DE69715853T2 - Vorrichtung zur umwandlung von film- in videobilder - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umwandeln der Bilder auf einem Film- bzw. Kinofilm in ein elektronisches Fernseh-(Video)-Signal, beispielsweise eine Filmabtaster-Vorrichtung.
• Filmabtaster-Vorrichtungen sind bekannt und Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Filmabtaster-Einrichtung. Die Vorrichtung umfasst eine CRT (Kathodenstrahlröhre) 1 oder eine andere Einrichtung, wie ein CCD-(ladungsgekoppelte Einrichtung)-Feld, das verwendet werden kann, um den Film 2 zu scannen. Ein CCD-Feld kann ein Linien-(1D) oder Flächen-(2D) Feld sein. In einer "Lichtpunkt" ("flying spot") CRT Filmabtaster-Maschine wird der Film 2 an der Endfläche der CRT 1 bei einer konstanten Geschwindigkeit vorbei gezogen. Ein Lichtfleck wird auf der Endfläche der CRT erzeugt und von einem Scan-Generator oder einer Ablenkungsvorrichtung 3 ausgerichtet. Der Punkt wird über die Stirnfläche der CRT in einer derartigen Weise gerichtet, dass er relativ zu dem sich bewegenden Film ein sequentielles Raster auszeichnet, herkömmlicher Weise von links nach rechts über das Bild und von oben nach unten.
• Das Licht von diesem "Lichtpunkt" wird in seine blauen, grünen und roten Komponenten durch eine optische Einrichtung 4 aufgeteilt und die Amplituden von diesen drei Komponenten werden von PECs (photoelektrischen Zellen) 5 erfasst. Es wird dann verstärkt und in digitale Signale in einer analogen Verarbeitungseinheit 6 umgewandelt. Ein digitaler Speicher 7 wird verwendet, um diesen sequentiellen Rahmen, der das Bild darstellt, zu speichern, und er wird danach auf den benötigten Videoausgang von dem Wandler 8 umgewandelt. Der Ausgang des Wandlers 8 ist in der Form von zwei verschachtelten Feldern, die jeweils jede zweite Linie von dem sequentiellen Raster enthalten.
• Bei diesen herkömmlichen Filmabtaster-Maschinen treten eine Anzahl, von Problemen auf. Insbesondere treten zwei Probleme auf, wenn die Geschwindigkeit des Films vorbei an der Vorderseite der CRT zu nahe zu der Fortschreitrate des sequentiellen Rasters an dem Bild auf dem Film herunter ist. Wenn die Geschwindigkeit des Films zunimmt, verwendet das Ablenkungssystem 3 eine Information aus dem Speicher 7, um eine konstante Linienrate aufrecht zu erhalten. Das Nettoergebnis davon ist, dass sich der Punkt noch über die Endfläche der CRT nach links und rechts bewegt, aber über der Endfläche der CRT eine geringe Bewegung nach oben und nach unten aufweist. Dies liegt daran, weil die Bewegung an dem Bild auf dem Film herunter durch die Bewegung des Films an der CRT vorbei bereitgestellt wird.
• Das erste Problem, das sich aus einer geringen Ablenkung vertikal auf der Endfläche der CRT (manchmal als kleiner Raster-"Fleck") ergibt, ist, dass die Energiemenge, die an die kleine Phosphorfläche auf der Stirnfläche der CRT durch den Elektronenstrahl geführt wird, viel höher als normal ist und das Emissionsvermögen des Phosphors in diesem Gebiet permanent verringern (dieses "ausbrennen") kann, wenn sie zu lange verwendet wird. Dies verringert nicht nur die Helligkeit der CRT und das Signal-zu- Rausch-Verhältnis, sondern das kleinere verbrannte Gebiet wird, wenn ein größerer Rasterfleck benötigt wird, in der Mitte des Videobilds auftauchen.
• Das zweite Problem besteht darin, dass sogar dann, wenn keine permanente Beschädigung bewirkt wird, die Qualität des Bilds aus der Phosphorkörnung leiden kann. Der Phosphor auf der Endfläche der CRT ist nicht perfekt gleichförmig und führt zu niedrigpegligen Veränderungen in der Signalamplitude in dem umgewandelten Video. Offensichtlich ist die CRT dafür ausgelegt und hergestellt, um diesen Effekt auf einem akzeptablen Grad in der normalen Verwendung zu halten. Wenn ein kleines Raster verwendet wird, werden irgendwelche kleinen Unregelmäßigkeiten entlang des schmalen Flecks von dem Punkt auf einer Anzahl von benachbarten Linien beleuchtet und in dem extremen Fall eines Einzellinienrasters auf jeder Linie in dem Bild. Dies verschmiert das Kornmuster in dem kleinen Raster vertikal über das Bild, was zu viel mehr Einwänden führt im Vergleich mit einer Situation, wenn ein Rasterfleck mit normaler Größe verwendet wird.
• Eine Lösung für diese Probleme ist in der US-A-5179314 offenbart, die einen ausgefeilten Scan- Generator und eine Vorrichtung für eine vorübergehende Speicherung verwendet, um ein nicht- sequentielles Scan-Verfahren auszuführen, um so eine gleichförmigere Schirmhelligkeit aufrecht zu erhalten. Diese Lösung erfordert wesentliche Hardwareänderungen, die kostenaufwendig sind.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obigen Probleme zu verringern, die von kleinen Rasterflecken verursacht werden. Dies wird erreicht, indem die Flexibilität einer Anti-Alias- und Interpolations-Vorrichtung, die bereits in einigen Filmtransfervorrichtungen eingebaut ist, verbessert wird, um ein vertikales Anti-Aliasing auszuführen.
• Die Probleme im Zusammenhang mit kleinen Rasterflecken beeinträchtigen CCD-Felder nicht. Wenn ein CCD-Linienfeld verwendet wird, wird die vertikale Scannung normalerweise durch die Bewegung des Films erreicht. Jedoch wird ein vertikales Aliasing sowohl CRT als auch CCD-gestützte Systeme beeinträchtigen. Wenn die Fleckgröße (oder für den Fall einer CCD der kombinierte Effekt des Sensorgebiets und der Fokussierung) zu groß ist, werden die horizontal gescannten Linien über dem Bild überlappen, was zu einem vertikal weichem Bild führt. Wenn sie zu klein ist, wird dies zu einem vertikalen Aliasing führen. In der Tat bestimmt die Fleckgröße und die Intensitätsverteilung die Bandbreite des Signals, das von der Linienstruktur abgetastet wird. Gemäß Nyquist wird jede Signalenergie bei Frequenzen oberhalb der Hälfte der Abtastrate (in diesem Fall der Linienrate, die zu dem vertikalen Scan-Vorgang des Bilds gehört) aliased werden. In der Praxis kann die Intensitätsverteilung des Flecks eng gesteuert werden, um eine Frequenzantwort mit dem schnellen Abrollen zu erzeugen, welches wünschenswert ist, um ein Aliasing zu beseitigen, während ein Durchlassband so breit wie möglich gehalten wird. Deswegen werden Filmabtaster-Maschinen oft mit einem sichtbaren Aliasing betrieben, anstelle dass sie den Nachteil der Bilderweichung aufweisen, die sich aus größeren Fleckgrößen ergibt. Fig. 3 zeigt, wie ein vertikales Aliasing auftritt, wenn eine Energie oberhalb der Nyquist-Rate abgetastet wird, zum Beispiel dann, wenn eine sehr kleine Fleckgröße verwendet wird. Sie zeigt auch, wie dies durch die Verwendung eines Anti- Aliasing-Filters minimiert werden kann.
