DE4132853A1 - Suppression of flicker in pictures from cine camera - involves control of integration of input to video camera by recognition of bright and dark intervals - Google Patents
Suppression of flicker in pictures from cine camera - involves control of integration of input to video camera by recognition of bright and dark intervalsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermeiden des Hellig keitsflimmerns des Videobildes einer auf den Strahlengang einer Filmkamera mit einer Spiegelblende oder einen anderen periodisch unterbrochenen optischen Strahlengang gerichteten Videokamera mit einem Videosensor sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.The invention relates to a method for avoiding light flickering of the video image on the beam path a film camera with a mirror lens or another periodically interrupted optical beam directed Video camera with a video sensor and a device for Implementation of such a procedure.
Video-Kameras für Spiegelreflex-Kameras zur Mitaufnahme des Sucherbildes werden seit vielen Jahren eingesetzt. Aus der DE-PS 35 25 526 ist es bekannt, eine Laufbild-Filmkamera mit rotierender Spiegelblende mit einer Sucherlupen-Verlängerung zu versehen und eine Ausspiegelung für eine Video-Kamera in dieser Sucherlupen-Verlängerung anzuordnen. Im Sucher- Strahlengang der Spiegelreflex-Laufbild-Filmkamera befindet sich ein Strahlenteiler, so daß das Sucherbild auch einer Video-Kamera zugeführt wird, die demnach als Video-Sucher kamera bezeichnet werden kann. Die Video-Kamera erhält das Bild ebenso wie der Sucher abwechselnd mit dem Film. Während der Belichtungszeit des Filmes bleibt der Bildaufnehmer der Video-Kamera unbelichtet. Nur während derjenigen Zeit, während der die Spiegelblende den Film abdeckt, erhält die Video-Kamera ein Bild. Hierdurch fallen je nach Filmge schwindigkeit bzw. Geschwindigkeit der rotierenden Spiegel blende, insbesondere bei nicht-synchronen Betrieb zwischen Filmkamera und Videokamera, Bildabschnitte aus. Dies führt insbesondere bei schnellen Halbleiterbildaufnehmern (Halb leitersensoren, CCD′s) zu Flackererscheinungen, die eine Bildbeurteilung erheblich erschweren und eine Aufzeichnung unmöglich machen. Bei Video-Kameras mit Aufnahmeröhren ist dieser Effekt ebenfalls vorhanden, fällt jedoch aufgrund der Trägheit der Photokathode weniger stark aus.Video cameras for SLR cameras to record the Viewfinder images have been used for many years. From the DE-PS 35 25 526 it is known to have a motion picture film camera rotating mirror aperture with a magnifier extension to provide and a mirror for a video camera in to arrange this viewfinder extension. In the viewfinder Beam path of the single-lens reflex motion picture film camera is located itself a beam splitter, so that the viewfinder image also one Video camera is fed, which is therefore called a video viewfinder camera can be called. The video camera gets that Image as well as the viewfinder alternate with the film. While the exposure time of the film remains the image sensor Video camera unexposed. Only during that time while the mirror cover covers the film, the Video camera take a picture. This will drop depending on the film speed of the rotating mirrors aperture, especially for non-synchronous operation between Film camera and video camera, image sections. this leads to especially with fast solid-state image recorders (half conductor sensors, CCD’s) to flicker, the one Image assessment significantly complicate and record to make impossible. For video cameras with recording tubes this effect also exists, but falls due to the Inertia of the photocathode less pronounced.
Zur Vermeidung oder Verringerung dieser Flackererscheinungen sind bereits folgende Vorschläge bekannt: Es ist möglich, die Filmkamera zur Video-Kamera zu synchroni sieren. Die Video-Kamera besitzt einen Frequenzgeber, der eine Frequenz von beispielsweise 50 oder 60 Hz vorgibt. Durch eine Synchronisation kann erreicht werden, daß sowohl die Filmkamera als auch die Video-Kamera synchron zu einer vorge gebenen Frequenz, beispielsweise der Netzfrequenz, laufen. Es kann auch eine sonstige Frequenz vorgegeben werden. Dieses Verfahren ist nur für feste Bildfrequenzen, die durch die Videonorm vorgegeben sind, geeignet. Bei abweichenden Bild frequenzen wird der Bildausfall nicht behoben. Es wurde vorgeschlagen, zusätzlich eine spezielle Spiegelblende vor zusehen zur Belichtung jedes Video-Halbbildes. Auch dies ist jedoch nur für feste Bildfrequenzen der Videokamera möglich. Der Bildausfall wird zwar behoben. Es wird allerdings auch das Aufnahmelicht für die Filmkamera erheblich reduziert. To avoid or reduce this flickering the following suggestions are already known: It is possible to synchronize the film camera to the video camera sieren. The video camera has a frequency transmitter that specifies a frequency of 50 or 60 Hz, for example. By synchronization can be achieved that both Film camera as well as the video camera in sync with a pre given frequency, for example the network frequency. It another frequency can also be specified. This The procedure is only for fixed frame rates by the Video standards are specified, suitable. If the picture is different frequencies, the image dropout is not eliminated. It was suggested, in addition, a special mirror cover watch for the exposure of each video field. This too is however only possible for fixed frame rates of the video camera. The image dropout is fixed. However, it will the recording light for the film camera is significantly reduced.
Darüber hinaus sind teure Spezialfilmkameras (E-Cam) erfor derlich, die nicht mehr für den üblichen mobilen Betrieb geeignet sind, sondern nur noch für den Gebrauch in Studios.In addition, expensive special film cameras (e-cam) are required derlich, which are no longer for normal mobile operation are suitable, but only for use in studios.
