DE931176C - Verfahren zum Synchronisieren der Bilder bei Fernsehuebertragungen od. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Synchronisieren der Bilder bei Fernsehübertragungen od. dgl., wobei zum Synchronisieren der Abtastung der Zeilen und der Bilder beim Empfang Synchronisierungszeichen, die der Bildmodulation zugeordnet sind, gesandt werden.

Die Erfindung stellt es sich dabei vor allem zur Aufgabe, derartige Verfahren den praktischen Bedürfnissen besser anzupassen, als dies bisher der Fall war.

Zu diesem Zweck werden erfindungsgemäß bei dem Verfahren der in Rede stehenden Art die verschiedenen Arten von Synchronisierungszeichen, das heißt die Zeilen- und Bildsynchronisierungszeichen, anders als durch Unterschiede der Amplitude und Dauer auseinandergehalten, und zwar wird namentlich diese Unterscheidung der Zeichenarten durch eine Änderung der Trägerfrequenz während der Sendung der Bildwechselzeichen erzielt. Dadurch können insbesondere die Zeilenwechselzeichen während der Sendung der Bildwechselzeichen aufrechterhalten werden, was wiederum zur Folge hat, daß die Genauigkeit des Abtastens beim Empfang erhöht wird.

Abgesehen von diesem allgemeinen Merkmal richtet sich die Erfindung noch auf eine Reihe weiterer Merkmale, die in Verbindung mit ersterem Anwendung finden, und von denen weiter unten mehr im einzelnen die Rede sein wird.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand der lediglich als Beispiel dienenden Zeichnung näher erläutert werden.

Fig. ι veranschaulicht schematisch ein Verfahren zum Senden von Synchronisierungszeichen

für Fernsehübertragungen unter Anwendung des Hauptmerkmals der Erfindung;

Fig. 2 zeigt das Schema einer erfindungsgemäß ausgebildeten Anlage zur Ausführung des an Hand der Fig. ι veranschaulichten Verfahrens.

Handelt es sich beispielsweise darum, bei einer Fernsehübertragung die Synchronisierung des Abtastens zwischen Sender und Empfänger durch Sendung von Zeilen- und Bildsynchronisierungszeichen zu bewirken, so verfährt man gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in der nachstehend angegebenen oder in ähnlicher Weise.

Bekanntlich verwendet man bei den bisher üblichen Synchronisierungsverfahren zwei Arten von Zeichen, das heißt Zeilen- und Bildwechselzeichen, die im allgemeinen 30% der größten Amplitude der Gesamtmodulation einnehmen, während lediglich die Bildmodulation sich zwischen 30 und 100% ändert. Außerdem unterscheiden sich bei diesen bekannten Verfahren die Synchronisierungszeichen der Zeilen lediglich durch ihre Dauer von den Synchronisierungszeichen der Bilder, indem diese letzteren Zeichen wesentlich länger sind. Beim Empfang verwendet man Stromkreise mit verschiedenen Zeitkonstanten, um nach Abschneiden der Bildmodulation durch einen Detektor oder Begrenzer die beiden Arten von Zeichen zu trennen. Die Erfahrung zeigt, daß man mit Hijfe dieser Verfahren keine genügende Genauigkeit beim Abtasten erzielen kann, und zwar vor allem nicht bei Verwendung des Zeilensprungverfahrens zum Abtasten. Denn in diesem Falle muß die Genauigkeit äußerst groß sein, wenn man einen einwandfreien Zeilensprung erhalten will.

Dieser Nachteil einer unzureichenden Genauigkeit ist namentlich darauf zurückzuführen, daß einerseits die Zeilenwechselzeichen während der Dauer der Sendung des Bildwechselzeichens aufgehoben sind, und daß andererseits der Beginn des Bildwechselzeichens ziemlich undeutlich durch die bisher bekannten Stromkreise mit verschiedenen Zeitkonstanten bestimmt ist.