• In einer Filmabtaster-Maschine mit einem Lichtpunkt (Lichtpunkt) wird normalerweise der Film mit einer größeren Anzahl von Linien gescannt als zum Erzeugen des Videoausgangs verwendet werden. Diese Extralinien können verwendet werden, um das erforderliche Bild "überabzutasten", wodurch ermöglicht wird, dass ein vertikales Anti-Aliasing ausgeführt wird. In einem herkömmlichen System mit dem Lichtpunkt ist die Linienrate fest und infolgedessen verändert sich die Anzahl von Linien, die für eine Überabtastung verfügbar sind, mit der Filmgeschwindigkeit. In einem CCD-gestützten System kann die vertikale Abtastung ausschließlich durch die Bewegung des Films erzielt werden. Die horizontale Scan- Rate wird proportional zu der Filmgeschwindigkeit sein. Weil eine praktische Grenze für die Scan-Rate des CCD vorhanden sein wird, wird ein höherer Grad einer Überabtastung bei niedrigen Filmgeschwindigkeiten und nicht bei höheren möglich sein.
• Eine Öffnungs- oder Apertur-Korrektur ist ein Prozess, der gewöhnlicher Weise in einem Videogerät verwendet wird, um entweder die tatsächliche oder subjektive Schärfe eines Bilds zu erhöhen. Der Ausdruck Apertur bezieht sich auf die effektive Mittelung oder Verschmierung des Bilds, was dessen Auflösung begrenzt. In einer herkömmlichen Filmabtaster-Maschine mit dem Lichtpunkt wird die vertikale Apertur durch die Fleckgröße dominiert. Horizontal wird sie typischer Weise durch die Fleckgröße, die Analogsignal-Verarbeitungsbandbreite oder die horizontalen Anti-Aliasing-Filter, die in dem Analog-zu- Digital-Umwandlungsprozess verwendet werden, begrenzt. Es ist auch möglich, dass die Filmkamera der begrenzende Faktor für die Schärfe sein kann. Das Ziel der Apertur-Korrektur ist die Optimierung des Bilds, indem die Gesamtapertur kompensiert wird. Oft wird ein Bild überkompensiert, entweder um eine weitere Apertur-Verzerrung in der nachfolgenden Verarbeitung zu ermöglichen, oder weil subjektiv das sich ergebende Bild schärfer aussieht. Geräte, die für subjektive Effekte ausgelegt werden, verwenden oft eine nicht-lineare Verarbeitung, um zum Beispiel zu ermöglichen, dass kleine Übergänge mehr als große Übergänge verbessert werden. Fig. 4 zeigt den Effekt für ein abgetastetes Signal nach einer Verarbeitung unter Verwendung von verschiedenen Graden einer Apertur-Korrektur.
• Im Zusammenhang mit einer vertikalen Apertur-Korrektur eines verschachtelten Videosignals gibt es eine Anzahl von Problemen. Im allgemeinen kann nicht angenommen werden, dass sich zwei verschachtelte Felder, die einen Rahmen eines Videos bilden, auf den gleichen Zeitaugenblick beziehen. Eine Videokamera wird typischer Weise wiederum jedes Feld aufzeichnen. Eine Filmabtaster-Maschine des hier beschriebenen Typs kann variable Anzahlen von Videofeldern von jedem Filmrahmen erzeugen, um Differenzen zwischen den Film- und Fernsehrahmenraten zu kompensieren. Wegen dieser Apertur verwenden Korrektoren oft nur die Linien, die in einem einzelnen Videofeld enthalten sind, und diese Art von Korrektur für die vertikale Apertur ist ein relativ grober Prozess, da jedes Korrekturfilter nur Anzapfungen auf jeder zweiten abgetasteten Linie aufweisen kann.
• Der Effekt einer Apertur-Korrektur in der Frequenzdomäne ist dafür vorgesehen, um mittlere und/oder hohe Frequenzen zu boosten, was dann, wenn dies exzessiv durchgeführt wird (z. B. für einen subjektiven Effekt), den Betrag eines Aliasing und/oder eines Hochfrequenzrauschen erhöhen kann. Dies trifft insbesondere für den Fall zu, bei dem wegen wirtschaftlicher Gründe die für eine Apertur-Korrektur verwendeten Filter relativ einfach mit wenigen Anzapfungen sind und infolgedessen eine schlecht definierte Frequenzantwort aufweisen.
• Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die voranstehend erwähnten Probleme im Zusammenhang mit einer Apertur-Korrektur zu beseitigen.
• Eine Filmabtaster-Vorrichtung ist in der GB-A-2154829 offenbart, bei der zum Beseitigen von Problemen, die durch Filmgeschwindigkeitsveränderungen verursacht werden, das Ausgangssignal in einer umgekehrten Beziehung zu der Scan-Periode kompensiert wird, um daraus folgende Variationen in der Integrationszeit für das Feld zu kompensieren bzw. auszugleichen. Bei niedrigen Geschwindigkeiten wird die Scan-Rate erhöht und Blindscanvorgänge werden ignoriert. Für sehr schnelle Filmgeschwindigkeiten wird die Scan-Rate verkleinert und das gesamte Bild wird unter Verwendung von Linien von früheren Bildfeldern interpoliert.
• Demzufolge stellt die vorliegende Erfindung eine Film-zu-Video-Transfervorrichtung bereit, umfassend einen Signalprozessor zum Empfangen einer Vielzahl von Eingangsrasterlinien, die ein Filmbild darstellen, von einer Scan-Einrichtung und zum Erzeugen eines Videosignals davon, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalprozessor umfasst: Anti-Alias- und Interpolations-Filter, und eine Steuereinrichtung, die auf dem Signalprozessor arbeitet und dafür ausgelegt ist, den Grad einer Überabtastung, die von dem Signalprozessor beim Erzeugen des Videosignals verwendet wird, zu steuern, wobei die Steuereinrichtung für irgendeine gegebene Filmgeschwindigkeit erlaubt, dass die Anzahl der eingegebenen Rasterlinien, die von dem Signalprozessor verwendet werden, in dem aktiven Raster ein Videoausgangssignal erzeugen, um unter einer automatischen und/oder Benutzer-Steuerung verändert zu werden, und um die Anzahl der Rasterlinien zu erhöhen, die das erforderliche Filmbildgebiet mit dem Grad einer Überabtastung scannen.
