DE1014161B

DE1014161B - Method for the transmission of color television signals

Info

Publication number: DE1014161B
Application number: DED21373A
Authority: DE
Inventors: Dr Karl-Otto Schmidt
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 1955-09-27
Filing date: 1955-09-27
Publication date: 1957-08-22

Description

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.Method for transmitting color television signals The invention relates to a system for broadcasting color television performances. For the transfer of Color television shows are technical and economical in several respects Kind of note.

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.The demand for high image quality calls for a wide frequency band (7.5 MHz for the black-and-white transmission of the 625-line image and additional around 3.5 MHz for the transmission of the sound carrier and three color components). The transmission route must be very accurate in amplitude to achieve sufficient contrast quality. aside from that complete security against interference phenomena is to be achieved.

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.The requirements for the transmission path in terms of frequency bandwidth, Phase linearity and signal-to-noise ratio should be economical for the system used However, reasons should not be too high. On the receiving side, too, a small effort must be made to enable a low price for the recipient. The last two conditions have the application of a simplified technique in the Entourage.

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.An unavoidable requirement for any color television system is the Compatibility, d. H. the mutual receptivity of the black and white image. In particular, the color television presentation is intended to be done with the simple black and white screen television receiver can also be received as a black and white image. On the other hand, it should also the possibility exist., with the expensive color television receiver normal black and white programs to recieve.

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.The known transmission systems can do this. Claims only for Fulfill part. Two color television systems have been put into practical use up to now. American color television works mainly according to the NTSC system (National Television System Committee eolor system), the TSC system was developed in Holland. Both systems use a »frequency gap« in the transferred black and white image. In the American system, there are two color components (Red and blue) as mutually independent sidebands of a carrier in a frequency gap transfer. In the Dutch system, a color carrier (red) is in a frequency gap transmitted. The second color component (green) is outside the frequency band of the black and white image is transferred to a subcarrier. The missing color component is obtained in each case as a difference value from the white value in this method. Both Systems suffers from the disadvantage of the possibility of interference in the black and white image faded in color carrier. This disadvantage becomes more noticeable the longer the Transmission path, d. H. the greater the number of repeaters.

Ferner ist bekannt, daß es bei den. beschriebenen Farbfernsehsystemen zur Erzielung einwandfreier Farbbilder genügt, die Farbkomponenten mit gegenüber dem Schwarzweißbild geringerer Bildauflösung zu übertragen.It is also known that the. color television systems described To achieve perfect color images, it is sufficient to compare the color components with to transfer the black and white image of lower image resolution.

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.Building on the knowledge that the savings in frequency bandwidth when transmitting messages on very short waves, there is no longer a primary, but a secondary, d. H. less important requirement is the flaws the known color television process by such a spectral distribution of the individual information of the entire color television signal fixed that on the Image brightness containing frequency range in the direction of increasing frequencies the one for the accompanying tone and then the one for the three color information follow and that in accordance with the individual links of the entire transmission link The frequency bandwidth available in each case is the furthest from the brightness signal distant frequency range for one of the color information items, preferably for Blue, suppressed or not.

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.The above-mentioned requirements in met in an economically favorable manner, with particular value being in a cheap one Color television receiver, the possibility of two-way black and white image reception (with a simple receiver and with a color television receiver) and operational safety (i.e. operational simplification ) was placed on the transmission path.

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.Concerns about the method according to the invention compared to the known methods required greater frequency bandwidth can not be maintained because the upcoming introduction of the traveling wave tube will create the possibility was to transmit bandwidths up to 1000 MHz in the GHz range. Is required for the color television picture of 625 lines with high picture quality but only one usable band of around 12 MHz. This corresponds to double sideband modulation and a distance of 25 " the highest transmission frequency from the cut-off frequency a transmission band of around 30 MHz. This shows that it is even possible to do about six color television presentations at the same time and with very little distortion over just a three-step wanderf tube repeater with a bandwidth of 200 MHz.

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.Today's coaxial cable technology is also technically capable of larger bandwidths to cope with, as can be seen from the American L-3 system, which has a bandwidth of 8 MHz.

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.The method according to the invention can, for example, be carried out as follows be: The black and white image that serves as the basis and determines the sharpness of the image obtained with a wedge factor = 1 (i.e. with approximately the same horizontal and vertical Resolution of the 625-line image) a usable bandwidth of 7.5 MHz is granted. In addition the sound carrier comes at around 8 MHz. This bandwidth is sufficient for the transmission of Black and white images of the highest quality. with the sound. For the transfer the three color components red, green and blue are now added after three color carriers, which are placed on the frequencies 9, 10 and 11 MHz. This is possible; there the color information is only small and one with a bandwidth of 1 MHz per color carrier gets by. The image sharpness is already determined by the black and white image with its video bandwidth of 7.5 MHz guaranteed. One could also omit the third color carrier (blue), since the third color turns out to be the difference between the white image and the. both other colors can be determined. The security and color fastness of the transfer will be however, significantly increased if the third color has its own color carrier is transmitted, as this overdetermination ensures that color errors are eliminated can. Furthermore, the structure of the color television receiver is used in the transmission of all three color carriers simplified.

