiden Bilder überlagert und sie in ein NTSC-Ausgangssignal kodiert. Dieses System hat nicht den Nachteil der Verwendung von Farbfiltern vor den Linsen 12L und 12R oder anderen optischen Einrichtungen, welche 5 die Beleuchtungswerte der Aufnahme-Röhren der Kameras verringern. Auch können die Konvergenzwinkel- und Stereobasis-Einstellungen leichter durchgeführt werden.

Es gibt zahlreiche andere Doppeloptische Anordnungen mit zwei Kameraköpfen im Stand der Technik, die für stereoskopische Bildaufnahmen verwendet werden.

Fig. 2A zeigtveine andere Konfiguration für die Kamera Ein Gehäuse 10A enthält einen linken Fernseh-Kamerakopf 11L mit einer Linse 12L und einem rechten Fernseh-Kamerakopf 11R mit einer Linse 12R, wobei die beiden Kameraköpfe rechtwinklig zueinander montiert sind. Eine Steuervorrichtung 13A betätigt mechanisch die ;Stereobasis-Einstellvorrichtung und eine Steuervorrichtung 14A betätigt mechanisch die Kohvergenzwinkel-Einstellvor- richtung. Der Kamerakopf 11L ist um 90° zur Aufnahmeachse der Kamera geneigt. Ein linkes Bild des Objektes 1A wird von einem halbdurchlässigen Spiegel 15 reflektiert und von der Linse 12L im Kamerakopf 11R entsprechend fokussiert. Ein rechtes Bild des Objektes ;1A

wird vom Spiegel 15 durchgelassen und von der Linse 12R im Kamerakopf 11R fokussiert. Der horizontale elektronische Hinlauf (sweep) des Kamerakopfes 11L wird umgekehrt, um die durch den Spiegel 15 verursachte Bildverkehrung zu kompensieren. Bei dieser Anordnung entsteht ein Lichtverlust des die Kameraköpfe 11L und 11R erreichenden Lichtes von mehr als 50 %.

Ein Vorteil der beschriebenen Konfiguration besteht darin, daß eine sehr kleine Stereobasis selbst bei relativ •breiten oder umfangreichen Kameras verwirklichbar is-t, "wobei jedoch eine variable Stereobasis wie bei der Konfiguration nach Fig. 2 beibehalten wird. Die minimale Stereobasis der Anordnung nach Fig. 2 ist durch die Breite des Kamerakopfes begrenzt, die oft zu einer Stereobasis beträchtlich größer als ca. 6,5 cm (2,5") führt.

Wenn die linken und rechten Kameraköpfe 11L und 11R Schwarz-Weiß-Kameras sind, dann werden die linken und rechten Signale zum stereoskopischen Video-Kodierer 4 geleitet, der die Bilder elektronisch färbt, überlagert und dann NTSC- kodiert.

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Alternativ könnte ein Schwarz-Weiß-Kamerakopf 11L einen Rotfilter vor der Linse 12L und der Schwarz-Weiß-Kamerakopf 11R einen Zyan (Blau-Grün)-Filter vor der Linse 12R tragen. Die beiden von den Kameras ausgehenden Signale enthalten dann Farbinformationen wie auch stereoskopische Daten, und der Kodierer 4 braucht die Signale nicht elektronisch zu färben. Das wiedergegebene Bild ist dreidimensional und farbig. Die Farbe ist jedoch auf ein Zwei-Farb-System (Rot und Zyan) beschränkt, was nicht so zufriedenstellend ist wie ein Drei-Farb-System (Rot, Grün und Blau) . m-3.5

Ein Drei-Farb-System kann dadurch erreicht werden, daß

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+ 6 ft » ö *

- 20 -

zusätzlich noch ein halbdurchlässiger Spiegel 15A in der rechten Lichtbahn der Kamera 2A verwendet wird und daß eine weitere Kamera 11C hinzugefügt und ein Blaufilter vor der Linse 12C dieser weiteren Kamera angeordnet wird, um die Blautönung des Objektes 1A einzufangen. Der Kamerakopf 11R hat einen Grünfilter zum Aufnehmen der Grüntönung des Objektes 1A. Somit werden mit der Kamera 2A ähnlich wie mit der Kamera 2 nach Fig. 2 drei getrennte Farbsignale erhalten.

Ein anderes Verfahren zum Erhalten dreier getrennter Farbsignale gemäß Fig. 2A besteht darin, einen Farbkamerakopf für die Kamera 11R zu verwenden, wobei das Rotsignal abgeschaltet ist (wie bei Fig. 2) und einen Schwarz-Weiß-Kamerakopf für die Kamera 11L zu verwenden, wobei ein Rotfilter vor der Linse 12L angebracht ist. Diese Anordnung schafft dann ein Rotsignal ausgehend von der Kamera 11L und grüne und blaue Signale ausgehend von der Kamera 11R. Ein Kodierer gemäß Fig. 2 ist dann mit drei (R, G, B) Eingängen erforderlich.

Es kann an einer einziger Farb-Videokamera ein Anaglyphen-Strahlteiler verwendet werden. Fig. 3 ist eine geschnittene Draufsicht, welche eine Drei-Röhren-Farbkamera 20 mit einer grünen Aufnahmeröhre 21G, einer roten Aufnahmeröhre 21R und einer blauen Aufnahmeröhre 21B sowie mit einer stereooptischen Vorrichtung 23 zeigt, welche an einer Linse 22 der Kamera 20 angebracht ist. Die stereooptische Vorrichtung 2 3 umfaßt innere Spiegel 24L und 24R und äußere Spiegel 25L und 25R. Vom Objekt 1A ausgehendes Licht passiert die Öffnungen 26L und 26R mit darin angeordneten Filtern wie im folgenden beschrieben. Die äußeren Spiegel 25L und 25R reflektieren vom Objekt 1A ausgehendes Licht etwa um 90° zu den inneren Spiegeln 24L

und 24R. Der Spiegel 24R ist halbdurchlässig, um von der öffnung 2 6L ankommendes und von den Spiegeln 25L und 24L reflektiertes Licht durchzulassen und von der öffnung 26R ankommendes und vom Spiegel 25R reflektiertes Licht zu reflektieren. An der öffnung 26L ist ein erster Filter 27L (zum Beispiel ein Rotfilter) vorgesehen, während an der öffnung 26R ein zweiter Filter 27R (zum Beispiel ein Zyanfilter) vorgesehen ist. Die Rottönung des Objektes1Λ wird durch den Rotfilter 27L in der Öffnung 261; aufgenommen, durch die Spiegel 25L und 24L umgelenkt und durch die Linse 22 zum Spiegel (oder Prismen-) System der Farbfernsehkamera 20 übertragen, so daß nur die rote Aufnahmeröhre 21R dieses linke Bild zugeführt erhält.

Die Blau- und Grüneigenschaften des Objektes 1A werden über den Zyanfilter 27R in der öffnung 26R aufgenommen, von den Spiegeln 2^r>R und 24R umgelenkt und über die Linse 22 in das Spiegelsystem der Farbfernseh-Kamera 20 übertragen, so daß nur die blauen 'und grünen Aufnahmeröhren 21B und 21G dieses rechte Bild aufnehmen.

Alternativ können in der öffnung 26L ein Polarisationsfilter 27L mit einer 90°-~Achse und vor der roten Röhre 21R ein Polarisationsfilter 29A verwendet werden; ein Polarisationsfilter 27R mit einer 0°-Achse kann in öffnung 26R und entsprechende Polarisationsfilter 29B können vor der blauen Röhre 21B und der grünen Röhre 21G vorgesehen werden. Die Ausgänge der Röhren 21R, 21G und 21B werden zum Kodierer 4 geleitet, wo die Bilder überlagert werden. Der Ausgang des Kodierers 4 ist ein NTSC-kodiertes Signal, welches das linke (rote) Bild und das rechte (blaue und grüne) Bild befördert, welche von den entsprechenden Augen des Betrachters gesehen werden.

Fig. 4 ist eine geschnittene Draufsicht, welche einen ähnlichen stereoskopischen Anaglyphen-Strahlteiler 23A an einer für stehende Bilder oder bewegte Bilder geeigneten Filmkamera 30 darstellt. In diesem Fall wird rotes Licht über einen Rotfilter 27L in der linken Öffnung 26L des Strahlteilers 23A übertragen und belichtet die Rotschicht eines Filmes 29. Ein motorgetriebenes und synchronisiertes Farbrad 3OA (das mit der Filmbildrate gekoppelt ist) hat einen Blaufilter 27B und einen Grünfilter 27G in der Bahn des Lichtes durch die rechte Öffnung 26R des Strahlteilers 23A. Das Rad 30 ist so synchronisiert, daß es zuerst den Blaufilter 27B und dann den Grünfilter 27G in den Strahlengang für jedes Filmbild des Films 29 bringt. Auf diese Weise wird jedes Filmfeld bzw. -bild des Farbfilms 29 kontinuierlich durch die Rotlichttönung des Objektes 1A und anschließend durch die Blau- und Grünlichttönungen des Objektes 1A belichtet.

Alternativ kann der stereoskopische Strahlteiler· 23A so angeordnet sein, daß das grüne und das blaue Licht kontinuierlich den Film 29 dadurch belichten, daß die rechte Seite des stereoskopischen Strahlteilers 23A modifiziert wird. In diesem Fall ist der Spiegel 25R halbdurchlässig, ein weiterer vollständig verspiegelter, d. h. undurchlässiger Spiegel 25C ist dahinter angeordnet und ein weiterer halbdurchlässiger Spiegel 24C ist vor der Linse 22 angeordnet. Das Farbrad 3OA ist weggelassen, ein Blaufilter 27C ist in dem Strahlengang zwischen den Spiegeln 25A und 24R eingeordnet, und ein Grünfilter 27D ist zwischen den Spiegeln 25C und 24C angeordnet.