Aus der DE-OS 34 37 210 ist es bekannt, Teilbilder aufzu zeichnen und zeilenweise im Video-Takt abzuspeichern. Anschließend werden die Teilbilder zeilenweise zu Vollbildern ergänzt. Dieses Verfahren ist elektronisch sehr aufwendig. Es sind große Spezialfilmkameras mit präzisen Synchronisations einrichtungen erforderlich. Aus diesen Gründen ist dieses unter "WAVE" bekannte System wieder vom Markt verschwunden.From DE-OS 34 37 210 it is known to open partial images draw and save line by line in the video clock. The drawing files then become full images line by line added. This process is very complex electronically. It are large special film cameras with precise synchronization facilities required. For these reasons, this is System known as "WAVE" disappeared from the market again.
Aus der DE-PS 35 33 823 ist ein Verfahren bekannt, bei dem Teilbilder abgetastet werden. Die Drehzahl und die Stellung bzw. Phasenlage der umlaufenden Spiegelblende sowie das Integrationsfenster jedes einzelnen Video-Halbbildes werden erfaßt. Daraus wird die Belichtungszeit des Halbleitersensors ermittelt, also die Zeitdauer der wahren Belichtung des Halb leitersensors. Das Integrationsfenster bezeichnet die Lage und Größe des Integrationsintervalls für jedes Halbbild des Halbleitersensors. Während die Größe des Integrationsfensters eine normspezifische bzw. kameraspezifische Angelegenheit ist, kann die Lage des Integrationsfensters aus dem Synchron signal des Video-Signals abgeleitet werden. Da das Synchron signal vorgegeben wird, kann man in Bezug auf das Synchron signal den Beginn der Integrationszeit des Halbleitersensors ableiten. Zur Reduzierung des Helligkeitsflimmerns wird das Video-Ausgangssignal jedes Video-Halbbildes mit einem Korrekturfaktor multipliziert. Dieser Korrekturfaktor ist eine Funktion des Verhältnisses der mittleren Belichtungszeit eines Video-Halbbildes zur wahren Belichtungszeit dieses Video-Halbbildes. Diese wahre Belichtungszeit hängt wiederum von der Drehzahl und Phasenlage der Spiegelblende sowie dem Integrationsfenster des Video-Bildes ab. Der Korrekturfaktor kann mittels einer Funktionstabelle festgestellt werden, vorzugsweise nach dem Gammakorrekturverlauf der Video-Kamera. From DE-PS 35 33 823 a method is known in which Drawing files can be scanned. The speed and position or phase position of the rotating mirror diaphragm and the Integration window of each individual video field detected. This results in the exposure time of the semiconductor sensor determined, that is the duration of the true exposure of the half conductor sensor. The integration window indicates the location and size of the integration interval for each field of the Semiconductor sensor. While the size of the integration window a norm-specific or camera-specific matter is, the location of the integration window from the synchronous signal of the video signal can be derived. Since the synchron signal is specified, you can in relation to the synchron signal the start of the integration time of the semiconductor sensor deduce. To reduce the flickering of brightness, that is Video output signal of each video field with one Correction factor multiplied. This correction factor is a function of the ratio of the average exposure time a video field at true exposure time this Video field. This true exposure time depends again of the speed and phase position of the mirror diaphragm and the Integration window of the video image. The correction factor can be determined using a function table preferably after the gamma correction curve of the video camera.
Die Teilbilder werden nicht gespeichert. Die Video-Verstär kung erfolgt umgekehrt proportional zur prozentualen Belichtung des jeweiligen Video-Bildes über einen Rechner und eine elektronische Tabelle (EPROM, PROM) zur Berücksichtung des Phasen- und Frequenzverhältnisses zwischen Video- und Filmkamera. Das aus der DE-OS 34 37 210 bekannte Verfahren weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Eine Korrektur ist nur in engen Geschwindigkeitsgrenzen möglich. Fehlende Bildteile können nicht ergänzt werden. Das Signal-Rausch- Verhältnis wird erheblich verschlechtert, da das Rauschen bei reduziertem Signal voll mitverstärkt wird. Es ist eine speziell ausgerüstete Filmkamera erforderlich. Es wird nur ein begrenzt flackerfreies Bild erzeugt.The drawing files are not saved. The video amplifier kung is inversely proportional to the percentage Exposure of the respective video image via a computer and an electronic table (EPROM, PROM) for consideration the phase and frequency ratio between video and Film camera. The method known from DE-OS 34 37 210 however, has a number of disadvantages. A correction is only possible within narrow speed limits. Missing Parts of the picture cannot be added. The signal-to-noise Ratio deteriorates significantly because of the noise reduced signal is fully amplified. It is one specially equipped film camera required. It will only produces a limited flicker-free image.
