Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von ein- oder mehrfarbigen Fernsehprogrammen, wobei aus drei Kamerasignalen durch lineare Kombination drei Signalfolgen so gebildet werden, dass in jeder der drei Signalfolgen, mindestens im Frequenzbereich unter 0,3 Megahertz je ein anderes der drei Kamerasignale vorwiegt und wobei weiter die drei Kamerasignale durch zeilen- und bildweise Abtastung je eines bevorzugt die grünen Bildinformationen enthaltenden, eines im Verhältnis zu den blauen vorwiegend die roten Bildinformationen und eines im Verhältnis zu den roten vorwiegend die blauen Bildinformationen enthaltenden Farbauszuges erzeugt werden.
Unter Übertragung wird die farbige bildliche Wiedergabe einer farbigen bewegten Vorlage auf einem Bildschirm verstanden.
Vorzugsweise soll mit dem vorliegenden Verfahren durch geeignete Gerätewahl eine wahlweise Wiedergabe der heute genormten farbigen Fernsehsendungen einerseits oder von nach vorliegendem Verfahren erzeugten und z. B. auch aufgezeichneten Heimkameraaufnahmen oder von nach vorliegendem Verfahren bespielten Video-Kassetten oder ähnlichen Speichern anderseits mit ein und demselben Schwarz Weiss- oder Farbempfänger ermöglicht werden.
Zur Wiedergabe eines ansprechenden farbigen Bildes werden drei Farbauszüge benötigt. Eine Bildsequent den Farbauszug wechselnde Zeitmultiplex-TV-Übertragung wurde vor über 20 Jahren in USA für die farbigen Fernsehsendungen offiziell eingeführt Das System musste wieder aufgegeben werden, da es zur Vermeidung von Farbflimmern mit einer vom genormten Schwarz-Weiss-Fernsehen verschiedene Bildfrequenz arbeiten musste. Alle seither eingeführten Rundfunk Farbfernsehsysteme (NTSC, SECAM, PAL) übertragen gleichzeitig zwei oder drei Informationen, aus denen die drei Farbauszüge gebildet werden.
Da ein reines Zeitmultiplex-Verfahren eine einfache Aufnahmekamera ermöglichte und namentlich auch für geschlossene Fernsehübertragungssysteme und für die Programmspeicherung Vorteile bieten würde, wurde auch schon vorgeschlagen, eine zeilenweise den Farbauszug ändernde Zeitmultiplex- Übertragung zu verwenden und alle Zeilen nicht nur direkt wiederzugeben, sondern auch noch um eine und um zwei Zeilenzeiten, im folgenden At und 2At genannt, verzögert zu wiederholen. Mit einem derartigen Verfahren geht die ausnützbare Auflösung senkrecht zur Zeilenrichtung bei einer einfachen Abtastung ohne Zwischenzeilenverfahren auf ein Drittel zurück. Schräge Kanten der Bildvorlage erzeugen auch mit Zwischenzeilenabtastung und nicht nur im Farbbild, sondern auch in einem nur schwarz-weiss-wiedergegebenen Bild eine grobe Rastertreppe.
Man muss daher in jeder Zeile zusätzlich zur nur niederfrequenten Farbinformation auch eine die hohen Frequenzen enthaltende Helligkeitsinformation erzeugen, übertragen, speichern und wiedergeben.
Ein derartiges Verfahren bedingt damit aber wieder eine komplizierte Farbkamera und benötigt zudem Umschalter sowie zusätzliche Identifikations-Impulse und Synchronisiergeräte zur Farbidentifizierung - selbst wenn ein Schwarz Weiss-Empfänger nur den Schwarz-Weiss-lnhait des Programmes wiedergeben soll.
Vorzugsweise soll das vorliegende Verfahren ein ansprechendes, auch mehrfarbiges Bild mit den einfachen bisher für Schwarz-Weiss-Fernsehen üblichen, frequenzbandsparenden Übertragungs- und Speichermethoden erzeugen, und zwar unter Bedingungen wie sie vorliegen bei: - Heimkameras und einfachen Programmspeicher-Geräten, wie sie bisher für Schwarz-Weiss-Videokassetten und Bildplatten für Audiovisionsanlagen entwickelt worden sind; - geschlossenen Übertragungssystemen, wie Kabel-TV, Industrie-TV und Reporterkameras für Rundfunk-TV.
- TV-Rundfunkübertragungen in Ländern, die das Fernsehen überhaupt erst einführen oder für Satelliten-TV, wobei die Mehrkanal-Sprachbegleitung wesentlich wird.
