DE938699C - Verfahren zur Wiedergabe farbiger Bilder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergabe farbiger Bilder unter Verwendung von mindestens drei auf pass-end gewählte Wiedergabefarben bezogenen, in drei Teilfarbenauiszügen darzustellenden Farbkomponenten.

Bei der Wiedergabe farbiger Bilder wendet man meist das Dreifarbenprinzip an, d.h., man zerlegt das Original in drei, auf passend gewählte Wiedergabefarben bezogene Teilfarbkomponenten. Beim

ίο farbigen Fernsehen werden die Teilfarbkomponenten für die Übertragung in elektrische Teilfarbsignale umgesetzt und beim Empfänger wieder in Lichtreize von entsprechender Farbe zurückverwandelt. Die Überlagerung dieser Lichtreize ergibt die ursprüngliche Farbe des Originals. Bei der Farbphotographie werden die Teilfarbkomponenten als Farbau'szüge unmittelbar registriert, welche die Komponenten je nach der Art des Verfahrens beispielsweise in Form einer Grauskala, einer Farbskala, eines Rasterbildes od. ä. enthalten. Die Überlagerung der Farbauszüge ergibt wieder das tursprüngEche Bild.

Um eine naturgetreue Farbwiedergabe zu erzielen, muß das Größenverhältnis der Farbkomponenten unverändert erhalten bleiben. Jede Verfälschung dieses Verhältnisses hat Farbfehler zur Folge. Insbesondere treten bei Wiedergabeverfahren, deren Kennlinie nicht linear ist, amplituidenabhängige Farbfehler auf, so daß solche nichtlinearetti Wiedergabeverfahren nur bestimmte, ausgezeichnete Farb-

töne farbodohtig und unabhängig von ihrer Helligkeit wiederzugeben vermögen. Dies sind die Farbtöne, deren Farbkomponenten entweder gleich groß oder gleich Null sind, also die Wiedargabefarben selbst, die drei Doppelmonochrome und diejenige Farbe, welche sich aus drei Komponenten von gleicher Größe zusammensetzt. Alle anderen Farben, die diese Bedingung nicht erfüllen, d.h. also alle Farben, deren Komponenten nicht gleich groß oder ίο gleich Null sind, werden bei der Wiedergabe durch ein nichtlinearies Verfahren verfälscht.

Bei den bisher bekanntgewordenen DreifarbenverfahiDen werden im allgemeinen die weißen — also die nichtfarbigen — Töne durch drei Komponenten gleicher Größe wiedergegeben. Auf diese Weise bleibt -die Grauskala neutral, und ein- Farbstich der Weißtöne abhängig von der Helligkeit wird vermieden.

Bei allen anderen — den eigentlichen — Farbtönen treten jedoch, die obenerwähnten amplitudenabhängigen Farbfehler auf. Diese Amplitudenabhängigkeit der Farbe wirkt sich, besonders nachteilig aus bei den Gesichts- und Hautfarben, deren Verzerrung besonders störend und unnatürlich wirkt. Die Erfindung hat zur Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden, und besteht darin, daß unter Verwendung von mindestens drei auf passend gewählte Wiedergabeverfahren bezogenen, in drei Teilfarbenauszügen darzustellenden Farbkomponenten die Grundfarben so bestimmt werden, daß das Verhältnis der für die Farbmischung· maßgebieinden Größen mindestens zweier Farbkomponenten für eine - ausgewählte, von Weiß verschiedene Farbe gleich Eins ist, so daß sie bei der" Wiedergabe auf -identische Punkte der Wiedergabekennlinie des Verfahrens führen, während das Größenverhältnis der Farbikomponentenbei der Wiedergabe von Weiß in einem von Eins abweichenden Verhältnis steht.

Vorzugsweise wird eine Gesichtsfarbe als solche Farbe ausgewählt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nun in folgendem an Aulsführungsbeispielen und an Hand der Zeichnung 'erläutert. _:

Fig. ι dient zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung mit Hilfe des bekannten lCI-Farbdreiecks,· ■ Fig. 2 zeigt die nidhtlineare Kennlinie eines Farbwiedergabeverfahrens, und

Fig. 3 veranschaulicht iden Einfluß einer solchen nichtlinearen Kennlinie auf die Farbwiedergabe; Fig. 4, 5 rand' 6 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele für 'die Anwendung des exfindungsgem'äßen Verfahrens bei der Fernsehübertragung und Fig. 7, 8 (und -9 Auisführungsbeispiele seiner Anwendung in der Farbphotographie. Bekanntlich ist eine Farbe, z. B. eines Lichtes oder 'eines Gegenstandes, durch den Farbton und die Sättigung bestimmt. Diese Defoliation ist jedoch, empirisch xand unterliegt im allgemeinen subjektiven Einflüssen. Man hat deshalb objektive Farbkoordinatensysteme geschaffien, darunter das in Fig. ι dargestellte, heute allgemein verwendete ' ICI-Farbkoordinatensystem. In diesem System ist eine Farbe eindeutig durch ihre x- und j/-(und z-) Komponente- bestimmt, in der üblichen Form des ΙΟΙ-Systems werden die ^-Komponenten längs der Abszisseniachse 10, die y-Komponenten längs der Or.dmatenachse 11 aufgetragen.. Die Spektralfarben liegen auf dem Kuxvenzug 12, -.die Purpurfarben auf der .geraden Strecke 13. Die drei Grundfarben eines Dreifarbenverfahrens, beispielsweise Blau, Grün und Rot, bilden die- Ecken 14, 15 und 16 eines Dreiecks. Dieses umgrenzt 'das Gebiet, innerhalb welchem jede beliebige Farbe durch additive Mischung " der drei -Grundfarben in entsprechendem Größenverhältnis wiedergegeben werden kann. Innerhalb dieses Dreiecks befindet sich der sogenannte Weiß-Punkt 17.