• Insbesondere ist die Anzahl von Linien in dem aktiven Raster für jedes gegebene Aspektverhältnis oder jeden Standard des Ausgangsvideobilds variabel.
• Die Vorrichtung kann ferner eine Scan-Einrichtung zum sequentiellen Scannen eines Films, um die Vielzahl von Rasterlinien zu erzeugen, und einen Scan-Generator zum Einstellen der Größe des Rasters, das von der Scan-Einrichtung erzeugt wird, umfassen.
• Die Scan-Einrichtung kann eine CRT umfassen und der Scan-Generator kann eine Ablenkungsvorrichtung umfassen, wobei die Steuereinrichtung automatisch arbeitet oder eine Benutzereinstellung der aktiven Rastergröße erlaubt. Die Größe eines Rasterfleckens auf der Endfläche einer CRT kann über einem vorgegebenen Minimum gehalten werden.
• Die Scan-Einrichtung kann eine CCD und eine Steuer-Schaltungsanordnung dafür umfassen, wobei die Steueranordnung automatisch arbeitet oder eine Benutzereinstellung der Größe des aktiven Rasters erlaubt. Ein maximaler Grad einer Überabtastung kann dadurch bei sich verändernden Filmgeschwindigkeiten aufrecht erhalten werden.
• Die Anti-Alias-Filtereinrichtung kann eine variable Bandbreite aufweisen, die durch die Steuereinrichtung im Ansprechen auf eine Änderung in der Anzahl von Rasterlinien in dem aktiven Raster automatisch eingestellt werden kann. In dieser Ausführungsform kann der Grad einer Überabtastung und somit die Größe des Rasters, das zum Scannen des Films verwendet wird, ohne Beeinträchtigen der Schärfe des Videobilds oder des Betrags eines sichtbaren Aliasing verändert werden.
• Die Steuereinrichtung kann betreibbar sein, um die Anzahl von Linien in dem aktiven Raster die Bandbreite des Anti-Aliasing-Filters so einzustellen, dass die Bandbreite des erzeugten Videosignals aufrecht erhalten wird. Diese Anordnung ermöglicht dem Betreiber, den Grad einer Überabtastung zu verändern, während die vertikale Größe des Videoausgangsrasters aufrecht erhalten wird.
• In einer Ausführungsform umfasst der Signalprozessor eine Apertur-Korrektur-Einrichtung. Die Bandbreite des Anti-Alias-Filters kann in Abhängigkeit von dem Grad der angewendeten Apertur-Korrektur variabel sein.
• Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Erzeugen eines Videosignals in einem Film-zu- Video-Transferbetrieb bereit, umfassend die folgenden Schritte: Scannen eines Bilds auf einem Film zum Erzeugen eines Eingangssignals, das eine größere Anzahl von Eingangsrasterlinien aufweist, als für das Ausgangsvideoraster benötigt werden, gekennzeichnet durch ein Ausführen eines Anti-Aliasing- Filterungsschritts, Verarbeiten der Eingangsrasterlinien durch einen Interpolations- oder anderen Dezimierungsprozess, um das Ausgangsvideoraster zu erzeugen, wobei die Anzahl von Eingangsrasterlinien, die in dem Dezimierungsprozess verwendet werden, entweder unter einer automatischen oder einer manuellen Steuerung einstellbar sind, so dass für irgendeine gegebene Filmgeschwindigkeit der Grad einer Überabtastung, die beim Erzeugen des Ausgangsvideosignals verwendet wird, verändert werden kann.
• Die Erfindung wird nun eingehender und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
• Fig. 1 die Hauptsignal-Verarbeitungsblöcke, die in einer Filmabtaster-Maschine eines fliegenden Flecks (Lichtpunkts) gemäß der Erfindung verwendet wird;
• Fig. 2 wie die Linien eines sequentiellen Rasters, das durch Scannen eines Filmrahmens erzeugt wird, verwendet werden, um zwei verschachtelte Felder für Fernsehen zu bilden;
• Fig. 3 grafisch das Frequenzspektrum eines Filmbilds vor und nach einer Abtastung mit und ohne einer Anti-Alias-Filterung und auch die Frequenzantwort eines typischen Anti-Alias-Filters;
• Fig. 4 wie eine Apertur-Korrektur verwendet werden kann, um Signalverarbeitungs- Verschlechterungen zu kompensieren oder eine subjektive Verbesserung in einer wahrgenommenen Schärfe durch eine Überkorrektur zu erzeugen;
• Fig. 5 ein Blockdiagramm der Filtereinrichtung und der Steuervorrichtung einer Ausführungsform;
• Fig. 6 ein Blockdiagramm des Filters und von Steuerschaltungen der Vorrichtung der Fig. 5;
• Fig. 7 ein Diagramm des Rasters, das von einer Ausführungsform der Erfindung erzeugt wird, und zeigt, wie sie sich von einer herkömmlichen Maschine mit keiner Überabtastung unterscheidet; und
• Fig. 8 ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Filmabtaster-Maschine mit einem 'fliegenden Fleck' ('Lichtpunkt').
• In einer herkömmlichen Filmabtaster-Maschine mit einem Lichtpunkt, wie in Fig. 8 gezeigt, steuert ein Ablenkungssystem 3 den Elektronenstrahl in einer CRT 1, um einen Lichtpunkt von dem Phosphor auf der Endfläche der Röhre zu erzeugen. Der Strahl und somit der Punkt wird abgelenkt, so dass er einem Raster auf der Endfläche der Röhre folgt. Das Licht von dem Punkt wird durch eine Optik 4 verarbeitet, um einen Strahl zu bilden, der durch einen Film 2 geht und es wird dann in seine grünen, blauen und roten Komponenten aufgeteilt wird, die von einem Detektor 5 erfasst werden, der ein Feld von Fotozellen umfasst. Diese Fotozellen erzeugen elektrische Signale, die von einem analogen Prozessor 6 verstärkt werden, bevor sie in eine digitale Darstellung umgewandelt und in dem digitalen Speicher oder Rahmenspeicher (Bildspeicher) 7 gespeichert werden. Das Ablenkungssystem 3 steuert den Pfad des Punkts, um eine Kompensation für die lineare Bewegung des Films 2 vorzunehmen; wenn die Filmgeschwindigkeit auf eine höhere Geschwindigkeit eingestellt wird, wird die Größe des Rasterflecken verändert, während eine konstante Linienrate aufrecht erhalten wird.