Stereoskopische Filmkette und Doppel^-Video-Recorder 35

Fig.5 ist eine Schnittansicht von oben auf eine stereo-

skopische Kamera, eine wahlweise vorzusehene stereoskopische Filmkette 2A und einen"Dual- oder Doppel-Video-Recorder 3. Die stereoskopische Kamera 2 hat Film-Kameraköpfe 11L und 11R in einem Gehäuse 10. Die Steuervorrichtungen für das Einstellen der Stereobasis, des Konvergenzwinkels und der Linsen sind nicht gezeigt, können jeddch ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ausgebildet sein. Filmmagazine 33L und 33R werden mit einem Stereopaar von Bildern des Objektes 1A belichtet. Die beiden entwickelten Filme 34L und 34R werden in die stereoskopische Filmkette 2A mit Filmketten 35L und 35R (mit Bildabtastern mit wanderndem Lichtpunkt) eingesetzt, welche synchron und miteinander verkoppelt arbeiten. Der Filmprojektor 36L wird mit dem Filmmagazin 34L und der Filmprojektor 36R mit dem Filmmagazin 34R geladen. Die Filme werden in Fernsehkameras 37L und 37R projiziert. Die linken und rechten Signale können "live" übertragen oder von dem Doppel-Video-Recorder 3 aufgenommen werden, der zwei synchronisierte Videoband-Recorder (VTR¹s) 38L und 38R mit Videobändern 39L und 39R umfaßt. Alternativ kann anstatt zwei Filmketten eine einzige Filmkette dazu verwendet werdsn, zuerst auf dem ersten Videoband 39L und anschließend auf dem zweiten Videoband 39R aufzuzeichnen.

Alternativ kann die stereoskopische Kamera 2 einen einzigen Kamerakopf aufweisen, welcher das Stereopaar von Bildern aufnimmt und die Bilder räumlich oder zeitlich durch optische und/oder elektronische Multi- . plex-Einrichtungen vervielfacht. Das linke und das rechte Augenbild können abwechselnd aufgenommen werden oder in einem einzigen Bildrahmen über- und untereinander oder Seite an Seite positioniert werden.

Die Nachteile eines Systems mit einer einzigen Kamera

sind Verlust an Auflösungsvermögen (horizontal oder vertikal) und Kompliziertheit des Geräte- oder Schaltungsaufwandes.

Das Stereopaar von Bildern, die von einer einzigen Fernsehkamera aufgenommen sind, wird auf einem einzigen Videoband oder einer Sende-Videoplatte durch Aufzeichnungsmittel 3 aufgezeichnet, und elektronische Mittel werden dazu verwendet, die linken und rechten Bilder voneinander zu sondern wie bei einem stereoskopischen Zeitfolgeverfahren. Das Stereopaar von Bildern einer einzigen Filmkamera wird auf einem einzigen Filmstreifen aufgezeichnet. Der einzige 3D-FiIm kann zweimal durch eine Filmkette laufen, - einmal für das linke Bild und das zweitemal für das rechte Bild. Es werden zwei getrennte Rollen Videobänder 39L und 39R erzeugt.

Wenn das Bild optisch verzerrt (anamorphisiert) wird, kann es elektronisch entzerrt (deanamorphisiert) werden. Wenn das Filmformat zu groß für den Fernsehbildschirm ist, können "Letter boxing"- oder "Pan scan"-Techniken verwendet werden.

Wenn ein vorher hergestellter 3D-FiIm zur Aufzeichnung auf Videoband oder für "live"-Übertragung abgespielt wird, kann die Lage jedes Bildes elektronisch oder optisch justiert werden. Dies geschieht vertikal und horizontal, um jeglichen Fluchtungsfehler zu korrigieren, der beim Originalfilmen auftreten konnte. Auch kann die Konvergenz justiert werden, wenn Abweichungen' beim Original-Verfilmen aufgetreten sind oder wenn eine unterschiedliche Einstellung der Konvergenzen ein günstigeres Ergebnis auf dem Fernsehbildschirm bringt. Dieses System ermöglicht auch, Unterschiede in der Dichte zwischen den beiden Bildern eines Stereopaares

oder zwischen einer Objektaufnahme und einer anderen elektronisch so einzustellen, daß die Dichten aufeinander abgestimmt werden. Farbdifferenzen, die zwischen dem einen und dem anderen Bild oder zwischen der einen Szene und einer anderen auftreten, können ebenfalls ausgeglichen werden. Schließlich kann elektronisch justiert oder ausgeglichen werden, wenn zwei Bilder des Filmes nicht synchron sind. Dies geschieht manchmal bei Originalfassung des Filmes oder aufgrund von Fehlern beim Zusammenstücken bzw. Spleissen von Filmstreifen während eines Vorführungslaufes des Filmes.

Stereoskopischer Video-Kodierer

Fig. 6 ist ein schematisches Blockschaltbild eines stereoskopischen Schwarz-Weiß-Video-Kodierers 4 für Schwarz-Weiß-Bilder. Ein linkes Bildsignal und ein rechtes Bildsignal werden dem Kodierer 4 zugeführt.

Diese Signale können von einer Kamera 2, der Filmkette 2A oder demDoppetVideo-Recorder 3 (Band oder Platte) stammen.

Wenn sie von der Kamera 2 stammen, kommen sie aus den Schwärz-Weiß-Fernseh-Kameraköpfen darin. Wenn sie von der Filmkamera 2 herstammen, sind sie von Schwarz-Weiß-Filmen abgeleitet, die von der Kamera 2 aufgenommen und folglich von der Filmkette 2A oder dem Schwärz-Weiß-Videoband oder der Videoplatte im Recorder 3 herkommen. Alternativ kann dann, wenn eine Farbfilm-oder eine Farbfernsehkamera verwendet ist, deren Originalfärbung elektronisch durch Farbfangschaltungen 40L und 4OR im stereoskopischen Kodierer 4 entfernt werden, so daß jedes Bild schwärzweiß ist. Der Kodierer 4 hat Verstärkungsregelschaltungen 41L

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und 41R, um jedes Signal auf volle Stärke zu vergrößern.

Der Kodierer 4 färbt elektronisch jedes Bild unterschiedlich mit Farb-Kodierschaltungen 42L und 42R durch Farbvektoren - Verlagerung , um die gewünschte Farbtönung zu erhalten. Die Bilder werden zu einem einzigen Signal in einer Schaltung 4 3 derjenigen. Bauart überlagert, die gelegentlich als elektronische Schaltung zum Erzeugen spezieller Fernseheffekte Verwendung findet. Jede Farbe hat eine Signalgrößen-Einstellvorrichtung 44R, 44B und 44G. Eine Schaltung 45 kodiert die RGB-Signale in NTSC.

Fig. 6A zeigt schematisch ein Blockschaltbild eines vereinfachten Vollfarben-Kodierers 4A. Wenn die Ausgänge der Kamera 2, der Filmkette 2A oder des Recorders

NTSC-Farbsignale sind, können diese durch RGB-Signale entschlüsselt werden. Das linke Bild ist dann das Rotsignal und das rechte Bild sind die Blau- und Grün- __n signale. Die Verstärkungsre'gelschaltungen 44A, 44B und 44G stellen die Signalstärken wie erfordert ein. Die RGB-Signale werden im Kodierer 45 überlagert, der ein zusammengesetztes NTSC-Anaglyphen-Ausgangssignal erzeugt.

Das stereoskopische Anaglyphen-Ausgangssignal aus dem Kodierer 4 kann mittels Video-Übertragungsmitteln 6 gemäß Fig. 1 übertragen werden. Auch kann der Ausgang als 3D-Meister-Videoband auf dem wahlweisen,üblichen

__n Video-Bandrecorder 5 für nachträgliches Abspielen aufgezeichnet werden. Kopien des 3D-Meister-Videobandes können für Fernsehsende-, Kabel- oder Subskriptionsstationen hergestellt werden. Die Kopien können auch zum Abspielen in Flugzeugen oder in Hotels für Unterhaltungszwecke verwendet werden. Videokassetten oder

Videoplatten können in großen Stückzahlen von dem 3D-Meister-Videoband vervielfältigt werden. Industrielle, pädagogische und medizinische Anwendungen und Verwendungen liegen auf der Hand.
5

Anaglyph.isch.es Farbkodieren

Der Ausgang der Kamera 2 oder der Farbkodierschaltung 42L und 42R des Kodierers 4 in Fig. 6 kann jeweils eines der Paare elektronisch kodierter Farbtöne gemäß Tafel I unten enthalten. Zum Beispiel können die Ausgänge der Farbkameraköpfe 11L und 11R nach Fig. 2 farbkodiert und direkt verwendet werden, oder bei Verwendung von Schwarz-Weiß-Kameraköpfen 11L und 11R nach Fig. 2A können ihre Ausgänge mittels des Schwarz-Weiß-Kodierers 4 nach Fig. 6 farbkodiert werden. In dieser Tafel I sind auch die Helligkeitswerte als Prozentzahl bezogen auf Weiß angegeben. Fig. 7 illustriert die Helligkeits*- oder Leuchtwerte der Primär- und Sekundär-Farbtöne als Balkendiagramm.

Tafel I

Kombinations- 1. Farbsignal 2. Farbsignal

nummer Farbton % von Weiß Farbton % von Weiß

zwei Primärfarben

1 Rot 30 % Grün 59 %

2 Blau 11 Rot 30 3 Blau 11 Grün 59

Primär- und Sekundärfarben

4 Rot 30 Blau-Grün (Zyan) 70

5 Grün 59 Rot-Blau (Magenta 41

6 Blau 11 Rot-Grün (Gelb) 89

Es spielen verschiedene Überlegungen beim Auswählen der optimalen Kombination eine Rolle. Allgemein ist erwünscht, daß die Kombination der gewählten Farbtöne Prozentsätze an Weiß (Leuchtwerte) für das erste und das zweite Farbsignal aufweisen, die ähnlich sind oder eingestellt werden können, und daß jeder Leuchtwert ausreichend stark ist, um ein akzeptables Stör-/ Nutzverhältnis bzw. einen akzeptablen Störabstand aufzuweisen. Zum Beispiel körnen die Kombinationen 1, 2, 4 und 5 so eingestellt werden, daß Signale mit nahezu gleichen Leuchtdichten ohne übermäßiges "Rauschen" erzeugen, wenn die eine Farbe auf etwa gleichen Wert der anderen Farbe verstärkt wird. Die Kombinationen 3 und 6 sind nicht wünschenswert, weil die erste Farbe einen Leuchtwert von nur 11 % hat (bezüglich Weiß, dessen Leuchtwert als 100 % angenommen ist), während die zweiten Farben Leuchtwerte von 59 % bzw. 89 % haben. Bei diesen beiden Kombinationen wird der Rausch- bzw. Störpegel des ersten Farbsignales übermäßig, wenn das erste Farbsignal auf einen Wert gleich demjenigen des zweiten Farbsignals verstärkt wird. Die Kombination 2 ist deshalb nicht wünschenswert, weil beide Signale klein sind und beträchtlich verstärkt werden müssen, um einen 100 %-Leuchtwert zu erreichen, was zu übermäßigen Rauschen beider Signale fühfaen würde.

