DE3839749A1 - Verfahren zum wiedergewinnen einer kodierten signalfolge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiedergewinnen einer kodierten Signalfolge sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es sind Verfahren und Vorrichtungen zum Aufzeichnen einer kodierten Signalfolge auf ein bewegtes Speichermedium be­ kannt, bei denen die kodierte Signalfolge zusammen mit weiteren Informationen auf das Speichermedium aufgezeich­ net und dort gespeichert wird. Insbesondere bei Laufbild­ filmen wird neben der optischen Bildinformation eine ko­ dierte Signalfolge am Rand des Bildfensters aufgezeichnet, die in binärer Form kodiert ist und als Zweiphasenmarkie­ rung bezeichnet wird.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Laufbildfilm 1, in dessen Randbereich Perforationslöcher 21, 22 vorgesehen sind. Zwischen den Perforationslöchern 21, 22 sind die mittels einer Laufbildkamera aufbelichteten Filmbilder 3 angeordnet, deren Format vom jeweils verwendeten Filmfor­ mat abhängt. Zwischen den Filmbildern 3 und der einen Per­ forationsreihe 22 ist eine kodierte Signalfolge 4 für Zu­ satzinformationen aufgezeichnet, die aus optisch aufge­ zeichneten Markierungen in Form von breiten und schmalen Strichen besteht und als "Timecode" bezeichnet wird, der nach der sogenannten SMPTE-Norm aufgenommen wird.

Dieser Timecode beinhaltet beispielsweise Zeitinformatio­ nen zur Festlegung des Zeitpunktes der Aufnahme der zuge­ hörigen Filmbilder 3 sowie wahlweise Informationen über den Benutzer, die verwendete Kamera, den Filmtitel, den Namen der Bedienungsperson und die Art des verwendeten Films. Diese in der kodierten Signalfolge gespeicherten Informationen können zusätzlich auf ein Tonbandgerät 5 oder ein Videogerät 7 aufgenommen sowie auf einem manuell geführten Script 6 verzeichnet werden, so daß beispiels­ weise bei der Bildbearbeitung eine exakte Zuordnung zu dem aufgenommenen Ton sowie zusätzlich aufgenommenen Videobil­ dern geschaffen wird.

In der in Fig. 1 schematisch dargestellten Anordnung wer­ den beispielsweise Zeitinformationen über die Stunde, Mi­ nute und Sekunde sowie die Nummer des Filmbildes und eine Benutzerkodierung aufgenommen, die sowohl auf den Lauf­ bildfilm 1 als auch auf dem Tonbandgerät 5 und dem Video­ gerät 7 gespeichert sowie in ein Manuskript 6 eingetragen werden.

Eine Laufbildkamera mit einer elektronischen Zusatzein­ richtung zur Aufzeichnung einer kodierten Signalfolge ist aus der DE-OS 30 10 225 bekannt und weist einen Mikropro­ zessor mit einem Speicher sowie eine Einrichtung zum Ein­ geben der betreffenden Informationen auf. Zusätzlich ist eine Einrichtung zum Markieren dieser Informationen auf dem beweglichen Aufzeichnungsmaterial vorgesehen, wobei als Informationen die Nummer der benutzten Kamera, der Filmtitel, der Name der Bedienungsperson und die Art des verwendeten Films sowie spezielle Informationen über die verschiedenen Sequenzen der Anfangs- und Endzeitpunkte ei­ ner jeden Sequenz, die Drehgeschwindigkeit, der Wert der verwendeten Blende oder der benutzte Wert der Brennweite des Objektivs usw. festgehalten werden können.

Zur Aufnahme der kodierten Informationen dient ein Zeitge­ ber oder eine Echtzeituhr, die über eine logische Schal­ tung von der Kamera steuerbar und mit dem Speicher verbun­ den ist, um in diesen die genauen Anfangs- und Endzeit­ punkte für jede Drehfolge einzugeben.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus einer ko­ dierten Signalfolge nach der SMPTE-Norm, die aus auf den Laufbildfilm aufbelichteten breiten und schmalen Strichen besteht, die eine Zweiphasenmarkierung bilden. Die binären Informationen bestehen aus logischen Nullen und logischen Einsen, die in gleichen Intervallen auf das bewegte Trä­ germaterial aufgezeichnet werden.