• In der in Fig. 2 gezeigten Anordnung ist das erzeugte Signal ein sequentielles Raster, wie in Fig. 2 gezeigt. Dar Film wird einmal mit einem sequentiellen Raster gescannt. Alternierende Linien von diesem Raster werden verwendet, um ein Paar von verschachtelten Fernsehfeldern zu erzeugen. Eine größere Anzahl von Linien des Films werden gescannt als tatsächlich verwendet, um das Videobild zu bilden.
• Eine Scan-Vorrichtung und ein Verfahren in Übereinstimmung mit der Erfindung, die einen variablen Grad einer vertikalen Überabtastung verwendet, minimiert ein vertikales Aliasing und für den Fall von Filmabtaster-Maschinen mit einem Lichtpunkt ermöglicht sie, dass eine gleichförmigere Beleuchtung der Kathodenstrahlröhre aufrecht erhalten wird. Die Scan-Vorrichtung scannt das Bild auf dem Film mit einer variablen Anzahl von (zusätzlichen) Rasterlinien im Vergleich mit denjenigen, die in dem Fernseh- (Video)-Bild benötigt werden. Fig. 7 zeigt diagrammartig die Komponenten eines typischen Filmabtaster- Rasters. Die zwei dunklen Bänder an jedem Extremende stellen diejenigen Linien in dem Raster dar, die wegen praktischer Gründe, zum Beispiel als Folge von Hardware-Begrenzungen, nicht verwendet werden können. Die Linie NA stellt das Band der Rasterlinien dar, die in einer herkömmlichen telekinematischen Maschine verwendet werden, um das aktive Raster zu bilden, und entspricht einem Überabtastungsverhältnis von 1,0. Jede Seite von diesem Band weist eine variable Anzahl von Linien N&sub0;/2 (zum Beispiel) auf, die von der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, bis zu der praktischen Grenze der Hardware. Das aktive Raster entspricht denjenigen Linien des Scan-Rasters, die von der Verarbeitungsvorrichtung verwendet werden, um das Ausgangsvideobild zu erzeugen. Das Ausmaß von diesen Linien relativ zu dem Film muss das gleiche wie das erforderliche Bild auf dem Film sein. Die relative Größe des Filmbilds wird durch die Ablenkungsvorrichtung eingestellt.
• Vorzugsweise wird der Grad einer Überabtastung aufrecht erhalten, um ein Überabtastungsverhältnis über 1,0 zu ergeben. Es kann irgendeine Anzahl von verschiedenen Graden einer Überabtastung innerhalb der Grenzen der Hardware-Beschränkungen vorhanden sein. Typischerweise werden wenigstens vier unterschiedliche Grade einer Überabtastung vorhanden sein, insbesondere kann die Anzahl von Graden einer Überabtastung in dem Bereich von 12 bis 256 sein.
• In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung Interpolations- und Anti-Alias-Filter und ermöglicht eine Steuerung des Grads einer Überabtastung durch einen Betreiber oder durch irgendeine andere automatische Einrichtung. Ein Anti-Alias-Filter wird verwendet, um vertikale Frequenzen zu entfernen, die von dem Abtastprozess einem Aliasing unterworfen werden, der in den diskreten Linien inhärent ist, die das Fernsehraster bilden. Ein Interpolationsfilter wird dann verwendet, um die Anzahl von Linien zu erzeugen, die benötigt werden, um ein Fernsehbild zu bilden. Weil Interpolations- und Anti- Alias-Filter normalerweise lineare Prozesse sind, könnte ein einzelnes Filter verwendet werden, um diese Prozesse auszuführen.
• Die beschriebene Vorrichtung umfasst auch eine Apertur-Korrektur-Vorrichtung, die vor oder nach dem Interpolationsprozess arbeitet. Weil einige Apertur-Korrektoren lineare Prozesse sind, kann die Apertur-Korrektur unter Verwendung des gleichen Filters ausgeführt werden, das für ein Anti-Aliasing und eine Interpolation verwendet wird, mit exakt dem gleichen Effekt wie bei den drei Prozessen, die in Kaskade ausgeführt werden.
• Ein Problem mit der Bereitstellung eines variablen Grads einer Überabtastung ist, dass die effektive Bandbreite des Fernseh-(Video)-Signals proportional zu dem Grad einer Überabtastung ist, da das Anti-Alias-Filter mit dem nicht-interpolierten Raster arbeiten muss, welches zum Scannen des Films verwendet wird, um ein Aliasing zu verhindern. In Anbetracht davon kann die Steuervorrichtung eine Einrichtung umfassen, um die Bandbreite des Anti-Alias-Filters zu verändern, positioniert vor dem Interplator, um diesen Effekt zu kompensieren. Sie kann auch eine Einrichtung umfassen, um die Bandbreite von irgendwelchen anderen Filtern zu verändern, die vor dem Interpolator positioniert sind, zum Beispiel einem linearen Apertur-Korrektur-Prozess, der mit den Anti-Alias- und Interpolationsprozessen in einem einzelnen Filter implementiert ist.
• Die Steuervorrichtung kann auch die Bandbreite des Anti-Alias-Filters als eine Funktion des Grads der Apertur-Korrektur, die gerade durchgeführt wird, modifizieren, um den Anstieg in dem Hochfrequenzrauschen zu minimieren.
• In einer Filmabtaster-Maschine mit einem Lichtpunkt ("flying spot") wird eine Änderung des Betrags einer Überabtastung, die verwendet wird, die Größe des Rasterfleckens für ein gegebenes Verhältnis von Bildgrößen auf dem Film und dem Video verändern. Diese Änderung in der Rastergröße kann durch eine manuelle oder automatische Steuerung der Ablenkungsvorrichtung erzielt werden. Die Änderung in der Rastergröße, die zu der Änderung im Grad einer Überabtastung gehört, ermöglicht, dass akzeptable Rasterfleckgrößen in Systemen mit einem Lichtpunkt bei Filmgeschwindigkeiten und Bildgrößen gewählt werden, die ansonsten zu kleinen Rasterflecken führen würden. Normalerweise fällt in einer Filmabtaster-Maschine mit einem Lichtfleck die Größe des Rasterfleckens, wenn die Filmgeschwindigkeit zunimmt, bis sie auf eine einzelne Linie (sehr unerwünscht) fällt, wonach sie wieder zu wachsen beginnt (das Raster kreuzt nun die Endfläche der CRT in der entgegengesetzten Richtung wie zuvor). Um die Anti-Aliasing-Vorteile einer Überabtastung zu erreichen, würde die bevorzugte Ausführungsform mit einem mittleren Grad einer Überabtastung arbeiten, zum Beispiel mit einem Überabtastungsverhältnis von 1,0-2,0. Bei Filmgeschwindigkeiten, die zu einem kleineren Rasterfleck führen würden, könnte der Grad einer Überabtastung verringert oder erhöht werden, wie geeignet, um die Größe des entsprechenden Rasterfleckens zu vergrößern. Der Grad einer Überabtastung kann als eine Funktion der Filmgeschwindigkeit verändert werden, entweder manuell oder durch eine automatische Einrichtung. Durch Aufrechterhalten der Größe des Rasterfleckens über einem vorgegebenen Minimum kann eine Verringerung in der CRT-Einbrennung und in der Bildverschlechterung als Folge der Phosphorkörnung erhalten werden.