Es ist darauf hinzuweisen, daß das ICI-Koordinatensystem nur Größenverhältnisse angibt. Die Absolutwerte der Farbkomponenten und damit die Helligkeit sind aus ihm nicht zu 'entnehmen.

Soll eine Farbe z. B. durch additive Mischung dreier verschiedenfarbiger Lichter wiedergegeben werden, so kann man das 'erforderliche Größenverhältnis der Komponenten in bekannter .Weise aus der Lage, dar jeweiligen Farbpunkte innerhalb des durch die drei Grundfarben gebildeten Dreiecks ableiten. Bei den bis heute bekanntgewo'rdenen Farbwiedergabeverfahren werden die Grundfarben (Grün, Rot und Blau) im allgemeinen so gewählt, daß die Überlagerung der drei Lichter mit einem-Größenvexhältnis gleich Eins (Rot : Grün : Blau = ι: ι: ι) Weiß ergibt.

Im Gegensatz dazu werden bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die Grundfarben so gewählt, daß die Überlagerung von drei oder mindestens zwei Komponenten mit gleicher Intensität eine ausgewählte, von Wieiß verschiedene Farbe ergibt. Demgemäß wird natürlich Weiß durch Farbkomponenten wiedergegeben, deren Größenverhältnis von Eins abweicht.

Wie bereits oben -erwähnt wurde, können die »Teilfarbkomponenten« in den verschiedenen Stufen eines Wiedergabeverfahrens verschiedener physikalischer Art sein. Beim Farbfernsehen werden sie für die Übertragung in Farbteilsignale verwandelt. Die Größe, d.h. der wirksame Betrag der Farbkomponenten, 'die für die Wiedergabe ausschlaggebend ist, ist dann die Größe der entsprechenden Signale. Bei der Farbphotographie oder beim Färbdruck kann der wirksame Betrag der Komponenten durch die veränderliche Dichte einer schwarzweißen oder farbigen Platte, die veränderliche Punktgröße einer Rasterplatte od. ä. dargestellt sein. Es leuchtet ein, daß die »Größe« dieses wirksamen Betrages nicht in ,allen Fällen durch eine einfache Messung bestimmt werden kann. Gegebenenfalls können sogar die Maßstäbe für die wirksamen Beträge der drei Farbkomponenten voneinander abweichen. Diese Maßstäbe werden dann willkürlich so gewählt, daß Farbkoniponenten, die, in zugehörigen Maßstäben gemessen, von gleicher Größe sind, oder in anderen Worten ausgedrückt, ein Größenverhältnis von Eins aufweisen, auf identische Punkte der Wiedergabekennlinien des Verfahrens führen. Eine Farbe, welche solche Farbkomponenten »glei-

■ eher Größe« besitzt, wird unabhängig von ihrer Helligkeit (Amplitude) stets farhrichtig wiedergegeben, wie dies weiter unten im einzelnen erklärt werden soll. Voraussetzung dafür ist natürlieh, daß die für die dnei Grundfarben gültigen •Kennlinien des Wiedergabeverfahrens mindestens angenähert übereinstimmen.

Die gemäß der Erfindung durch drei Komponenten von gleicher Größe wiedergegebene ausgewählte

ίο Farbe ist dadurch ausgezeichnet, daß sie stets unabhängig von ihrer Helligkeit unverfälscht wiedergegeben wird, selbst wenn die Kennlinde des Verfahrens nicht linear ist. Dies soll an Hand der Fig. 2 und 3 erläutert werden.

