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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung und Wiedergabe von Bildern.
in natürlichen Farben Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung
und Wiedergabe von Bildern in natürlichen Farben nach dem additiven Verfahren durch
Farbauszüge unter Aufteilung des Lichtes bei der Aufnahme und Wiedergabe in zwei
Strahlungsbereiche, deren jeder sich über mehr als die halbe sichtbare Spektrumsbreite
erstreckt.
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Gemäß der Erfindung ist dafür vorgesehen, daß die Strahlungskurve
des einen sich fortlaufend über das gesamte sichtbare Spektrum erstreckenden Strahlungsbereiches
zwischen den Wellenlängen A2 -- 43omu und 13 s. 570 MA stark und bei
Wellenlängen unter 22 ^ 430 mu sowie zwischen rA3 .- 570 mY und 2.4 .v 710
mu schwach gesättigten Farben entspricht und daß die Strahlungskurve des anderen
Bereiches entgegengesetzt verläuft.
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Dadurch soll eine den Naturfarben weitgehend entsprechende, verbreiterte.
Farbwiedergabe erreicht werden.
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Den Strahlungsbereichen kann dabei Normallicht zugrunde gelegt werden,
welches zwischen der spektralen Strahlungsverteilung von Sonnenlicht einer Farbtemperatur
von etwa 4800° Kelvin und der Strahlungsverteilung von zerstreutem Tageslicht einer
Farbtemperatur von 6500° Kelvin liegt und etwa einem Tageslicht bei blauem Himmel
entspricht.
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Vorzugsweise verlaufen die relativen Intensitäten so, daß die beiden
Strahlungskurven sich etwa bei
21 ," 380 my, bei A2 " 43o
m,cc, bei A3 " 570 mit und 4 - 710 mA schneiden und die Kurve des
einen Strahlungsbereiches Maxima zwischen #2 -- 43o mcc bis A, " 500 m,u und zwischen
A, -- 500 mY und Aa ^ 570 mA und Minima zwischen etwa A1 -.
38o my bis A,2. -,43o my, zwischen etwa 4 ,- 570 mß und # s. 62o m,cc und
zwischen Z, ." 62o mA und A4 .-. 710 mu aufweist und die Kurve des anderen Bereiches
umgekehrt verläuft.
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Zur Ausübung dieses Verfahrens kann die Zerlegung des Lichtes in die
beschriebenen Strahlungsbereiche durch eine synchron mit dem Bildwechsel umlaufende
Farbfilterscheibe erzeugt werden. Zweckmäßig wird bei der Aufnahme wie bei der Wiedergabe
eine aus einer Anzahl von homogenen Farbstreifen zusammengesetzte Scheibe verwendet.
Diese Streifen werden während der Belichtungszeit des entsprechenden Bildes nacheinander
durch das von der Lichtquelle ausgehende Strahlenbündel vor dem Bildfenster bewegt.
Die Bilder der beiden Gruppen können gleichzeitig oder nacheinander aufgenommen
und wiedergegeben werden. Auch können die positiven Filmbilder der beiden Gruppen
mit je einer oder je mehreren Farbschichten gefärbt werden, deren spektrale Zusammensetzung
den beanspruchten Werten entspricht.
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In der Zeichnung ist das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise
veranschaulicht.
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Fig. 1 zeigt Kurven von weißem Licht, bei denen die Wellenlängen als
Abszissen und die relativen Strahlungsintensitäten als Ordinate wiedergegeben sind;
In Fig. 2 sind die Wellenlängen und die relativen Strahlungsintensitäten in den
beiden Strahlungsbereichen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wiedergegeben; Fig.
3 zeigt eine Vorführfilterscheibe nach der Erfindung in Ansicht.
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In Fig. 1 ist mit E eine Gerade bezeichnet, die die Strahlungsintensität
eines Spektrums gleichmäßiger Energie, also eine weiße Idealstrahlung, wiedergibt.
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Die Kurven S und T stellen die disperse Strahlungsverteilung der von
der internationalen Beleuchtungskommission (I. B. K.) in den Kurven B und C festgelegten
weißen Normallichte dar. Das Normallicht B der I. B. K. nach der internationalen
Konvention vom Jahre 1931 in Cambridge entspricht etwa der Strahlungsverteilung
von Sonnenlicht mit einer Farbtemperatur von etwa 4500 Kelvingraden (Kurve S in
Fig. 1) und das Normallicht C der I. B. K. der spektralen Strahlungsverteilung von
zerstreutem Tageslicht einer Farbtemperatur von etwa 65oo Kelvingraden (Kurve T
in Fig. 1). Die dazwischenliegende - Kurve LN entspricht also etwa einem Tageslicht
bei blauem Himmel, und sie kommt der Idealstrahlung E recht nahe. Die als Normallicht-
bezeichnete Kurve LN soll in den beiden Strahlungsbereichen nach der vorliegenden
Erfindung möglichst erreicht werden; weil sie den praktischen Verhältnissen am besten
gerecht wird.