• Ein Film-zu-Video-Transfersystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet eine Scan- Vorrichtung, wie in Fig. 1 gezeigt, oder ein System, welches auf ein CCD-Feld gestützt ist, um ein gescanntes Signal eines sequentiellen Rasters zu erzeugen. Die Größe des Rasters, das auf das Bild auf dem Film projiziert wird, wird um einen variablen Betrag (den Grad einer Überabtastung) durch das Ablenkungssystem oder für den Fall eines CCD-Systems, durch die CCD-Steuer-Schaltungsanordnung, verkleinert. Dies erhöht die Anzahl der Rasterlinien, die das erforderliche Bildgebiet durch den Grad einer Überabtastung scannen. Wenn die Größe des Rasters, das auf das Filmbild projiziert wird, in dieser Weise verringert wird, wird die Größe des Rasters in einer Filmabtaster-Maschine mit einem Lichtpunkt in Abhängigkeit von der Filmgeschwindigkeit erhöht oder verkleinert. Durch Erhöhen der Anzahl von Linien, die das Bild in dieser Weise scannen, und durch eine Anti-Alias-Filterung und Interpolation kann ein vertikales Aliasing verringert werden. Im Gegensatz dazu kann dieses Verfahren verwendet werden, um eine minimale Rastergröße durch Steuern der Größe des Rasterflecks auf der Endfläche der CRT aufrecht zu erhalten.
• In Fig. 1 werden gleiche Teile mit identischen Bezugszeichen wie in Fig. 8 bezeichnet.
• Die Signale, die von der herkömmlichen analogen Verarbeitungseinheit 6 erzeugt werden, werden an eine Filterungseinrichtung der vorliegenden Erfindung geführt, die als Signalprozessor 10 in Fig. 1 dargestellt ist. Die Filterungseinrichtung arbeitet unter der Steuereinrichtung 11. Der Signalprozessor 10 und die Steuereinrichtung 11 sind mit näheren Einzelheiten in Fig. 5 gezeigt. Die grünen, blauen und roten Signale werden durch Anti-Alias- und Interpolations-Filter 12 verarbeitet. Die Ausführungsform der Fig. 5 umfasst auch Apertur-Korrekturfilter 13. Diese verschiedenen Filter können linear sein oder nicht, aber für den Fall, dass zwei oder eine größere Anzahl linear sind, können ihre Funktionen kombiniert werden und von einem einzelnen Filter ausgeführt werden.
• Fig. 5 zeigt den Signalprozessor 10 und eine Steuereinheit 11. Die Steuereinheit 11 umfasst eine Einrichtung zur Verwendung von einem Betreiber, um eine Auswahl von verschiedenen Parametern der Filtereinrichtung zu ermöglichen. In der vorliegenden Ausführungsform sind Steuerungen 14 zum Wählen des Grads einer Überabtastung, der Bandbreite des Videoausgangs und des Grads einer Apertur-Korrektur gezeigt. In alternativen Ausführungsformen kann einer oder mehrere von diesen Parametern automatisch eingestellt werden, zum Beispiel für den Fall des Grads einer Überabtastung könnte dies automatisch auf Grundlage der Geschwindigkeit des Films gesteuert werden, um so die Größe des Rasterflecks auf der CRT-Röhre 1 größer als ein vorgegebenes Minimum aufrecht zu erhalten. In der Tat kann es irgendeinen Grad einer automatischen Kompensation von verschiedenen Parametern, wie einem Ablenkungsgrad in Bezug auf die Filmgeschwindigkeit und/oder einen Grad einer Überabtastung, zusammen mit einer manuellen Außerkraftsetzungs-Option (Override-Option), geben.
• In einer Ausführungsform kann ein System mit einem variablen Grad einer Überabtastung mit einem TK1440-Rahmenspeicher (erhältlich von Tekniche Limited) verwendet werden, der in einer Lichtpunkt-Filmabtaster-Maschine installiert ist. Diese besondere Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben, die ein Blockdiagramm des Schaltungsfilters und der Steuerschaltung zeigt. In dieser Ausführungsform werden die Interpolations- und Anti-Alias-Filter 12 in ein einzelnes eindimensionales (vertikales) FIR-Filter unter Verwendung einer Anzahl von kommerziell verfügbaren UPD485506 Zuerst-Herein-Zuerst-Heraus-(FIFO-)Speicherchips 15 (als Filmabtaster- Linienverzögerungen) und LF2247 Digitalfilterchips 16 mit eingebauten Koeffizientenspeichern, kombiniert.
• In irgendeinem Augenblick stellen die Ausgänge von den kaskadierten FIFOs Datenabtastwerte entlang einer vertikalen Linie in dem aktiven Filmabtaster-Raster bereit. Das Intetpolationsfilter arbeitet mit diesen Abtastwerten und interpoliert einen einzelnen Ausgangs-Abtastwert bei einer von einer Anzahl von Positionen, typischer Weise 16 bis 128, zwischen einem Paar von Eingangsleitungen. Die Koeffizienten für jede der möglichen Ausgangslinienpositionen und die gegenwärtig gewählte Anti-Aliasing-Bandbreite werden von einem "programmierbaren Nur-Lese-Speicher" (PROM) 17 an die Filterchips 16 während des Beginns des Filmabtaster-Rasters transferiert (das graue Gebiet, das in Fig. 7 gezeigt ist, welches nachstehend diskutiert wird, wird niemals für das aktive Raster verwendet). Während der Austastung an dem Start jeder Linie des aktiven Filmabtaster-Rasters wählt ein Mikroprozessor 18 die Koeffizienten, die von den Filterchips 16 für die gegenwärtige Ausgangslinie verwendet werden sollen. In einem System mit einem festen Grad einer Überabtastung würde der Mikroprozessor stufenweise durch die Koeffizientenadressen bei einer konstanten Rate gehen. Um einen variablen Grad einer Überabtastung zu implementieren, geht der Mikroprozessor 18 schrittweise durch die Interpolations-Koeffizientensätze bei einer Rate, die proportional zu der gegenwärtig gewählten Überabtasrungsrate ist. Der Mikroprozessor 18 verhindert auch ein Schreiben an den Speicher, wenn keine Videolinie vorhanden ist, die gerade hergestellt wird, weil weniger Ausgangsvideolinien als gescannte Linien vorhanden sind.