Um diese Mängel zu beheben, verfährt man erfindungsgemäß in der Weise, daß die Bildsynchronisierungszeichen mit anderen Charakteristiken übertragen werden als die Zeilensynchronisierungszeichen derart, daß die Zeilenwechselzeichen während der Dauer der Sendung der Bildwechselzeichen aufrechterhalten werden können.

So genügt es beispielsweise, zu diesem Zweck entweder die Bildwechselzeichen als eine Frequenzmodulation der Trägerfrequenz der Fernseh-Sendung auszubilden oder einfacher, wie in den nachstehenden Ausführungen angenommen werden soll, die Bildwechselzeichen durch eine bestimmte Verlagerung oder Änderung der genannten Trägerfrequenz während der jedem Bildwechselzeichen zugeordneten Zeitdauer zu schaffen.

Vorzugsweise wird die Frequenzänderung dieser Trägerfrequenz verhältnismäßig klein, z. B. in der Größenordnung von 500 000 Hz, gehalten, so daß man bequem innerhalb des für die Bildmodulation am Empfänger erforderlichen Frequenzbandes von mehreren Megahertz bleiben kann.

Eine solche Frequenzänderung erzeugt keinen Strom in dem normalen Detektor und ändert außerdem nichts an der Arbeitsweise der zum Empfang der Zeilenwechselzeichen dienenden Kreise.

Natürlich wird der Empfänger mit beliebigen zum Empfangen der Spezialfrequenz der Bildwechselzeichen geeigneten Organen oder ganz allgemein mit Mitteln ausgerüstet, die dazu dienen, in dem Empfänger, ausgehend von den in der oben angegebenen Weise gesandten Bildwechselzeichen, die üblichen oder irgendwelche sonstigen Bildwechselsteuerimpulse auszulösen, die geeignet sind, das Abtasten und Synchronisieren der Bilder in einwandfreier Weise zu bewirken.

Unter den zahlreichen Ausführungsformen, die den Fachmann zur praktischen Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verfügung stehen, kann man beispielsweise folgende wählen:

Gemäß einer bevorzugten Anordnung werden an der Sendestation zwei Schwingungserzeuger / und /' (vgl. Fig. 1) vorgesehen, von denen der erstere mit einer während der Bildwechsel zu benutzenden Frequenz η und der zweite mit einer während der Übertragung der Bilder zu benutzenden Frequenz n' senden kann; oder es können auch beliebige andere Mittel angewandt werden, die zur Erzielung desselben Ergebnisses dienen. Um den Übergang von der einen zu der anderen dieser beiden Sendeweisen bewirken zu können, wird ferner eine Steuervorrichtung vorgesehen, die ihrerseits durch das in üblicher Weise erzeugte Bildwechselzeichen beeinflußt wird. Diese Steuervorrichtung wirkt augenblicklich, das heißt praktisch ohne Zeitkonstante, und kann beispielsweise in geeigneter Weise die Polarisierung der Röhren der Schwingungserzeuger I und /' steuern. In Fig. ι ist das Schema einer gemäß den Merkmalen der Erfindung arbeitenden Sendestation dargestellt. Die verschiedenen Verstärkerstufen des Senders sind bei E¹, E^z, E³ dargestellt. Das BiIdmodulierungszeichen wird von einem Iconoskop I_c erzeugt. Die üblichen Zeilen- und Bildwechselzeichen werden durch Multivibratoren oder Kippgeräte/ und i üblicher Bauart geliefert, die in geeigneter Weise derart synchronisiert sind, daß das Verhältnis der Sendefrequenzen der Zeilenwechsel- bzw. der Bildwechselzeichen aufrechterhalten wird.