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Es werden nun bei der Aufnahme eines Gegenstandes auf panchromatischem
Negativmaterial zwei Bildgruppen aufgenommen und jede dieser beiden, Gruppen unter
Vorschaltung je eines odermehrerer Farbfilter belichtet, die das Licht in zwei Strahlungsbereiche
zerlegen, die sich -auf je über mehr als die Hälfte des Spektrumbereiches, ja zweckmäßig
nahezu über das gesamte Spektrum erstrecken.
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Die Filter sind so beschaffen, daß die disperse Dichteverteilung des
ausgefällten Silbers des photographischen Schwarz-Weiß Filmes den Kurven I und II
nach Fig. 2 entspricht. Dabei gilt die Formel D =E-F-k, wobei D die Dichte
des ausgefällten Silbers, E die relative Energie der Lichtquelle, F die Durchlässigkeit
des Filters und h ein die Empfindlichkeit der Filmemulsion berücksichtigender Koeffizient
ist. Infolgedessen weist auch die Dichte des ausgefällten Silbers auf dem einen
Bild einen hohen und auf'dem anderen einen niedrigen Intensitätsgrad auf. Die Kurve
I zeigt, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, bei einer Wellenlänge von # ," 410 my, also
im Violett, ein Minimum. Sie steigt dann im blauen Bereich zwischen R, und .. =
500 mu, fällt dann etwas bei a. = 500 m,u, um zwischen a = 5oo mu
und A3 im Grün ein weiteres Maximum zu bilden. Dann sinkt sie im Gelb bei etwa A,
6oo mlt und nach Anstieg im Orange bei A, .@ 62o mit und A, @ 66o mA zu je einem
Minimum herab.
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Die strichpunktierte Kurve II des anderen Strahlungsbereiches verläuft
entgegengesetzt zu der Kurve I. Sie steigt im Violetten zu einem Maximum, fällt
dann, schneidet die Kurve I bei A.2, hat im Blau und im Grün je ein Minimum, steigt
dann, um die Kurve I bei Z3 zu schneiden und bildet je ein Maximum im Gelb und Rot.
Darauf fällt sie wieder und schneidet die Kurve I bei Z,4.
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Die Schnittpunkte der Kurven I und II bei A2 und liegen im Indigoblau
bzw. einem schmutzigen Gelb-Grün, also -unklaren Farben, deren richtige Wiedergabe
vom Auge nicht wahrgenommen wird. Zweckmäßig ist 22 bei dem Normallicht LN die zu
A3 komplementäxe Wellenlänge. A3 entspricht etwa der geringsten Farbstrahlung des
Sonnenlichtes. Aus theoretischen sowie aus praktischen Gründen liegen #1 und @4
in der Nähe der Grenzen der Empfindlichkeit des Auges oder der Filmemulsion.
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Bei der Wiedergabe ordnet man die Farbfilter zweckmäßig in zwei Bereichen
auf den Hälften einer Scheibe nach Fig. 3 radial an, z. B. Filter o bis 2o für den
einen Strahlungsbereich und die Filter 2o bis o für den anderen. Die einzelnen Filtersektoren
entsprechen den in Wellenlänge und Intensität oder Sättigungsgrad aus den Kurven
I bzw. II nach Fig. Z zu entnehmenden Werten.