Fig. 8 ist ein Diagramm,, das die idealisierten Rechteckwellenkurven jeder Farbtönung gemäß Tafel I darstellt. Das anaglyphische Farbfernsehsystem hat verschiedene Vorrichtungen, welche die Farbwiedergabe ungünstig be-, einflussen können. Die stereoskopische Farbfernsehkamera 2, die Farbfernsehkamera 20, die Farbfilmkamera oder/und die Fernsehkameras 37L und 3 7R der Filmkette 2A haben konventionell optische Filter und elektronische Schaltungen, die keine perfekten Farbeigenschaften haben.

Der stereoskopische Kodierer 4 färbt das Bild elektronisch und/oder beeinflußt die Farbe des Bildes.

Die elektronischen Schaltungen und Leuchtstoffe der Kathodenstrahl-Röhre (CRT) in der stereoskopischen Wiedergabevorrichtung 7 haben gewisse Farbeigenschaften. Alle diese Komponenten oder Charakteristika können die wiedergegebene Farbe ungünstig beeinflussen und zur Farbverunreinigung führen. Das heißt z. B.., daß eine Hauptfarbe der Szene bzw. des Objektes als Mischfarbe wiedergegeben werden kann, die aus einer Hauptfarbe und einer anderen Farbe zusammengesetzt ist.

Wenn das NTSC-, PAL- oder SECAM-kodierte Farbfernsehsignal von einem Fernsehempfänger empfangen wird, erzeugt dessen elektronischer Entschlüsseler RGB (Rot, Grün, Blau)-Signalausgänge. Diese Ausgänge sind mit einer Hauptfarbe an jedes Strahlsystem der CRT (Kathodenstrahl-Röhre) angeschlossen. Der Bildschirm der CRT hat einen Punkt- oder Linienraster jeder der drei Hauptoder Primär-Leuchtfarbstoffe (Rot, Grün und Blau). Fig. zeigt ein Diagramm von typischen Wellenlängenkurven der Leuchterregung der drei CRT-Leuchtstoffe. Diese drei Kurven haben Steigungen ähnlich den idealen Kurven nach Fig. 8 und überlappen sich in einigen Bereichen, was zu einer weiteren Farbverunreinigung bzw. Farbverfälschung führt.

Die Farbfernsehkamera 2 kann eine Farbverfälschung hervorrufen. Z. B. sollte die Rotfärbung der Szene bzw. des Objektes allein von der roten Röhre der Farbfernsehkamera 20 (Fig. 3) aufgenommen werden, so daß nur ein Rotsignal die roten Elemente der Szene übertragen würde. . Ungenauigkeiten und Toleranzen der Kameraelektronik und -optik sind jedoch so beschaffen, daß

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- 30 -

die grüne Röhre auch einiges Rotlicht aufnimmt, was zu Verunreinigung bzw. Fälschung führt. Dies kann in Ergebnis den Kodierer 4A nach Fig. 6A dazu veranlassen, ein dominierendes Rotsignal und ein schwaches Grünsignal zu erzeugen, was das rote Strahlsystem des CRT dazu veranlaßt, das Strahlsystem für roten Leuchtstoff anzuregen, und das Strahlsystem für grünen Leuchtstoff dazu, den grünen Leuchtstoff geringfügig zu bewegen und zum Leuchten zu bringen."

Um die von der Fernsehkamera und von der Überlappung der CRT-Leuchtstofffarben verursachten· Verunreinigungen zu reduzieren, ist es wünschenswert, daß der Kodierer 4 so eingestellt wird, daß er ein tiefes Rot mit großer Wellenlänge des Lichtes erzeugt, die zu weniger Verunreinigung führt als ein helles Rot. Im Falle von Bläu sollte der Kodierer 4 ein Tiefblau mit kurzer Wellenlänge erzeugen, um die Grün-Verunreinigung zu verringern. Wenn Grün erzeugt wird, sollte es gleichfalls ein Tiefgrün mit mittlerer Wellenlänge sein, um die Rot- und-Blau-Verunreinigung oder -Verfälschung zu verhindern. Im Falle von Zyan sollte das Blau stärker als das Grün betont werden, so daß sich keine Rot-Verunreinigung einstellt. Wenn Gelb erwünscht ist, sollte es sich um einen orangen Farbton näher an Rot handeln, wodurch die Grün-Verunreinigung reduziert wird. Magenta sollte aus Tiefrot und Tiefblau zusammengesetzt sein, um die Grün-Verunreinigung zu verringern.

Unter nochmaliger Bezugnahme auf Tafel I sei darauf hingewiesen, daß Kombination 2 die am meisten gewünschte Kombination aus dem Blickpunkt der Verunreinigung dar·¹-stellt, weil die rotenund blauen Wellenlängen von Grün getrennt sind. Die Kombinationen 4 und 6 sind die nächst-günstigsten Kombinationen vom Standpunkt der Verunreinigung her gesehen. In Kombination 4 .kann Zyan

bläulich ausgewählt werden, um eine mögliche Verunreinigung zwischen Grün und Rot zu verringern. In der Kombination 6 kann Gelb auch rötlich (Orange) ausgewählt werden. Wenn die Kombinationen 1 oder 3 gewählt werden, sollte das Grün in der ersteren zum Blau hin und in der letzteren zum Rot hin verlagert werden. Kombination 5 hat den Nachteil, daß Magenta zwei benachbarte Ränder zwischen den Farben hat. Daher sollten bei Wahl dieser Kombination in der Bandbreite jeder Farbe Grün eine mittlere Wellenlänge, Rot eine große Wellenlänge und Blau eine kleine/Wellenlänge haben.

Ein anderes Kriterium zum Auswählen der gewünschten Farbkombination nach Tafel I besteht darin, diejenige Kombination auszuwählen, welche Weiß erzeugt, wenn die beiden Farben gemischt und überlagert werden. Wenn beispielsweise ein Schwarz-Weiß-Film oder eine Schwarz-Weiß-Videokamera verwendet werden, sollte das Wiedergabebild 8 schwarz-weiß in denjenigen Gebieten der Szene aussehen, die überlagert werden, wobei die Optiken der Kamera auf den Gegenstand des hauptsächlichen Interesses konvergierend eingestellt sind. Dieser Gegenstand erschein^, im "Stereofenster" liegend, welches die Oberfläche des CRT bildet. Alles vor oder hinter dem "Fenster" gelegene hat allseitige Farbränder oder -säume. Je weiter der Gegenstand von dem Stereofenster entfernt ist, desto -breiter sind -die Farbränder. Die Farbränder haben auf der einen Seite die eine Farbe und auf der anderen Seite die zweite Farbe. Auch kehren die Farbränder ihre Lage abhängig davon um, ob der Gegenstand vor oder hinter dem Stereofenster sich befindet. Ein wiedergegebenes Bild, das hauptsächlich schwarz-weiß erscheint, ist wünschenswert, weil es beinahe zuverlässig bzw. kompatibel ist. Mit anderen Worten sieht es beinahe normal auf

einem Schwarz-Weiß-Fernsehgerät oder auf einem Farbfernsehgerät aus. Die Ränder treten jedoch bei einem Farbfernsehgerät deutlicher hervor, weil sie allein die gefärbten Bereiche eines sonst schwarz-weißen Bildes sind. Die Kombinationen 4 und 5 erzeugen die optimalen Schwarz-Weiß-Bilder. Kombination 6 ist ungünstig und die Kombinationen 1, 2 und 3 bringen kein wirkliches Weiß hervor.

Wenn eine Farbfilmkamera oder eine Farbvideokamera verwendet wird, sollte die Kombination von aus Tafel I ausgewählten Farbtönen ein optimales vollständig gefärbtes Bild in den überlagerten Bereichen produzieren. Die Qualität der Farbbilder sollte diejenige eines guten Drei-Farbensystems haben. Die Kombinationen 4, 5 und 6 sind für diesen Zweck am besten geeignet. Kombination 5 wird allgemein als die besten Farbbilder produzierend angesehen. Kombination 4 folgt an nächster Stelle und Kombination 6 ist die am wenigsten wünschenswerte Kombination. Die Kombinationen 1 und 2 sind gut und Kombination 3 ist für Farbbilder nicht erwünscht.

Früher beschriebene stereoskopische Anaglyphen-Systeme verwendeten Drei-Farben-Kameras mit Farbfilmen in einer Filmkamera oder einer Farbfernsehkamera. Die beiden Farben (Grün und Blau der Kombination 4) wurden miteinander verknüpft .,(wie zu Zyan) wodurch das System auf ein Zwei-Farbsystem zurückgeführt wurde. Das bedeutet, daß grüne Gegenstände oder blaue Gegenstände der Szene 1 beide als zyanfarbig wiedergegeben werden.. Die Zwei-Farbsysteme können nicht Grün oder Blau getrennt voneinander reproduzieren. Die Erfindung hält alle drei Farben getrennt voneinander, wie im folgenden beschrieben wird. Die Wiedergabe mit oder ohne Brillen erscheint als vollständiges (Drei-}Farbenbild, das dem

Betrachter ein unabhängiges Sehen von Rot, Grün und Blau sowie von Mischungen aller Farbtöne gestattet.

Zusammengefaßt sollte die aus Tafel I ausgewählte Kombination nach den folgenden Gesichtspunkten unterschieden werden:

. Die Beleuchtung des ersten und zweiten Farbsignals sollte stark genug sein, so daß nach Verstärkung das Rauschen nicht unnötig stark

ist, und die Beleuchtung der ersten und zweiten Farbe sollte nicht zu unterschiedlich hinsichtlich der Leuchtstärke (z. B. nicht eine Farbe bei 11 % und die andere bei 89 %) liegen;

2. das erste und zweite Farbsignal sollten nur eine gemeinsame Grenze und nicht zwei gemeinsame Grenzen haben;

3. die aktuelle Farbtönung der gewählten Farbsignale sollte so ausgewählt werden, daß

sie soweit wie möglich von den Grenzen zwischen den Hauptfarben entfernt liegen; 25

4. das erste und zweite Farbsignal sollte bei überdeckung ein wahres Weiß erzeugen können und

-5. das erste und zweite Farbsignal sollte bei

Überdeckung ein gutes Farbbild erzeugen können.