Der genannte Zweck wird erreicht indem erfindungsgemäss den Signalfolgen ein Identifikationssignal für die Farbzuordnung beigefügt wird, und dass während der Dauer jeder Zeile gleichzeitig immer nur eine einzige der drei Signalfolgen und während der Dauer jeder zeitlich zweiten Zeile immer die Signalfolge, in der das Kamerasignal vorwiegt, das bevorzugt die grünen Bildinformationen enthält, auftritt.
Der bei diesem Verfahren übertragene Ton soll vorzugsweise mehrsprachige Programme oder räumliche Musikwiedergabe ermöglichen.
Dieser Zweck wird erreicht, indem die weiteren Informationen (Z) nur während jeder zweiten Zeile integriert, übertragen, gespeichert und zur Wiedergabe abgetrennt werden, und zwar unter Ausschluss der Übertragungsdauer der Signalfolge, die mindestens im Frequenzbereich unter 0,3 Megahertz dem Farbauszug zugeordnet ist, der vorwiegend die grünen Bildinformationen enthält.
Das vorliegende Verfahren, im folgenden GX-Verfahren genannt, da zeilenweise abwechselnd G und X, wobei G für Grün und X für Rot oder Blau steht, übertragen und gespeichert wird, erlaubt eine einfache und unter manchen Umständen zudem verbesserte Aufnahme, Übertragung, Speicherung und Wiedergabe eines ein- oder mehrfarbigen Bildes: - Das für die Übertragung benötigte Frequenzband ist nicht grösser als für Schwarz-Weiss-Übertragungen und die Bandbreite hat keinen Einfluss auf die Farbwiedergabe.
- Phasenfehler der Übertragungskette, z. B. einer Videokassette, haben keinen Einfluss.
- Farbinterferenzen können nicht auftreten, da kein Farbhilfsträger benutzt werden muss.
- Kreuzmodulation kann nicht auftreten, da gleichzeitig immer nur eine Farbe übertragen wird.
- Man benötigt keinen Farbburst. Intervalle im Zeilenrücklauf bleiben für andere Verwendungen frei.
- Ein kompatibles flackerfreies Schwarz-Weiss-Bild ist möglich, meist wird aber der einfach wiederzugebende Grünauszug genügen.
- Der Farbempfänger benötigt keinen Lokaloszillator und keine Vergleichsschaltung für die Phasenlage eines Farbhilfsträgers.
- Eine einfache Anwendung mit mehrsprachigen Programmen oder räumlicher Musikwiedergabe ermöglicht die Benutzung des GX-Systems vor allem für Audiovision und Sa tellitenübertragungen.
Das vorliegende GX-Verfahren beruht auf der Ausnützung eines Teils der Redundanz, die in den heute gebräuchlichen Fernsehkanälen und mit den heute normierten Zeilenzahlen und Bildwechselfrequenzen vorliegt.
Die gute Funktionsmöglichkeit des GX-Systems wird durch die vereinigte Wirkung gemäss folgenden 8 Feststellungen erklärlich: - Zur Erzeugung der subjektiven Bildempfindung ist der Detailkontrast wesentlich (Lit. 1, Vol. 1, S. 259 und 307) d. h.
die Konturensteilheit erzeugt den Schärfeeindruck.
- Die Helligkeitsverteilung längs der Zeile ist für bewegte Fernsehbilder wichtiger als die Helligkeitsverteilung senkrecht zu ihr (Lit. 1, Vol. 1, S. 83, 259 und 269).
- Die Helligkeitsverteilung innerhalb eines Bildpunl < tes isi unwesentlich, solange der Bildpunkt klein ist gegenüber dem Auflösungsvermögen des Auges (Lit. 1, Vol. 1, S. 81).
- Der Betrachtungsabstand eines mit Zeilensprung erzeugten Fernsehbildes muss mindestens 1 'k mal so gross gewählt werden als der Zeilenauflösung entspricht, (Lit. 2) und dies schon damit der Eindruck kriechender Doppelzeilen ver mieden werden soll (Lit. 3).
- Zur vollen Ausnützung der möglichen Schärfe und Auflösung eines Fernsehbildes mit 625 Zeilen wäre eine gegen über heute verdoppelte Grenzfrequenz im Übertragungskanal nötig (Lit. 4).
- Der die Bildvorlage abtastende Querschnitt des Elektronenstrahls in-lder Fernsehkammer sollte zur vollen Ausnutzung der möglichen Schärfe eines mit 625 Zeilen wiedergegebenen Bildes nur lliioo der Bildhöhe betragen (Lit. 5), soll aber anderseits zur Vermeidung des Treppeneffektes den Abtastzeilenabstand überlappen (Lit. 6); das bedeutet, die Bildvorlage sollte mit verdoppelter Zeilenzahl abgetastet werden.
