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Die Erfindung betrifft das Gebiet des Fernsehens
und hat insbesondere ein Gerät zur Unterstützung der
optischen Fokussierung einer Fernsehkamera und eine mit
einer derartigen Vorrichtung ausgestattete Kamera zum
Gegenstand.
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Die "Scharfeinstellung" oder optische
Fokussierung einer Fernsehkamera erfolgt durch das
Einstellen des "Fokus" des an der Kamera angebrachten
Objektivs.
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Diese Einstellung kann vom Kameramann
durchgeführt werden, welcher "scharf einstellt", indem er
die Schärfe seines Bildes an einem kleinen, an der Kamera
befestigten Fernsehmonitor, der Bildsucher genannt wird,
kontrolliert, und welcher außerdem entsprechend den
Anweisungen des Regisseurs die Bildeinstellung vornimmt.
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Die Fokussierung des Bildes ist somit dem
Kameramann anvertraut, wobei die einzige Kontrolle über
das Bild des Bildsuchers erfolgt.
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Die Genauigkeit der Fokussierung hängt somit von
der Schärfe und von der Größe des Bildsuchers ab und
schließt die Verwendung eines Farb-Bildsuchers mit einem
Auflösungsvermögen, das niedriger ist als das der
Schwarz-Weiß-Bildsucher, praktisch aus.
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Beim hochauflösenden Fernsehen wird die Auflösung
des Bildes vertikal und horizontal im Vergleich zur
Auflösung des herkömmlichen Bildes verdoppelt. Die vom
Kameramann geforderte Genauigkeit für die Fokussierung
des Bildes muß daher viermal so groß sein.
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Die begrenzten Abmessungen der Bildsucher, die
man an einer Kamera installieren kann, gestatten es nicht
immer, diese erhöhte Genauigkeit zu erzielen. Daher tritt
häufig der Fall ein, daß Bilder mit hoher Auflösung zu
sehen sind, die nicht optimal fokussiert sind, was der
Werbung für diese Norm abträglich ist.
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Bei einigen hochauflösenden Kameras haben die
Hersteller eine Fernsteuerung der Fokussierung am
Bedienungspult des Bildingenieurs eingeführt, welcher
über einen Kontrollmonitor mit einer Auflösung verfügt,
die höher ist als die des Bildsuchers. Der Bildingenieur
hat jedoch nicht das künstlerische Gefühl des
Kameramannes und weiß nicht zwangsläufig, worauf die
Kamera fokussiert werden muß.
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Außerdem ist dieses System in dem sehr häufigen
Fall einer Verwendung von mehreren Kameras nicht
anwendbar, da ein einziger Bildingenieur nicht
gleichzeitig die Fokussierung an mehreren Kameras
kontrollieren kann.
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Die Schrift US-A-4 794 459 beschreibt eine
Vorrichtung, welche die Hochfrequenzkomponenten des
Videosignals trennt und ein Gleichstrom-Steuersignal
erzeugt, dessen Pegel als repräsentativ für die
Hochfrequenzkomponenten des Videosignals angesehen wird.
Das Gleichstrom-Steuersignal wird anschließend
akkumuliert, so daß ein weiteres Gleichstromsignal mit
vorgegebenem Pegel erzeugt wird, welches durch eine
horizontale Übergangslinie zwischen einer hellen Zone und
einer dunklen Zone in der Säule sichtbar gemacht wird.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Gerät zur
Unterstützung der optischen Fokussierung einer
Fernsehkamera, insbesondere einer hochauflösenden
Fernsehkamera, das es ermöglicht, dieses Problem zu
lösen, indem es dem Kameramann ein zusätzliches
Hilfsmittel für die Fokussierung seines Bildes zur
Verfügung stellt, ausgehend von einem objektiven
technischen Kriterium und von leicht nutzbaren Mitteln
für die Umsetzung dieses Kriteriums im Bildsucher.