Ein anderer Gesichtspunkt ist die Kompabilität. Wenn ein Schwarz-Weiß-3D-Videobild 8 semi-kompatibel ist ,erscheint

das. Bild monochrom in 2D mit nur minimal sichtbaren Rändern auf einem Schwarz-Weiß-Bildschirm eines Fernsehgerätes und erscheint ohne Verwendung der Brille schwarz-weiß und 2D auf einem Farbfernsehschirm 7 mit geringfügigen Farbrändern. Wenn die stereoskopische Brille 9 benutzt wird, erscheint das Bild 8 in 3D und schwarz-weiß auf dem Farbfernsehschirm 7 ohne Ränder..

Wenn das 3D-Farbvideobild 8 semi-fcompatibel ist, erscheint es einfarbig und 2D auf einem Schwarz-Weiß-Bildschirm mit nur minimal sichtbaren Rändern und ohne Verwendung der Brille 9 farbig und 2D auf dem Farbbildschirm 7 mit nur geringfügig avidenten Farbrändern. Mit Verwendung der Brille 9 erscheintdas Bild in 3D und Farbe auf dem Farbbildschirm 7 ohne Farbränder.

Eine andere Annäherung an die Kompatibilität besteht darin, ein gefärbtes Bild (gewöhnlich Grün) als dominierendes Signal zu verwenden und dieses Signal über den Leuchtkanal zu übertragen. Der Leuchtkanal ist das einzige Signal, das auf einem Schwarz-Weiß-Fernsehgerät oder auf einem Farbfernsehgerät erscheint, wenn die Farbe ab-,bzw. heruntergestellt ist. Die andere Farbe wird im Leuchtabschnitt des Farbsignals übertragen und erscheint plus Grün in 3D auf einem Farbfernsehschirm.

Stereoskopische Wiedergabevorrichtung

Fig. 10 zeigt eine perspektivische Ansicht eines stereoskopischen Anaglyphen-Bildes 8, das aus einem Stereopaar roter und grüner Bilder zusammengesetzt ist, die auf dem Farbfernsehempfänger 7 schwarz-weiß erscheinen, sowie einer zweifarbigen Anaglyphen-Brille 9.

Der Fernsehempfänger 7 hat auf seiner Farb-Kathodenstrahl-Röhre (CRT) 102 ein Anaglyphen-Bild 8, das eine dreidimensionale Szene wiedergibt. Diese Szene enthält weiße Telegraphenmasten 104 und 105 an einer dunkelgrauen Straße 106, die zu mittelgrauen Bergen 107 führt. Der Himmel und die Landschaft im Hintergrund sind hellgrau. Das Bild 8 umfaßt ein Stereopaar von überlagerten Bildern unterschiedlicher Farben. Das linke Bild 103L ist elektronisch rot gefärbt, und das rechte Bild 103R ist elektronisch zyan-blau gefärbt. Jedes der beiden gefärbten Bilder bildet Objekte mit den gleichen variierenden Tönungen einer jeweiligen Farbe von voller Leuchtkraft (100 %) zu Null Leuchtkraft (0 %) ab; daher wird das dreidimensionale Bild als schwarz-weiß gesehen, weil die Mischung zwischen Rot und Zyan Weiß ergibt.

Die Bilder 103L und 103R werden ohne die Brille 9 auf dem CRT 102 überlagert in verschiedenen Intensitäten von Weiß, Grau und Schwarz mit Farbrändern gesehen.

Der erste Telegraphenmast 104 erscheint weiß, weil er aus einem roten Telegraphenmast 104L und einem zyanfarbigen Telegraphenmast 104R in vollständiger Überdeckung zusammengesetzt ist, so daß ein weißer TeIegraphenmast im "Stereofenster" geschaffen wird, daß auf der Stirnseite des Bildschirms des CRT 102 vorgesehen ist. Der zweite Telegraphenmast 105 umfaßt einen roten Telegraphenmast 105L, der gegenüber einem zyanfarbigen Telegraphenmast 105R versetzt angeordnet ist. Eine dunkelrote Straße 106L und eine dunkelzyanfarbige Straße 106R sind auf dem Bildschirm des CRT 102 in Deckung und erscheiaen grau; weil jedoch die Straße 106 sich nach hinten zu den entfernten Bergen 107 erstreckt, wird ihr Bild in 106L und 106R getrennt. Die Berge 107 sind deutlich voneinander getrennt als 107L und 107R zu erkennen .

Die stereoskopisch filternde Anaglyphen-Brille 9 hat zwei Öffnungen 121L mit einem Rotfilter 140L und 121R mit einem Zyanfilter 140R. Ein Bild 103L wird durch die öffnung 121L und ein Bild 103R durch die öffnung 121R aufgenommen.

Fig. 10A ist eine Draufsicht in Richtung der Pfeile 1DA-10A

in Fig. 10, wobei die CRT 102 dargestellt und illustriert ist, was für Bilder ein Betracher 108 aufnimmt. Der rote Telegraphenmast 104L und der zyanfarbige Telegraphenmast 104R des Bildes 8 seieln beide mit einer Leuchtkraft von 50 % angenommen. Diese beiden Telegraphenmasten werden überlagert und erscheinen weiß. Die entsprechende Fläche des Bildes 8 ist am hellsten und in Fig. TOA willkürlich als 100 %-Beleuchtungsniveau bezeichnet. Bereiche der Bilder 103L und 103R, in denen schwarze Gegenstände überlagert sind, produzieren keine sichtbare Beleuchtung (0 %) . Bereiche der Bilder 103L und 103R, in denen mittelgraue Gegenstände (Berge 107) überlagert sind, produzieren eine sichtbare Beleuchtung von 50 %. In Fig. 10A ist der Kopf des Betrachters 108 gezeigt. Die Brille 9 mit den Öffnungen 121L und 121R wird vom Betrachter 108 getragen. Ein Rotfilter 140L ist in der Öffnung 121L vorgesehen, und ein Zyanfilter 140R ist in der öffnung 121R vorgesehen.

Wegen der Farbfilter nehmen das linke Auge 109L des Betrachters nur das Bild 103L und das rechte Auge 109R nur das Bild 103R auf. Das Gehirn des Betrachters verschmilzt die Bilder 103L und 103R zu einem einzigen dreidimensionalen Bild 112. Im Bild 112 wird der weiße Telegraphenmast 104 als "Stereofenster" gesehen. Der weiße Telegraphenmast 105 wird im CRT 102 gesehen. Die dunkelgraue Straße 106 wird als tief in den CRT 102 hineinführend aufgenommen, wobei die mittel-

3 2 2 67 O

grauen Berge 107 in einigem Abstand von dem "Stereofenster" erscheinen. Der Hintergrund aus Himmel und Landschaft erscheint hellgrau.

Anaglyphisches Betrachten

Fig. 11 illustriert in einer schematischen Darstellung den optischen Mechanismus einer herkömmlichen zwei-Farben-Anaglyphen-Brille 9. Ein anaglyphisches Schwarz-Weiß-Bild 8 ist auf dem CRT 102 mit zwei beleuchteten Punkten gezeig/t, nämlich mit dem roten Telegraphenmast 105L und dem zyanfarbigen Telegraphenmast 105R. Der rote Telegraphenmast 105L wird über das Rotfilter 140L der Brille 9 übertragen, während der zyanfarbige Telegraphenmast 105R über das Zyanfilter 140R übertragen wird. Der rote Telegraphenmast 105L wird über das Zyanfilter 140R absorbiert und nicht vom Betrachter gesehen. Der zyanfarbige Telegraphenmast 105R wird über das Rotfilter 140L absorbiert und nicht gesehen. Jedes Auge 109L'und 109R des Betrachters sieht also nur das ihm zugeordnete Bild durch die entsprechenden Filter 140L und 140R. Es sei angenommen, daß die Filter 140L und 140R nahezu perfekt auf die Farb-Leuchtstoffe des CRT 102 abgestimmt sind und daß diese Leuchtstoffe elektronisch eliminiert sind, um das Anaglyphen-Bild 8 zu schaffen. Eine weitere Annahme sei, daß die Filter 100 %-ig perfekt sind.

Unter diesen Voraussetzungen erscheint der Telegraphenmast 104 100 %-ig weiß mit oder ohne Brille 9, weil hier eine Überdeckung des roten Telegraphenmastes 104L und des zyanfarbigen Telegraphenmastes 104R vorliegt. Der rote Mast 105L und der zyanfarbige Mast 105R erscheinen ohne Benutzung der Brille 9 je zu 50 % erleuchtet und mit der Brille 100 %-ig weiß. Die dunkel-

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graue Straße 106 erscheint allgemein 12,5 %-ig weiß ohne die und 25 %-ig weiß mit der Brille 9 (gegen den hellen Hintergrund)· Mittelgraue Berge 107L und 107R erscheinen 25 %-ig rot und 25 %-ig zyan ohne Brille 9. Wenn sie durch die Brille 9 verschmolzen werden, erscheinen die Berge 50 %-ig grau. Dies läßt vermuten, daß die Beleuchtung der beiden Bilder sich aufgrund der Gehirntätigkeit zu 100 % addiert.

Wenn in der Praxis die Filter

140L und 140R aus Kunststoff bestehen, ist es schwierig, eine exakte Abstimmung zwischen den Filtern 140L und 140R und den roten, grünen und blauen Leuchtstoffen des CRT 102 zu schaffen. Wenn dichroitische Interferenz-Filter verwendet werden, wird eine bessere Anpassung an die Eigenschaften der Leuchtstoffe erzielt. Jedoch haben die Filter der Interferenz-Bauart gewisse Nachteile. Sie werden gewöhnlich auf eine Glasplatte gelegt, was zu sehr viel schwereren Brillen als solchen mit Kunststoff-Filtern führt. Ferner ist die Filterwirkung der 'Interferenz-Filter in der Natur sehr ausgerichtet. Die Filter müssen senkrecht zu dem in das Auge einfallenden Licht getragen,-werden. Wenn sie seitlich oder vertikal schrägstehen, ändern sich die Farbeigenschaften. Die wünschenswerte Bauart von Kunststoff-Filtern ist die Wratten-Bauart. Diese Filter werden präzise hergestellt und in einer Vielzahl von Farben angeboten. Jedoch trifft keine der Wratten-Filterfarben genau die typischen Leuchtstoff-Farben des CRT 102. Interferenz-Filter und Wratten-Filter sind teuer und nicht für die Massen-Herstellung geeignet. Kunststoff-Filter der Gelatine- oder Emaille-Bauart sind billiger und können Anforderungen genügen, denen gemäß sie vernünftig auf die Leuchtstoffe der CRT 102 abgestimmt sind.