- Die Vertikalauflösung eines Bildes, indem nur die Information jeder zweiten von 625 Zeilen, diese aber zweimal nacheinander, wiedergegeben wird, ist immer noch besser, als die durch die Übertragungscharakteristik (Lit. 7) gegebene Horizontalauflösung bei 5,25 MHz Bandbreite des Über.
tragungskanals.
- Zur Wiedergabe eines scharf erscheinenden, aus drei
Farbauszügen additiv aufgebauten, schwarz-weissen oder mehrfarbigen Bildes, genügt ein gegenüber dem Grünauszug drei- bis fünfmal weniger scharfer roter und blauer Farbaus zug und dies obschon das Auflösungsvermögen unseres Seh- apparates bei einfarbigen Bildern und gleicher Bildhellig keit für Grün, Rot und Blau ungefähr gleich gross ist (Lit. 8).
Das GX-Verfahren ermöglicht eine einfache, mit nur einer Kameraröhre oder mit Halbleitern arbeitende Aufnah mekamera, da in jedem Moment nur eine einzige Informa tion benötigt wird.
Man kann mit dem GX-Verfahren mit nur einer einzigen
Information ein gutes Bild erzeugen indem einzelne oder alle Signalfolgen mehrfach wiedergegeben werden.
Im Folgenden werden speziell vorteilhafte Verknüpfun gen zwischen Zeilenzahl und Farbwechsel während des Bild wechsels für das GX-Verfahren angegeben.
Das GX-Signal kann so moduliert werden, dass es einem üblichen Farbempfänger zugeführt werden kann und man kann weitere Informationen integriert mitübertragen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgen den anhand der Zeichnungen erläutert:
Fig. 1 zeigt eine komplette Anlage zur Aufnahme, Übertra gung, Speicherung und Wiedergabe nach dem vorliegenden
GX-Verfahren.
Fig. 2 zeigt schematisch eine ähnliche Anlage wie Fig. 1 unter Verwendung von Farbdifferenzsignalen und Verdoppe lung beziehungsweise Vervierfachung der übertragenen Si gnalfolgen durch Verzögerungsleitungen und in Verbindung mit der Farbmatritz eines üblichen Farbbildempfängers.
Fig. 3 bis 9 zeigen verschiedene speziell vorteilhafte Zei lenzugschemen bei mehrfarbiger GX-Wiedergabe sowie die
Lage der vorgeschlagenen Identifikationsimpulse.
Fig. 10 zeigt schematisch eine GX-Abtastung der Bildvor lage und deren Wiedergabe bei der sowohl die grünen wie auch die roten und die blauen Zeilen in zwei aufeinanderfol genden Halbbildern verschachtelt wiedergegeben werden.
Fig. 11 zeigt eine für das vorliegende Verfahren speziell geeignete Farbteilung und damit realisierbare Farbartsignale.
Fig. 12 zeigt schematisch die Anwendung des GX-Sy stems mit Mehrkanaltonübertragung.
In Fig. 1 stellen dar: 1 das Aufnahmeobjektiv und den op tischen Lichtteiler, 2, 3 und 4 die drei Kameraröhren, die die grünen EG, roten ER und blauen EB-Kamerasignale erzeu gen und 5 die Anlage zur Erzeugung der Synchronsignale S.
Alle oben genannten Elemente weisen keine Besonderheiten auf und die Kamerasignale können auch durch den Farbaus gang eines RGB-Farbempfängers geliefert werden. Der Syn chronumformer 6 bewerkstelligt die zeilenweise GIRIGIB
Umschaltung des Schalters 7 und gibt ausserdem die Identifikations-Impulse I auf den Übertragungskanal 11.
Es ist dargestellt, wenngleich es bei vorliegendem Verfahren im allgemeinen nicht immer nötig ist, wie durch das Addiergerät 10 die hohen Frequenzen aller drei Kamerasignale im gewünschten Verhältnis gemischt und über das Filter 9 den Signalfolgen, die durch das Filter 8 auf die niedern Frequenzen beschränkt werden, beigemischt werden können. 11 und 13 stellen den Übertragungskanal, beispielsweise ein Kabelsystem oder eine drahtlose Verbindung dar. 12 stellt einen üblichen für Schwarz-Weiss-Wiedergabe geeigneten Fernsehprogrammspeicher dar, beispielsweise ein Video-Kassetten-Gerät oder ein Bildplattengerät. Die Synchronzentrale 16 des Empfängers steuert sowohl den zeilensequent arbeitenden Umschalter 15 als auch die Bildablenkung 18 synchron mit den für die Bildabtastung benutzten und in 5 und 6 erzeugten Signalen S und 1.
Die Identifikationssignale I stossen, wie oben auseinander gesetzt, den Umschalter 15 an, der dann während mindestens 4 Zeilen selbständig weiterläuft und zeilensequent GIRIGIB umschaltet.