Aufgabe der Erfindung ist es, die erheblichen Einschränkungen der soeben beschriebenen, bekannten Verfahren zu vermeiden.The object of the invention is the significant restrictions to avoid the known methods just described.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnen den Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die auf dem Videosensor auftretenden Hell-Dunkel-Phasen (Belichtungs intervalle) werden erfaßt. Hieraus wird ein Triggersignal abgeleitet, das den Beginn der Integration eines Einzelbildes auf dem Videosensor steuert. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für eine Laufbild-Filmkamera mit einer rotieren den Spiegelblende. Es ist aber auch für andere Spiegelreflex kameras mit fester oder variabler Bildfolge geeignet sowie für anderweitige Video-Aufnahmen mit periodisch unterbro chener Belichtung, wobei die Unterbrechung regelmäßig oder unregelmäßig sein kann. Ganz allgemein beschreibt das erfindungsgemäße Verfahren ein Video-Kamera-System zur synchronen Mitaufnahme des Sucherbildes von Spiegelreflex kameras mit fester oder variabler Bildfolge oder anderweiti ger Video-Aufnahmen mit regelmäßig oder unregelmäßig unter brochener Belichtung ohne Flackererscheinungen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden während der Bildaufzeich nung mit einer Spiegelreflexkamera (Standbild oder Laufbild) synchron dazu über den Sucherkanal der Kamera Video-Bilder aufgenommen und mit einer festen Bildfolge nach Video-Norm ohne Flackererscheinungen wiedergegeben. Das Video-Ausgangs signal ist in schwarz-weiß oder Farbe nach den interna tionalen Normen möglich.According to the invention, this object is characterized by solved the part of claim 1 specified features. The on light-dark phases (exposure intervals) are recorded. This becomes a trigger signal derived the beginning of the integration of a single image controls on the video sensor. The method according to the invention is suitable for a motion picture film camera with a rotate the mirror cover. But it is also for other SLR suitable cameras with fixed or variable image sequence as well for other video recordings with intermittent breaks exposure, the interruption being regular or can be irregular. In general, that describes The inventive method a video camera system for synchronous capture of the viewfinder image from SLR cameras with fixed or variable image sequences or otherwise eng video recordings with regular or irregular under broken exposure without flickering. With the inventive methods are during image recording with a single-lens reflex camera (still image or moving image) synchronous to this via the viewfinder channel of the camera video images recorded and with a fixed image sequence according to the video standard reproduced without flickering. The video output signal is in black and white or color according to the internals national standards possible.
Die auf dem Video-Sensor auftretenden Hell-Dunkel-Phasen bzw. Belichtungsintervalle werden erfaßt, und zwar sowohl nach Phasenlage als auch nach Intervall-Länge. Dies erfolgt vorzugsweise durch einen Helligkeitsdetektor, der die einfallende Lichtintensität erfaßt und daraus die Hell- Dunkel-Phasen der (rotierenden) Spiegelblende erkennt. Aus dieser Information wird direkt die Belichtungszeit eines einzelnen Videobildes abgeleitet. Die Erfassung der Hell- Dunkel-Phasen kann aber auch anders erfolgen, beispielsweise durch die Erfassung der Stellung der Spiegelblende der Film kamera.The light-dark phases occurring on the video sensor or Exposure intervals are recorded, both after Phase position as well as according to interval length. this happens preferably by a brightness detector that the incident light intensity is detected and from this the brightness Detects dark phases of the (rotating) mirror diaphragm. Out the exposure time of a individual video image derived. The detection of the light Dark phases can also be done differently, for example by detecting the position of the mirror aperture of the film camera.
Bei kurzen Belichtungszeiten (dies entspricht hohen Bild folgen) können mehrere, beispielsweise zwei oder noch mehr, Hell-Phasen in dem Videosensor gesammelt werden. Hierdurch erhält der Videosensor ein mehrfaches an Licht pro aufge nommenen Filmbild, was zu einer noch höheren Videobild- Qualität führt.With short exposure times (this corresponds to high image can follow) several, for example two or more, Bright phases are collected in the video sensor. Hereby the video sensor receives a multiple of light per up taken film picture, resulting in an even higher video picture Quality leads.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen be schrieben.Advantageous further developments are in the dependent claims wrote.
Die im Videosensor aufintegrierten Einzelbilder können nach Filmkamera-gesteuerter Zwischenspeicherung gesteuert vom Videorahmen in einen vorzugsweise digitalen Bildspeicher übernommen werden. Vorteilhaft ist es, wenn die im Video sensor aufintegrierten Einzelbilder in einem Zwischenspeicher zwischengespeichert werden. Der Zwischenspeicher kann die Speicherzone des Video-Sensors sein. Vorzugsweise werden die im Bildspeicher gespeicherten einzelnen Bilder kontinuierlich ausgegeben, und zwar vorteilhafter Weise in Videonorm bzw. entsprechend einer Frequenz der Videonorm.The individual images integrated in the video sensor can be Film camera-controlled caching controlled by Video frame in a preferably digital image memory be taken over. It is advantageous if the in the video sensor-integrated single images in a buffer be cached. The cache can Storage zone of the video sensor. Preferably the individual images stored in the image memory continuously output, advantageously in video standard or corresponding to a frequency of the video standard.
Das auf den Videosensor fallende Licht kann während der oder den Hell-Phasen des Videosensors gesammelt werden. Nach dem Ende der (letzten) Hell-Phase können die Ladungen des Videosensors in dessen Speicherzone übernommen werden. Von dort werden sie z. B. beim Auftreten des nächsten Video- Rahmens ausgelesen. Dies wird durch eine Ablaufsteuerung gesteuert. Wenn während dieses Auslesens eine neue Hell-Phase auftritt, stört dies nicht, da die jetzt in der Hell-Phase sich bildenden Ladungen erst einmal in den Bildsensoren gespeichert werden und noch nicht übernommen werden.The light falling on the video sensor can be during or the bright phases of the video sensor. After this At the end of the (last) light phase, the charges of the Video sensors are taken over in its storage zone. From there they will B. when the next video Frame read out. This is done through a sequential control system controlled. If there is a new light phase during this reading occurs, this does not bother, since it is now in the light phase charges formed in the image sensors be saved and not yet adopted.