Eine andere wünschenswerte Eigenschaft der Filter 140L

und 140R besteht darin, daß sie schmale Banddurchlaßbereiche haben sollten. Z. B. sollte der Rotfilter 140L alles Rotlicht und keinerlei Zyanlicht übertragen. Dies ist schwierig in der Praxis zu verwirklichen, und allgemein "leckt" einiges Licht anderer Farben durch. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, die Farben der Filter 140L und 140R so auszuwählen, daß sie im Farbspektrum so weit wie möglich auseinander liegen; demgemäß stellen Rot und Zyan bezüglich dieses Kriteriums eine gute Wahl dar.

Eine andere Betrachtung führt dazu, zwei Leuchtstoff-Farben und zwei Filterfarben zu verwenden, die nahezu gleich in der Leuchtintensität sind. Z. B. sind in der Fernsehpraxis die relativen Intensitäten der Leuchtkraft bei den drei Hauptfarben Grün 59 %, Rot 30 % und Blau 11 %. In diesem Fall wäre die Leuchtkraft von Zyan 70 % (59 % + 11 %) was die 30 % für Rot weit überwiegt. Deshalb sollten die Aufnahme- und Wiedergabevorrichtungen eines rot-grünen anaglyphischen Schwarz-Weiß-Bildes elektronisch so eingestellt werden, daß die Leuchtkraft von Zyan auf diejenige von Rot bzw. auf 30 % zurückgenommen wird. Dies bedeutet, daß die relative Summenitensität des Weiß auf der CRT 102 in einem derartigen anaglyphischen Zwei-Farben-Systems 60 % anstatt 100 % sein sollte. Deshalb ist das Licht nicht sehr leuchtkräftig und hat nicht so viele Grautönungen wie ein konventionelles Drei-Farben-Bild. Wenn die Leuchtkraft der beiden Farbstoffe ausgeglichen ist, erscheinen die interessierenden Gegenstände dem Betrachter ohne Brille weiß, schwarz oder grau und nicht rötlich oder zyanfarbig getönt.

In der üblichen Praxis überträgt ein Rotfilter (ein Wratten-FilterrNr. oder ein Gel- oder Emaille-Filter) etwa

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• · · 1

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14 % des Lichtes und ein Zyanfilter (Wratten-Filter Nr. 44A oder ein Gel- oder ein :Emaille-Filter) etwa

15 % des Lichtes. Das dreidimensionale Anaglyphen-Bild wird bei Betrachtung durch die Filter-Brille 9 mit beträchtlich verringerter Intensität im Vergleich zur Betrachtung ohne Brille gesehen. Die Filter 140L und 140R der Brille 9 sollten vom einen Auge zum anderen so ausgeglichen sein, daß die Möglichkeit der Netzhaut-Rivalität verringert wird. Ein Weißbereich·von 6 500 Kelvin Farbtemperatur auf dem CRT 102 sollte durch die Filter 140L und 140R mit gleicher "Intensität übertragen werden, so daß der Bereich dem Betrachter mit einer gleichen weißen Farbtemperatur behaftet erscheint. Wenn ein Filter durchlässiger als der andere Filter ist, wird eine Dominanz des entsprechenden Auges hervorgerufen, und das Bild 8 erscheint entweder rötlich oder zyanfarbig. In diesem Fall kann der Betrachter ein "Farbbombardement empfinden, wenn das andere Auge sucht, sich dem bevorzugten Auge anzupassen.

" '· ■

Theoretische Diskussion des anaglyphischen Voll-Farben-Systems

Fig. 11A zeigt eine schematische Darstellung, welche den optischen Mechanismus der Anaglyphen-Brille 9 bei Betrachtung des anaglyphischen Vollfarben (3 Farben)-Bildes 8 illustriert. Fünf beleuchtete Punkte sind gezeigt, nämlich X (Schwarz), R (Rot), G (Grün), B (Blau) und W (Weiß). Der rote Punkt R mit-30 % Leuchtkraft wird über den Rotfilter 140L in der Brille übertragen. Der grüne Punkt G mit 59 % Leuchtkraft und der blaue Punkt B mit 11 % Leuchtkraft werden durch das Rotfilter 140L blockiert. Nur die rote Komponente (30 %) des weißen Punktes W von 100 % Leuchtkraft wird über das Rotfilter 140L übertragen.

Der rote Punkt R wird von dem Zyanfilter 140R blockiert. Die grünen und blauen Punkte G und B werden getrennt über das Zyanfilter 140R übertragen. Nur die grünen und blauen Komponenten des weißen Punktes werden von dem Zyanfilter 140R durchgelassen. Es ist angenommen, daß die Filter 140 100 %-perfekt sind und daß die Erleuchtung der beiden Bilder sich im Kopf des Betrachters zu 100 % addiert. Der Betrachter nimmt ein anaglyphisches Farbbild 8 als vollfarbiges, gut ausgeglichenes stereoskopisches Bild auf. In der praktischen Wirklichkeit hat das Gehirn einige Schwierigkeiten beim Verschmelzen und Kombinieren der Stereopaare von Bildern, bei denen eine Hauptfarbe in einem großen Bildbereich des einen Bildes und ein entsprechender Schwarzbereich in dem entsprechenden Bildbereich des anderen Bildes erscheint.Dies ist eine besondere Schwierigkeit bei der Hauptfarbe Rot. Daher ist es gewöhnlich wünschenswert bezüglich großer Rotbereiche, daß der Zyanfilter einiges rotes Licht durchläßt. Dies resultiert zu einem Flimmern (ghosting) des rechten Bildes (Zyan) im rechten Auge. Um optimale Ergebnisse zu erhalten, muß der Zyanfilter so gestaltet sein, daß er das Flimmern auf ein Minimum beschränkt und doch genügend rotes Licht durchläßt,so daß ein stereoskopisches Voll-Farbbild mit nur geringfügig gedeckten Farben entsteht. Dieses Ergebnis kann durch gute Gestaltung der Wellenlängen-Übertragungskurven jedes Filters erreicht werden.

Die Fig. 12, 13 und 14 zeigen schematisch zwei Arten von stereoskopischen Rot-Zyan-Anaglyphen-Systemen. Insbesondere Fig. 14 illustriert ein neues und eigentümliches Verfahren des Aufnehmens, Übertragens und Wiedergebens von Szenen vollfarbig und dreidimensional.

Die Aufnahme- und Wiedergabe von raumtiefer Information

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ist oben beschrieben worden. Die Systeme nach Fig. bis 14 und ihre Beschreibungen sind auf die Farbkapazität solcher Systeme beschränkt. Die Leuchtwerte und andere hier vorgesehene Größen sind lediglich zu Erläuterungszwecken angegeben und nicht als exakt aufzufassen.

Fig. 12 ist eine schematische Darstellung eines schwarz-weißen Anaglyphen-Fernsehsystems.·Die Szene 1 bildet eine Testkarte 130 enthaltend sieben Chips je mit einer Buchstabenbezeichnung der Farbtönung oben und einer Prozentbezeichnung der Leuchtintensität jedes Chips unten. Chip X ist schwarz mit 0 % Leuchtintensität oder -kraft. Chip G ist grau mit 50 % Leuchtintensität. Chip W ist weiß mit 100 % Leuchtintensität. Chip R ist rot mit 30 % Leuchtintensität. Chip B ist blau mit 11 % Leuchtintensität. Chip G ist grün mit 59 % Leuchtintensität. Chip C ist zyanfarbig mit 70 % Leuchtintensität.

Eine stereoskopische Fernsehkamera 2 umfaßt zwei Schwarz-Weiß-Fernsehkamera-Köpfe wie in Fig. 2A zur Aufnahme eines,. Stereopaares von Bildern. Der Kamerakopf 11L stellt die linke Aufnahmevorrichtung und der Kamerakopf 11K die rechte Aufnahmevorrichtung dar. Der Kamerakopf 11L nimmt ein elektronisches Bild 131L in gleichem Tönungen von Schwarz, Weiß und Grau wie der Kamerakopf 11R auf, welcher ein elektronisches Bild 131R erzeugt.

Die beiden Bilder der Fernsehkamera 2 sind individuell elektronisch mit dem linken und rechten Signaleingängen eines stereoskopischen Schwarz-Weiß-Video-Kodierers 4 verknüpft, wie er in Fig. 6 gezeigt ist.

Eine linke Verstärkungsregelung 41L (nicht gezeigt) stellt

elektronisch das Signalniveau des linken elektronischen Bildes 131L so ein, daß der Chip W einer Leuchtintensität von 30 % entspricht. Eine rechte Verstärkungsregelung 41R (nicht gezeigt) stellt das Niveau des rechten elektronischen Bildes 131R auf eine Leuchtintensität des Chips W auf 70 % ein. Dieser Unterschied der beiden Verstärkungsregelungen liefert die erforderlichen Zyan- und Rotwerte für ein abgeglichenes Farbfernsehsystem, welches Weiß bei 6 500 ° K Farbtemperatur beibehält.

Ein Farbkodierer 42L (gemäß Fig. 6) färbt das linke Bild 132L elektronisch rot. In gleicher Weise färbt ein Farbkodierer 42R das rechte Bild 132R elektronisch zyanfarbig. Die Leuchtintensitätswerte des linken Bildes 132L der roten (R) und weißen (W) Chips der Testkarte 130 sind beide 30 %, und Grau (G) erhält 15 %, weil nur die rote Komponente des Weiß (das eine Mischung aus rotem, grünen und blauen Komponenten darstellt) erzeugt wird. Die Leuchtintensitätswerte der Zyan (C)- und Weiß (W)-Chips im rechten Bild 132R betragen beide 70 %, und Grau (G) beträgt 35 %, weil nur die Zyankomponente von Weiß vorliegt. Die Blau (B)- und Grün (G)-Chips werden elektronisch in Zyanschattierungen getönt, d. h. mit 11 %" bzw. 59 % Leuchtintensität. Sie unterscheiden sich nur in ihren Leuchtintensitätswerten, nicht in der Farbe. Die elektronischen Bilder 132L und 132R werden im Überlagerer 43 (der Fig. 6) überlagert.