Die Horizontal-Synchron-Signale S dienen, wie üblich, durch Phasenvergleich zur Frequenzregulierung des Zeilenoszillators 17, der die Ablenkeinrichtung 18 mit den Horizontalablenkimpulsen versorgt.
Zur Vermeidung einer oft störenden Grobzeilenstruktur wird man im allgemeinen mindestens die roten und die blauen Zeilen doppelt schreiben. In Fig. 1 ist dargestellt wie dies mit einer Röhre 19 mit Schattenmaske 20 geschehen kann: Das Strahlerzeugungssystem für den roten und den blauen Kathodenstrahl wird so ausgelegt, dass der dem roten und der dem blauen Farbauszug zugeordnete Kathodenstrahl in zwei Strahlen 21' und 21" resp. 23' und 23" aufgespalten wird, und zwar so, dass jeweilen zwei Leuchtpunkte im einfachen oder im doppelten Zeilenabstand übereinander geschrieben werden. Der den grünen Farbauszug schreibende Kathodenstrahl 22 bleibt in diesem Beispiel einfach.
Eine gegebenenfalls beigemischte hochfrequente Signalfolge wird durch die Filter 14 und 25 abgetrennt und durch den Verteiler 24 allen drei Kathodenstrahlsystemen zugeführt.
Um handelsübliche Bildröhren verwenden zu können und um keine Leuchtstärkeeinbusse zu erleiden, kann man, wie in Fig. 2 gezeigt, Verzögerungsleitungen 31, 32, 33 benutzen. Vorteilhafterweise benutzt man, wie in Fig. 2 gezeigt, auch für die vierfache Wiedergabe der roten und blauen Zeilen nur je eine Verzögerungsleitung, in der das Signal mehrfach zirkuliert. Die Verstärker 34, 35, 36 verstärken das wiederholte Signal so weit, bis es gleich stark ist, wie das Originalsignal. Die Schalter 37 bis 42 dienen zur Speisung der Kathodenstrahlröhre resp. zur Rückspeisung der Verzögerungsleitung mit den Signalfolgen jeder Zeile.
Die Fig. 3 bis und mit 9 zeigen verschiedene bei GX-Wiedergabe entstehende Rasterbilder, und zwar für die direkt geschriebenen Zeilen, also ohne Darstellung gegebenenfalls verwendeter mehrfach geschriebener Zeilen. Die in Vierecke geschriebenen Zahlen geben die Bildnummer an, unabhängig davon, ob es sich um Voll- oder Zeilensprung-Halbbilder handelt. Die in Klammern gesetzten Zahlen stellen die Zeilenorte dar. Die voll ausgezogen gezeichneten Zeilen stellen grün, die gestrichelt gezeichneten rot und die punktiert gezeichneten blau aufleuchtende Zeilen dar. Die Kreise deuten die nur in jedem vierten Zeilenrücklauf übertragenen Identifikations-Impulse 1, die zur Farbzuordnung dienen, an.
Ein Doppelkreis deutet an, dass der Impuls I aus der Reihe tanzt, dass er also einen Sprung im zeitlichen Ablauf der
Farbfolge einleitet. Die senkrechten Pfeile in Fig. 9 deuten an, dass der Wiedergabeort der Zeile um eine Zeile gegen über dem durch die Wiedergabezeit erwarteten Ort verschoben ist.
Fig. 3 zeigt das Rasterbild für 4N+2'h, zum Beispiel für 262 1;i Zeilen pro Bild, wenn ein Sprung im Farbwechselablauf nach je 2 Bildern erfolgt. Ohne diesen Sprung entstünde zwar ein scharfes Bild, durch das Erinnerungsvermögen unseres Sehapparates aber auch der Eindruck scheinbar kriechender Zeilen.
Fig. 4 zeigt wie durch geeignete Wiederholung der Farbfolge nach jedem Bild auch bei 4N+lk, zum Beispiel bei 3121k Zeilen pro Bild, ein kriechendes Rasterbild vermieden werden kann.
Die Lösungen nach Fig. 3 und 4 eignen sich gut zur Wiedergabe von Rundspruchsendungen. Für Industriefernsehen kann man folgende einfachere und bessere Schemen anwenden:
Fig. 5 zeigt das Rasterbild wie es bei einfacher Abtastung bei 4N+1 Zeilen pro Bild und mit durchlaufendem Farbwechsel entsteht. Infolge des Erinnerungsvermögens unseres Sehapparates erscheinen scheinbar kriechende blaue und rote Zeilen. Die grünen Zeilen zweier aufeinander folgender Bilder sind aber einwandfrei verdämmt Für manche Zwecke ist das Bild gut brauchbar.