Fig. 2 stellt eine häufig vorkommende, nichtlineare Kennlinie ,dar. Diese gibt den Zusammenhang zwischen ,dem Originalwert und dem wiedergegebenen Wert entweder eines ganzen Prozesses oder eines Teiles desselben wieder. Beispielsweise kann sie das Verhältnis darstellen zwischen der Helligkeit - der Farbkomponenten eines Punktes auf dem Original und der Helligkeit des entsprechenden Punktes auf dem Leuchtschirm der Empfangsröhre, gesehen durch das entsprechende Farbfilter hindurch. Wie bereits oben erwähnt, müssen die Kennlinien eines Farbwiedergabeverfahrens bezüglich der verschiedenen Farbkomponenten im wesentlichen übereinstimmen, oder es müssen mindestens die den einzelnen Komponenten zugeordneten Kennlinien so weit ähnlich sein, daß sie durch eine lineare Umformung angenähert zur Deckung gebracht werden können. In dem letzten Fall werden die Maßstäbe für die einzelnen Kennlinien so gewählt, daß die Wiedergabe von Farbkomponenten »gleicher wirksamer Beträge« oder mit einem »Größenverhältnis gleich Eins« auf einander entsprechende Punkte der einzelnen Kennlinien führt. !Eine solche Kennlinie besteht aus dem Anlaufteil 120, dem mittleren Teil 121 und dem Sättigungsgebiet 122. Die Maßstäbe der beiden Achsen 123 und 124 werden so gewählt, daß eine mit der Einheit übereinstimmende Komponente 125 ebenfalls wieder als eine Komponente 126 gleich der Einheit wiedergegeben wird. Andere Komponenten, beispielsweise vom Wert 127 oder 128, werden mit verfälschtem Absolutwert 129 oder 130 wiedergegeben. Das Größen verhältnis mehrerer Komponenten wird durch die Kennlinie so lange nicht verfälscht, als diese gleiche Größe besitzen, d. h., wenn sie auf den gleichen Punkt der Kennlinie führen. Dies gilt nicht mehr, wenn die Komponenten von ungleicher Größe sind. Es werde beispielsweise eine Farbe wiedergegeben mit den in Fig. 3 dargestellten Farbkomponenten 25, welche .(in einem willkürlichen Maßstab) sich beispielsweise wie ι :o,5 :o,25 verhalten. Nach der Übertragung ergeben sich die Komponenten 26, deren Größenverhältnis infolge der mangelnden Linearität der Kennlinie nunmehr 1 :0,53 :0,113 beträgt. Diese Verfälschung ist aber nicht konstant, sondern von dem Absolutwert der Farbkomponenten, d.h. von ihrer Helligkeit, abhängig. Dies ist leicht 'einzusehen. So führen beispielsweise die Farbkomponenten 27, deren Größenverhältnis zwar gleich dem der Komponenten 25, 'deren Absolutwert abier nur halb so groß, also 0,5 =0,25 =0,125, i^st> ^aui ¹^ Komponenten 28, deren Verhältnis 0,5:0,107:0,117 beträgt. Das' nichrtlineare Verhalten wird oft durch das sogenannte »Gamma« gekennzeichnet. Dieser Wert wird bei der Photographic häufig verwendet und ist auch beim Fernsehen üblich. Im allgemeinen bezeichnet das Gamma die Neigung des ausgeniuitzten (mittleren) Teiles der Kennlinie, wenn Eingangsund Ausgangsgrößen in doppelt logarithmischem Maßstab dargestellt sind. Wird beispielsweise in der Fig. 2 die Eingangsgröße in Richtung der Achse 123 und die Ausgangsgröße in Richtung der Achse 124, beide logarithmisch, aufgetragen, dann entspricht das Gamma der Neigung des Abschnittes 121. Entsprechend der doppelt logarithmischen Auftragung entspricht einem Gamma gleich Eins eine lineare, einem Gamma gleich Zwei eine quadratische Kennlinie und so fort. Gammawerte von 2,5 bis 2,75 treten häufig beim Fernsehen auf. Sie ergeben sich aus der Kennlinie der bei der Wiedergäbe verwendeten Kathodenstrahlröhren, bei welchem die Schirmhelligfeeit etwa mit der Potenz 2,75 von der Steuergitterspannung abhängig ist.

Die Lage der den Komponenten 25, 26, 27 und 28 entsprechenden Farbpunkte ist in Fig. 1 eingetragen. Die Punkte der ursprünglichen Farben mit den Komponenten 25 und 27 fallen zusammen, da ihr Größenverhältnis übereinstimmt, dagegen sind die wiedergegebenen Farbpunkte 26 und 28 erheblich, und zwar in verschiedener Richtung gegenüber den ursprünglichen Farbpunkten, verschoben. Diese AmpHtudenabhängigkeit der Farbwiedergabe eines nichtlinearen Verfahrens tritt bei allen Farben mit folgender Ausnahme auf: 1. die Wiedergabefarben Blau, Grün und Rot, welche jeweils nur durch eine Komponente wiedergegeben werden, während die anderen beiden gleich Null sind, 2. die Doppelmonochrome 20, 21 und 22, bei welchen zwei Komponenten gleiche Größe haben, während die dritte gleich Null ist, und 3. die Farbe, für welche alle drei Komponenten gleiche Größe besitzen oder — in anderen Worten — bei welcher das -Größenverhältnis der Komponenten gleich Eins ist.

In allen diesen Fällen bewirkt 'eine Nichtlmearität der Wiedergabekennlinie nur eine- Verfälschung der Helligkeit, welche aber die Güte der Bilder nur geringfügig beeinträchtigt. Als gegen Nichtlinearität unempfindliche Farbe 3 wird nun eine solche Farbe gewählt, deren verfälschte Wiedergabe besonders störend wirken würde.