• Der Ausgang von den Filterchips 16 wird an eine kommerziell erhältliche EPF81188 programmierbare Logikeinrichtung 19 geführt. Die Logikeinrichtung 19 wird programmiert, um die Ausgänge von den Filterchips 16 aufzusummieren, um ein Filter mit einer finiten Impulsantwort (FIR) mit der gewünschten Anzahl von Filteranzapfimgen, typischer Weise 4 bis 64, zu erhalten. Dem Addierer folgt eine Apertur-Korrektur-Einrichtung. Die Techniken für eine Apertur-Korrektur sind altbekannt und werden zum Beispiel in den BBC Research Department Reports "A study of high order aperture correction" (RD 1973/36) und "A digital telecine processing channel" (RD 1978/9) diskutiert.
• Der Mikroprozessor 18 liest auch die Benutzereinstellungen für eine Überabtastung, die Bandbreite, die Apertur-Korrektur und die Filmrahmenrate. Der Mikroprozessor 18 kann die automatischen Einstellungen für die Anti-Alias-Bandbreite und den Grad einer Überabtastung, die beschrieben worden sind, durchführen. Die vorliegende Ausführungsform steuert nicht die Ablenkungsvorrichtung automatisch; dies wird unter einer Betreibersteuerung durchgeführt. Die technischen Mittel und Verfahren zum Implementieren einer automatischen Steuerung einer Ablenkungsvorrichtung sind Durchschnittsfachleuten in dem Gebiet von Filmabtaster-Systemen altbekannt. -
• Das Anti-Aliasing-Filter ist herkömmlicher Weise ein Tiefpassfilter. Es kann eine feste Bandbreite aufweisen, aber in einer Ausführungsform der Erfindung weist es eine einstellbare Bandbreite auf. Um seine Funktion auszuführen, muss es vor dem Interpolationsfilter angeordnet sein, kann aber mit diesem Filter kombiniert werden.
• In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Bandbreite des Anti-Alias-Filters reziprok zu dem Überabtastungsverhältnis verringert, so dass die vertikale Bandbreite des Videosignals (gemessen in Zyklen pro Rahmen) nicht ansteigt, wenn das Überabtastungsverhältnis erhöht wird.
• Die Apertur-Korrekturfilter 13 können vertikal, horizontal oder zweidimensional in dem Entwurf sein und können lineare oder nicht-lineare Transferfunktionen aufweisen. Für den Fall, dass sie linear sind, können sie mit den Anti-Alias- und Interpolationsfiltern 12 kombiniert werden. In der Ausführungsform, die in Fig. 5 gezeigt ist, sind sie nicht-linear und folgen den Interpolationsfiltern.
• Das Interpolationsfilter verwendet die Signalamplituden an einem Feld von Punkten in dem gescannten Raster, um die Amplitude für einen Punkt auf dem Videoraster zu erzeugen. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet das Feld von Punkten, das für eine Interpolation verwendet wird, eine vertikale Linie, aber ein zweidimensionales Feld kann verwendet werden. Die bevorzugte Ausführungsform der Überabtastungs-Steuervorrichtung 11 weist eine Betreibersteuerung über den Grad einer Überabtastung (und somit bei irgendeiner gegebenen Filmgeschwindigkeit die Fleckgröße), die Video-Bandbreite und die Apertur-Korrektur auf. Die Steuereinrichtung kann dann den Grad einer Überabtastung modifizieren, um praktische Implementierungen, wie die maximale Anzahl von Rasterlinien bei der gegenwärtigen Filmgeschwindigkeit, zu ermöglichen. Sie steuert die Anti-Alias-Bandbreite als eine Funktion der Video-Bandbreite, die von dem Benutzer erfordert wird, dem Grad einer Überabtastung und dem Betrag einer Apertur-Korrektur, die gerade verwendet wird.
• Die Raster-Scan-Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet eine vertikale Überabtastung (dadurch, dass sie die benötigten Bildlinien aus einer variabel größeren Anzahl von gescannten Linien bildet), verkleinert ein vertikales Aliasing und hält eine gleichförmigere Beleuchtung der Kathodenstrahlröhre aufrecht.
• Ferner ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der vertikalen Anti-Aliasing- Bandbreite in Übereinstimmung mit dem Grad einer Überabtastung, einer Apertur-Korrektur und anderen Arbeitsparametern, wie der Filmgeschwindigkeit; um das Alias- und Rausch-Betriebsverhalten der Filmabtaster-Maschine, offenbart.
• Der Film kann entweder mit einem sequentiellen oder einem verschachteltem Raster gescannt werden, oder sogar bei einem zufälligen Scan-Vorgang, der in einen sequentiellen Scan-Vorgang neu zusammengesetzt wird, bevor er von dem Signalprozessor der Erfindung verarbeitet wird.
• Die Steuervorrichtung kann von dem Betreiber manipuliert werden, um eine minimale Größe des Rasterflecks aufrecht zu erhalten, indem der Betrag einer Überabtastung eingestellt wird, oder die Vorrichtung kann Parameter, wie die Filmgeschwindigkeit, um dies automatisch zu erreichen, verwenden. Diese Steuervorrichtung kann auch die Charakteristiken der Anti-Alias- und Apertur-Korrekturfilter steuern. Sie kann automatisch die Bandbreite der Anti-Alias-Filter modifizieren, um eine konstante vertikale Frequenzantwort in dem Videoraster aufrecht zu erhalten, wenn der Betrag einer Überabtastung eingestellt wird.
• Um zu ermöglichen, ein einfacheres (möglicherweise nicht-lineares) Apertur-Korrektur-Filter mit einem geringeren unerwünschten Aliasing und/oder Rauschen zu verwenden, wenn hohe Korrekturpegel für einen subjektiven Effekt verwendet werden, kann die Steuervorrichtung die Bandbreite der Anti-Alias- Filter als eine Funktion des Grads einer Apertur-Korrektur, die gerade verwendet wird, verringern. Die mehrdimensionalen Steuerfunktionen, die beschrieben werden, können die Form von mathematischen Beziehungen annehmen, die in einem Computer oder durch eine Nachschlagtabelle berechnet werden.