Die Fig. 6 bis 10 zeigen Zeilenzugschemen ohne die scheinbar kriechenden Zeilen:
Fig. 6 zeigt wie bei 4N+1 Zeilen pro Bild ein ruhendes Raster durch Wiederholen des Farbwechselschemas nach zwei Bildern erzeugt werden kann. Das Bild zeigt jedoch bei gewissen Anwendungen störende grosse Treppenstufen an schrägen roten und blauen Kanten.
Die folgenden Fig. 7 bis 10 zeigen diesbezügliche Verbesserungen:
Fig. 7 zeigt wie mit 4N+2 Zeilen und durchlaufendem Farbwechsel ein ruhiges und scharfes Bild entsteht. Es zeigt jedoch eine etwas kleinere Auflösung als die Lösungen nach den Fig. 5 und 6.
Fig. 8 zeigt wie bei 4N+2 Zeilen durch Wiederholen des Farbwechselschemas nach 2 Bildern ein alle Information wiedergebendes Raster entsteht. Bei gewissen Anwendungen kann jedoch ein Flimmern festgestellt werden, da die gleiche Zeile erst nach 4 Zeilen wieder in der gleichen Farbe erscheint.
Die Fig. 9 und 10 zeigen wie auch dieser Nachteil noch behoben werden kann:
Fig. 9 zeigt wie durch eine Verschiebung der roten und der blauen Rasterzeilen nach jedem zweiten Bild die 4N+3 Zeilen eine ideale Verflechtung sowohl der grünen wie auch der blauen Rasterzeilen entsteht. Nachteilig ist einzig, dass ein Sprung im sonst durchlaufenden Farbwechsel nach je zwei Bildern erzeugt werden muss.
Fig. 10 zeigt etwas mehr im Einzelnen eine Lösung mit 4N+2 Zeilen, wobei nur die grünen und nicht die roten und die blauen Zeilen in jedem Halbbild verschoben werden und bei dem mit einem auch während der Bildrückläufe durchlaufendem Farbwechsel gearbeitet werden kann. Eine Anlage nach Fig. 10 erzeugt das Raster indem während jedem zweiten Halbbild die Vertikalablenkung während jeder zweiten Zeile um eine Zeilenbreite AV' abgesenkt wird. Die Ablenkung folgt auf der Aufnahmeseite durch einen Rechteckimpuls AY' der zusätzlich auf die Vertikalablenkspule gegeben wird. Damit auf der Wiedergabeseite ein handelsüblicher Empfänger benutzt werden kann, wird die Ablenkung AY" auf der Wiedergabeseite nicht durch eine örtliche Absenkung sondern durch eine zeitlich um At verspätete Wiedergabe erzeugt.
Das vorliegende Verfahren tastet den grünen Farbauszug auf der Kameraröhre zweimal häufiger ab als den roten und blauen Farbauszug. Es ist daher vorteilhaft, wenn der grüne Farbauszug auch doppelt so stark belichtet wird wie der rote und der blaue Farbauszug bei drei einzelnen je nur einmal abgetasteten Farbauszügen belichtet würde.
Wenn die drei Farbauszüge wie in Bild 10 alle auf ein und derselben Kameraröhre erzeugt werden, ist es zur Ver meidung von störenden Farbverfälschungen vorteilhaft, die drei Farbauszüge so zu belichten, dass alle drei Kamerasig nale EG, ER, EB bei einer weissen Bildvorlage gleich stark werden.
Die Trennung der Farbauszüge kann, wie üblich, durch sechs Filter erfolgen, wobei je zwei Filter zusammen den ge wünschten Spektralbereich ausfiltern. Da im GX-Verfahren grün bevorzugt wird, kann man vorteilhaft, wie in Fig. 11 ge zeigt, für das Grünsignal ein Filter FG verwenden, das das gesamte sichtbare Licht durchlässt. Das rote und das blaue
Filter FR, FB können zur Verbesserung des Störabstandes so weit erweitert werden, dass sie auch das grüne Licht durch lassen. Durch Substraktion und lineare Matritzierung kann man dann die für die Wiedergabeeinrichtung korrigierten
Farbartsignale E + B, E + G, ER und die Farbdifferenzsignale
R-Y und B-Y erzeugen.
Wie oben erwähnt, genügt es zur Wiedergabe eines subjektiv scharf erscheinenden Bildes, wenn das vorwiegend die grünen Bildteile enthaltende Signal breitbandig übertragen wird. Man kann daher während der Übertragung der roten und der blauen Zeilen die nicht benötigte Bandbreite zur Mit übertragung mehrerer Sprachkanäle benutzen. In Fig. 12 ist eine beispielsweise Anordnung, die mit einem Hilfsträger der in Zeitmultiplex auf vier Mikrophone umgeschaltet wird, gezeichnet. Damit genügend breite Tonfrequenzbänder übertragen werden können, muss während jeder Zeile ein Impuls jedes Mikrophons aufgenommen werden.