Dies ist in besonders starkem Maße der Fall bei den Gesichts- und Hautfarben, gegen deren unrichtige Wiedergabe das menschliche Auge besonders empfindlich ist. Untersuchungen haben die sehr bemerkenswerte 'Tatsache ergeben, daß praktisch alle Gesichtsfarben innerhalb eines verhältnismäßig kleinen Gebietes 19 liegen und daß die subjektiv großen Unterschiede, beispielsweise zwischen einer blassen und einer sonngebräunten Hautfarbe, weniger auf einer Veränderung des Farbtones als vielmehr der Helligkeit beruhen. Das Gebiet, welches

die im allgemeinen vorkommenden Gesichts- utnd Hautfarben umfaßt, ist in keiner Richtung größer als der doppelte Wert der SchweUenempfin'dlichkeit des Auges gegen Farbtonvieränderumgen. In Rich-S tung der x-Achse ist dieses Gebiet durch die Koordinaten x= 0,39 und 0,44, in Richtung der y-Achse durch die Koordinaten y = 0,37 und 0,345 begrenzt. In einem Wiedergabesystem, welches auf ein Kompflnentenverhältnis von 1 :1 : 1 für Weiß- eingestellt ist, würde bei allen Gesichtsfarben die rote Farbkomponente stets größer sein, als die grüne und diese wiederum größer als die blaue. Genau genommen gilt das natürlich nur für solche Gruppen von Wiedergabefarben, im allgemeinen Blau, Grün und Rot, wie sie heute verwendet werden und wie sie als Beispiel in der Fig. 1 dargestellt sind. Es könnein natürlich gelegentlich Gesichtsfarben auftreten, 'die sich außerhalb dieses Gebietes befinden. Sie liegen aber trotzdem immer noch so nahe an diesem Gebiet, daß auich ihre Wiedergabe mittels des ernndungisgernäßiem Verfahriens ohne störende Farbvierfälschuiig möglich ist.

. Die obenerwähntein Tatsachen liefern eine Erklärung für die starke Empfindlichkeit der Hautfarben gegen dme Wiedergabe durch nichtlineare Verfahren. Infolge des großen, von den Gesichtsfarben überdeckten Helligkeitsbereiches, der, wie oben ausgeführt wurde, für den subjektiven Eindruck maßgebend ist, treten bei der Wiedergabe durch .ein nidrüineares Vier fahr en erhebliche Verfälschungen der Farbtöne auf, welche wiederum um so mehr auffallen, als sich die Gesichtsfarben in Wirklichkeit rar innerhalb des engbegrenzten Farbtonbereiches befinden. Dies ist besonders auffällig, wenn beispielsweise Gesichter des dunklen und des blassen Hauttones nebeneinander erscheinen. -

Vorzugsweise werden deshalb die drei Grundfarben so abgestimmt, daß eine ausgewählte, im Farbdreieck innerhalb - des Gebietes der Gesichtsfarbe liegende Farbe auf drei gleich große Komponenten führt. Diese Farbe wird dann auch bei Verwendung eines nichtlinearen Verfahrens stets richtig unabhängig von ihrer Helligkeit wiedergegeben. Bei 'der geringen Größe des Gesichts-" farbenberaiches, welcher, wie bereits erwähnt, nur geringfügig die Empfindlichkeitsschwelle für Farbtonverändeiriuing¹ überschreitet, bedeutet das aber, daß. mit 'einem solchen Verfahrein praktisch sämtliche Gesichtsfarben farbrichtig wiedergegeben werden können. Die dafür in Kauf genommene geringfügige Abhängigkeit der Grauskala von der Helligkeit ist dem, gegenüber nur als untergeordneter Nachteil zu betrachten, da diese Verfärbung der Grauföne in vielen Fällen durch geeignete Maß.-nahmen bei der Aufnahme (Wahl der Beleuchtung, Wahl der Hinteargrumdfarben usw.) innerhalb tragbarer Grenzen gehalten werden kann. Für das menschliche Auge stellt 'die Gesichtsfarbe ein viel schärferes Kriterium der Güte der Farbwiedergabe dar als die Aufrechterhältung einer stets neutralen Grauskala. Die Bezugnahme .des Farbisystems auf die Gesichtsfarbe scheint unter diesem Gesichts¹ punkt auch objektiv richtiger als die Bezugnahme auf den Weißpunkt, der von der Beleuchtung und anderen Einflüssen stark abhängig ist.

Wird nun 'eine Gesichtsfarbe durch Komponenten gleicher Größe wiedergegeben, folgt daraus, daß das Komponentemvierhältnis für Weiß von Eins abweicht. Mit Rücksicht auf .die obenerwähnte Lage der Gesichtsfarben wird dann die blaue Komponente von Weiß größer sein als die grüne Komponente ,und diese wiederum größer als die rote.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Bedingung gleicher Größe für die Komponenten nicht unbedingt streng erfüllt sein muß. Die Vorteile der Erfindung können auch mit einem Verfahren in zufriedenstellender Weise erreicht werden, wenn die ausgenutzte Gesichtsfarbe lediglich mit einem Rot-Grün-Verhältnis gleich Eins wiedergegeben wird, während die blaue Komponente eine abweichende Größe aufweist. Weiß wird in diesem Fall mit einer Grünkomponente wiedergegeben, welche größer ist als die Rotkomponente, und die Farbe, welche mit einem Komponenten verhältnis von 1:1:1 wiedergegeben wird, liegt auf einer Geraden 18, welche den Punkt 14 (Blau) mit dem Gebiet der Gesichtsfarbe verbindet. Auch in diesem Fall sind die Farbtonveränderungen praktisch vernachlässigbar, da das Auge gegen Veränderungen der bläuen Komponente wesentlich unempfindlicher ist als gegen Veränderungen der grünen oder roten Komponente bzw. gegen .eine Veränderung des Rot-Grün-Verhältnisses. Andererseits ist es in diesem Fall möglich, Farhtonveränderungien der neutralen Grautöne zu verringern. Vorzugsweise wählt man für die mit gleichen Komponenten wiederzugebende Farbe einen Punkt auf der Geraden 18 in gleichem Abstand vom Weißpunkt und vom Gesichtsfarbengebiet.