Die (ausgelesenen) Video-Bilder können in einer Video-Auf bereitungsstufe verstärkt werden. Die (verstärkten) Video-Bilder können in einen Bildspeicher eingeschrieben werden. Dieser Bildspeicher ist vorzugsweise ein digitaler Bildspeicher. Er kann an seinem Eingang einen schnellen Analog-Digital-Wandler besitzten und an seinem Ausgang einen schnellen Digital-Analog-Wandler. Der Bildspeicher speichert die gültigen Bilder und gibt diese fortlaufend am Ausgang in Videonorm aus, bis ein neues Bild vorliegt.The (read) video images can be viewed in a video preparation level. The (reinforced) Video images can be written into an image memory will. This image memory is preferably a digital one Image storage. He can get a quick one at his entrance Analog-digital converters have and one at its output fast digital-to-analog converter. The image memory saves the valid pictures and gives them continuously at the exit Video standard off until a new picture is available.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens besteht aus einem periodisch unter brochenen optischen Strahlengang, vorzugsweise einer Filmkamera mit einer Spiegelblende, einem Videosensor, einem Detektor, vorzugsweise einem Helligkeitsdetektor, zum Erfas sen der auf dem Videosensor auftretenden Hell-Dunkel-Phasen (Belichtungsintervalle) und einer Steuereinrichtung zum Triggern der Integration des auf den Videosensor auftreffen den Lichts durch die erfaßten Hell-Dunkel-Phasen. Der Helligkeitsdetektor befindet sich vorzugsweise neben dem Videosensor bzw. neben der Optik, die dem Videosensor zuge ordnet ist, oder im zugehörigen Strahlengang oder einem davon abgespaltenen Teilstrahl, insbesondere unter Nutzung des IR- Anteils der Strahlung.An inventive device for performing the inventions The method according to the invention consists of a periodically under broken optical beam path, preferably one Film camera with a mirror aperture, a video sensor, one Detector, preferably a brightness detector, for detection the light-dark phases occurring on the video sensor (Exposure intervals) and a control device for Trigger the integration of the impact on the video sensor the light through the detected light-dark phases. The Brightness detector is preferably located next to the Video sensor or in addition to the optics that the video sensor is arranged, or in the associated beam path or one of them split beam, especially using the IR Proportion of radiation.
Bei der Steuereinrichtung handelt es sich um eine Einrich tung, die das Signal des Detektors bzw. Helligkeitsdetektors einerseits und den Videorahmen andererseits verarbeitet zur Triggerung der Bildaufnahme, zur Übernahme der im Videosensor aufintegrierten Einzelbilder in den Zwischenspeicher, zur Übernahme der Einzelbilder in den Bildspeicher und zur Aus lesung des Bildspeichers.The control device is a set-up device, which is the signal of the detector or brightness detector on the one hand and the video frame on the other hand processed for Triggering the image acquisition, to take over that in the video sensor integrated single images in the buffer, for Transfer of the individual images into the image memory and for off reading the image memory.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrich tung ist gekennzeichnet durch eine Ablaufsteuerung zur Über nahme der Ladungen des Video-Sensors nach dem Ende der (letzten) Hell-Phase in die Speicherzone des Video-Sensors und/oder zum Auslesen des Inhalts der Speicherzone des Video-Sensors beim Auftreten des z. B. nächsten nach der Übernahme in die Speicherzone auftretenden Video-Rahmens und/oder zum Einschreiben der (verstärkten) Video-Bilder in einen vorzugsweise digitalen Bildspeicher und/oder zum fort laufenden Ausgeben der gespeicherten Bilder am Bildspeicher- Ausgang.An advantageous development of the device according to the invention device is characterized by a sequence control for the transfer taking the charges of the video sensor after the end of (last) bright phase in the memory zone of the video sensor and / or for reading out the content of the memory zone of the Video sensor when the z. B. next after Takeover of video frames occurring in the storage zone and / or for inscribing the (amplified) video images in a preferably digital image memory and / or to continue current output of the stored images on the image memory Exit.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist gekennzeichnet durch eine Video-Aufbereitungsstufe zum Verstärken der (ausgelesenen) Video-Bilder und normgerechte Ergänzung der Bildsignale.Another advantageous development is characterized through a video editing stage to reinforce the (read) video images and standard complements the Image signals.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen beschrieben. In der Zeichnung zeigtAn embodiment of the invention is described below described in detail in the accompanying drawing. In the Drawing shows
Fig. 1 eine Laufbild-Filmkamera mit rotierender Spiegelblende, einer Sucheroptik und einer Video-Kamera in einer schematischen Darstellung, Fig. 1 is a motion picture film camera with a rotating mirror shutter, a finder optical system and a video camera in a schematic representation,
Fig. 2 eine Ansicht auf die Laufbild-Filmkamera der Fig. 1 in Richtung X in einem Zeitpunkt, in dem der Film belichtet wird, Fig. 2 is a view on the motion picture film camera of Fig. 1 in the direction X at a time in which the film is exposed,
Fig. 3 die in Fig. 2 gezeigte Laufbild-Filmkamera in einem Zeitpunkt, in dem der Sucher und die Video-Kamera belichtet werden, Fig. 3, the motion picture film camera shown in FIG. 2 in a time in which the detector and the video camera to be exposed,
Fig. 4 ein erstes Blockschaltbild, Fig. 4 is a first block diagram,
Fig. 5 ein zweites Blockschaltbild, Fig. 5 is a second block diagram,
Fig. 6 den zeitlichen Verlauf des Videorahmens (oben) und des Helligkeitsdetektors (unten) und Fig. 6 shows the time course of the video frame (top) and the brightness detector (bottom) and
Fig. 7 eine weitere Darstellung des zeitlichen Ver laufs des Videorahmens und des Helligkeits detektors für drei verschiedene Filmkamera- Bildfrequenzen. Fig. 7 is a further representation of the temporal course of the video frame and the brightness detector for three different film camera frame rates.