Findet während des festgelegten Intervalls ein Signalwech­ sel statt, d.h. liegt innerhalb eines Intervalls eine aufbelichtete Markierung, so wird dies als logische Eins interpretiert, während eine innerhalb des Intervalls gleichbleibende Markierung als logische Null interpretiert wird. Der Übergang von einer logischen Null zu einer logi­ schen Eins liegt bei 75% der Intervallänge, d.h. tritt vor 75% der Intervallänge ein Signalwechsel ein, so wird dieses als logische Eins gedeutet, während ein eventueller Signalwechsel nach 75% der Intervallänge als logische Null interpretiert wird.

Fig. 3 zeigt zwei verschiedene Typen von kodierten Si­ gnalfolgen nach der SMPTE-Norm, wobei Fig. 3A eine 80- Bit-Information zeigt, während Fig. 3B eine 112-Bit-In­ formation beinhaltet, die aus 8 Zeitgeberbits 0 bis 7, ei­ nem Synchronisationswort mit den Bitstellen 8 bis 23, ei­ nem Realzeit- und Benutzerbit-Wort mit den Bitstellen 24 bis 87, einem weiteren Synchronisationswort mit den Bit­ stellen 38 bis 103 und Zeitgeberbits 104 bis 111 besteht.

Da die Markierungen beispielsweise bei einem 16-mm-Lauf­ bildfilm sehr eng liegen, treten zwangsläufig Verzerrungen sowie fließende Grenzen zwischen den einzelnen Markierun­ gen auf, so daß keine scharfen Ränder beim Lesevorgang vorhanden sind. Dies führt zu Verfälschungen beim Lesen der auf den Laufbildfilm gespeicherten Zusatzinformatio­ nen, so daß Fehler oder zeitaufwendige Korrekturen bei der Auswertung des Bildmaterials in Kauf genommen werden müs­ sen.

Zusätzlich treten Störungen auf, die beispielsweise auf die Belichtung des Films zurückzuführen sind, so daß auf­ grund des Wechsels während eines Intervalls die eine klei­ ne Amplitude aufweisenden logischen Einsen nicht erkannt werden, was zu zusätzlichen Fehlerquellen führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Wiedergewinnen einer kodierten Signalfolge der eingangs genannten Art anzugeben, die mit einfachen Mitteln aus einer verzerrten und mit Störungen behafteten Signalfolge die ursprüngliche Signalfolge her­ stellen und die Verwendung handelsüblicher Lesegeräte er­ möglichen.

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung beinhaltet ein Verfahren, mit dem aus einer verzerrten und mit Störungen behafteten Sig­ nalfolge die ursprüngliche, auf das bewegte Speichermedium aufgezeichnete Signalfolge in einfacher Weise wiederherge­ stellt wird, wobei die Verwendung handelsüblicher Lesege­ räte in Verbindung mit einer einfachen Zusatzeinrichtung möglich ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lö­ sung ist dadurch gekennzeichnet, daß der vorgebbare Betrag zur Verschiebung der Triggerschwelle aus einer Multiplika­ tion der Differenz der Wechselspannungshalbwellen maxima­ ler Amplitude mit einem konstanten Faktor gebildet wird.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsge­ mäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die aufge­ zeichnete Signalfolge von einem Lesekopf erfaßt und der Wechselspannungsanteil der Signalfolge herausgefiltert wird, daß die maximalen und minimalen Spitzenwerte der Wechselspannungs-Halbwellen erfaßt werden, daß eine Diffe­ renz der Spitzenwerte gebildet und die Differenz der Spit­ zenwerte mit dem konstanten Faktor multipliziert wird, und daß die Wechselspannungssignale zur Bildung einer recht­ eckförmigen Ausgangssignalfolge digitalisiert werden.

Durch diese vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung ist es möglich, ohne aufwendige adaptive Regelung zur Er­ fassung und Wiederherstellung der Nutzsignale die ur­ sprüngliche Signalfolge aus dem verzerrten und gestörten Signal herauszuholen.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfah­ rens ist durch einen Lesekopf zur Erfassung der auf dem bewegten Speichermedium aufgezeichneten Signalfolge, eine Einrichtung zur Erfassung der Wechselspannungsanteile der Signalfolge, eine Einrichtung zur Bildung der Differenz der Spitzenwerte der Wechselspannungs-Halbwellen, eine Einrichtung zur Multiplikation der Differenz der Spitzen­ werte mit einem vorgebbaren konstanten Faktor zur Bildung des Maßes der Verschiebung der Triggerschwelle eines nach­ geschalteten Rechteckbildners zur Umformung der Wechsel­ spannungssignale in rechteckförmige Ausgangssignale ge­ kennzeichnet.