Die Erfindung ist also nicht nur darauf .eingeschränkt, daß eine Gesichtsfarbe als »ausgezeichnete Farbe« verwendet wird. Vielmehr kann irgendeine beliebige von Weiß verschiedene Farbe gewählt werden, deren amplitudemunabhängige, farbgetreue Wiedergabe vor allen anderen Farben wünschenswert erscheint. Diese Farbe wird dann durch gleiche Komponenten wiedergegeben oder in dem obenerwähnten Sonderfall mit einem Rot-Grün-Verhältnis gleich Eins.

Wird das .erfedungisgemäße Verfahren beim Farbfernsehen verwendet, dann muß. die Aufnahmeapparatus so· abgeglichen werden, daß die ausgewählte Farbe an dessen Ausgang Farbteilsignale mit .dem gewünschten Größenverhältnis, also beispielsweise alle Signale, oder das rote und grüne Signal mit gleicher Größe erzeugt.

Es liegt auf der Hand, daß, zu diesem Zweck ein besonders gewählten:· Satz von Grundfarben verwendet werden kann. Die Spektralempfindlichkeit des Aufnahmegerätes muß dann so an diesen Satz angepaßt werden, daß drei Signale gleicher Größe bei der Aufnahme der ausgezeichneten Gesichtsfarbe gebildet werden. Der Empfänger muß ebenfalls auf .diesen Satz von Grundfarben abgeglichen ^! sein, so daß er ,die ausgewählte Fairbe wiedergibt, wenn er mit drei Teilfarbsignalen gleicher Größe jespeist wird.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Aufnahme- und Wiedergabegeräte, welche mit einem der üblichen Sätze von Grundfarben arbeiten, durch geeignete Maßnahmen an das Prinzip der Erfindung anzupassen, so daß eine ausgewählte Farbe durch Signale gleicher Größe, Weiß dagegen durch Signale ungleicher Größe übertragen wird.

Solche angepaßten Fernsehsysteme sind schematisch in dem Blockschaltbild der Fig. 4 und 5 dargestellt. Die für .die Fernsehübertragung notwendigen Hilfsgeräte sind heute Allgemeingut der Technik und sind deshalb in der Zeichnung weggelassen, soweit sie nicht für das Verständnis der Anordnung notwendig sind.

Das in Fig. 4 schematisch dargestellte System verwendet das sogenannte Simultanprinzip. Drei Aufnahmekameras 40, 41 und 42 des Senders sind einzeln den drei Aufnahmegrundfarben zugeordnet. Die drei Earbteilsignale werden gemeinsam mittels eines Senders 43 über die Funkverbindung 44 zum Empfänger 45 übertragen. Dort werden die Signale getrennt und speisen drei Empfängerröhren 46, 47 und 48. Ein Farbspalter 49 dient auf der Sendeseite zur Aufteilung der Farbkomponenten und ein ähnlicher Farbspalter 50 zur Überlagerung· der Bilder beim Empfänger. Vor den Kameras befinden sich die Autfnahmefarbfilter 53 und auf der Empfängerseite die entsprechenden Wiedergabefarbfilter 54. Die Farbfilter 53 sind so abgestimmt, daß bei der Aufnahme von Weiß drei gleich große Signale gebildet werden, und die Farbfilter 54 so, daß Weiß wiedergegeben wird, wenn die drei Röhren mit Signalen gleicher Größe gebildet werden.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Farbfilter 51 in den Aufnahmestrahlengang vor dem Farbspalter 49 und ein zweites Filter 52 in den Projektionsstrahlengang hinter dem Farbspalter 50 eingefügt. Das empfangsseitige Farbfilter 52 weist die ausgewählte (Gesichts-) Farbe auf, d. h., weißes Licht wird durch das Filter in Licht der ausgewählten Farbe umgewandelt. Das sendeseitige Filter 51 muß im Gegensatz dazu so beschaffen sein, daß Licht der ausgewählten Gesichtsfarbe in weißes Licht verwandelt wird, d.h., die spektrale Duirchlaßkennünie des Filters 51 muß komplementär sein zu der des Filters 52.

Fig. 5 zeigt die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem Fernsehverfahren, welches das sogenannte Sequienzprinzip verwendet. Im Aufnahmestrahlengang befindet sich ein rotierendes Farbfilter 60. Dadurch wird das Bild nacheinander in den Teilfarben abgetastet und die entsprechenden Teilfarbsignale gebildet. Über den Sender 62, Funkverbindung 63 und den Empfänger 64 gelangen -die Signale zur Empfangsröhre 65. Vor deren Schirm befindet sich ebenfalls ein rotierendes Filter 66, welches synchron mit dem Filter 60 umläuft. Auf diese Weise erscheinen die auf dem Bild der Röhre 65 !erzeugten, aufeinanderfolgenden Bilder in dar richtigen Farbe. Bei den üblichen Systemen sind die .sektorförmigen drei Teilfarbfilter der rotierenden Filter, beispielsweise Blaut, Grün und Rot, so abgeglichen, daß Weiß durch aufeinanderfolgende Signale gleicher Größe übertragen wird.

