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Verfahren zur Ubertragung von Farbfernsehsignalen Die Erfindung betrifft
ein System zur Übertragung von Farbfernsehdarbietungen. Für die Übertragung von
Farbfernsehdarbietungen sind verschiedene Gesichtspunkte technischer und wirtschaftlicher
Art zu beachten.
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Die Forderung nach hoher Bildqualität verlangt ein breites Frequenzband
(7,5 MHz bei der Schwarzweißübertragung des 625-Zeilen-Bildes und ziusätzliche rund
3,5 MHz für die Übertragung des Tonträgers und von drei Farbkomponenten). Der Übertragungsweg
muß zur Erzielung einer ausreichenden Kontrastgüte sehr amplitudengetreu sein. Außerdem
soll eine vollkommene Sicherheit gegen Interferenzerscheinungen erreicht werden.
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Die Anforderungen an den Übertragungsweg in bezug auf Frequenzbandbreite,
Phasenlinearität und Geräuschabstand sollen für das verwendete System aus wirtschaftlichen
Gründen jedoch nicht zu hoch sein. Auch auf der Empfangsseite soll ein möglichst
kleiner Aufwand getrieben werden, um einen niedrigen Preis der Empfänger zu ermöglichen.
Die beidem letzten Bedingungen haben die Anwendung einer vereinfachten Technik im
Gefolge.
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Eine unumgängliche Forderung für jedes Farbfernsehsystem stellt die
Compatibilität, d. h. die gegenseitige Aufnahmefähigkeit des Schwarzweißbildes dar.
Im einzelnen soll dabei mit dem einfachen Schwarzweißhild-Fernsehempfänger die Farbfernsehdarbietung
auch als Schwarzweißbild empfangen werden können. Andererseits soll jedoch auch
die Möglichkeit bestehen., mit dem teuren Farbfernsehempfänger normale Schwarzweißprogramme
zu empfangen.
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Die bekannten Übertragungssysteme können diese. Forderungen nur zum
Teil erfüllen. Es sind bis jetzt zwei Farbfernsehsysteme praktisch angewendet worden.
Das amerikanische Farbfernsehen arbeitet vorwiegend nach dem NTSC-System (National
Television System Committee eolor system), in Holland wurde das TSC-System entwickelt.
Beide Systeme nutzen zur Übertragung der Farbkomponente eine »Frequenzlücke« im
übertragenen Schwarzweißbild aus. Beim amerikanischen System werden zwei Farbkomponenten
(Rot und Blau) als voneinander unabhängige Seitenbänder eines Trägers in einer Frequenzlücke
übertragen. Beim holländischen System wird ein Farbträger (Rot) in einer Frequenzlücke
übermittelt. Die zweite Farbkomponente (Grün) wird außerhalb des Frequenzbandes
des Schwarzweißbildes auf einem Unterträger übertragen. Die fehlende Farbkomponente
wird bei diesem Verfahren jeweils als Differenzwert aus dem Weißwert gewonnen. Beiden
Systemen haftet der Nachteil der Interferenzmöglichkeit des in das Schwarzweißbild
eingeblendeten Farbträgers an. Dieser Nachteil wird um so spürbarer, je länger der
Übertragungsweg, d. h. je größer die Zahl der-Zwischenverstärker ist.
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Ferner ist bekannt, daß es bei den. beschriebenen Farbfernsehsystemen
zur Erzielung einwandfreier Farbbilder genügt, die Farbkomponenten mit gegenüber
dem Schwarzweißbild geringerer Bildauflösung zu übertragen.
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Auf der Erkenntnis aufbauend, daß die Einsparung an Frequenzbandbreite
bei der Nachrichtenübermittlung auf sehr kurzen Wellen nicht mehr eine primäre,
sondern eine sekundäre, d. h. weniger wichtige Forderung ist, werden die Mängel
der bekannten Farbfernsehverfahren durch eine derartige spektrale Verteilung der
einzelnen Informationen des gesamten Farbfernsehsignals behoben, daß auf den die
Bildhelligkeit beinhaltenden Frequenzbereich in Richtung auf steigende Frequenzen
derjenige für den Begleitton und dann diejenigen für die drei Farbinformationen
folgen und daß nach Maßgabe der in den Einzelstrecken der gesamten Übertragungsstrecke
jeweils zur Verfügung stehenden Frequenzbandbreite der am weitesten von dem Helligkeitssignal
entfernt liegende Frequenzbereich für eine der Farbinformationen, vorzugsweise für
Blau, unterdrückt wird oder nicht.