Die Impulse, die während der das vorwiegend grüne Signal wiedergegebenen Zeile aufgenommen werden, werden durch die Verzögerungs leitungen A t' um ungefähr eine Zeilenzeit verzögert, so dass sie in den Lücken der Impulse der roten und der blauen Zeile übertragen und gespeichert werden.
Zur Wiedergabe werden die Tonsignale, die während der roten und der blauen Zeile aufgenommen wurden in der Verzögerungsleitung At" verzögert. Das gesamte Signal der vier Mikrophone wird daher um ungefähr eine Zeilenzeit verzögert wiedergegeben.
Fig. 12 stellt in Blockform die wesentlichen Elemente einer GX-Aufnahme-Speicherung- und Wiedergabe-Einrichtung dar und zeigt zudem den zeitlichen Ablauf des Videound des Audiosignals. Oben in der Zeichnung ist das mit A bezeichnete Funktionsschema dargestellt. In der Mitte und mit B bezeichnet ist die zeitliche Folge des BASI-Signals und unten und mit C bezeichnet, die zeitliche Verschachte lung der Impulse aus vier Audiokanälen M1 ..... M4 wiederge- geben.
In A stellen dar: (1) die Kamera, (2) der Koder, (3) ein Registriergerät, z. B. ein Magnetbandgerät, (4) der Dekoder, (5) ein handelsübliches Fernsehgerät als Monitor, (6) Aufnahmemikrophone und (7) ein handelsüblicher Radiofrequenzmodulator.
In der Kamera (1) werden durch ein Objektiv 0 mit nach- folgendem Bildteiler L drei Bilder RO, GO, BO, erzeugt. Durch die Filter FG, FR und FB mit Transmissionskurven ähnlich den in Fig. 11 angegebenen oder durch entsprechende dikroitische Spiegel wird dafür gesorgt, dass die drei Bilder RO, GO, BO, vorwiegend jede roten, die grünen und die blauen Bildinformationen enthalten. Ein gebündelter Elektronenstrahl E, in der Kameraröhre C wird durch die Ablenkspulen LX und LY zeitlich so abgelenkt, dass er die drei Bilder RO, GO, BO, zeilenweise im G/R/G/B-Sequenz abtastet.
Dadurch wird das Bildsignal B, das wie in Teil B, der Figur gezeichnet aus EGO, ERO, EGO, EBO besteht, erzeugt.
Im Koder (2) werden dem Bildsignal B die in der Synchronzentrale SYNC 1 erzeugten Austast-A, Synchron-S, und Identifikations-I-Impulse zugeordnet, so dass das in Teil B in Fig. 12 dargestellte BASI-Signal entsteht. Durch die Syn chronzentrale SYNC 1 wird der Schalter S1 derart gesteuert, dass die beiden Tief-Pass-Filter LPF1 und LPF2 die hohen Frequenzen des Bildsignals während der Abtastung des roten Bildes RO und des blauen Bildes BO begrenzt.
Diese Begrenzung ist nötig, um gleichzeitig mit der Bildinformation ER und EB frequenzmultiplex das Audiosignal Z zu übertragen. Dies Audiosignal Z entsteht aus den in den 4 Mikrophonen, Mol... M4 erzeugten kontinuierlichen Signalfol gen Al .1... A4. Der durch die Synchronzentrale SYNC1 ge- steuerte Schalter S2 schneidet aus jeder der 4 kontinuierli chen Audiosignalfolgen A1 . . .... - A4 einzelne Teile heraus und bildet so das Audiosignal Z'. Dies Signal Z' wird im Modulator MOD einer im Oszillator OSZ erzeugten Trägerwelle Ao aufmoduliert. Die Frequenz der Trägerwelle Ao wird höher gewählt als die Grenzfrequenz der Tief-Pass-Filter LPF1 und LPF2.
Damit keine Interferenzen mit den höheren Frequenzen des Bildsignals während der Abtastung des grünen Bildes GO entstehen können, wird das aufmodulierte Audiosignal Z' durch den Schalter S3, der durch die Synchronzentrale SYNC1 gesteuert wird, um ungefähr eine Zeilenzeit At' verzögert abgenommen. Die Verzögerung erfolgt in der Verzögerungsleitung At' und bewirkt, dass die Signalfolge Z wie in Teil C in Fig. 12 dargestellt nur während der Übertragungsdauer des roten oder des blauen Bildes Audioimpulse Mol... M4 enthält.