Die Wechselzeichen werden in die Bildmodulation bei M eingeführt, und das Ganze moduliert beispielsweise die letzte Verstärkerstufe E³. Außerdem beeinflussen die bei / erzeugten Wechselzeichen gemäß der Erfindung die Steuervorrichtung .S" derart, daß diese den Übergang von der Frequenz η zur Frequenz n' oder umgekehrt steuert. Was nun jene Steuervorrichtung S anbelangt, so wird sie z. B. mit einem starken Potentiometer oder Spannungsteiler, das heißt einem Instrument, das einen starken Strom durchläßt bzw. einen geringen Widerstand besitzt, und mit einer gewissen

Anzahl von Röhren versehen, welch letztere in der in Fig. 2 gezeigten Weise oder in irgendeiner anderen Art geschaltet sind, die es gestattet, am Austritt aus der Vorrichtung eine den einen Schwingungserzeuger in Tätigkeit setzende Polarisierungsspannung und eine den anderen Schwingungserzeuger außer Tätigkeit setzende Sperrspannung zu erhalten. Diese beiden Spannungen tauschen sich beim Durchgang eines ίο Wechselzeichens aus, um sofort wieder ihre früheren Werte anzunehmen usf.

Gemäß dem schematisch in Fig. 2 dargestellten Beispiel enthält diese Steuervorrichtung vier Röhren 2, 3, 4, 5. Die Röhre 2 empfängt das Signal in Form einer Spannung V, die als Funktion der Zeit T veränderlich ist, wobei die Wechselzeichen z. B. mit einer Periodenzahl von 50 Zeichen pro Sekunde gesandt werden. Normalerweise wird diese Röhre 2 durch eine hohe Polarisierung gesperrt, wobei der Punkte/ sich auf demselben Potential wie der Punkt B des Spannungsteilers, und zwar auf einem hohen Potential, befindet.

Das Steuergitter der Röhre 3 ist mit dem Austritt A der Röhre 2 verbunden. Das gleiche gilt für das Steuergitter der Röhre 4. Wenn die Röhre 2 gesperrt ist, fließt also ein normaler Strom durch die Röhren 3 und 4.

Das Steuergitter der Rohres ist schließlich bei C mit dem Austritt aus der Röhre 4 verbunden.

Mittels eines Widerstandes r² wird dieser Punkt C auf eine stark negative Spannung bei Stromdurchgang durch die Röhre 4 gebracht, so daß jene Röhre 5 in diesem Falle gesperrt wird.

Die am Austritt der Röhren 3 und 5 befindlichen Punkte C und D sind mit einem Punkt O von der Spannung Null (oder einer mittleren oder gar positiven Spannung) durch Widerstände r³ und r^l verbunden. Beim normalen Arbeiten, das heißt während der zwei Wechselzeichen voneinander trennenden Zeitspanne erhält man einerseits bei C eine stark negative Spannung und andererseits bei D eine Spannung Null (oder auf jeden Fall die Spannung des Punktes O).

Mit Hilfe der zum Polarisieren derSchwingungserzeuger I und /' benutzten Spannungen kann der Schwingungserzeuger/' zum Übertragen der Bilder in Tätigkeit gesetzt werden, während der Schwingungserzeuger / gesperrt bleibt.

Es läßt sich leicht feststellen, daß unter der Einwirkung eines Wechselzeichens 1 die Röhre 2 entsperrt wird und daß der Punkt A unter dem Einfluß eines Widerstandes r¹ stark negativ wird. Dies hat zur Folge, daß die Röhren 3 und 4 gesperrt werden, während dagegen die Röhre 5 Strom zu liefern beginnt. Die oben angegebenen Bedingungen werden also umgekehrt, das heißt daß jetzt der Schwingungserzeuger / während der kurzen Zeitdauer jenes Wechsels in Tätigkeit gesetzt wird, wogegen der Schwingungserzeuger Γ in diesem Augenblick gesperrt wird.

Was die Schwingungserzeuger / und /' anbelangt, so können sie in irgendeiner geeigneten Weise ausgebildet sein. Bei dem Beispiel der Fig. 2 enthalten diese Schwingungserzeuger je zwei Röhren 6 und 7 bzw. 6' und 7', wobei das Gitter der jeweils zweiten Röhre 7 oder 7' durch die genannte Steuervorrichtung polarisiert wird und mit dem Punkt C bzw. D, vorzugsweise unter Zwischenschaltung von Mitteln zur Spannungsregelung, verbunden ist.