Die in Fig. 1 gezeigte Laufbild-Filmkamera besitzt eine Spiegelblende 1, die um eine Achse 2 rotiert. Das Licht des aufzunehmenden Gegenstandes gelangt durch das Aufnahme objektiv 3 auf die Spiegelblende 1 bzw. - je nach deren Stellung - auf den dahinter befindlichen Film 4. Wenn sich die Spiegelblende 1 in der in Fig. 2 gezeigten Stellung be findet, wird der Film 4 belichtet. Wenn sich die Spiegel blende 1 in der in Fig. 3 gezeigten Stellung befindet, wird das Licht von der Spiegelblende 1 im rechten Winkel abge lenkt. Es gelangt von dort in den Sucherstrahlengang 5, in dem sich ein Strahlteiler 6 befindet. Der abgelenkte Teil strahl 7 gelangt durch das Okular 8 des Suchers in das Auge des Kameramanns, der durchgehende Teilstrahl 9 gelangt zur Video-Kamera 10. Innerhalb der Video-Kamera 10 ist ein Video-Sensor (beispielsweise ein CCD) angeordnet. Im Strahlengang 5 kann sich an der Stelle des Sucherbildes eine Mattscheibe 11 befinden.The motion picture film camera shown in FIG. 1 has a mirror diaphragm 1 which rotates about an axis 2 . The light of the object to be recorded passes through the lens 3 to the mirror diaphragm 1 or - depending on its position - to the film 4 located behind it. When the mirror diaphragm 1 is in the position shown in FIG. 2, the film 4 is exposed. If the mirror aperture 1 is in the position shown in Fig. 3, the light from the mirror aperture 1 is deflected at right angles. From there it arrives in the viewfinder beam path 5 , in which a beam splitter 6 is located. The deflected partial beam 7 passes through the eyepiece 8 of the viewfinder into the eye of the cameraman, the continuous partial beam 9 reaches the video camera 10 . A video sensor (for example a CCD) is arranged within the video camera 10 . A focusing screen 11 can be located in the beam path 5 at the location of the viewfinder image.
Auf der Eingangsseite der Video-Kamera 10 sind Helligkeits detektoren 12 in der Nähe der Eingangsoptik der Video-Kamera angeordnet. Diese Helligkeitsdetektoren 12 erfassen die einfallende Lichtintensität und erkennen daraus die Hell- Dunkel-Phasen der rotierenden Spiegelblende 1. Es ist aber auch möglich, die Hell-Dunkel-Phasen der rotierenden Spiegelblende aus der Winkelstellung dieser Spiegelblende zu erfassen. Aus der Hell-Dunkel-Information wird direkt die Belichtungszeit eines einzelnen Video-Bildes abgeleitet.Brightness detectors 12 are arranged on the input side of the video camera 10 in the vicinity of the input optics of the video camera. These brightness detectors 12 detect the incident light intensity and use them to identify the light-dark phases of the rotating mirror diaphragm 1 . However, it is also possible to detect the light-dark phases of the rotating mirror diaphragm from the angular position of this mirror diaphragm. The exposure time of a single video image is derived directly from the light-dark information.
Für Bildfolgen zwischen 0-10 Bilder/sec. besteht keine sinn
volle Auswertung. Falls weniger als 10 Bilder pro Sekunde
gemacht werden, soll die Video-Kamera mit ihrer Standard
frequenz von 50 bzw. 60 Hz frei laufen, da eine unendliche
Belichtungszeit nicht möglich ist. Um diesen Sonderfall zu
erkennen, wird bei Bildfrequenzen um 5 Bilder pro Sekunde
eine Entscheidung getroffen. Um durch Störungen (z. B. bei
einem Schwenk der Kamera über sehr dunkle Objekte) keine
Fehlumschaltung zwischen den beiden Betriebszuständen
"freilaufende Kamera" und "mehr als 10 Bilder pro Sekunde" zu
erhalten, wird wie folgt zwischen diesen beiden Zuständen
umgeschaltet:
Wenn sich die Kamera in ihrem statischen Zustand (0 Bilder
pro Sekunde) befindet, wird geprüft, ob während einer Sekunde
mindestens 8 Hell-Dunkel-Übergänge vorliegen. Wenn dies der
Fall ist, wird in den anderen Zustand gewechselt. Andernfalls
verbleibt die Kamera in ihrem statischen Zustand. Wenn sich
die Kamera in ihrem dynamischen Zustand befindet (mehr als 10
Bilder pro Sekunde), wird geprüft, ob ein Hell-Dunkel-Über
gang größer als 200 ms ist. Dies entspricht einer Bild
frequenz von weniger als 5 Bilder pro Sekunde. Wenn dies der
Fall ist, wird eine Sekunde lang geprüft, ob mehr als 8
Hell-Dunkel-Übergänge erfolgt sind. Wenn auch dies der Fall
ist, bleibt die Kamera in ihrem dynamischen Zustand.
