DE931052C - Einrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Bildsignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Aufzeichnung von Bildern, z. B. von Fernsehbildern, die später zur Wiedergabe dieser Bilder benutzt werden können und insbesondere, aber nicht ausschließlich auf die Aufzeichnung von Bildsignalen durch entsprechend modulierte Strahlen, welche längs einer Vielzahl von getrennten Linien auf ein strahlungsempfindliches Medium, z. B. einen photographischen Film, auftreffen. Gemäß der Erfindung sollen ferner diese getrennten Zeilen später wieder abgetastet und dadurch ein Signal gewonnen werden, welches zur Wiedergabe des Originalbildes der Aufzeichnung benutzt werden kann.

Es besteht ein Bedürfnis, Fernsehprogramme, welche durch Rundfunk für den allgemeinen Empfang ausgestrahlt werden, mittels einer Aufzeichnung festzuhalten. Gewöhnlich wird diese Aufzeichnung durch Photographic eines Bildes erhalten, welches mittels der Bildhelligkeitssignale hergestellt wird, die für die Rundfunkverbreitung erzeugt werden. Ein solcher Film dient einerseits zur Aufzeichnung des bereits ausgestrahlten Programms und andererseits zur Herstellung von Bildsignalen für eine eventuell notwendig werdende nochmalige Rundfunkverbreitung. Dieses Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe erfordert also die photographische Aufnahme des auf dem Schirm einer Bildwiedergaberöhre entstehenden Fernsehbildes. Diese photographische Aufnahme wird gewöhnlich mittels einer Kamera mit schrittweisem Filmvorschub durchgeführt und

ergibt Filmbilder, deren Zeilen mehr oder weniger sichtbar sind. Die Aufnahme findet mit 24 Bildern je Sekunde statt, da dies die normalisierte Bildwechselfrequenz für Bildfilme ist, und wird von einem Fernsehbild mit 30 Bildern je Sekunde in bekannter Weise hergestellt. Der Verlust von etwa 20% der Bilddauer für den Filmvorschub wird in Kauf genommen. Zum Wiederabspielen des aufgezeichneten Fernsehprogramms wird dann der Film mittels eines normalen Kinoprojektors auf, eine Fernsehkamera projiziert. In der Praxis führt dieses Verfahren in dem endgültigen Fernsehempfangsbild aber zu einem Verlust an Bildqualität und an Bildeinzelheiten.

Gemäß der Erfindung werden Aufzeichnungen von Fernsehprogrammen mittels einer Aufzeichnungseinrichtung gewonnen, in welcher das Bildhelligkeitssignal eine Einrichtung zur Erzeugung einer Reihe von einzelnen dichtemodulierten Zeilen auf dem Aufzeichnungsmaterial steuert. Ein Merkmal der Erfindung liegt darin, daß eine betrachtete Zeile nicht unmittelbar an die nächste Zeile angrenzt, sondern vielmehr von ihr durch einen kleinen Abstand getrennt ist. Zur Wiedergabe wird dann jede Zeile in der Wiedergabeeinrichtung einzeln abgetastet. Zur Ausführung der Erfindung wird bei der Aufzeichnung ein streifenförmiges Aufzeichnungsmedium, z. B. ein Kinofilm, mit konstanter Geschwindigkeit an einer Bildröhre vorbeibewegt, die einen Leuchtstoff geringer Nachleuchtdauer besitzt und auf der ein volles Raster geschrieben wird. Die Zeilenrichtung stimmt dabei mit der Filmlaufrichtung überein. Um die Vorteile voneinander getrennter Zeilen zu erhalten, wird jede Zeilenserie des abgetasteten Fernsehbildes auf einem getrennten Teil des Films untergebracht, so daß die nach dem Zeilensprungverfahren übertragenen Zeilen der nächsten Zeilenserie nicht in demselben photographierten Raster liegen. Diejenigen Zeilen, welche zwei Zeilenserien oder Feldern angehören, besitzen einen Abstand in der Transversalrichtung des Aufzeichnungsmediums und nicht wie bisher in der Longitudinalrichtung. Eine Auf zeichnung, z.B. ein Kinofilm, gemäß der Erfindung wird vorzugsweise so wiedergegeben, daß der nicht mit Aufzeichnungen bedeckte Teil des Films undurchsichtig ist oder für die Strahlung, z. B. die Lichtstrahlung, die zur Wiedergabe des Originalbildes benutzt wird, undurchsichtig gemacht wird. Die Zeilen besitzen eine veränderliche Lichtdurchlässigkeit und entsprechen einer Dichtemodulationsaufzeichnung. Es sei bemerkt, daß gemäß der Erfindung nicht ein zur Betrachtung bestimmtes Bild aufgezeichnet werden soll, obwohl man bei Betrachtung des Aufzeichnungsmediums ein Bild wenigstens undeutlich erkennen kann. Dieses Bild kann für Filmredaktionszwecke benutzt werden.