Das sich ergebende Bild 8 wird visuell auf dem Farbfernsehempfänger 7 wiedergegeben. Das Bild 8 erscheint schwarz-weiß, weil das rote Bild 132L dem nahezu identischen Zyan-Bild 132R überlagert ist. Wenn aufgrund der räumlichen Tiefe der Szene 1 Unterschiede zwischen den Bildern 132L und 132R auftreten,

entstehen im Bild 8 die früher beschriebenen Farbränder.

Die stereoskopische Anaglyphen-Brille 9 hat einen Rotfilter 140L in der linken Öffnung 121L und einen Zyanfilter 140R in der rechten öffnung 121R. Beide Filter 140L und 140R haben derartige "Dichte " bzw. Durchlässigkeit, daß der Weiß (W)-Chip des Bildes 8 eine Leuchtintensität von 30 % aufweist, wenn er entweder durch den Filter 140L oder durch den Filter T40R betrachtet wird. Das Gehirn des Betrachters 108 schafft ein linkes Augenbild 103L als visuelles Bild des elektronischen Rotbildes 132L und ein rechtes Bild 103R als visuelles Bild des elektronischen Zyanbildes 132R. Diese Bilder 103L und 10 3R werden dann im Gehirn des Betrachters in ein zusammengesetztes Schwarz-Weiß-Bild 112 überlagert, das eine geistige Reproduktion des Bildes 8 darstellt. Das Bild 8 ist somit eine Schwarz-Weiß-Reproduktion der Testkarte 130. Auch das zusammengesetzte Bild 112 ist eine geistige Reproduktion der Testkarte 130.· .

Wenn das System gemäß.Fig. 12 ein anaglyphisches Schwarz-Weiß-Filmsystem ist, enthält die Filmkamera 2 zwei Filmkamera-Köpfe 11L und 11R (s. Fig. 2A), die mit Schwarz-Weiß-Filmen geladen sind. Die Bilder 131L und 131R werden auf jeden Film aufgezeichnet. In einem optischen Verarbeitungsgerät wird das Bild 131L über einen Rotfilter projiziert, der ein rotes Bild 132L schafft, während das Bild 131R durch einen Zyanfilter projiziert wird, was ein Zyanbild 132R schafft. Die Bilder 132L und 132R werden überlagert in einer Farbfilmkamera aufgezeichnet.

Wenn der Farbfilm auf eine Filmleinwand 7 projiziert wird, wird das Bild 8 gesehen. Dieses Bild ist nahezu

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identisch mit dem Bild 8 des vorher beschriebenen Fernsehsystems mit Ausnahme der Differenzen bei der Farbreproduktion beim Fernsehen und beim Film. Eine stereoskopische Brille 9 und ihre Leistung sind oben beschrieben.

Fig. 13 zeigt eine schematische Darstellung eines auf zwei Farben beschränkten anaglyphischen Fernsehsystems. Die stereoskopische Fernsehkamera 2 umfaßt zwei Schwarz-Weiß-Kamera-Köpfe 11L und 11R. Vor der Linse 12L (nicht gezeigt) des Kamerakopfes 11L ist ein Rotfilter 133L angeordnet, und vor der Linse 12R (nicht gezeigt) des Kamerakopfes 11R ist ein Zyanfilter 133R angeordnet. Die Durchlässigkeiten der Filter 133L und 133R sind unterschiedlich, so daß der Weiß (W) -Chip im einer Bild 131L mit einer Leuchtintensität von 30 % erscheint, während Weiß im anderen Bild 131R mit einer Leuchtintensität von 70 % erscheint. Die Durchlässigkeiten dieser Filter sind ähnlich denjenigen, die man bei roten und blau- + -grünen Aufnahme-Röhren einer konventionellen Farbfernsehkamera findet.

Der Kamerakopf 11L schafft ein elektronisches Bild 131L des Stereopaares in unterschiedlichen Tönungen schwarz, weiß und grau im Vergleich zu den Tönungen des vom Kamerakopf 11R geschaffenen Bildes 131R.

Die elektronischen Bilder 131L und T31R der Kamera werden elektronisch mit den linken und rechten Eingangen des Schwarz-Weiß-Kodierers 4 gemäß Fig. 6 verknüpft. Die linken und rechten Verstärkungsregelungen 41L und 41R sind AGC (automatische Verstärkungsregelung) -Schaltungen, welche elektronisch die Signalniveaus der linken und rechten Bilder aufrechterhalten.

Der Farbkodierer 42L färbt elektronisch das linke Bild 132L

rot, während der Farbkodierer 42R elektronisch das rechte Bild 132R zyan färbt. Wenn die beiden Farbkamera-Köpfe wie in Fig. 2 verwendet werden, sind die Filter 133L und 133R sowie die Farbkodierer 42L und 42R nicht als getrennte Einheiten erforderlich. In diesem Fall sind zweckmäßige Filter in die Farbkamera-Köpfe eingebaut. Die elektronischen Bilder 131L und 131R sind ähnlich den elektronsichen Bildern 132 und 132R, weil die Farbkodierung in den Kameraköpfen 11L und 11R stattfindet. Die Blau- und Grünausgänge des Kamerakopfes 11R sind miteinander verknüpft.

Die Bilder 132L und 132R werden im überlagerer 43 (Fig. 6) überlagert. Das sich ergebende Bild 8 wird auf dem Farbfernseh-Empfanger 7 wiedergegeben. Das Bild 8 erscheint in beschränkten (zwei) Farben, weil das Rotbild 132L dem Zyanbild 132R überlagert ist und jedes der Bilder unterschiedliche Farbinformationen enthält. Jedoch erscheinen blaue und grüne Gegenstände beide in derselben Farbtönung von Zyan. Blauer Himmel und grüne Äpfel scheinen also die gleiche Farbe zu haben, nämlich Zyan.

Die Brille 9 hat Filter mit unterschiedlichen Durchlässigkeiten. Ein Rotfilter 140L läßt

eine Leuchtintensität von 30 % für Rot (R) -und Weiß (W) -Chips durch. Ein Zyanfilter 140R läßt eine Leuchtintensität von 70 % für Zyan (C) -und Weiß (W) -Chips durch. Die Bilder 103L und 103R werden im Gehirn zu einem Bild 112 zusammengesetzt, das eine beschränkte Farbreproduktion der Testkarte 130 darstellt.

Wenn das System nach Fig. 13 ein beschränktes (zweifarbiges) anaglyphisches Farbfilmsystem darstellen würde, würde die Filmkamera 2 zwei Filmkamera-Köpfe

11L und 11R umfassen, die mit Schwarz-Weiß-Filmen geladen und mit einem Rotfilter vor der Linse 12L und einem Zyanfilter vor der Linse 12R versehen wären. In einem optischen Verarbeitungsgerät würde das Bild 131L durch einen Rotfilter projiziert, der ein rotes Bild 132L schafft, und das Bild 131R würde durch einen Zyanfilter projiziert, der ein Zyanbild 132R schafft. Die Bilder 132L und 132R wurden überlagert und in einer Farbfilmkamera aufgezeichnet. Wenn der Farbfilm auf eine FiImleinwand 7 projiziert würd$ würdedas Bild 8 durch die Brille 9 als ein beschränktes Farbbild (zweifarbig) gesehen.

Fig. 14 zeigt eine schematische Darstellung eines vollfarbigen (dreifarbigen) anaglyphisehen Farbfernsehsystems. Die stereoskopische Fernsehkamera 2 hat drei Schwarz-Weiß-Karaeraköpfe 11L, 11R1 und 11R2. Der Kamerakopf 11L nimmt das linke Bild des Stereopaares von Bildern der Szene 1 auf. Die Kameraköpfe 11R1 und 11R2 verwenden optische Mittel der Art der wechselweisen Anordnung nach Fig. 2A zum Aufnehmen zweier Bilder der Szene 1 aus demselben Blickpunkt, was zusammen das rechte Bild des Stereopaares ergibt.

Vor der Linse 12L (nicht gezeigt) des Kamerakopfes 11L befindet sich ein Rotfilter 133L; vor der Linse 12R1 (nicht gezeigt) des Kamerakopfes 11R1 befindet sich ein Blaufilter 133R1 und vor der Linse 12R2 (nicht gezeigt) des Kamerakopfes 11R2 befindet sich ein Grünfilter 133R2. Die Durchlässigkeiten, der Filter 133L, 133R1 und 133R2 sind unterschiedlich, so daß der Weiß (W) -Chip in einem Bild 131L mit 30 % Leuchtintensität, im Bild 131R1 mit 11 % Leuchtintensität und im Bild 131R2 mit 59 % Leuchtintensität erscheint. Die Durchlässigkeiten dieser Filter sind ähnlich derjenigen

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bei den Rot- Grün- und Blau-Aufnahmeröhren einer konventionellen Farbfernsehkamera.

Der Kamerakopf 11L erzeugt ein elektronisches Bild 131L, der Kamerakopf 11R erzeugt ein elektronisches Bild 131R1 und der Kamerakopf 11R2 ein elektronisches Bild 131R2. Jedes dieser drei Bilder wird mit unterschiedlichen Schattierungen von Schwarz, Weiß und Grau aufgenommen.

Das linke elektronische Bild 131L ist mit dem linken Eingang des Farbkodierers 4 verbunden. Die rechten elektronischen Bilder 131R1 und 131R2 sind mit den rechten Eingängen des Farbkodierers 4 gemäß Fig. 6A verbunden. Die Verstärkungsregelungen 44R,.44B und 44G (Fig, 6A) sind vorzugsweise AVR-Schaltungen (AGC-Schaltungen oder automatische Verstärkungsregelschaltungen), welche elektronisch die Signalniveaus halten.