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Durch die Erfindung werden die eingangs erwähnten Anforderungen in
einer wirtschaftlich günstigen Weise erfüllt, wobei vor allem Wert auf einen billigen
Farbfernsehempfänger, die Möglichkeit des beiderseitigen Schwarzweißbildempfanges
(mit einfachem Empfänger und mit Farbfernsehempfänger) und auf die Betriebssicherheit
(d. h. Betriebsvereinfachung
) auf dem Übertragungswege gelegt wurde.
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Bedenken wegen der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber den
bekannten Verfahren benötigten größeren Frequenzbandbreite können nicht aufrechterhalten
werden, da durch die kommende Einführung der Wanderfeldröhre die Möglichkeit geschaffen
wurde, Bandbreiten bis 1000 MHz im GHz-Bereich zu übertragen. Benötigt wird für
das Farbfernsehbild von 625 Zeilen mit hoher Bildqualität jedoch nur ein Nutzband
von rund 12 MHz. Diesem entspricht bei Zweiseitenbandmodulation und 25",'o Abstand
der höchsten Übertragungsfrequenz von der Grenzfrequenz ein Übertragungsband von
rund 30 MHz. Hieraus geht hervor, daß es sogar möglich ist, etwa sechs Farbfernsehdarbi-etungen
gleichzeitig und mit sehr geringen Verzerrungen über nur einen dreistufigen Wanderf
eldröhren-Zwischenverstärker mit einer Bandbreite von 200 MHz zu übertragen.
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Auch die heutige Koaxialkabeltechnik vermag größere Bandbreiten technisch
zu bewältigen, wie aus dem amerikanischen L-3-System hervorgeht, das eine Bandbreite
von 8 MHz besitzt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann, beispielsweise wie folgt durchgeführt
werden: Das als Grundlage dienende und die Bildschärfe bestimmende Schwarzweißbild
erhält bei einem Keilfaktor = 1 (d. h. bei annähernd gleicher horizontaler und vertikaler
Auflösung- des 625-Zeilen-Bildes) eine Nutzbandbreite von 7,5 MHz zugebilligt. Dazu
kommt der Tonträger bei etwa 8 MHz. Diese Bandbreite genügt zur Übertragung von
Schwarzweißbildern höchster Qualität zusammen. mit dem Ton. Für die Übertragung
der drei Farbkomponenten Rot, Grün und Blau kommen nun nach drei Farbträger hinzu,
die etwa auf die Frequenzen 9, 10 und 11 MHz gelegt werden. Dies ist möglich; da
die Farbinformation nur gering ist und man mit einer Bandbreite von 1 MHz je Farbträger
auskommt. Die Bildschärfe wird ja bereits durch das Schwarzweißbild mit seiner Videobandbreite
von 7,5 MHz gewährleistet. Man könnte auch den dritten Farbträger (Blau) weglassen,
da sich die dritte Farbe als die Differenz zwischen dem Weißbild und den. beiden
anderen Farben ermitteln läßt. Die Sicherheit und Farbechtheit der Übertragung wird
jedoch wesentlich erhöht, wenn die dritte Farbe durch einen eigenen Farbträger mit
übermittelt wird, da durch diese Überbestimmung Farbfehler sicher ausgemerzt werden
können. Ferner wird der Aufbau des Farbfernsehempfängers bei der Übertragung aller
drei Farbträger vereinfacht.
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Ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneter Empfänger
kann. neben den Fernsehprogrammen des Zentimeterwellenbereiches auch mit entsprechenden,
zusätzlich eingebauten Schwingungskreisen für das Dezimeter- und das Meterband die
in diesen Bereichen heute gebotenen Schwarzweißdarbietungen mit Bandbreiten von
7,5 oder auch nur 5 MHz wiedergeben. Für den Tonträger ist eine umschaltbare Transponierungseinrichtung
vorgesehen. Damit ist für diesen Empfänger die Anforderung der Compatibilität erfüllt.