Biei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden auf den einzelnen Sektoren zusätzlich Neutral-Graufilter angebracht, deren Dichte bei den einzelnen Teilfarben verschieden ist, wie durch die verschiedene Schraffur angedeutet ist.

Die verschiedene Dichte der Neuitral-Graufilter wird durch die ausgewählte Farbe bestimmt. Wird beispielsweise -eine Gesichtsfarbe gewählt, so muß das durch den grünen Filtersektor hindurchtretende Licht weniger geschwächt werden als das durch den roten Sektor hindurchtretende, aber mehr als das durch den blauen Sektor hindurchtretende Licht. Die Dichte des Graufilters 67 vor dem roten Sektor muiß also größer sein als die des Graufilters 68 vor dem grünen Sektor und diese wiederum größer als die des Graufilters 69 vor dem blauen Sektor, wie dies durch die Schattierung angedeutet ist. Beim Empfänger muß der entgegengesetzte Wert erzielt werden. Die Dichte des Graufilters 70 vor dem roten Sektor muß kleiner sein als die des Filters 71 vor dem grünen Sektor uind diese wiederum kleiner als die des Graufilters 72 vor dem blatten Sektor. Die Dichten der NeutralfHter bei Empfänger und Sender verhalten sich go also in bezug auf die einzelnen Teilfarben wiederum »komplementär«.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Farbfernsehübertragungssystem, welches verwendet werden kann, wenn die Wiedergabeapparatur des Empfängers eine lineare Kennlinie aufweist. Bei diesen wird der Satz der ankommenden Teilfarbsignale, welcher auf ein Komponenten Verhältnis von 1 : 1 : 1 für eine ausgewählte Farbe abgeglichen ist, durch elektrische Mittel in einen Satz von Signalen umgeformt, welcher auf -ein Komponenten verhältnis von 1 : 1 : 1 für Weiß abgestimmt ist. Mit diesen umgeformten Signalen wird dann die Empfangsapparatur gespeist, welche bei Speisung mit gleich großen Signalen Weiß erzeugt. Die Anordnung entspricht sonst grundsätzlich der Anordnung der Fig. 4. Die drei Kameras 80, 81 .und 82 dienen zur Aufnahme unter Zwischenschaltung des Farbspalters 83 und der Farbfilter 84. Auf der Empfangsseite befinden sich drei Projektionsempfänger 85, 86 und 87. Die von ihnen 'erzeugten Teilfarbbilder werden über den Farbspalter 88 und die Farbfilter 89 in bekannter Weise überlagert.

Zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden drei Neutral-Graufilter 90, 91 und 92 in den Aufnahmestrahlengang eingefügt. Wird beispielsweise 'eine Gesichtsfarbe für amplituidenunabhängige Übertragung angewendet, so müssen sich die Dichten der den einzelnen Teilfarben zugeordneten Neutralfilter genau so verhalten, wie es im Zusammenhang mit dem Aufnahmefilter 60 der Fig. 5 bereits besprochen wurde. Die zum Empfänger übertragenen Teilfarbsignale sind alle auf ein Komponentenverhältnis von 1 : 1 : 1 für diese ausgewählte Gesichtsfarbe abgestimmt. In jedem der drei Übertragungsfcanäle wird nun ein riegel-

bares elektrisches Dämpfungsglied 94, 95 und 96 eingeschaltet. Ihre Dämpfung wird so eingestellt, daß der Satz ankommendeir Signale umgeformt wird in 'einen entsprechenden Satz, welcher nunmehr auf ein- Komponentenverhältnis 1 :1 : 1 für Weiß abgestimmt ist. Die Wirkung der elektrischen Dämp'funigsglieder 94, 95 und 96 entspricht der Wirkung ■" der auf der empfangsseitigen Filterscheibe 66 angebrachten Neutral-Graufilter, muß also wieder »komplementär« zu der der Neuitnal-Grauifilter 90, 91 und 92 sein. Die ankommenden Farbteilsignale werden also vor dem eigentlichen Wiedergabesystem elektrisch umgeformt, welches nun bei Speisung mit .drei gleichen Signalen »Weiß« wiedergibt.

Der Lichtwirkuingsgrad einer Anordnung gemäß der Fig. 6 ist erheblich größer als der eines Wiedergabesyistems, welches auf ein Komponentenverhältnis von ι : ι : 1 für .eine Gesichtsfarbe abgeglichen ist. Das erklärt sich daraus, daß die auf der Wiedergabeseite verwendeten Lichtquellen zum allergrößten Teil bläuliches Licht erzeugen. Das gilt sowohl für die Fluoreszenzschirm© der Empfängerröhren als auch für Projektionswiedergabesysteme, bei welchen der Lichtstrom einer getrennten Lichtquelle punktweise durch die Fieirnsehsigmale gesteuert wird. Sowohl die verwendete Hochintensitätsboigienlampe mit extrem hoher Strombelastung als auch die optische Einrichtung für Lichtsteuerung und Projektion bevorzugen den kurzwelligen, d.h. bläuen Anteil des Lichtes. Der Abgleich auf Gesichtsfarbe, d. h. auf bevorzugt rötliches Licht, hat ein Absinken -des Lichtwirkungsgrades zur Folge. Dies tritt jedoch nicht auf bei der Verwendung meines linearen Wiedergabesystems mit >einem Signalverhältnis von 1:1 : 1 für Weiß und vorhergehender elektrischer Umformung der Signale gemäß Fig. 6.