Andernfalls wird in den statischen Zustand gewechselt. Im
Endergebnis wird hierdurch eine gewisse Hysterese erzeugt.For image sequences between 0-10 frames / sec. there is no meaningful evaluation. If less than 10 frames per second are taken, the video camera should run freely with its standard frequency of 50 or 60 Hz, since an infinite exposure time is not possible. In order to recognize this special case, a decision is made at frame rates of 5 frames per second. To avoid malfunctions between the two operating states "free-running camera" and "more than 10 frames per second" due to malfunctions (e.g. when the camera pans over very dark objects), the system switches between these two states as follows:
When the camera is in its static state (0 frames per second), it is checked whether there are at least 8 light-dark transitions during a second. If this is the case, the system changes to the other state. Otherwise the camera remains in its static state. If the camera is in its dynamic state (more than 10 frames per second), it is checked whether a light-dark transition is greater than 200 ms. This corresponds to a frame rate of less than 5 frames per second. If this is the case, it is checked for a second whether more than 8 light-dark transitions have occurred. If this is the case, the camera remains in its dynamic state. Otherwise the system switches to the static state. The end result is a certain hysteresis.
Mit den so gewonnenen Belichtungsintervallen wird die Belich tungssteuerung des CCD-Sensors durch die Ablaufsteuerung kontrolliert. Wie aus der Fig. 4 ersichtlich, ist ein Helligkeitsdetektor A (Bezugszeichen 12 in der Fig. 1) vorhanden, der ein Triggersignal abgibt. Der Helligkeits detektor A gibt Signale an die Ablaufsteuerung D. Der CCD-Aufnahmesensor B gibt Signale an die Video-Aufbereitung C ab. Weiterhin tauscht der CCD-Aufnahmesensor B Signale mit der Ablaufsteuerung D aus. Die Video-Aufbereitung C tauscht ebenfalls Signale mit der Ablaufsteuerung D aus. Weiterhin gibt die Video-Aufbereitung C Signale an den digitalen Bildspeicher E ab. Dieser digitale Bildspeicher E tauscht Signale mit der Ablaufsteuerung D aus. Das vom Sucherstrahlen gang kommende Licht ist mit 1 bezeichnet, der Video-Ausgang ist in der Fig. 4 mit 2 bezeichnet.With the exposure intervals obtained in this way, the exposure control of the CCD sensor is controlled by the sequence control. As can be seen from FIG. 4, there is a brightness detector A (reference number 12 in FIG. 1) which emits a trigger signal. The brightness detector A outputs signals to the sequential control system D. The CCD recording sensor B outputs signals to the video processing unit C. Furthermore, the CCD recording sensor B exchanges signals with the sequence controller D. The video editing system C also exchanges signals with the sequential control system D. Furthermore, the video processing unit C outputs signals to the digital image memory E. This digital image memory E exchanges signals with the sequence controller D. The light coming from the viewfinder beam is denoted by 1, the video output is denoted by 2 in FIG. 4.
Der CCD-Bildsensor B besitzt Bildsensoren und eine abge schlossene Speicherzone. Weiterhin kann der CCD-Bildsensor B in den Betriebsarten "löschen", "übernehmen" und "auslesen" betrieben werden. Mit diesen Eingängen löschen, übernehmen und auslesen kann die Belichtungszeit variiert und das Auslesen zum richtigen Zeitpunkt gestartet werden. Das Ablaufdiagramm in Fig. 6 beschreibt diese Prozedur. Dort ist oben das Video-Signal (der Video-Signalrahmen) dargestellt, der aus fortlaufend wiederholten Signalen besteht. Darunter ist die Hell-Dunkel-Information angegeben. Wenn sich der Signalpegel der Hell-Dunkel-Information auf "1" befindet, bedeutet dies, daß die Video-Kamera kein Licht empfängt. Wenn Licht auf die Video-Kamera auftrifft, befindet sich der Signalpegel der Hell-Dunkel-Information auf "0". The CCD image sensor B has image sensors and a closed storage zone. Furthermore, the CCD image sensor B can be operated in the “delete”, “accept” and “read out” operating modes. With these inputs, delete, accept and read out, the exposure time can be varied and reading can be started at the right time. The flow chart in Fig. 6 describes this procedure. There the video signal (the video signal frame) is shown above, which consists of continuously repeated signals. Below this, the light-dark information is given. If the signal level of the light-dark information is at "1", this means that the video camera is not receiving any light. When light strikes the video camera, the signal level of the light-dark information is at "0".
Zum Zeitpunkt 1 (vgl. untere Kurve der Fig. 6) während der Dunkel-Phase wird der Sensor B ständig durch den Steuerein gang gelöscht. Ab dem Zeitpunkt 2 wird das Löschen gestoppt, und das einfallende Licht wird in den Bildsensoren des CCD-Aufnahmesensors B gesammelt. Mit Erreichen des Zustandes 3 werden alle Ladungen von den Bildsensoren in die Speicher zone des CCD-Aufnahmesensors B übernommen. Die Ablaufsteue rung D wartet nun bis zum nächsten Video-Rahmen (vgl. obere Kurve der Fig. 6) und liest in dem Zeitpunkt, in dem der nächste Video-Rahmen auftritt, die einzelnen Bildpunkte aus der Speicherzone des CCD-Sensors B aus. Dies geschieht also im Zeitpunkt 4. Dieser Vorgang dauert bis zum Zeitpunkt 5. Sollte während dieser Zeit eine neue Hell-Phase geschehen, so ist dies nicht störend, da die jetzt auftretenden Ladungen zunächst in den Bildsensoren des CCD-Aufnahmesensors B gespeichert werden und noch nicht übernommen worden sind. Bei sehr hohen Bildfolgen muß die Ablaufsteuerung D entscheiden, ob eine "gute" Information vorliegt oder ob gegebenenfalls eine neue Belichtung gestartet werden muß.At time 1 (cf. lower curve in FIG. 6) during the dark phase, sensor B is constantly deleted by the control input. From time 2, the extinguishing is stopped and the incident light is collected in the image sensors of the CCD image sensor B. When state 3 is reached, all charges are taken over by the image sensors into the storage zone of the CCD recording sensor B. The sequence control D now waits until the next video frame (cf. upper curve in FIG. 6) and reads out the individual pixels from the memory zone of the CCD sensor B at the time when the next video frame occurs. This therefore takes place at time 4. This process lasts until time 5. If a new bright phase occurs during this time, this is not a problem since the charges now occurring are initially stored in the image sensors of the CCD recording sensor B and still have not been adopted. In the case of very high image sequences, the sequence control D must decide whether there is "good" information or whether a new exposure has to be started if necessary.