Bei 8 ist schematisch der Eintritt des eigentlichen Senders dargestellt, der durch Verstärkung, Frequenzmultiplizierung und Modulierung mit Hilfe an sich bekannter Mittel die Bildmodulation zusammen mit ihren Synchronisierungszeichen zu senden vermag.

Was schließlich die Empfänger anbelangt, mit denen die durch Einrichtungen der beispielsweise vorstehend angegebenen Art erhaltenen Sendungen empfangen werden können, so enthalten ihre Bildwiedergabekreise und ihre zum Trennen der Zeilensynchronisierungszeichen dienenden Kreise beliebige Mittel üblicher Bauart. Zum Empfang der Bildsynchronisierungszeichen sind ferner Mittel zum Trennen der Frequenzen vorgesehen. Bei diesen Mitteln finden beispielsweise die für Empfänger mit Frequenzmodulation üblichen Schaltungen Anwendung, das heißt, sie enthalten z. B. einen Begrenzer, der die Amplitude auf eine von der Frequenz unabhängige konstante Höhe zu bringen go vermag, und ein Frequenzfilter, das eine andere Amplitude austreten läßt, je nachdem die Frequenz η oder n' ist.

Man braucht dann nur noch eine Trennvorrichtung mit polarisierter Zweielektrodenröhre od. dgl. zu Hilfe zu nehmen, um ein Zeichen lediglich für diejenige Amplitude zu erhalten, die der während des Bildwechsels benutzten Frequenz η entspricht. Mittels einer beliebigen klassischen Schaltung kann man dann die üblichen Bildwechselzeichen nach dem Ergebnis dieses Empfangs erhalten.

Man erhält so, unabhängig davon, welche besondere Ausführungsform gewählt wird, ein System, das im Vergleich zu den bisher bekannten Verfahren und Einrichtungen der in Rede stehenden Art zahlreiche Vorteile bietet, von denen namentlich folgende zu nennen sind: man kann die Zeilenwechselzeichen während der Übertragung des Bildwechselzeichens aufrechterhalten; man erzielt ein scharfes Auslösen der Bildsynchronisierung am Empfänger, da die bei diesem Vorgang auftretende Zeitkonstante höchstens gleich derjenigen eines Filters ist, das die einander sehr benachbarten Frequenzen η und n' zu trennen vermag, oder gleich der eines Detektorkreises für Frequenzmodulation. Auf jeden Fall können alle diese Zeitkonstanten viel kleiner als die Dauer eines Zeilenzeichens gehalten werden.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungs- und Anwendungsformen beschränkt, sondern kann in allen Einzelheiten vielfach abgewandelt werden.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zur Synchronisierung von Bildern bei Fernsehübertragungen, bei welchem