Wird das örfindungsgemäfie Vierfahren bei der Farbphotographie angewendet, dann wird die spektrale Empfindlichkeit 'des Aufnahmeapparates so angepaßt, daß die ausgewählte Farbe durch Komponenten gleicher Größe aufgezeichnet wird oder in dem obenerwähnten Sonderfall, daß mindestens die rote und grüne Komponente gleich groß. sind. Zu diesem Zweck kann wiederum 'entweder ein besonders ausgewählteir Satz oder einer der üblichen Sätze von Grundfarben verwendet werden. In dem letzteren Fall, d.h. bei- Verwendung der üblichen Aufnahmiefilter und Wiedergabefarben, müssen Maßnahmen getroffen werden, die den im Zusammenhang mit den Fig. 4, 5 und 6 erwähn tern Maßnahmen analog sind. Es müssen zusätzliche Farbfilter oder Neutral-Graufilter verwendet werden, wobei die Aufnahme- und Wiedergabefnter wiederum in bezug auf die Teilfarben »komplementär« sind.

Es muß darauf hingewiesen weirden, daß die bisher gemachten Angaben über 'die Größen-Verhältnisse der Farbkomponeraten sich auf additive Farbmischung beziehen. Bei 'dieser wird die Farbe durch Überlagerung von Licht verschiedener Farbe gebildet. Bei der Bildung beispielsweise eines bläulichen Farbtones herrscht -die blaue Komponente gegenüber einer anderen Komponente vor, oder bei einer Gesichtsfarbe, wie bereits oben erwähnt, die rote Komponente. Bei den heute in der Farbphotographie üblicherweise verwendeten subtrak- · tiven Verfahren liegen die Verhältnisse gerade entgegengesetzt. Die jeweils bei der Bildung einer Farbe nicht erforderlichen Spektralanteile werden aus dem weißen Licht mittels selektiv absorbierender. Farbschichten entfernt, so daß beispielsweise die der blauen Grundfarbe zugeordnete Schicht den blauen Anteil aus dem weißen Licht ausscheidet und so fort. Die Farben dieser Schichten sind den Aufhahmegrundfarbein komplementär. Die Helligkeitsahstufung der Komponenten wird im allgemeinen durch die veränderliche Dichte der FarbsoMchten erzeugt. Diese Dichte ist also umgekehrt proportional zu dem »wirksamen Betrag« der entsprechenden Farbkomponienten. Die Erfindung kann abier sowohl bei additiven als auch bei subtraktiven Verfahren verwendet werden,-wobei dann dieses gegenläufige Verhalten der wirksamen Beträge der Komponenten bei den beiden Verfahren zu bedenken ist.

Wird beispielsweise das erfindungsgemäße Verfahren bei Projektionsfilmen oder Standbildern verwendet, so müssen die Farbkomponenten für die ausgewählte Farbe das Komponentenvörhältnis von ι : ι : ι oder ein Rot- Grün-Verhältnis gleich Eins aufweisen. Es ist dabei gleichgültig, welche Aufzeichnung des Bildinhaltes gewäMt wird, beispielsweise die veränderliche Dichte dreier Farbschichten 95 ■ auf .einem subtraktiven Film oder die veränderliche Transparenz der Registrierelesmente hinter den einzelnen Linien eines Linsenrasterfilms. In dem letzteren Fall kann die Registrierung entweder durch veränderliche Transparenz oder durch eine Flächenregistrierung erfolgen. Zur Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips werden die Farbkomponentein so aufgezeichnet, daß auf dem Projektionsschirm Weiß !gebildet würde, wenn 'die Komponenten mit dem für die ausgewählte Farbe gültigen Verhältnis aufgezeichnet sind, und dieses weiße Licht wird durch ein Farbfilter 'entsprechend gefärbt. Anstatt dieses Farbfilter in den Projektionsstrahlengang einzuschiebein, kann auch eine Filterschicht der entsprechenden. Farbe. unmittelbar auf dem Film aufgebracht werden, oder es kann beispielsweise der Filmträger selbst in dieser Farbe eingefärbt werden und so als Filter wirken. Dies ist sichiemiatisch in den Fig. 7 und 8 angedeutet. Beide zeigen im Schnitt einen subtraktiven Film mit den drei Fairbschichten 101, 102 und .103. Auf dem in Fig. 7 gezeigten Film befinden sich diese auf einem farblosen, durchsichtigen Träger 104, und eine zusätzliche Farbschicht 105 in der gewünschten, ausgewählten Farbe .dient als Farbfilter. Bei dem in Fig. 8 dargestellten FUm ist der Träger 106 selbst in der ausgewählten Farbe eingefärbt, wie durch die Schraffur angedeutet ist. Bei der Projektion von Linseinrasterfarbfilm ist sogar 'die Verwendung eines zusätzlichen Farbfilters oder einer Filterschicht überflüssig, und der Abgleich auf die aus-

gesuchte Farbe kann durch eine entsprechende Veränderung der Größe der einzelnen Farbfilterzonen erfolgen.