Die derart sporadisch anfallenden Bilder werden in einer Video-Aufbereitungsstufe C verstärkt und in den digitalen Bildspeicher E eingeschrieben. Der Bildspeicher E besitzt am Eingang einen schnellen, beispielsweise mit 15 MHz arbeiten den Analog-Digital-Wandler, danach folgend einen Speicher mit beispielsweise 256 K×8 bit und am Ausgang einen schnellen, beispielsweise mit 15 MHz arbeitenden Digital-Analog-Wandler. Er speichert die gültigen Bilder zwischen den Zuständen 4 und 5 (vgl. untere Kurve der Fig. 6) und gibt diese fortlaufend am Ausgang aus, bis ein neues Bild vorliegt.The sporadically occurring images are amplified in a video processing stage C and written into the digital image memory E. The image memory E has a fast analog-to-digital converter, for example operating at 15 MHz, followed by a memory with, for example, 256 K × 8 bits, and a fast, for example operating at 15 MHz digital-analog converter at the output. It saves the valid images between states 4 and 5 (see lower curve in FIG. 6) and outputs them continuously at the output until a new image is available.
Bei höheren Bildfolgen (also bei kurzen Belichtungszeiten), kann man die Empfindlichkeit steigern, indem man mehrere Hell-Phasen in den Bildsensoren des CCD-Aufnahmesensors B sammelt, bevor man sie in die Speicherzonen übernimmt. Die Steuerung hierfür wird von der Ablaufsteuerung B übernommen. With higher image sequences (i.e. with short exposure times), you can increase the sensitivity by using several Bright phases in the image sensors of the CCD image sensor B collects before you take them into the storage zones. The Control for this is taken over by sequence control B.
Hierdurch wird ein flackerfreies Video-Bild erreicht.This creates a flicker-free video image.
Mit der Erfindung ist es möglich, auch bei variablen Belichtungszeiten ein flackerfreies Video-Bild zu erhalten. Die Belichtungszeiten können von 200 ms bis 2 ms variieren (dies entspricht einer Bildfrequenz von 5-500 Bildern pro Sekunde). Andere Belichtungszeiten sind ohne wesentliche Änderungen durch Veränderungen einzelner Parameter möglich. Die Erfindung ist ohne elektrische Eingriffe an nahezu jede Filmkamera oder andere optische Übertragungseinrichtung adaptierbar. Eine Erhöhung der Empfindlichkeit um einen wählbaren Faktor vorzugsweise zwischen 2 und 16, aber auch höher, ist durch Addition der Lichtmenge mehrerer Bilder der Filmkamera oder Belichtungsphasen eines beliebigen optischen Vorgangs von außen einstellbar.With the invention it is possible, even with variable Exposure times to get a flicker-free video image. Exposure times can vary from 200 ms to 2 ms (This corresponds to a frame rate of 5-500 frames per Second). Other exposure times are without essential Changes possible due to changes in individual parameters. The invention is almost without any electrical intervention Film camera or other optical transmission device adaptable. An increase in sensitivity by one selectable factor preferably between 2 and 16, but also is higher by adding the amount of light of several images Film camera or exposure phases of any optical Operation adjustable from the outside.
Die automatische Aufnahme von Bildern von 0-500 Bildern pro Sekunde, gesteuert vom aufzunehmenden Vorgang ist nach Änderung einiger Paratmeter möglich. Es ist eine automatische Erkennung vorgesehen, die bei Periodendauern (Belichtungs zeiten) von mehr als 200 ms (also weniger als 5 Bildern pro Sekunde) in einen normalen Video-Aufnahmemodus (mit 50 Hz bzw. 60 Hz) umschaltet.Automatic recording of pictures from 0-500 pictures per Second, controlled by the process to be recorded, is after Some parameters can be changed. It is automatic Detection provided for period periods (exposure times) of more than 200 ms (less than 5 frames per Second) in a normal video recording mode (at 50 Hz or 60 Hz).