Diese Vorrichtung kann mittels Operationsverstärker reali­ siert werden, die ein Filterglied zum Auskoppeln des Wech­ selstromanteils des Eingangssignals, einen Spitzenwertde­ tektor zur Erfassung des maximalen und minimalen Wertes der Halbwellen des Wechselspannungssignals, einen Diffe­ renzbildner zur Bildung der Differenz des maximalen und minimalen Spitzenwertes, einen Verstärker mit einstellba­ rem Verstärkungsgrad und einen Schmitt-Trigger mit ein­ stellbarem Schwellwert bilden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Prinzips der Aufzeichnung eines Timecodes auf einen Laufbild­ film;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus einer nach der SMPTE-Norm kodierten Signalfolge;

Fig. 3 eine Bit-Darstellung verschiedener Typen von Signalfolgen;

Fig. 4 eine zeitliche Darstellung der ursprünglichen kodierten Signalfolge sowie verzerrter und ge­ störter Signalfolgen und

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Wie­ dergewinnung einer verzerrten und gestörten ko­ dierten Signalfolge.

Die in Fig. 4A dargestellte ideale Signalfolge einer auf ein bewegtes Speichermedium aufgezeichneten Zusatzinforma­ tion besteht aus einem Rechtecksignal, bei dem die Perio­ dendauer der einzelnen Impulse davon abhängt, ob es sich um eine logische Null oder um eine logische Eins handelt. Entsprechend der SMPTE-Norm weisen die logischen Nullen während eines Intervalls keinen Signalwechsel auf, während die logischen Einsen einen Signalwechsel während eines In­ tervalls enthalten und somit aus Rechtecken geringerer Pe­ riodendauer bestehen als die Periodendauer der Rechtecke der logischen Nullen.

In dem in Fig. 4A dargestellten Ausführungsbeispiel einer idealen kodierten Signalfolge folgen auf drei logischen Nullen zwei logische Einsen, die wiederum von logischen Nullen gefolgt sind.

Diese als Strichcodes unterschiedlicher Breite auf das be­ wegte Trägermaterial aufgezeichneten Timecodes weisen ge­ mäß Fig. 4B aufgrund von Verzerrungen, die auf fließende Grenzen und nicht mehr vorhandene scharfe Ränder bei der Aufzeichnung auf das bewegte Trägermaterial zurückzuführen sind, keine scharfen Konturen in der Rechteck-Signalfolge auf.

Zusätzlich treten gemäß Fig. 4C unterschiedliche Amplitu­ den in Abhängigkeit davon auf, ob es sich um eine logische Null oder eine logische Eins handelt, was darauf zurückzu­ führen ist, daß bei den logischen Einsen ein Signalwechsel innerhalb des festen Intervalls auftritt.

Zusätzlich fallen beim Lesen der auf das Trägermaterial aufgezeichneten kodierten Zusatzinformationen höherharmo­ nische Schwingungen heraus, so daß im wesentlichen eine sinusförmige Schwingung mit unterschiedlichen Amplituden der einzelnen Halbwellen erfaßt wird, je nachdem, ob es sich um eine logische Null oder eine logische Eins an der Stelle dieser Halbwelle handelt.

Gemäß Fig. 4D tritt zu diesen vorgenannten Verzerrungen noch ein Gleichspannungsanteil hinzu, der beispielsweise auf den Grauschleier des Laufbildfilmes zurückzuführen ist. Dieser Gleichspannungsanteil äußert sich in einer Verschiebung der Nullinie der erfaßten Schwingung.

Würde man einen Signalverlauf entsprechend der Fig. 4D zur Wiedergewinnung der aufgezeichneten kodierten Signal­ folge verwenden, indem die einzelnen Halbwellen innerhalb des festgelegten Intervalls abgetastet werden, so würden fehlerhafte Signale die zwangsläufige Folge sein, da bezo­ gen auf die Nullinie beispielsweise keine Polaritätswech­ sel während eines Zeitintervalls zur Darstellung der logi­ schen Einsen erfaßt werden würden. Eine Wiedergabe der in Fig. 4D dargestellten gestörten und verzerrten Signalfol­ ge würde somit dazu führen, daß diese Signalfolge nur aus logischen Nullen besteht.