Dasselbe Verfahren kann !eingeschlagen werden bei Farbphotographien, welche nicht zur Projektion dienen, sondern in Aufsicht betrachtet werden sollen. Wie in Fig. 9 schematisch dargestellt, befinden sich dann drei Farbschichten 11Q, 111 und 112 auf einer undurchlässigen Unterlage 113. Ihre Oberfläche muß Weiß sein, d. h., sie muß Licht aller Wellenlängen gleich gut reflektieren. Zum Abgleich gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird leine Filterlage 114 in der ausgewählten Farbe aufgebracht, odar die Oberfläche der Unterlage 113 muß in der ausgewählten Farbe gehalten sein. Bei diesem Abgleich ist zu beachten, daß die Filterlage 114 wie auch die Farbschichten 110, in und 112 zweimal vom Licht durchsetzt werden.

In bestimmten Fällen ist es wünschenswert, nicht lineare Wiedergabeverfahren zu verwenden, deren Gamma wesentlich größer ist als Eins. Das große Gamma bevorzuigt die größeren Komponenten vor den kleineren, wodurch eine erhöhte Färb Sättigung, also »brillantere Farben«, bei der Wiedergabe erzielt werden. Im Gegensatz dazu wirken farbige Wiedergaben, bei denen ein Gesamtgamma gleich Eins verwendet wurde, farblos und flach. Dieser Effekt kann ferner zum Ausgleich anderer sättigungsvermindeirnder Störeffekte verwendet werden, die beispielsweise als Folge praktisch realisierbarer Farbfilter auftreten. Durch die gleichzeitige Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man dann diese Wirkung in erhöhtem Maße ausnutzen, d.h. die Brillanz der Farben steigern, ahne dadurch die farbrichtige Wiedergabe bestimmter Farben, beispielsweise der Gesichtsfarben, zu gefährden.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die bisher gebrauchten Ausfühirungsbeispiele beschränkt. Das Prinzip der Erfindung kann auch verwendet werden bei Wiedergabeverfahren, bei welchen mehr als drei Teilfarbkomponenten verwendet werden.

Dies ist z. B. der Fall bei Färb druckverfahren, wobei meist noch als vierte Komponente »Schwarz« verwendet wird, nm eine verfärbungsfreie Wiedergabe der iGrauiskala zu erreichen. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird man statt dessen die ausgewählte Farbe als vierte Komponente an Stelle von Schwarz verwenden, um so ihre amplitudenunabhängige farbrichtige Wiedergabe sicherzustellen.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zur Darstellung farbiger Bilder unter Verwendung von mindestens drei auf passend gewählte Wiedergabefarben bezogenen, in drei Teilfarbenauszügen darzustellenden Farbkomponenten, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfarben so bestimmt werden, daß das Verhältnis der für die Farbmischung· maßgebenden Größen mindestens zweier Farbkomponenten für eine ausgewählte, von Weiß verschiedene Farbe gleich Eins ist, so daß sie bei der Wiedergabe auf identische Punkte der Wiedeirgabekennlinie des Verfahrens führen, während das Größenverhältnis dar Farbkomponenten bei der Wiedergabe von Weiß in einem von Eins abweichenden Verhältnis steht.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch leinen solchen Abgleich der 'drei Wiedergabefarben Blaut, Grün und Rot, daß für die Wiedergabe von Weiß der wirksame Betrag der grünen Farbkomponente größer ist als der wirksame Betrag der roten Farbkomponente.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch leinen solchen Abgleich der drei Wiedergabefarben Blau, Grün und Rot, daß für die Wiedergabe von Weiß der wirksame Betrag der blauen Farbkomponente größer ist als der wirksame Betrag der grünen Farbkomponente und dieser wiederum größer ist als der wirksame Bietrag der roten Farbkomponente.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine ausgewählte Gesichtsfarbe mit einem Rot-Qrün-Verhaltnis gleich Eins wiedergegeben wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine ausgewählte Gesichtsfarbe mit einem Größen verhältnis aller drei Farbkomp onenten gleich Eins wiedergegeben wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch .gekennzeichnet, daß bei der Übertragung von Fernsehbildern der Satz der in dem Empfänger kommenden Teilfarbsignale, welcher auf ein Komponentenverhältnis von 1 : 1 : 1 für eine ausgewählte Farbe abgeglichen ist, bei Verwendung eines Wiedergabegerätes mit linearer Kennlinie, welches so abgeglichen ist, daß es bei Speisung •mit 'drei Teilfarbsignalen gleicher Größe Weiß erzeugt, elektrisch vor dem Eingang in das Wiedergabesystem derart umgeformt wird, daß nach der Umformung das Größenverhältnis der Teilfarbsignale für Weiß gleich Eins ist.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Projektion von subtraktLven Farbfilmen dem Film bei der Projektion ein in der ausgewählten Gesichtsfarbe gehaltenes Filter vorgeschaltet wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Film eine in der ausgewählten Gesichtsfarbe gehaltene Filterschicht aufgebracht ist.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g^-ekennzeichnet, daß der Film in der ausgewählten Gesichtsfarbe eingefärbt ist.

   Angezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 416993.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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