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Rechnung wird außerdem der unterschiedlichen Reaktionsfähigkeit der
Netzhaut des menschlichen Auges auf die einzelnen Farben getragen, so daß z. B.
für die Kurve I die Ordinaten der zwischen A2 und # Pe# 500 mu, also im Blau
liegenden Maximum höher sein werden als die der zwischen A, = 5oo mA und A9, also
im Grün liegenden. Daher entsprechen die Leuchtdichten der verschiedenen Farben
bei der Wiedergabe denjenigen des Objektes, so daß ein überaus natürlicher Farbeindruck
erzielt wird. ' -
Während man bei der Projektion unter Verwendung
zweier Komplementärfarben einen Bildwechsel von 48 und bei drei Grundfarben sogar
von 72 Bildern je Sekunde gebraucht, um ein Flimmern zu vermeiden, genügt bei den
Bildern nach der Erfindung eine Folge von 2q.. Wenn die Filtersegmente o und 2o
in den Strahlengang gelangen, erfolgt jeweils der Bildwechsel. Die Filtersegmente
o bis 2o filtern aus weißem Licht annähernd die Strahlung der Kurve I und die Filtersegmente
2o bis o die Strahlung der Kurve II heraus. Dabei ist es zweckmäßig, die Filterwirkungen
so abwechseln zu lassen, daß beispielsweise die Filtersegmente der ungeraden Nummern
i bis i9 ein Licht mit einem Strahlungsmaximum zwischen q.3o und 500 mu,
also im Blau, hindurchlassen mit einer zusätzlichen Strahlung mit Wellenlängen von
mehr als 57o mu, während die Filtersegmente der geraden Nummern 2 bis 18 ihr Strahlungsmaximum
zwischen 500 und 570 my, also im Grün, haben. Die geraden Nummern
von 22 bis q.o einschließlich haben dann ein Strahlungsmaximum zwischen
570 mY und 62o mit Wellenlänge, also im Gelb. Sie können eine zusätzliche
Strahlung mit Wellenlängen unter 430 mu durchlassen und außerdem die Ergänzungsstrahlungen
zwischen q.3o und 57o my nicht ganz absorbieren.
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Die ungeraden Nummern 2,1 bis 39 haben Farben mit einem Maximum zwischen
%, - 62o my und 2 ._ 7=o mA, also im Rot, gegebenenfalls ein zweites Maximum bei
Wellenlängen unter q.3o mu und lassen zusätzliche Strahlungen zwischen A,2 und A,3
durch. Es ist zweckmäßig, die Farben der Filtersegmente so aufeinanderfolgen zu
lassen, daß beim Bildwechsel bzw. unmittelbar vorher und nachher farbiges Licht
von den Wellenlängen hindurchtritt, bei denen sich die beiden Kurven I und II schneiden.
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Die Segmente können aus solchen Filtern bestehen, daß nach dem Bildwechsel
ein stetiger Übergang zu entweder zunehmender oder abnehmender Farbsättigung erfolgt,
um anschließend umgekehrt bis zum nächsten Bildwechsel ebenso stetig wieder abzuschwellen
bzw. anzuschwellen. Dieses An- und Abschwellen kann sich auf jeder Filterhälfte
auch mehrmals wiederholen. In entsprechender Weise erfolgen die Farbübergänge und
Farbwechsel stetig, wobei die einzelnen Segmente aus Farben sich stetig ändernder
Bandbreite und Strahlungsverteilung bestehen können. Weiterhin ist es zwecksmäßig,
Filter schmaler Spektrumsbandbreite mit vorherrschenden Strahlungen so abwechseln
zu lassen (alternierende Filter), daß sie sich stetig von den Wellenlängen, bei
denen sich die Kurven I und II schneiden, entfernen und sich ihnen wieder nähern.
Infolgedessen werden die Zäpfchen und die Stäbchen der Netzhaut stetig und beinahe
gleichzeitig und in gleichem Maße erregt. Durch diese stetig und nicht plötzlich
wie bei anderen Systemen an- und abschwellenden Farbstrahlungen des ganzen Spektrums
wird eine Übermüdung und Überreizung des Auges vermieden. Weiterhin lassen sich
die Schwankungen der Segment- »Leuchtdichten« beim Wechsel von Farbe zu Farbe auf
ein Minimum reduzieren oder so festlegen, daß das Auge bei der Vorführung nicht
ermüdet. Die 40 Segmente der Filterscheibe nach Fig. 3 können entweder geradlinig,
wie dargestellt, oder auch durch Kurven begrenzt sein. Die Breiten der einzelnen
Streifen können unterschiedlich sein.
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An dem Wesen der Erfindung wird nichts geändert, wenn man mehr oder
weniger Filtersegmente vorsieht, ihnen eine andere Form gibt, unterschiedliche Segmentbreiten
wählt und die Anordnungen sinngemäß zyklisch vertauscht. Die beschriebene Anordnung
soll nur an einem möglichen Ausführungsbeispiel erläutern, wie die erstrebte Wirkung
erreicht werden kann.