Gemäß der Erfindung wird ein Abspielen vorzugsweise mittels derselben Einrichtung durchgeführt, die zur Aufzeichnung diente, so daß jede Zeile auf dem Film mittels des Lichtflecks einer Abtasteinrichtung, z. B. einer Braunschen Abtaströhre, abgetastet wird. . Bei Benutzung einer Braunschen Abtaströhre ist dabei deren Kathodenstrahl unmoduliert, und zur Aufnahme der durch die einzelnen Linien einer Zeilenserie auf dem Film modulierten Strahlung dient eine Photozelle, die dann ihrerseits ein Signal liefert, welches ausgestrahlt oder anderweitig in gewünschter Weise verwendet werden kann. Wenn bei der Abtastung des Films geringe Deckungsfehler zwischen dem Lichtfleck und den Filmzeilen bestehen, kann der Lichtfleck in vertikaler Richtung gewobbelt werden, um die einwandfreie Abtastung der Filmzeilen sicherzustellen.

Der Hauptzweck der Erfindung ist die Schaffung einer Aufzeichnungseinrichtung für Bildhellig-' keitssignale, aus denen- später wieder Bilder entsprechend . den ursprünglichen Bildhelligkeits-Signalen hergestellt werden sollen.

Weiterhin sollen gemäß der Erfindung in der Bildsignalaufzeichnung die Zeilen voneinander getrennt sein.

Fig. ι ist ein Grundriß einer Einrichtung zur Aufzeichnung von Fernsehbildsignalen, die von einer Zeilensprungabtastung herrühren;

Fig. 2 ist ein Aufriß der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung;

Fig. 3 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, zeigt jedoch die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung oder eine ähnliche Einrichtung bei der Wiedergabe der aufgezeichneten Bildsignale;

Fig. 4 ist eine Ansicht eines Stücks eines Aufzeichnungsstreifens, welcher eine Bildsignalaufzeichnung gemäß der Erfindung enthält.

In der Zeichnung bedeutet 10 eine Vorrichtung zur Herstellung eines Fernsehbildes in Form einer Braunschen Röhre, auf deren mit 12 bezeichnetem Schirm Zeilen mittels eines abgelenkten Strahls 14 gezeichnet werden. Die Kathodenstrahlröhre oder Braunsche Röhre 10 soll einen Schirm 12 mit sehr kurzer Nachleuchtdauer besitzen. Mittels des Ablenkjochs 16 wird der bildmodulierte Strahl 14 auf dem Schirm 12 längs getrennter Abtastzeilen abgelenkt. Dabei wird der Raster wie gewöhnlich nach dem Zeilensprungverfahren durchlaufen. Gemäß der Erfindung sollen dabei die Zeilen einer Zeilenserie oder eines Feldes einen größeren Abstand besitzen, als es bei der Benutzung einer Braunschen Röhre zur Bildwiedergabe der Fall ist. Das Seitenverhältnis des Rasters kann dabei, aber muß nicht unbedingt 4 : 3 betragen, wie in einem gewöhnlichen Fernsehbild. Das Seitenverhältnis hängt von der Wanderüngsgeschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums, nämlich des Kinofilms 17 ab. Der Strahl 14 schreibt dabei ein vollständiges Raster auf dem Schirm 12 der Röhre 10, und der Film läuft mit konstanter Geschwindigkeit. In der nachfolgenden Beschreibung wird angenommen, daß die Rasterzeilen auf der Braunschen Röhre in der oder entgegengesetzt der Filmlaufrichtung abgetastet· werden sollen. Der Einfachheit halber sollen diese Zeilen als waagerechte Zeilen bezeichnet werden. Jedoch kann natürlich die Braunsche Röhre in beliebiger Weise

gedreht und die Filmlaufrichtung entsprechend gewählt werden.