Farbkodierer, z. B. 4 2L und 4 2R gemäß Fig. 6, sind als getrennte Einheiten im Kodierer 4 nicht erforderlich, weil die Kamera 2 im wesentlichen eine Farbfernsehkamera darstellt", wobei die Rot-Röhre optisch getrennt angeordnet ist, um ein Stereopaar von Bildern zu erhalten.. Es sind geeignete Filter wie üblich in die Farbkamera-Köpfe eingebaut. Die Farbkamera sieht RGB-Ausgänge vor, welche überlagert und vom NTSC-Kodierer 45 gemäß Fig. 6 verschlüsselt sind. Fig. 2 stellt eine Konfiguration dar, in welcher zwei identische Farbkameras benutzt sind, wobei der Rot-Ausgang des rechten Kamerakopfes 11R und die-Blau- und Grün-Ausgänge des linken Kamerakopfes 11L stillgelegt sind. Das sich ergebende Bild 8 wird auf dem Farbfernsehempfänger wiedergegeben. Das Bild 8 erscheint in Voll (drei)-Farben, weil variierende Leuchtintensitätswerte jeder der drei Farben präsentiert werden, so daß ein breites

Spektrum an Farbtönen geschaffen ist. Die Brille 9 hat Filter mit unterschiedlichen Durchlässigkeiten. Das Rotfilter 140L überträgt für Rot (R)- und Weiß (W) Chips 30 % Leuchtintensität. Das Zyanfilter 140R überträgt für Zyan (C)- und Weiß (W) -Chips 70 % Leuchtintensität. Das Zyanfilter 140R überträgt für Blau (B)-Chips 11 % Leuchtintensität und für Grün (G)-Chips 59 % Leuchtintensität. Die Bilder 103L und 103R werden im Gehirn zu einem zusammengesetzten Bild 112. vereinigt, das eine vollfarbige Reproduktion der Testkarte ist.

Wenn das System nach Fig. 14 ein voll (drei)-farbiges Anaglyphen-Filmsystem bildet, enthält die Filmkamera drei Filmkamera-Köpfe 11L, 1IRI und 11R2, die mit Schwarz-Weiß-Filmen geladen sind und einen Rotfilter vor der Linse 12L, einen Blaufilter vor der Linse 12R1 und einen Grünfilter vor der Linse 12R2 aufweisen. In einem optischen Verarbeitungsgerät wird das Bild 131L durch einen Rotfilter zur Erzeugung eines Rotbildes 132L projiziert; das Bild 131R1 wird durch einen Blaufilter zur Schaffung eines Blaubildes 132R1 projiziert und das Bild 131R2 durch einen Grünfilter zur Schaffung eines Grünbildes 132R2, Die Bilder 132L, 132R1 und 132R2 werden überlagert und mit einer Farbfilmkamera aufgezeichnet. Wenn der Farbfilm auf eine Filmleinwand 7 projiziert wird, wird das Bild durch eine Brille 8 als Voll-Farbbild (dreifarbig) aufgenommen. Anstatt Schwarz-Weiß-Filmen und Ver-Wendung von Farbfiltern vor den Linsen der Kamera-Köpfe 11L, 11R1 und 11R2 könnten Farbfilme in diesen Kameraköpfen verwendet werden. In der optischen Verarbeitungsvorrichtung wird der gleiche Vorgang wie oben beschrieben durchgeführt.

Fig. 15 zeigt ein detaillierteres elektrisches Block-

schaltbild eines stereoskopischen anaglyphischen Schwarz-Weiß-Video-Kodierers 4. Während des anfänglichen Versuchsstadiums wurde eine Wiederstands-Matrix verwendet, um die roten, grünen und blauen elektrischen Werte aus den linken und rechten einfarbigen Eingangssignalen zu erzeugen. Diese Signale _swurden zu einem NTSC-Kodierer gespeist. Mit diesen System waren einige Probleme verbunden. Die Y-, I- und Q-Matrices, welche in dem NTSC-Kodierer verwendet wurden, machten es unmöglich, einen reinen Farbvektor zu erhalten, welcher die zum Trennen des linken und rechten Bildes erforderliche "Aufhebung"hat. Auch mußte die Leuchtintensität (Y-Niveau) auf ein Niveau reduziert werden, auf dem die Trennung hergestellt werden konnte, wodurch das Rauschen erhöht wurde. Ferner zeigte der Ausgang des Anfangs-Dekodierers den vollen Farbbereich von Rot nach Zyan, und somit wurden Zwischenbereiche als Tönungen von Blau und Mangenta oder mit veränderten Koeffizienten von Gelb und Grün wiedergegeben. Schließlich machte es dieser Versuch einer Gestaltung des Kodierers unmöglich, ein Rotbild mit einem Leuchtwert von mehr als 30 % des Spitzen-Weiß zu erzeugen.

Ein anderes getestetes Verfahren bestand darin, ein "Kompatibles" 3D-System zu schaffen, bei dem die eine Gruppe des Stereopaares vollständig in Farbwerte ohne Leuchtwerte und die andere Signalgruppe nur die Leuchtcharakteristiken aufwies. Dies erzeugt ein brauchbares (wenn auch lichtschwaches) Bild. Die Schwierigkeit bei diesem Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren bestand darin, daß der Q-Vektor wegen seiner verringerten Amplitude rauschempfindlicher war. Dieser Nachteil haftete auch dem I-Vektor an, wenn auch nicht in gleichem Maße. Es ergab sich ein Bild, dessen Rauscheigenschaften in erträglichen Grenzen lag.

Der Kodierer 4 nach Fig. 15 stellt ein für die Praxis geeignetes System dar, das diese Schwierigkeiten im wesentlichen überwindet. Die gestellten Anforderungen sind, (1) den Leuchtinhalt des gesamten Signals möglichst groß zu machen, um die Rauschwirkung zu verringern,

(2) die Bandbreiten des Leuchtsignals auszugleichen um unerwünschte Farbränder zu minimieren, und (3) nur Rotund Zyan-Vektoren und keine Zwischen-Vektoren zu produzieren, welche Zwischentönungen ergeben könnten.

Das System nach Fig. 15 hat die folgenden Merkmale. Es hat eine variable Leuchtdichte-Matrix, welche von der Farbmatrix entkoppelt ist. Eine Farbdifferential-Matrix trennt die L-R- und die R-L-Signale. Ein Spalter bzw. Doppelbegrenzer (slicer) trennt subtraktive und additive Signale und führt sie getrennten Modulatoren zu. Über den ganzen Bereich variable Modulatoren erlauben ein Verschlüsseln jedes Farbtones oder Farbvektors. Dies schafft eine Verschmälerung des Leuchtdichtenbandes.

Der Kodierer wurde für subjektives Testen gestaltet, so daß das System optimiert werden konnte. Die Matrix-Werte und Farbtöne wurden variiert, um "Flimmern" ("Nebensprechen") oder Trennmangel· zwischen den linken und rechten Augenbildern sowie Färbung der Farbadditive und farbsubtraktive Gebiete zu minimieren. Die als wirksam gefundenen Code-Koeffizienten und -Werte sind im folgenden tabelliert:

30 Elektronische Charakteristika

Leuchtdichte-Koeffizient
Farbdifferenz-Koeffizient
Kodierter Vektorwinkel
Maximale Farbsattigungsamplitude
(dargestellt in % von Spitzen-Weiß) 63 % 70 %

Rot	(L)	Zyan	(R)
0,42		0,58
1 ,00		1 ,00
350°		170°

Der stereoskopische Schwarz-Weiß-Kodierer 4 nach Fig. hat einen monochromen linken Bildsignaleingang und einen monochromen rechten Bildsignaleingang, die jeweils einer Austast- und Blockierschaltung 180L bzw. 180R zugeführt werden. Diese beiden Schaltungen sind zu einer Summenschaltung 181 verbunden, in welcher der Y-Koeffizient mittels der Schaltung 181A justiert wird. Der einzige Ausgang der Schaltung 181 passiert einen Tiefpass-Filter 182, einen Synchronisier-Addierer 183 und eine Verzögerungsschaltung 184. Der Ausgang der Verzögerungsschaltung ist der Ausgang des Kodierers 4 und bildet ein zusammengesetztes Anaglyphen-Signal.

Ein Anteil der Signale der Austast- und Blockierschaltungen 180L und 180R wird Blockier- oder Halteschaltungen 185L und 185R zugeführt. Diese Halteschaltungen 185L und 185R haben jeweils eine Schwarzwert-Ausgleichsschaltung 186L bzw. 186R. Die Schwarzwert-Ausgleichsschaltungen 186L und 186R sind so eingestellt, daß sie einen konventionellen Schwarzwert-Ausgleich der beiden Signale produzieren. Der Ausgang der Halteschaltung 185L passiert einen Inverter 187. Die Ausgänge des Inverters 187 und der Halteschaltung 185R werden einer Additionsschaltung zugeführt. Die "Additionsschaltung 188 ist von einer Weiß-Ausgleichsschaltung 189 beeinflußt. Die Weiß-Ausgleichsschaltung 189 ist so eingestellt, daß sie einen konventionellen Weiß-Ausgleich der beiden Signale schafft. Der Ausgang der Schaltung 188 führt zu einer Aufteilschaltung 190. Der L-R-Ausgang dieser Schaltung ist mit einem Modulator 191L mit einem linken Amplituden-Einsteller 192L verbunden. Der R-L-Ausgang der Aufteilschaltung 190 ist mit einem Modulator 191R mit einem rechten Amplituden-Einsteller 192R verbunden. Die Ausgänge der Modulatoren 191L und 191R sind miteinander verbunden und werden über einen Bandpass-Filter 193 ge-

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führt, um dann mit dem aus der Verzögerungsschaltung kommenden Signal vereinigt zu werden und so Teil des zusammengesetzten Anaglyphen-Ausgangssignals zu werden.

Ein Hilfsträger-Signal aus der Fernsehkamera-Steuervorrichtung wird dem Kodierer 4 zugeführt und einer Phasenschi ebor-Schaltung 194R zugeführt, welche einen rechten (Zyan-) Farbton-Einstellregler 195R aufweist, sowie einer Phasenschieber-Schaltung 194L, die einen linken (Rot-) Farbton-Einstellregler 195L aufweist. Die rechten und linken Farbton-Regler 195R und 195R sind so eingestellt, daß sie die gewünschte Farbe erzeugen. Der Ausgang der Phasenschieber-Schaltung 194L ist mit einem zweiten Eingang des Modulators 191L verbunden, während der Ausgang der Phasenschieber-Schaltung 194R mit einem zweiten Eingang des Modulators 191R verbunden ist. Die Amplituden-Regler T92L und 192R sind so eingestellt, daß die Amplitude beider Signale im wesentlichen gleich ist. Der Ausgang der Kodiervorrichtung 4 stellt ein verschlüsseltes Signal dar, und wenn man dieses'Signal auf einem Vektorskop prüft, sieht man, daß das linke Bild eine ausgeprägte Spitze bei 350° und das rechte Bild eine ausgeprägte Spitze bei 170° hat. Der Kodierer nach Fig. 15 ist ähnlich dem Kodierer 4 nach Fig. 6.

Jedoch sind in Fig. 6 die verschiedenen Kästen nach ihrer Funktionsweise dargestellt und beschrieben, während Fig. 15 detaillierterden Schaltungsaufbau der elektronischen Schaltung zeigt.