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Erfindungsgemäß ist ein Gerät zur Unterstützung
der optischen Fokussierung einer Fernsehkamera, welche
ein Objektiv mit einer mittels eines Fokussierungs-
Handdrehknopfes einstellbaren Fokussierung, elektronische
Verarbeitungsschaltkreise für die Erzeugung eines
Videosignals und einen Bildsucher zum Kontrollieren des
Bildes während der Aufnahme, ausgehend von dem
Videosignal, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß es folgendes
umfaßt:
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- einen Schaltkreis für die Extraktion von
Konturen, welcher aus dem Videosignal ein Konturensignal
entnimmt, das der zweiten Ableitung des Videosignals
entspricht und dessen Amplitude sich in Abhängigkeit vom
Fokussierungsfehler des Objektivs ändert,
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- einen Markengenerator, der mit dem Schaltkreis
für die Extraktion von Konturen gekoppelt ist, um aus dem
Konturensignal ein Signal zu erzeugen, welches das Bild
einer Marke charakterisiert, deren Position im Bildsucher
sich in Abhängigkeit von der Amplitude des
Konturensignals entlang einer Achse ändert;
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- und einen Kombinationsschaltkreis, dessen
Eingänge einerseits mit dem Videosignalausgang und
andererseits mit dem Ausgang des Markengenerators
verbunden sind, und dessen Ausgang mit dem Signaleingang
des Bildsuchers verbunden ist, um die Marke in das
Kontrollbild einzuschreiben.
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Die Erfindung hat weiterhin eine Fernsehkamera
zum Gegenstand, die mit einem solchen Gerät zur
Unterstützung ausgestattet ist.
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Aus der nachfolgenden Beschreibung, die unter
Bezugnahme auf die beigefügte einzige Figur erfolgt,
welche das Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Gerätes
zur Unterstützung der Fokussierung darstellt, wird die
Erfindung besser verständlich, und weitere Merkmale
werden sichtbar.
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Die Erfindung nutzt die Tatsache aus, daß bei
einem scharfen Bild die kürzestmöglichen elektronischen
Durchgänge des Videosignals vorliegen. Die erste und die
zweite Ableitung dieses Signals haben daher ihre
größtmöglichen Werte. Die zweite Ableitung des Videosignals
ist in Wirlichkeit das grobe Konturensignal, und dieses
Konturensignal kann in den elektronischen
Videoschaltkreisen abgegriffen werden. Das Gerät zur Unterstützung
der optischen Fokussierung stellt dem Kameramann ein
Mittel zur einfachen Abschätzung der Amplitude dieses
Konturensignals zur Verfügung, indem diese über eine mit
ihr verknüpfte Position eines Bezugspunktes ausgedrückt
wird. Zu diesem Zweck bewirkt das Gerät zur Unterstützung
das Erscheinen einer im Bild des Kameramannes sichtbaren
Marke, deren gesegelte Position von der Amplitude des
Konturensignals abhängt. Diese Marke liefert somit eine
visuelle Anzeige der Fokussierung, ausgehend von einem
objektiven technischen Kriterium.
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Im allgemeinen kann der Kameramann den Bereich
des Bildes wählen, in welchem er die Fokussierung
vornehmen möchte. Zu diesem Zweck wird auch ein Fenster
sichtbar gemacht, dessen Position mit Hilfe eines am
Fokussierungs-Handdrehknopf anordneten Verschiebungs-
Bedienelementes im Bild fixiert wird.
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Somit betätigt der Kameramann, nachdem der
Fokussierungsbereich ausgewählt und mit Hilfe des
Fensters eingegrenzt worden ist, das Bedienelement für
die Fokussierung in der Weise, daß die Marke in die der
besten Fokussierung entsprechende Position gebracht wird.
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Die einzige Figur ist ein Blockschaltbild des
Gerätes zur Unterstützung der Fokussierung einer
Fernsehkamera. Es umfaßt einen Schaltkreis 10 für die
Extraktion des Konturensignals Sc eines Videosignals
Svideo und einen Griff für die Fokussierung der Kamera 20,
der mit einem Handdrehknopf 22 für die Steuerung der
Fokussierung und mit einem Bedienelement "TRIM" 21 für
die Verschiebung eines Fensters im Bild ausgestattet ist.
Dieses Bedienelement "TRIM" hat die Form einer Pyramide
und kann mit dem Daumen in vier Richtungen geschoben
werden: nach oben, nach unten, nach rechts, nach links.