Der Elektrodenaufbau der Braunschen Röhre io ist der übliche. Die Röhre io besitzt demnach eine Steuerelektrode, der die Bildsignale zugeführt werden, und zwar in der üblichen Weise von einem Verstärker 2i, in welchem neben der Verstärkung gegebenenfalls noch eine Wiedereinführung der mittleren Bildhelligkeit stattfindet und dessen Ausgangsspannung die Strahlintensität moduliert. Ein zusammengesetztes, aus Bildhelligkeitssignalen und Synchronisierimpulsen bestehendes Signal, wie es von dem zweiten Gleichrichter eines Fernsehempfängers oder auch von einer Fernsehkamera geliefert wird, wird dem Verstärker 21 und einer Synchronimpulsabtrennstufe 22 zugeführt. Von der Ausgangsseite der Stufe 22 wird der horizontale und der vertikale Ablenkgenerator 24 und 25 gesteuert. Die beschriebene Einrichtung eines Verstärkers 21, einer Trennstufe 22 und zweier Ablenkgeneratoren entspricht der normalen Anordnung in einem Fernsehempfänger, dessen Kathodenstrahlröhre zur Bildwiedergabe dient, so daß ein solcher Fernsehempfänger leicht für die ernndungsgemäßen Zwecke benutzt werden kann.

Gemäß Fig. 4 wird jede Bewegung des Abtaststrahls 14 über die ganze Leuchtschirmnäche 12 wie gewöhnlich durch einen Synchronisierimpuls eingeleitet, und die entstehende Aufzeichnung auf dem Film 30 besteht also aus Zeilenpaketen A und B, und zwar nach dem beim Fernsehen bei der Sendung und beim Empfang verwendeten Zeilensprungprinzip. Beim Zeilensprungverfahren wird jede vollständige Ablenkung A und B des Abtast-Strahls 14 über die ganze Leuchtschirmnäche als Feld bezeichnet, wobei die Zeilen eines Feldes zwischen den Zeilen des vorhergehenden Feldes liegen und zwei derartige Felder oder Zeilenserien zu einem Bilde gehören. So können beispielsweise die Impulse, welche den Feldern A und B zugeordnet sind, einen Abstand von Vco Sekunde haben, was der normalen Felddauer entspricht. Ein vollständiger Zyklus für ein Bild mit Einschluß der Rücklaufzeit jeweils zur Beendigung der beiden Felder besteht aus 525 horizontalen Zeilen.

Es sei bemerkt, daß der Filmstreifen 30 einem Ausschnitt aus dem Film 17 nach Fig. 1 entspricht. Der Film 17 in Fig. 1 und 2 kann in geeigneter Weise mit bekannten Mitteln angetrieben werden, so daß er während der Aufzeichnung im Fokus gehalten wird und sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Geeignete Filmführungsmittel, Abdeckungen und Filmfenster werden vorausgesetzt. Bei der vorgeschlagenen Einrichtung nach Fig. 1 und 2 läuft der Film von einer Vorratsrolle 32 ab und über die Aufzeichnungsstelle auf eine Aufwickelrolle 33 auf. Mit 36 und 37 sind eine angetriebene Rolle und eine Andruckrolle bezeichnet. Eine weitere angetriebene Rolle bzw. Andruckrolle ist mit 38 bzw. 39 bezeichnet. Die Rollen 37 und 39 können Rillen 43 und 44 zum Eingriff der Zähne der Rollen 36 und 38 besitzen. Die Zähne der Zackenrollen haben solche Abstände, daß sie in die Filmlöcher 51 eingreifen. Es sei bemerkt, daß die Zähne 46 nicht unbedingt den Film antreiben müssen. Jedoch kann der Filmantrieb mittels dieser Zähne zur Erreichung eines Gleichlaufs mit der Strahlablenkung von Nutzen sein. Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die Rollen 37 und 39 mit Riemenscheiben, die über einen Riemen 53 gekoppelt sind, ausgerüstet, um den Film in der Aufzeichnungszone gebührend zu entlasten. Die Welle 55 der Rolle 37 kann mit einer Riemenscheibe 58 versehen werden, die über einen Riemen 59 mit einer Riemenscheibe 62 auf der Rotorwelle eines Motors 63 gekoppelt ist. Da Verfahren zum gleichförmigen Antrieb eines Filmstreifens bekannt sind, ist der Filmantriebsmechanismus in Fig. 2 lediglich prinzipiell dargestellt und kann natürlich auch noch Schwungmassen und mechanische Filter enthalten. Ein sehr konstanter Filmantrieb mit einer langsamen Schwankung der Geschwindigkeit von etwa V400 ist für die vorliegende Erfindung erwünscht. Der Motor 63 kann über eine Steuer- und Speiseeinrichtung 64 gespeist werden. Da die horizontalen Synchronisierimpulse der Trennstufe 22 gleiche Zeitabstände besitzen, ist mit 66 eine Verbindung der Trennstufe zur Einrichtung 64 bezeichnet. Der Motor 63 kann ein Synchronmotor sein, der von der Einrichtung 64 mit konstanter Frequenz gespeist wird. Der Motor 63 kann aber auch ein Induktionsmotor mit einer Induktionsbremse und einer Phasenvergleichseinrichtung sein, welche die Motorgeschwindigkeit mit der tatsächlichen Geschwindigkeit der Filmantriebswelle 55 gs vergleicht, so daß jeder Schlupf zwischen dem Motor und der Welle 55 kompensiert wird. Derartige Kompensationseinrichtungen sind ebenfalls bekannt. Die Aufwickelrolle 33 wird in Fig. 2 von einem getrennten Motor 71 angetrieben, dessen Geschwindigkeit leicht in geeigneter Weise gesteuert werden kann. Auf diese Weise kann der Film 17 auf die Aufwickelrolle 33 auflaufen, ohne den Film einem zu starken Zug auszusetzen, der die Filmgeschwindigkeit in der Aufzeichnungszone beeinflüssen würde.