Die Registriereinrichtung (3) kann aus irgendeiner Speichereinrichtung bestehen. Es genügt, dass sie den modulierten Hilfsträger Ao speichern und wiedergeben kann.
Der Dekoder (4) enthält einen Synchron mit dem Synchrongenerator SYNC1 laufenden Synchronsignalerzeuger SYNC2. Der Schalter S5 leitet die Bildsignale EGO, ERO, EGO, EBO jeweils auf ihren zugehörigen Kanal. Im roten und im blauen Kanal liegt je ein Tief-Pass-Filter LPF3 und LPF4.
Die Filter verhindern, dass Audiosignale das Bild stören.
Damit keine Grobzeilenstruktur im wiedergegebenen Bild entsteht, wird die fehlende Zeile des Grünbildes durch die Verzögerungsleitung AtG einmal und werden die fehlenden Zeilen des roten und des blauen Bildes durch die Verzögerungsleitung AtR und AtB dreimal wiederholt. Die Wiederholung wird im gezeichneten Beispiel durch den Schalter 7 be werkstelligt. Die Matrix MTX erzeugt aus den Signalen ER, E + G, E + B das leuchtdichte Signal EY und zwei Farbdifferenzsignale E(R-Y) und E(B-Y). Ein radiofrequent arbeitender Modulator RF MOD (7) erzeugt damit und mit dem Austastsignal AS das in der Synchronzentrale SYNC2 erzeugt wird ein Signal das auf die Antennenbuchse des Farbfernsehempfängers (5) gegeben werden kann.
Der Schalter S4 leitet das Audiosignal Z einmal direkt und einmal über die Verzögerungsleitung At" einem Demodulator DE MOD zu. Das so entstehende Audiosignal Z" entspricht wie im Teil C der Figur gezeigt genau dem ursprüngli chen Signal Z' nur dass es um die Zeit At'-At" verzögert ist.
Der Schalter S6 schaltet synchron mit dem Schalter S2, so dass der Schalter S8 nach Wahl eines der vier Audiosignale A1. . . A6 auswählen kann. Das Tief-Pass-Filter LPF5 erstellt dann wieder das einem Lautsprecher zufügbare Audiosignal M.
Genannte Literatur: - 1 Schroeter F.: Fernsehtechniko erster Teil, Springer Verlag 1956, zweiter Teil Springer Verlag 1963.
- 2 Brown E.F.: Low-Resolution TV: Subjective Comparison of Interlaced and Non-Interlaced Pictures - The Bell System Technical Journal, Jan. 1967, Vol. 46, S. 199-232.
- 3 Weiss G.: Zur Frage der deutschen Fernseh-Rundfunknormung, Fernsehtechn. Bd. 8 (1937) S. 45-47.
- 4 Schunack J.: Der Einfluss des übertragenen Frequenzbandes auf die Güte des Fernsehbildes; Archiv der Elektr.
Übertragungst. Bd. 4 (1950) S. 113 ff.
- 5 Schade O.H.: Electro-Optical Specifications for Television systems; RC.A. Review, Bd. 9 (1948) S. 245-286.
- 6 Wheeler H.A. and Loughren A.V.: The Fine Structure of Television Images; Proc. Inst. Radio Engrs., N.Y. Bd.
26 (1938) S. 540 ff.
- 7 Kell R.D. and Fredendall G.L.: Selective Sideband Transmission in Television; RCA. Review, April 1940.
- 8 Baldwin M.W.: Subjective Sharpness of Additive Color Pictures; Proc. Inst. Radio Engrs., N.Y., May 1951, S.
1173-1176.
The invention relates to a method for the transmission of monochrome or multicolor television programs, three signal sequences are formed from three camera signals by linear combination so that in each of the three signal sequences, at least in the frequency range below 0.3 megahertz, a different one of the three camera signals prevails and Furthermore, the three camera signals are generated by line-by-line and image-by-image scanning, one preferably containing the green image information, one in relation to the blue predominantly the red image information and one in relation to the red predominantly containing the blue image information.
Transmission is understood to mean the colored pictorial reproduction of a colored moving original on a screen.
Preferably, with the present method by selecting a suitable device, an optional reproduction of the now standardized color television broadcasts on the one hand or generated by the present method and z. B. also recorded home camera recordings or recorded by the present method video cassettes or similar memory on the other hand with one and the same black and white or color receiver.
Three color separations are required to reproduce an attractive color image. A picture sequence changing the color separation was officially introduced over 20 years ago in the USA for color television broadcasts. The system had to be abandoned because it had to work with a different frame rate from the standardized black and white television to avoid color flicker. All radio color television systems (NTSC, SECAM, PAL) introduced since then transmit two or three pieces of information at the same time, from which the three color separations are formed.