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Ein einfacher Fernsehempfänger für die Schwarzweißbildwiedergabe kann
mit den entsprechenden Hochfrequenzzusätzen für die zu emfangenen Wellenbereiche
infolge seiner Bandbegrenzung auf etwa 8,5 MHz alle Schwarzweißbild- und Farbbilddarbietungen
als Schwarzweißbilder wiedergeben. Damit ist auch für diese Empfängerart die Bedingung
S der Compatibilität des Bildes erfüllt. Allerdings mühte ein Zusatz für die Verlagerung
des Tonträgers von 8 auf 5,5 MHz Abstand vom Bildträger vorgesehen werden.
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Die heute bereits vorhandenen Schwarzweißfernsehempfänger können in
den Bereichen I und III auch weiterhin die Schwarzweißbilder ihres Bereiches empfangen.
Durch den sowieso notwendigen Einbau zusätzlicher Hochfrequenzkreise für die anderen
Bereiche IV und V und später VI und VII im Zentimeterwellenbereich sind sie dann
in der Lage, die Schwarzweiß- oder Farbbilder dieser Bereiche als Schwarzweißbilder
zu empfangen. Dabei muß dann auch der Tonträger von 8 MHz auf 5,5 MHz Trägerabstand
umschaltbar gemacht werden. Die Bilder der Bereiche IV und V sowie VI und VII werden
eine größere Schärfe besitzen, die auch zum Ausdruck kommt, wenn die Schwarzweißbildempfänger
für eine etwas größere Bandbreite (8,5 MHz) mit Tonträger bei etwa 8 MHz neu gebaut
werden. Damit ist auch für diese Empfängerart die Forderung der Compatibilität erfüllt.
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Der Aufbau der Empfänger wird in jedem Falle einfacher, wenn die Farbträger
oberhalb des Tonträgers gelegt werden und diese so durch verhältnismäßig einfache
Filter getrennt werden können. Auch die Trennung der Schwarzweißbildwiedergabe von
der Farbbildwiedergabe ist auf diese Weise leicht und ohne großen Aufwand möglich.
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Für die Übertragungswege sind die Phasenbedingungen bei drei völlig
getrennten Farbträgern viel leichter einzuhalten als bei Einblendung von ein oder
zwei Farbträgern in eine Frequenzlücke der Schwarzweißbildübertragung.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich als weiterer Vorteil,
daß die dabei benutzte spektrale Verteilung der einzelnen Informationen des gesamten
Farbfernsehsignals dessen Zerlegung mit geringen technischem Aufwand zuläßt. Dieser
Tatsache kommt vor allem dann eine besondere Bedeutung zu; wenn der Übertragungsweg
für das Farbfernsehsignal, z. B: im Rahmen eines noch nicht vollständig aufgebauten
Verteilungssystems, einzelne Strecken enthält, in denen die für die Übermittlung
des gesamten Farbfernsehsignals benötigte Frequenzbandbreite nicht in einem Kanal
zur Verfügung steht. Dieser Fall kann z. B. bei Koaxialkabelstrecken auftreten.
Unter dieses Umständen kann der obere Farbträger, d. h. derjenige, der frequenzmäßig
am weitesten vom Heiligkeitssignal entfernt liegt, und der Tonträger weggelassen
werden und die beiden Farbkomponenten auf nur einem Farbträger als voneinander unabhängige
Seitenbänder übertragen werden. Der Tonträger kann dann auf einem anderen Übertragungsweg,
z. B. im Rundfunkleitungsnetz oder auch zusammen mit den Farbinformationen, übermittelt
werden.
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Je nach den von Fall zu Fall zur Verfügung stehenden Übertragungsmitteln
kann z. B. bei Koaxialkabeln auf einer Tube nur das Schwarzweißbild und auf einer
anderen der Tonträger und die drei Farbträger übertragen werden. Diese Aufteilung
ist besonders einfach durchzuführen. Sie gewährleistet außerdem die Vorteile des
erfindungsgemäßen Verfahrens, daß nämlich die Farbechtheit der Übertragung, die
sich: durch die Überbestimmung des Farbfernsehsignals ergibt, auch über sehr große
Strecken hinweg erhalten bleibt.
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Die vorstehend für frequenzbegrenzte Strecken angegebenen Übertragungsmöglichkeiten,
die in den Ansprüchen 2 bis 4 niederzelegt sind, sollen nur ge-'
schützt
sein, wenn sie zusammen mit einem übertragungsverfahren nach Anspruch 1 zur Anwendung
gelangen.