Beim Betrieb der Einrichtung nach Fig. 1 und 2 werden die Zeilen auf dem Film unter geeigneten optischen Bedingungen und bei geeigneter Einstellung der Rastergröße auf den Leuchtschirm aufphotographiert. Diese Zeilen bilden auf dem Film eine Reihe von rhombischen Bildern des abgetasteten Rasters. Die Schwärzung der Zeilen entspricht der Bildsignalmodulation, welche am Abtaststrahl 14 liegt. Diese rhombischen Bilder sind in Fig. 4 auf dem Film 30 mit A und B bezeichnet. Der Filmlaufweg innerhalb Veo Sekunde ist der Abstand einer Zeilenlänge plus etwa 10% für die geeignete Trennung der rhombischen Zeilenpakete A und B. Wenn die Perforationslöcher 51 den in Fig. 4 dargestellten Abstand besitzen, ist der Abstand der rhombischen Rasterbilder gleich dem doppelten Lochabstand. Wenn man beispielsweise annimmt, daß die Kosten eines 35-mm-Films mit 24 Bildern je Sekunde für eine Wiederabspieleinrichtung tragbar sein würden, so folgt, daß ge-

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maß der Erfindung ein i6-mm-Film mit entsprechend geringeren Kosten verwendet werden kann. Der i6-mm-Film würde bzw. könnte also mit der doppelten Geschwindigkeit wie der 35-mm-Film laufen, d. h. mit ungefähr 60 m pro Minute, und würde dann ungefähr dieselben Kosten verursachen wie ein 35-mm-Film mit etwa 30 m pro Minute Laufgeschwindigkeit in der bisher üblichen Betriebsweise.

Gemäß der Erfindung können je Sekunde 60 getrennte Felder aufgezeichnet werden. Wenn man annimmt, daß in Fig. 4 ein 16-mm-Film gezeichnet ist, würde die aufgezeichnete Zeilenlänge 0,9 des Doppelten des Perforationsabstandes betragen, d.h. 0,9X15,25 mm = 13,7 mm. Die Höhe der einzelnen Felder würde 9,65 mm betragen, und jedes Feld würde ungefähr 93 % von 262, d. h. 234 Zeilen, enthalten. In dem beschriebenen Beispiel ist der Zeilenabstand ungefähr das Doppelte desjenigen eines Zeilensprungbildes. Die aufgezeichnete Zeilenlänge würde etwa 13,7 mm betragen, was ungefähr bei einem normalen 16-mm-Film der Fensterbreite von 10,5 mm entspricht oder bei einem 35-mm-Film einer Fensterbreite von 21 mm. Es sei betont, daß diese Zahlen nur Beispiele darstellen und eine Verbesserung von etwa 35% bezüglich der Filmkorneffekte darstellen im Vergleich zu dem Fall, daß man einen 16-mm-Film zur Photographie der auf dem Leuchtschirm entstehenden Bilder verwenden würde. Außerdem wird durch die Erfindung eine bessere Wiedergabe der Bildeinzelheiten erreicht, da die Zeilen beim Abspielen der Aufzeichnung sich nicht überlappen. Der Film 17 ist vorzugsweise ein Umkehrnegativ. Gemäß der Erfindung kann man aber auch einen gewöhnlichen Film zur Aufzeichnung benutzen und zur Erzielung des Positivs ein Kontaktkopierverfahren verwenden.