Fig. 16 zeigt ein detaillierteres elektrisches Funktions-Blockdiagramm des stereoskopischen Farb-Video-Kodierers 4A. Das linke Eingangs-Bildsignal wird einen Dekodierer 170L und das rechte Eingangs-Signal einem Dekodierer 170R zugeführt. Eine von Hand zu betätigende Weiß-Ausgleich-Einstellvorrichtung 171 wird so eingestellt,

daß ein Farbtemperaturausgang von 6 500° K für den Kodierer 4A erhalten wird. Eine automatische Farbtemperatur-Einstellvorrichtung 172 empfängt ein Referenz-Farbtemperatur-Eingangssignal aus dem Dekodierer 170R und überwacht und stellt den Dekodierer 170L so ein, daß die von Hand an der Weiß-Ausgleichs-Schaltung 171 eingestellte Weiß-Ausgleichs-Farbtemperatur (z. B. 6 500° K) aufrecht erhalten bleibt.

Die Dekodierer 170L und 170R haben RGB (Rot-, Gelb- und Blau-) -Ausgänge. Die R-, G- und B-Ausgänge des Dekodierers 170L werden nicht verwendet, wenn ein 2D/3D-Schalter 174 in der 2D-Position steht, und in diesem Fall ist der R-Ausgang des Dekodierers 170R mit dem R-Eingang eines NTSC-Kodierers 173 verbunden. Die G- und B-Ausgänge des Dekodierers 170R sind direkt mit den G- und B-Eingängen des NTSC-Kodierers 173 verbunden. Das aus dem NTSC-Kodierer 173 kommende zusammengesetzte Ausgangssignal ist ein zweidimensionales Bild, das nur aus dem rechten Bildsignal zusammengesetzt ist.

Wenn andererseits der 2D/3D-Schalter in 3D-Position steht, ist der^vR-Ausgang des Dekodierers 170L mit dem R-Eingang des NTSC-Kodierers 173 verbunden.

Die G- und B-Ausgänge des Dekodierers 170R bleiben direkt mit den G- und B-Eingängen des NTSC-Kodierers verbunden. Der Ausgang des Kodierers 173 stellt dann ein zusammengesetztes Anaglyphen-Signal dar, wobei die Rot-Komponente das linke Bildsignal und die Blau- und Grün-Komponenten das rechte Bildsignal repräsentieren. Die handbetätigbare Weiß-Ausgleichs-Einstellvorrichtung 171 und die Farbtemperatur-Einstellvorrichtung 172 gewährleisten, daß die Weiß-Ausgleichs-Farbtemperatur dieses zusammengesetzten Signales korrekt ist.

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Es sei bemerkt, daß bei Verwendung eines Dual- oder Doppel-Video-Recorders 3 und wahlweise eines entsprechenden Recorders 5 ein stereoskopisches Fernsehsystem drei Videoband-Recorder benützt, die in konventioneller Weise computergesteuert sind. Fig.5 illustriert den Doppel-Video-Recorder 3, der einen Videoband-Recorder 38L mit dem linken Videobild-Band 39L und einen Videoband-Recorder 38R mit dem rechten Videobild-Band 39R umfaßt. Die Ausgänge der Recorder 38L und 38R können über den Farb-Kodierer 4A zurückgespielt und auf einem stereoskopischen Anaglyphen-Video-Recorder 5 aufgezeichnet werden. Wie früher erwähnt kann das stereoskopische Video- oder Film-Original aufzeichnen Szenen umfassen, bei welchen der Kameramann die horizontale Konvergenzwinkel-Einstellungoder die vertikale Fluchtung des Stereopaares von Bildern nicht richtig eingestellt hat. Wenn die Videobänder mittels der Recorder 38L und 38R abgespielt werden, kann das zusammengesetzte Anaglyphen-Ausgangssignal des Kodierers 4A mittels Brille direkt auf einem Fernseh-Monitor 7 betrachtet werden. Das stereoskopische Bild 8 kann als schlecht eingestellt befunden werden. Aus- diesem Grunde sind zwei weitere Schaltungen in dem Kodierer 4A gemäß Fig. 16 vorgesehen, um dem Benutzer eine Einstellung der horizontalen und vertikalen Konvergenz der beiden Bilder zu· ermöglichen. Es sind dies die Synchronisierungsgenerator-Schaltung 175 und eine Konvergenzschaltung 176. Die Ausgänge dieser beiden Schaltungen bilden ein Referenzsignal, das dem linken VTR (Videoband-Recorder) 38L zugeführt wird, und ein Referenzsignal, das dem rechten VTR 38R zugeführt wird. Das von 175 herkommende Signal sorgt für eine Synchronisierung für den linken VTR 38L. Die Referenzsignale von 176 ermöglichen es dem Benutzer,über horizontale und vertikale Haupteinsteller 176A getrennt den horizontalen Konvergenz-

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winkel und die vertikale überdeckung der Bilder einzustellen. Die Bilder können auf einem Monitor in Wiederholweise betrachtet und danach auf dem Video-Recorder 5 aufgezeichnet werden. Wenn erwünscht können die horizontalen und vertikalen Handeinsteller 176A in einen einzigen Stellhebel zusammengefaßt sein.

Fig. 17 zeigt ein abgewandeltes elektrisches Funktions-Blockdiagramm des stereoskopischen Farb-Video-Kodierers 6A. Das linke Bild-Eingangssignal wird einer Farbfangschaltung 200L und das rechte Eingangssignal einer Farbfangschaltung 200R zugeführt. Der Ausgang der Farbfangschaltung 200L ist ein Signal Y_T und der Ausgang der Farbfangschaltung 200R ist ein Signal Y_n. Die Signale

Y₁. und Y_ werden in einen Modulator 201 eingespeist.

Ferner ist dem Modulator 201 ein 3,58-Mhz-Hilfsträger-Signal aus der Fernsehkamera-Steuerung (nicht gezeigt) aufgeschaltet. Der Modulator 201 hat ein Ausgangssignal (Y₁. - Y_) cos I, welches einen Widerstands-Netzwerk

L K

204 zugeführt wird. · ·

Ein Anteil des Signals Y₇, aus der Farbfangschaltung 200R

wird einem Inverter 202 zugeführt. Das Ausgangssignal des Inverters 202 plus einem Anteil des Ausgangssignals Y_x aus der Farbfangschaltung 200L und einem Anteil des rechten Bildsignales sind mit dem Widerstands-Netzwerk 203 verbunden. Die Ausgänge der Widerstands-Netzwerke 203 und 204 sind kombiniert und bilden ein Ausgangssignal einer kodierten Farbe plus (0,7 Y_R + 0,3 Y_R)-Signal , welches das zusammengesetzte Anaglyphen-Signal darstellt.

Der funktionelle Unterschied zwischen dem Farb-Kodierer 4A nach Fig. 17 und dem Farb-Kodierer 4A nach Fig. 16 5 ist in den 3D-Bereichen (Rändern) des Bildes 8 evident.

Der Aufbau dieser Ränder im Kodierer 4A gemäß Fig. wird durch die Gleichung " (Rot_T - (GrUn₇, + BIaU₁J ) cos I"

J-I JK. K

repräsentiert. Die Randgebiete beim Kodierer 4A nach Fig. 17 sind durch die Gleichung (IY₁. - Y_) cos I repräsentiert.

Ij K

Die Vorteile der Anordnung nach Fig. 17 bestehen darin, daß (1) das Flimmern (d. h. das "Lecken" der Bilder ineinander, was zu einem teilweisen Sehen jedes Bildes im falschen Auge führt) verringert wird und daß (2) die Auflösung der Randgebiete erhöht wird, wodurch der_ stereoskopische Effekt verstärkt wird.

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Patentanwalt Dr.-Ing. R. Liesegang

zugelassen beim Europäischen Patentamt - admitted to the European Patent Office - Mandataire agriSe aupres I'Office Europeen des Brevets

D VIDEO CORPORATION
NORTH HOLLYWOOD, USA
P 139 08

Stereoskopisches Bildsystem

Ansprüche

. Stereoskopisches Bildsystem zum Bereitstellen dreidimensionaler Bilder, insbesondere Fernsehbilder, für einen Betrachter, gekenn zeichnet durch eine Aufnahmevorrichtung (2) zum Aufnehmen eines Stereopaares von Bildern,

Mittel (4) zum Erzeugen farbiger Bilder, wobei eines der Bilder in einer ersten Farbe und das andere in einer zweiten und einer dritten Farbe gehalten sind, Übertragungsmittel (6) für die Farbbilder, Mittel (7,8) zum Wiedergeben der gefärbten Bilder und eine Anaglyphenvorrichtung (9) zum Trennen der Farbbilder für die Betrachtung mit einem ersten Filter (140L) im wesentlichen für die ersten Farbe und einem zweiten Filter (140R) im wesentlichen für eine Kombination aus der zweiten und der dritten Farbe.
2. Bildsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (2) eine stereoskopische Fernsehkamera mit mindestens zwei Aufnahmegeräten (11L, 11R) zum Aufnehmen des Stereopaares von Bildern umfaßt.
3. Bildsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kenn ze ichnet, daß die erste Farbe Rot, die zweite Farbe Grün und die dritte Farbe Blau ist, und daß die Anaglyphenvorrichtung (9) einen Rotfilter (140L) und einen Zyanfilter (140R) aufweist.
4. Bildsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (2) eine stereoskopische Fernsehkamera (2) mit zwei Farbköpfen (11L, 11R) aufweist, und daß die Mittel zum Färben der Bilder eine Schaltung zum Ableiten von Bildern in der ersten Farbe von dem ersten Farbkopf (11L) der Kamera und Mittel zum Ableiten von BiI-dern der zweiten und dritten Farbe von dem zweiten Farbkopf (11R) der Kamera aufweist.
5. Bildsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mittel zum Färben der Bilder eine Kopiervorrichtung (4) zum Färben des ersten Bildes mit der ersten Farbe und zum Färben des zweiten Bildes mit der zweiten und der dritten Farbe umfaßt.
6. Bildsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn ze ichnet, daß die Kombination der drei Farben W'eiß ergibt.
7. Bildsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn ze ichnet, daß die Kombination der drei Farben Weiß ergibt und daß die dreidimensionalen Bilder im wesentlichen mit dem Originalgegenstand übereinstimmende Farbe aufweisen.