Zur Wiedergewinnung der ursprünglichen, idealen Signalfol­ ge ist es erforderlich, die auftretenden Verzerrungen und Störungen zu eliminieren, um nach Möglichkeit eine der ur­ sprünglichen, idealen, rechteckförmigen Signalfolge ent­ sprechende Signalfolge zu erhalten, die anschließend aus­ gewertet werden kann.

Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß der Gleichspannungs­ anteil des erfaßten Signals dadurch eliminiert, daß die Nullinie so gelegt wird, daß gleiche Spannungszeitflächen zu beiden Seiten der Nullinie in Bezug auf die Halbwellen mit maximaler Amplitude vorliegen. Gegenüber dieser Nulli­ nie ist eine weitere Verschiebung der Nullinie erforder­ lich, um den Formanteil, d.h. die Asymmetrie der erfaßten Signalfolge zu berücksichtigen.

Die gegenüber der Nullinie der vom Gleichspannungsanteil befreiten Signalkurve verschobene Nullinie 0* berücksich­ tigt den Formfaktor der Verzerrungen, wobei das Maß der Verschiebung

Δ = C · (A-B),

ist, worin C ein konstanter Faktor ist, während A und B die Spitzenwerte des Maximalausschlags der positiven und negativen Halbwellen sind. Das Maß Δ stellt somit die Grö­ ße der Verschiebung der Triggerschwelle für die Wiederge­ winnung der kodierten Signalfolge dar und setzt sich aus dem Produkt eines konstanten Faktors und der Differenz der Spitzenwerte positiver und negativer Halbwellen zusammen.

Die obenstehende Gleichung beruht auf der Erkenntnis, daß die Differenz der beiden Halbwellen-Spitzenwerte direkt proportional zur Verschiebung der Triggerschwelle ist, um die die Nullinie gegenüber der Nullinie des reinen Wech­ selspannungsanteils der erfaßten Signalfolge verschoben werden muß, um Verzerrungen sowie die unterschiedlichen Amplituden der logischen Nullen und Einsen bei der Wieder­ gewinnung der kodierten Signalfolge zu berücksichtigen.

Die Größe des konstanten Faktors C wird dabei so gewählt, daß die verschobene Nullinie 0* etwa in die Mitte der Halbwellen kleiner Amplituden, d.h. in die Mitte der die logischen Einsen repräsentierenden Schwingungen gelegt wird. Dieser konstante Faktor kann in einfacher Weise durch Veränderung des Verstärkungsgrades eines Verstärkers eingestellt werden. Bei ständig wechselnden Filmformaten kann die Einstellung des konstanten Faktors durch Verände­ rung des Verstärkungsgrades auch einer Regelung unterwor­ fen werden, wobei als Regelgröße beispielsweise die Gleichheit der Spannungszeitflächen der die logischen Ein­ sen repräsentierenden Schwingungen dienen kann.

Die um das Maß Δ verschobene Triggerschwelle dient zur Triggerung eines Rechteckbildners, der die positiven und negativen Halbwellen bezogen auf diese Triggerschwelle 0* in rechteckförmige Signale umwandelt, d.h. digitalisiert.

Zur Wiedergabe einer von Verzerrungen und Störungen be­ freiten, kodierten Signalfolge ist es daher erforderlich,

• 1. den Wechselstromanteil der erfaßten Signalfolge aus­ zukoppeln, um die Gleichspannungsmitte der Signalfol­ ge zu finden,
• 2. die maximalen und minimalen Spitzenwerte der erfaßten Signalfolge zu erfassen,
• 3. die Differenz der beiden Spitzenwerte zu bilden,
• 4. die Differenz der Spitzenwerte mit einem vorzugsweise empirisch ermittelten konstanten Faktor zu multipli­ zieren, so daß die Nullinie der Wechselspannung in der Mitte der Halbwellen kleiner Amplitude liegt und
• 5. die zu beiden Seiten der vorschobenen Nullinie lie­ genden Halbwellen in Rechtecksignale umzusetzen bzw. zu digitalisieren.

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Wiedergewinnen einer mit Störungen und Verzerrungen behaf­ teten kodierten Signalfolge. Die Vorrichtung enthält ein Lesegerät 10, in das der Laufbildfilm 1 mit dem darauf be­ findlichen Timecode eingelegt wird.

Die auf dem Laufbildfilm 1 enthaltene optische Signalfolge ist schematisch im Block A dargestellt.