Die Fig. 3 ist eine Darstellung einer Wiedergabeeinrichtung, d. h. einer Einrichtung zum Abspielen des auf dem Film aufgezeichneten Programms. Die Einrichtung ist identisch bzw. ähnlich der in Fig. 1 und 2 dargestellten. Ein Filmstreifen iy^a wird mittels einer Braunschen Röhre io^a abgetastet. Hinter dem Film liegt eine Photozelle 74, so daß sie von dem Abtastlicht getroffen wird. Zum Abspielen einer Filmaufzeichnung wird der Kathodenstrahl 14° natürlich nicht moduliert. Vielmehr erfährt das Leuchtschirmlicht beim Durchgang durch den Film eine Modulation. Man muß also den Verstärker 21 in Fig. 1 von der Röhre io^a abtrennen, wenn die Einrichtung nach Fig. 1 zum Abspielen einer Filmaufzeichnung benutzt werden soll. Mit 76 ist eine Linse oder ein Linsensystem zur Sammlung des den Film passierenden Lichtes auf die Photokathode bezeichnet. Die Ablenkung des Strahls 14" geschieht mittels eines Ablenkjochs i6^a. Dieses wird durch den Ablenkgenerator 78 geeignet gespeist. Außerdem ist noch ein Hilf s j och 82 vorgesehen, dem eine Wobbeifrequenz für den Leuchtfleck von einem Generator 84 zugeführt wird. Wenn man die Einrichtung nach Fig. 1 zum Abspielen des Films 17 benutzt, kann das Joch 16 an Stelle des Jochs i6^a treten, und es können die Ablenkströme so wie in Fig. 1 dargestellt geliefert werden. Die Röhre 10 in Fig. 1 kann außerdem mit einem Hilf s j och 82 versehen werden, welches für den Fall der Aufzeichnung auf den Film 17 ausgeschaltet wird. Wenn der Strahl 14" in Fig. 3 eine Zeile auf dem Film 17° unter Zuhilfenahme des Hilfsjochs 82 abtastet, so wird eine vollständige Ausleuchtung der abgetasteten Zeile erreicht, und das Herauswandern des Lichtflecks quer zur Zeilenrichtung kann nicht zu Störungen führen, da der Film zwischen den einzelnen Zeilen, wie oben erwähnt, geschwärzt ist.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Einrichtung zur Aufzeichnung von Bild-Signalen, welche der Abtastung einer Szene oder eines Bildes entsprechen, mit Einrichtungen zur Herstellung eines Abtastflecks, mit Einrichtungen zur Ablenkung desselben längs zweier Ablenkkoordinaten und somit zur Zeichnung eines Rasters, welcher aus Zeilen, die den Zeilen der ursprünglichen Abtastung entsprechen, besteht, mit Einrichtungen zur Modulation der Intensität des Abtastflecks entsprechend den Bildhelligkeitssignalen und ferner mit Einrichtungen zur Bewegung eines Aufzeichnungsstreifens mit konstanter Geschwindigkeit, so daß die vom Abtastfleck ausgestrahlte Energie auf den Streifen abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenlaufrichtung parallel zur Zeilenrichtung ist und die Strahlungsenergie auf dem Streifen in Form von rhombisch verzerrten Rastern mit in der Streifenlängsrichtung liegenden Zeilen aufgezeichnet wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgezeichneten Zeilen auf dem Streifen einen gegenseitigen Abstand besitzen.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2 für Zeilensprungsignale, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastfleck längs getrennter Zeilen abgelenkt wird, die abwechselnden Zeilen des Orginalbildes entsprechen, so daß jedes vollständige Originalbild in Form von zwei Rastern aufgezeichnet wird, die in der Längsrichtung des Aufzeichnungsstreifens voneinander getrennt sind.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Abtastflecks aus einer Kathodenstrahlröhre besteht, deren Leuchtschirm eine geringe Nachleuchtdauer besitzt, und daß als Aufzeichnungsstreifen ein photographischer Film benutzt wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Aufzeichnungsstreifen ein Kinonegativfilm benutzt wird.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aufzeichnungsstreifen in Form eines Kinoumkehrfilms benutzt wird.
7. 7· Einrichtung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ebenfalls zur Wiedergabe der Signale eines Aufzeichnungsstreifens geeignet ist, ihre Modulationseinrichtung ausgeschaltet werden kann und eine strahlungsempfindliche Einrichtung in der Richtung der Energieausstrahlung hinter dem Aufzeichnungsstreifen angebracht werden kann.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 3 und 7, gekennzeichnet durch eine Photozelle und eine Linse zur Erzeugung von Bildsignalen bei der Abtastung der Zeilen jedes Feldes des Aufzeichnungsstreifens.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastfleck in der Richtung senkrecht zur Zeilenrichtung gewobbelt ist.

   Angezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 673 180.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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