Die Fig. 7 zeigt den zeitlichen Verlauf der Lichtverteilung 32 auf den Videosensor bzw. Film und des Videorahmens 37. In der Fig. 7A sind die Verhältnisse bei einer Filmkamera-Bild frequenz von 25 Bildern pro Sekunde gezeigt. Die Frequenz des Videorahmens beträgt ebenfalls 25 Bilder pro Sekunde bzw. 50 Halbbilder pro Sekunde. Die vollständigen Zyklen der Spiegel blende sind in der Zeile 31 durchnumeriert. Bei jeder voll ständigen Umdrehung der Spiegelblende werden während einer Hälfte 41 der Zeit der Sucher und die Videokamera belichtet, während der anderen Hälfte 42 der Zeit wird der Film belich tet. In der Zeile 32 ist diese Lichtverteilung dargestellt. Während der Belichtungszeit 41 der Videokamera wird das auf den Videosensor fallende Licht aufintegriert, wie in der Zeile 33 dargestellt. Im Zeitpunkt 43 der Beendigung der Belichtungszeit des Videosensors wird das aufintegrierte Bild aus dem Videosensor in den Zwischenspeicher übernommen, wie in der Zeile 34 dargestellt. Ab diesem Zeitpunkt steht das zwischengespeicherte Bild zum Auslesen zur Verfügung. Es wird allerdings erst in demjenigen Zeitpunkt 44 ausgelesen, in dem der nächste Videorahmen erscheint. In diesem Zeitpunkt 44 er folgt die Übergabe 36 des zwischengespeicherten Bildes. FIG. 7 shows the temporal course of the light distribution 32 on the video sensor or film and the video frame 37 . In Fig. 7A, the relationships are shown at a film camera frame rate of 25 frames per second. The frequency of the video frame is also 25 frames per second or 50 fields per second. The complete cycles of the mirror aperture are numbered in line 31 . With each full rotation of the mirror diaphragm, the viewfinder and the video camera are exposed during one half 41 of the time, and the film is exposed during the other half 42 of the time. This light distribution is shown in line 32 . During the exposure time 41 of the video camera, the light falling on the video sensor is integrated, as shown in line 33 . At the time 43 of the end of the exposure time of the video sensor, the integrated image from the video sensor is transferred to the buffer, as shown in line 34 . From this point in time, the temporarily stored image is available for reading out. However, it is only read out at the point in time 44 in which the next video frame appears. At this point in time 44, the transfer 36 of the temporarily stored image takes place.
Im Ergebnis werden die Bilder des CCD-Bild-Sensors filmkamera synchron (33) über einen Zwischenspeicher (34) zeitkorrigiert (35) im Video-Takt in einen Digital-Speicher (36) geschoben, aus dem sie beliebig oft wieder abgerufen werden können.As a result, the images of the CCD image sensor film camera synchronously (33) are time-corrected (35) in a video memory in a digital memory ( 36 ), from which they can be called up as often as desired, via an intermediate memory ( 34 ).
Im Falle gleicher Bildfrequenz (Fig. 7A) der Filmkamera (25 Bilder pro Sekunde) und des Video-Signales (25 Bilder pro Sekunde bzw. 50 Halbbilder pro Sekunde) wird jedes aufge nommene Sucherbild zweimal wiedergegeben, und zwar einmal für die Sucherphase 41, zum anderen für die Filmbelichtungs-Phase 42.In the case of the same frame rate ( FIG. 7A) of the film camera (25 frames per second) and the video signal (25 frames per second or 50 fields per second), each viewfinder image recorded is reproduced twice, namely once for the viewfinder phase 41, on the other hand for the film exposure phase 42.
Ist die Bildfrequenz der Filmkamera geringer (Fig. 7B: 22 Bilder pro Sekunde) als die Video-Norm (25 Bilder pro Sekunde), so wird von Zeit zu Zeit ein "Halbbild" aus dem Speicher 36 nicht zweimal, sondern dreimal abgerufen.If the frame rate of the film camera is lower ( FIG. 7B: 22 frames per second) than the video standard (25 frames per second), from time to time a "field" is called up from the memory 36 not three times but three times.
Ist die Bildfrequenz der Filmkamera höher (Fig. 7C: 28 Bilder pro Sekunde) als die Video-Norm, so muß wegen des "Überange bots" an Bildern gelegentlich ein Halbbild entfallen.If the frame rate of the film camera is higher ( Fig. 7C: 28 frames per second) than the video standard, a field must occasionally be omitted because of the "oversupply" of images.
Auf diese beschriebene Art der "zeitvariablen" Zwischen- Speicherung (35) entsteht bei beliebiger Filmkamera-Bild frequenz ein bildfrequenzstabiles, normgerechtes FBAS-Video- Ausgangs-Signal (37). Der gesamte Prozeß erfolgt in digitaler Video-Signal-Verarbeitung.In this described type of "time-variable" intermediate storage ( 35 ), an image-frequency stable, standardized FBAS video output signal ( 37 ) arises at any film camera image frequency. The entire process is done in digital video signal processing.
Claims (12)
daß die auf dem Videosensor auftretenden Hell-Dunkel- Phasen (Belichtungsintervalle) erfaßt werden
und daß die Integration des auf den Videosensor auftreffenden Lichts durch die erfaßten Hell-Dunkel- Phasen getriggert wird.1. A method for avoiding the flickering of brightness of the video image of a video camera with a video sensor directed at the beam path of a film camera with a mirror diaphragm or another periodically interrupted optical beam path, characterized in that
that the light-dark phases (exposure intervals) occurring on the video sensor are detected
and that the integration of the light striking the video sensor is triggered by the detected light-dark phases.
einem periodisch unterbrochenen optischen Strahlengang vorzugsweise einer Filmkamera mit einer Spiegelblende,
einem Videosensor,
einem Detektor, vorzugsweise einem Helligkeitsdetektor zum Erfassen der auf dem Videosensor auftretenden Hell-Dunkel-Phasen (Belichtungsintervalle)
und einer Steuereinrichtung zum Triggern der Integration des auf den Videosensor auftreffenden Lichts durch die erfaßten Hell-Dunkel-Phasen.10. Device for performing the method according to one of claims 1 to 9, consisting of
a periodically interrupted optical beam path, preferably a film camera with a mirror diaphragm,
a video sensor,
a detector, preferably a brightness detector for detecting the light-dark phases occurring on the video sensor (exposure intervals)
and a control device for triggering the integration of the light striking the video sensor through the detected light-dark phases.
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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