Claims (16)

1. Film-zu-Video-Transfervorrichtung, umfassend einen Signalprozessor (10) zum Empfangen einer Vielzahl von Eingangsrasterlinien, die ein Filmbild darstellen, von einer Scan-Einrichtung und Erzeugen eines Videosignals daraus, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalprozessor (10) ein Anti-Alias- und Interpolations-Filter (12) und eine Steuereinrichtung (11), die auf dem Signalprozessor arbeitet und dafür ausgelegt ist, um den Grad einer Überabtastung zu steuern, die von dem Signalprozessor bei der Erzeugung des Videosignals verwendet wird, umfasst, wobei die Steuereinrichtung für jede gegebene Filmgeschwindigkeit ermöglicht, dass die Anzahl der Eingangsrasterlinien, die von dem Signalprozessor in dem aktiven Raster verwendet werden, um ein Videoausgangssignal zu erzeugen, unter einer automatischen und/oder Benutzersteuerung verändert wird, und um die Anzahl der Rasterlinien, die das erforderliche Filmbildgebiet scannen, um den Grad einer Überabtastung zu vergrößern.

2. Film-zu-Video-Transfervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Grad einer Überabtastung, die verwendet wird, für ein gegebenes Aspektverhältnis des Ausgangsvideobilds variabel ist.