   die Synchronisierungszeichen auf derselben Trägerwelle wie die Bildzeichen übertragen werden, wobei die Unterscheidung zwischen denBildsynchronisierungszeichen und den Bildsendezeichen durch Einwirkung auf die Frequenz der Trägerwelle beim Sender geschieht, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar bei Einsetzen des Bildsynchronisierungszeichens die Frequenz der Trägerwelle gegenüber dem Wert während der Bildübertragung um einen Wert geändert wird, der bis zum Ende dieses Bildsynchronisierungszeichens konstant bleibt und daß dieses. Zeichen beim Empfänger mittels eines Frequenzfilters mit kleiner Zeitkonstante aufgenommen wird, und daß die Zeilensynchronisierungszeichen mit der Frequenz der Bildsendezeichen übertragen werden, von der sie sich in bekannter Weise durch die Amplitude unterscheiden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilensynchronisierungszeichen während der Dauer der Bildsynchronisierungszeichen durchlaufen und die Frequenzänderung der Trägerfrequenz während des Auftretens der Zeilensynchronisierungszeichen gegenüber der Bandbreite klein ist (z. B. etwa 500 kHz), so daß die während der Bildsynchronisierungszeichen ausgesendeten Zeilensynchronisierungszeichen ohne wesentliche Schwächung empfangen werden können.
3. 3. Sender zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei Schwingungserzeuger (J, /') aufweist, von denen der eine zum Senden der während der Bildwechsel zu benutzenden Frequenz (n) und der andere zum Senden der während der Bildübertragung zu benutzenden Frequenz (ri) dienen, und daß ferner eine von den in üblicher Weise erzeugten Bildwechselzeichen beeinflußte und augenblicklich, das heißt praktisch ohne Zeitkonstante wirkende Vorrichtung (S) zum Steuern des Überganges von einer Frequenz zu anderen vorgesehen ist.
4. 4. Sender nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzsteuervorrichtung (S) einen Spannungsteiler, der einen starken Strom durchläßt bzw. einen geringen Widerstand besitzt, und eine gewisse Anzahl von Schwingungsröhren enthält, welch letztere derart geschaltet sind, daß am Austritt aus der Vorrichtung eine den einen Schwingungserzeuger (7 oder /') in Tätigkeit setzende Polarisierungsspannung und eine den anderen Schwingungserzeuger außer Tätigkeit setzende Sperrspannung erhalten wird, wobei diese beiden Spannungen sich bei Durchgang eines Wechselzeichens austauschen, um sofort wieder ihre früheren Werte anzunehmen.
5. 5. Ausführungsform einer Steuervorrichtung für einen Sender nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie vier Röhren (2, 3, 4, 5) enthält, von denen die erste (2) das Signal oder Zeichen in Form einer mit der Zeit veränderlichen Spannung empfängt und normalerweise durch eine hohe Polarisierung gesperrt ist, während die Steuergitter der zweiten und dritten Röhre (3, 4) an einen bei Sperrung der ersten Röhre auf hohem Potential befindlichen Punkt (A) am Ausgang dieser ersten Röhre (2) angeschlossen sind und das Steuergitter der vierten Röhre (5) mit dem Ausgang der dritten Röhre (4) an einem Punkt (O) .verbunden ist, der durch einen Widerstand (r²) bei Stromdurchgang durch diese dritte Röhre auf einem stark negativen Potential gehalten wird.
6. 6. Ausführungsform eines Senders nach Anspruch 4 mit einer Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungserzeuger je zwei Röhren (6, 7 und 6', 7') enthalten, und daß die Ausgänge der jeweils zweiten Röhre (7 oder 7') untereinander und mit dem Eingang (8) des Senders verbunden sind, während die Gitter dieser zweiten Röhren (7, 7') jedes Schwingungserzeugers durch die Frequenzsteuervorrichtung polari- 8g siert werden und zu diesem Zweck, vorzugsweise unter Zwischenschaltung von Mitteln zur Spannungsregelung, mit dem Ausgang der zweiten und vierten Röhre (3 und 5) der genannten Steuervorrichtung an Punkten (C, D) verbunden sind, die ihrerseits an einen Punkt (O) mit der Spannung Null oder einer mittleren oder gar positiven Spannung über Widerstände (r³, r⁴) angeschlossen sind.
7. 7. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Empfänger der Frequenzsiebkreis ein Frequenzfilter enthält, welches den Durchgang einer Amplitudendifferenz erlaubt, wenn die Frequenz von η auf n' oder umgekehrt wechselt.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man hinter dem Frequenzfilter einen Amplitudenbegrenzer mit polarisierter Diode oder Triode oder eine analoge Vorrichtung zur Trennung der Bildsynchronisierungszeichen von dem Bildsendezeichen anordnet.

   Angezogene Druckschriften:
   Französische Patentschrift Nr. 855 820.
   Electronics, Febr. 1940, S. 27 fr.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   I 509531 7.55