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Statt der beschriebenen Filterscheibe mit Farbsegmenten oder Farbstreifen
kann man auch eine Filterscheibe verwenden, bei der die Farben stetig ineinander
übergehen.
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Es wird mit normalem Schwarz-Weiß-Filmmaterial gearbeitet. Bei der
Aufnahme, bei der die Lichtstrahlen abwechselnd durch die eine oder andere Filterscheibenhälfte
gefiltert werden, werden die zwei Bildgruppen erzeugt.
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Der Negativfilm wird wie bei schwarz-weißer Filmtechnik entwickelt.
Kopien können aus normalem Schwarz-Weiß-Filmmaterial gemacht werden.
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Zur Vorführung können normale Projektionsapparate für Schwarz-Weiß-Filme
verwendet werden. Sie brauchen nur zusätzlich mit einer umlaufenden Farbfilterscheibe
ausgestattet zu werden, die bei jedem Bildwechsel eine halbe Umdrehung macht. Die
Filterscheibe kann entweder mit dem Vorführungsapparat verbunden und vom Filmtransportmechanismus
direkt mitangetrieben werden, oder sie erhält ihren eigenen, vorzugsweise elektrischen
Antrieb, der mit dem Bildwechsel synchronisiert werden muß. Sie wird dann in einer
geeigneten Stelle in den Strahlengang eingeschaltet. An dem Vorführungsapparat braucht
beim Übergang vom normalen Schwarz-Weiß-Füm zur Farbfilmvorführung nichts geändert
zu werden. Die Synchronisierung erfolgt entweder auf elektrischem Wege oder optisch-elektrisch
durch Einschaltung einer Photozelle in den Strahlengang und wird dann durch den
Bildwechsel gesteuert. Man kann die Positivfilme mittels eines normalen Vorführapparates
ohne zusätzliche Einrichtungen wiedergeben und auf die umlaufende Filterscheibe
verzichten, wenn man den Positivfilm abwechselnd von Bild zu Bild, also in beiden
Bildgruppen, mit einer den Kurven I und II entsprechenden Farbe oder durch Aufbringen
mehrerer Farbschichten einfärbt.
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Auch können die erfindungsgemäß erzeugten Negativbilder zur Herstellung
subtraktiver Kopien verwendet werden.
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Weiterhin läßt sich voraussehen, daß durch die gleichzeitige Aufnahme
und Wiedergabe von solchen Bildpaaren durch zwei Objektive die Herstellung von dreidimensionalen
Farbfilmen zum steroskopischen Sehen erleichtert wird.
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An dem Wesen der beschriebenen Erfindung wird auch dadurch nichts
geändert, daß man mit Rücksicht auf das vorhandene Licht bei der Aufnahme und bei
der Vorführung in vielen Fällen zu Korrekturen veranlaßt werden kann. Selten wird
die Farbstrahlung der zur Verfügung stehenden Lichtquelle genau derjenigen des vorausgesetzten
weißen Normallichtes
entsprechen. Man muß dann Korrekturfarbfilter
einschalten, die die Farbstrahlung berichtigen, oder man erzielt die gewünschte
Berichtigung durch entsprechende Änderung der Hauptfilter.
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Ebenso ist es möglich, durch Änderung der Hauptfilter gewisse Farben
schon bei der Aufnahme besonders hervorzuheben, um dadurch besondere Effekte zu
erzielen, ohne daß dadurch die Wiedergabe von Weiß und Grau verfälscht würde. In
.dieser Hinsicht eröffnet diese Erfindung bisher noch nicht bekannte Möglichkeiten.
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Bei der Aufnahme werden die Filter für ein Aufnahmepaar entsprechend
den vorstehend gegebenen Regeln gewählt, oder es wird zum Beispiel eine Farbfilterscheibe
mit dem Versehluß so verbunden, daß sie sich im Strahlengang bei jeder Doppelaufnahme
einmal herumdreht.
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Ein weiteres Anwendungsgebiet ergibt sich für die Erfindung beim Fernsehen
und für die Kinematographie nach dem Fernsehverfahren. -Der einfallende Lichtstrahl
des Aufnahmeapparates wird in zwei Lichtstrahlen aufgeteilt, die z. B. durch zwei
unterschiedliche Farbfiltergruppen der beschriebenen Art hindurchgehen. Die Lichtimpulse
werden mittels Photozellen usw: in an sich bekannter Weise übertragen und im Empfangsgerät
wieder durch die zugeordneten Farbfilter geschickt und auf dem Bildschirm vereinigt.