3. Film-zu-Video-Transfervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Grad einer Überabtastung für einen gegebenen Ausgangs-Video-Standard variabel ist.

4. Film-zu-Video-Transfervorrichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, ferner umfassend eine Scan-Einrichtung (I) zum sequentiellen Scannen eines Films zum Erzeugen der Vielzahl von Rasterlinien.

5. Film-zu-Video-Transfervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Vorrichtung ferner einen Scan- Generator (3) zum Einstellen der Größe des Rasters, das von der Scan-Einrichtung erzeugt wird, umfasst.

6. Film-zu-Video-Transfervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Scan-Generator eine Ablenkungsvorrichtung (3) oder eine CCD-Steuer-Schaltungsanordnung umfasst.

7. Film-zu-Video-Transfervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Steuereinrichtung (11) automatisch arbeitet oder eine Benutzereinstellung der aktiven Rastergröße ermöglicht.

8. Film-zu-Video-Transfervorrichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, wobei die Anti- Alias-Filtereinrichtung eine variable Bandbreite aufweist.

9. Film-zu-Video-Transfervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Bandbreite des Anti-Alias-Filters (12) von der Steuereinrichtung (11) im Ansprechen auf eine Veränderung in der Anzahl von Rasterlinien in dem aktiven Raster automatisch eingestellt wird.

10. Film-zu-Video-Transfervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Steuereinrichtung (11) betreibbar ist, um die Anzahl von Linien in dem aktiven Raster und die Bandbreite des Anti-Alias-Filters (12) einzustellen, um so die Bandbreite des erzeugten Videosignals aufrecht zu erhalten.

11. Film-zu-Video-Transfervorrichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, wobei der Signalprozessor (10) eine Apertur-Korrektureinrichtung (13) umfasst.

12. Film-zu-Video-Transfervorrichtung nach Anspruch 11, wie nur an die Ansprüche 8 bis 10 angehängt, wobei die Bandbreite der Anti-Alias-Filter (12) in Abhängigkeit von dem Grad einer angewendeten Apertur-Korrektur variabel ist.

13. Verfahren zum Erzeugen eines Videosignals in einem Film-zu-Video-Transferbetrieb, umfassend die folgenden Schritte: Scannen eines Bilds auf einem Film zum Erzeugen eines Eingangssignals mit einer größeren Anzahl von Eingangsrasterlinien, als für das Ausgangsvideoraster benötigt werden, gekennzeichnet durch ein Ausführen eines Anti-Alias-Filterungsschritts, ein Verarbeiten der Eingangsrasterlinien durch einen Interpolations- oder anderen Dezimierungs-Prozess, um das Ausgangsvideoraster zu erzeugen, wobei die Anzahl von Eingangsrasterlinien, die in dem Dezimierungsprozess verwendet werden, entweder unter einer automatischen oder einer manuellen Steuerung einstellbar sind, so dass für jede gegebene Filmgeschwindigkeit der Grad einer Überabtastung, die beim Erzeugen des Ausgangsvideosignals verwendet wird, verändert werden kann.

14. Verfahren zum Erzeugen eines Videosignals in einem Film-zu-Video-Transferbetrieb nach Anspruch 13, wobei die Anzahl von Linien, die in dem aktiven Videoraster verwendet werden, sich für ein gegebenes Aspektverhältnis des Ausgangsvideobilds verändert.

15. Verfahren zum Erzeugen eines Videosignals in einem Film-zu-Video-Transferbetrieb nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Anzahl von Linien, die in dem aktiven Videoraster verwendet werden, sich für einen gegebenen Ausgangsvideostandard verändert.

16. Verfahren zum Erzeugen eines Videosignals nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Bandbreite der Anti-Alias-Filterung variabel ist.