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Ein Fenstergenerator 30 wandelt die mittels des
Bedienelementes "TRIM" gesteuerten Verschiebungen in die
Form eines Fenstersignals SF um, welches an den
Steuereingang eines Schaltkreises 40 zur Erzeugung eines
Fensters aus dem an seinen Signaleingang angelegten
Konturensignal Sc angelegt wird. Der Fenstergenerator 30
steuert außerdem einen Schaltkreis 50 zur Extraktion der
Ränder des Fensters zum Zwecke der Einfügung einer
Darstellung dieses Fensters in das im Bildsucher
gebildete Bild. Der Schaltkreis zur Erzeugung eines
Fensters aus dem Konturensignal 40 liefert das
Konturensignal in dem ausgewählten Fenster SCF, und dieses Signal
wird an einen Markenerzeugungs-Schaltkreis 60 angelegt.
Dieser Schaltkreis drückt die mittlere Amplitude des
Konturensignals im Fenster durch eine Marke aus. Die
Marke ist zum Beispiel ein kleines schwarzes oder weißes
Quadrat, dessen Position auf einer horizontalen Achse im
unteren Teil des Bildes durch die mittlere Amplitude des
Konturensignals im Fenster SCF gesegelt wird.
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Ein Kombinationsschaltkreis 70 bildet dann das an
den Bildsucher angelegte Videosignal, indem er dem
Eingangs-Videosignal svideo das charakteristische Signal
der Marke SM und das charakteristische Signal der Ränder
des Fensters SBF überlagert. Das vom Kameramann im
Bildsucher 80 gesehene Bild ist das Ergebnis der
Überlagerung dieser drei Signale.
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Die ausgehend vom Videosignal durchgeführten
verschiedenen Verarbeitungen und die Einzelheiten der
entsprechenden Schaltkreise liegen im Bereich der
Fähigkeiten des Fachmanns und werden daher in der
vorliegenden Beschreibung nicht im einzelnen beschrieben.
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Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene
Ausführungsform beschränkt. Insbesondere wurde ein
Fokussierungsbereich durch ein Fenster definiert, und die
Positionierung dieses Fensters ist in dem Bild
vorgesehen, welches im Bildsucher erscheint; es ist
jedoch ebenfalls möglich, das gesamte Bild für die
Fokussierung zu betrachten und das technische Kriterium
der Fokussierung ausgehend von dem Konturensignal des
gesamten Bildes aufzustellen. In diesem Falle ist es
offensichtlich weder erforderlich, einen Fenstergenerator
zu verwenden, noch eine Extraktion der Ränder des
Fensters zwecks ihrer Anzeige im Bildsucher vorzunehmen.
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Weiterhin ist bei der beschriebenen
Ausführungsform die Achse, auf welcher die Marke verschoben wird,
eine horizontale Achse im unteren Teil des Bildes. Es ist
jedoch durchaus möglich, daß diese Achse im oberen Teil
des Bildes angeordnet ist, oder daß diese Achse eine
vertikale Achse auf der rechten oder auf der linken Seite
des Bildes ist. Die Marke kann ebenfalls eine andere Form
haben, zum Beispiel die eines Striches, und die Achse
kann durch einen Strich dargestellt werden, wobei die
Achse und der die Marke darstellende Strich zueinander
orthogonal sind.
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Das erfindungsgemäße Gerät zur Unterstützung der
optischen Fokussierung bringt dem Anwender eine Reihe von
Vorteilen:
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- Der Kameramann behält seine Funktion der
Bildeinstellung und der Fokussierung der Kamera;
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- die Fokussierung ist nicht mehr von der Größe
des Bildsuchers abhängig;
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- die Lösung ermöglicht die Verwendung eines
Farb-Bildsuchers mit einem Auflösungsvermögen, das
niedriger ist als das der Schwarz-Weiß-Bildsucher;
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- die Fernsteuerung der Fokussierung von einem
von der Kamera entfernten Bedienungspult aus ist nicht
mehr erforderlich;
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- die Lösung ist für alle Fernsehkameras
anwendbar, insbesondere für Kameras für das
hochauflösende Fernsehen, wo sie von großem Nutzen ist,
jedoch auch für die gegenwärtig benutzten Standard-
Kameras;
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- die Lösung gestattet eine Automatisierung der
Fokussierung, wobei zugleich die Wahl des
Fokussierungsfensters dem Kameramann überlassen bleibt.