Das Ausgangssignal des Lesegerätes 10 besteht aus einer Signalspannung, deren Verlauf im Block B dargestellt ist und die an den Eingang eines nachgeschalteten Signalver­ stärkers 11 abgegeben wird. Dieser Signalverstärker kann beispielsweise durch Operationsverstärker realisiert wer­ den, die die obengenannten Aufgaben 1 bis 5 erfüllen und eine Einrichtung zum Auskoppeln des Wechselstromanteils der erfaßten Signalfolge zum Eliminieren des Gleichspan­ nungsanteils, einen Spitzenwertdetektor zur Erfassung der Maximal- und Minimalwerte der Signalfolge, einen Diffe­ renzbildner zur Bildung der Differenz aus den erfaßten Spitzenwerten, einen Verstärker mit einstellbarem Verstär­ kungsgrad zur Einstellung des konstanten Faktors C sowie einen Schmitt-Trigger bzw. eine Komparatorschaltung ent­ hält, die die zu beiden Seiten der verschobenen Nullinie liegenden Halbwellen in Rechtecksignale in an sich bekann­ ter Weise umformt.

Am Ausgang des Signalverstärkers 11 steht somit ein recht­ eckförmiges Timecode-Signal an, das im Block C dargestellt ist und an den Eingang einer Anzeigeeinheit 12 gelegt wer­ den kann. Die Anzeigeeinheit 12 wandelt die eingegebene Timecode-Signalfolge anschließend wieder in ein dekodier­ tes Signal entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 1 um und bringt die gewünschten Informationen alphanumerisch zur Anzeige.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei­ spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen. Insbesonde­ re beschränkt sich die Ausführung nicht auf die Realisie­ rung mit diskreten logischen Baugruppen, sondern läßt sich vorteilhaft auch mit programmierter Logik - vorzugsweise unter Verwendung eines Mikroprozessors - realisieren.

Claims (5)

1. Verfahren zum Wiedergewinnen einer kodierten Signal­ folge, die zusammen mit weiteren Informationen auf einem beweglichen Speichermedium aufgezeichnet ist und aus fre­ quenzmodulierten Wechselspannungssignalen zusammengesetzt ist, vorzugsweise zum Wiedergewinnen von optisch aufge­ zeichneten Markierungen (Timecodes) auf Laufbildfilmen, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der Signalfolge enthaltene Gleichspannungskompo­ nente eliminiert und das Wechselspannungssignal digitali­ siert wird, wobei die Triggerschwelle zur Digitalisierung des Wechselspannungssignals um einen vorgebbaren Betrag verschoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der vorgebbare Betrag zur Verschiebung der Triggerschwelle aus einer Multiplikation der Differenz der Wechselspannungshalbwellen maximaler Amplitude mit einem konstanten Faktor gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgezeichnete Sig­ nalfolge von einem Lesekopf erfaßt und der Wechselspan­ nungsanteil der Signalfolge herausgefiltert wird, daß die maximalen und minimalen Spitzenwerte der Wechselspannungs­ halbwellen erfaßt werden, daß eine Differenz der Spitzen­ werte gebildet und die Differenz der Spitzenwerte mit dem konstanten Faktor multipliziert wird, und daß die Wechsel­ spannungssignale zur Bildung einer rechteckförmigen Aus­ gangssignalfolge digitalisiert werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach ei­ nem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Lesekopf (10) zur Erfassung der auf dem bewegten Speichermedium (1) aufgezeichneten Signalfolge (4), eine Einrichtung zur Erfassung der Wechselspannungsanteile der Signalfolge, eine Einrichtung zur Bildung der Differenz der Spitzenwerte der Wechselspannungs-Halbwellen, eine Einrichtung zur Multiplikation der Differenz der Spitzen­ werte mit einem vorgebbaren konstanten Faktor zur Bildung des Maßes der Verschiebung der Triggerschwelle eines nach­ geschalteten Rechteckbildners zur Umformung der Wechsel­ spannungssignale in rechteckförmige Ausgangssignale.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeich­ net durch einen Operationsverstärker (11) mit ei­ nem Filterglied zum Auskoppeln des Wechselstromanteils des Eingangssignals, einem Spitzenwertdetektor zur Erfassung des maximalen und minimalen Wertes der Halbwellen des Wechselspannungssignals, einem Differenzbildner zur Bil­ dung der Differenz des maximalen und minimalen Spitzenwer­ tes, einem Verstärker mit einstellbarem Verstärkungsgrad und einem Schmitt-Trigger mit einstellbarem Schwellwert.