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.A recipient suitable for carrying out the method according to the invention can. in addition to the television programs of the centimeter wave range also with corresponding, Additionally built-in oscillation circles for the decimeter and meter tape Black and white presentations offered in these areas today with bandwidths of Play back 7.5 or even 5 MHz. There is a switchable transposition device for the sound carrier intended. This means that the compatibility requirement is met for this receiver.

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.A simple television receiver for displaying black and white images can with the corresponding high-frequency additives for the wave ranges to be received due to its band limitation to around 8.5 MHz, all black and white picture and color picture presentations play back as black and white images. This also applies to this type of recipient S met the compatibility of the picture. However, an addition for the relocation struggled of the sound carrier from 8 to 5.5 MHz distance from the video carrier.

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.The black and white television receivers already available today can be used in areas I and III continue to receive the black and white images of their area. By installing additional high-frequency circuits for the others, which is necessary anyway They are then areas IV and V and later VI and VII in the centimeter wave range able to view the black and white or color images of these areas as black and white images to recieve. The sound carrier must then also be spaced from 8 MHz to 5.5 MHz can be made switchable. The images of areas IV and V as well as VI and VII will be have a greater sharpness, which is also expressed when the black-and-white image receiver rebuilt for a slightly larger bandwidth (8.5 MHz) with sound carrier at around 8 MHz will. This means that the compatibility requirement is also met for this type of receiver.

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.The construction of the receiver is in any case easier if the color carrier be placed above the sound carrier and this so by relatively simple Filters can be separated. Also the separation of black and white image reproduction from the color image reproduction is possible in this way easily and without great effort.

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.For the transmission paths, the phase conditions at three are complete It is much easier to adhere to separate color carriers than with the insertion of an or two color carriers into a frequency gap in black and white image transmission.

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.The method according to the invention has a further advantage that the used spectral distribution of the individual information of the whole Color television signal which allows decomposition with little technical effort. This Above all, fact is then of particular importance; if the transmission route for the color television signal, e.g. B: in the context of a not yet fully developed Distribution system, contains individual routes in which the for transmission of the entire color television signal is not required in one channel is available. This case can e.g. B. occur in coaxial cable routes. In this circumstance, the upper ink carrier, i.e. H. the one who in terms of frequency is furthest from the Holiness Signal and the sound carrier is omitted and the two color components on only one color carrier as independent of each other Sidebands are transmitted. The sound carrier can then be used on another transmission path, z. B. in the broadcast network or together with the color information transmitted will.

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.Depending on the means of transmission available on a case-by-case basis can e.g. B. with coaxial cables on one tube only the black and white image and on one the other of the sound carriers and the three color carriers are transmitted. This division is particularly easy to perform. It also ensures the benefits of the method according to the invention, namely that the color fastness of the transfer, the resulting from the overdetermination of the color television signal, even over very large ones Routes is retained.

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.The transmission options specified above for frequency-limited routes, which are laid down in claims 2 to 4, should only be ' protects when used together with a transmission method according to claim 1 reach.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for the transmission of color television signals, in the case of the subcarriers modulated on the brightness signal in addition to a main carrier modulated color signals and the accompanying sound are transmitted, characterized by such a spectral distribution of the individual pieces of information of the entire color television signal, that on the frequency range containing the image brightness in the direction of increasing Frequencies the one for the accompanying sound and then the one for the three color information follow and that in accordance with the individual links of the entire transmission link The frequency bandwidth available in each case is the furthest from the brightness signal distant frequency range for one of the color information, preferably for Blue, suppressed or not.

2. The method according to claim 1, characterized in that that when choosing a different waveband in the receiver - z. B. at the transition from the centimeter to the meter range - the distance between the sound carrier and the image carrier can be switched with.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that that on frequency-limited routes of the transmission path - z. B. in coaxial cable routes - the sound carrier and the upper color carrier are omitted and the other two Color components on only one color carrier as independent sidebands are transmitted, while the sound carrier is on another transmission path, e.g. B. the broadcast line network or together with the color information.

4. The method according to claim 1, characterized in that when transmitted to coaxial cables on one tube only the black and white picture and on another the sound carrier and the three color carriers are transferred. References contemplated: United States Patent Specification No. 2,535,552; Swiss Patent No. 267 827; Proceedings of the IRE, Oct. 1951, p. 1325.