Since a pure time-division multiplex method made a simple recording camera possible and would also offer advantages for closed television transmission systems and for program storage, it has also been proposed to use time-division multiplex transmission that changes the color separation line by line and not only reproduce all lines directly, but also to repeat delayed by one and by two line times, hereinafter called At and 2At. With such a method, the usable resolution perpendicular to the line direction is reduced to a third with a simple scan without an interline method. Inclined edges of the original image also create a rough grid staircase with interline scanning and not only in the color image, but also in an image that is only reproduced in black and white.
Therefore, in addition to only low-frequency color information, one must also generate, transmit, store and reproduce brightness information containing the high frequencies in each line.
Such a method requires a complicated color camera and also requires changeover switches as well as additional identification pulses and synchronizing devices for color identification - even if a black and white receiver is only supposed to reproduce the black and white content of the program.
The present method should preferably generate an appealing, also multicolored image using the simple frequency band-saving transmission and storage methods that have hitherto been used for black-and-white television, under conditions as they exist with: Home cameras and simple program storage devices as they have been up to now for black and white video cassettes and video discs for audiovisual equipment; - Closed transmission systems, such as cable TV, industrial TV and reporter cameras for broadcast TV.
- TV broadcasts in countries that are just introducing television or for satellite TV, where multichannel language accompaniment becomes essential.
The stated purpose is achieved in that, according to the invention, an identification signal for the color assignment is added to the signal sequences, and that during the duration of each line, only one of the three signal sequences and, during the duration of each temporally second line, always the signal sequence in which the camera signal predominates, which preferably contains the green image information occurs.
The sound transmitted with this method should preferably enable multilingual programs or spatial music reproduction.
This purpose is achieved in that the additional information (Z) is only integrated, transmitted, stored and separated for playback during every second line, excluding the transmission duration of the signal sequence which is assigned to the color separation at least in the frequency range below 0.3 megahertz which mainly contains the green image information.
The present method, referred to below as the GX method, since G and X alternately line by line, where G stands for green and X for red or blue, is transmitted and stored, allows simple and in some circumstances also improved recording, transmission, storage and storage Reproduction of a single or multicolored image: - The frequency band required for the transmission is not larger than for black and white transmissions and the bandwidth has no influence on the color reproduction.
- Phase errors in the transmission chain, e.g. B. a video cassette, have no influence.
- Color interference cannot occur since no color subcarrier has to be used.
- Cross modulation cannot occur because only one color is transmitted at a time.
- You don't need a color burst. Intervals in the return line remain free for other uses.
- A compatible, flicker-free black and white image is possible, but in most cases the easy-to-reproduce green extract is sufficient.
- The color receiver does not need a local oscillator or a comparison circuit for the phase position of a color subcarrier.
- A simple application with multilingual programs or spatial music playback enables the use of the GX system, especially for audio-visual and satellite broadcasts.
The present GX method is based on the utilization of part of the redundancy that is present in the television channels commonly used today and with the line numbers and frame rates that are standardized today.
The good functionality of the GX system can be explained by the combined effect according to the following 8 statements: - To generate the subjective image perception, the detail contrast is essential (Lit. 1, Vol. 1, pp. 259 and 307) d. H.
the steepness of the contours creates the impression of sharpness.
- The brightness distribution along the line is more important for moving television images than the brightness distribution perpendicular to it (Lit. 1, Vol. 1, pp. 83, 259 and 269).
- The brightness distribution within an image point is insignificant as long as the image point is small compared to the resolution of the eye (Lit. 1, Vol. 1, p. 81).
- The viewing distance of an interlaced television picture must be chosen to be at least 1 'k times as large as the line resolution (lit. 2) and this is to avoid the impression of creeping double lines (lit. 3).
- To fully utilize the possible sharpness and resolution of a television picture with 625 lines, a cutoff frequency in the transmission channel that is doubled compared to today would be necessary (Lit. 4).
- The cross-section of the electron beam scanning the original image in the television chamber should only be half the height of the image in order to fully exploit the possible sharpness of a picture reproduced with 625 lines (lit. 5), but on the other hand should overlap the scanning line spacing to avoid the staircase effect (lit. 6 ); this means that the original image should be scanned with twice the number of lines.
- The vertical resolution of an image, in which only the information is displayed every second of 625 lines, but this is displayed twice in a row, is still better than the horizontal resolution given by the transmission characteristics (Lit. 7) at 5.25 MHz bandwidth of the overhead.
transmission channel.
- To reproduce one that appears sharp, out of three
Black-and-white or multi-colored images with an additive structure, a red and blue color separation three to five times less sharp than the green separation is sufficient, even though the resolution of our visual apparatus for monochrome images and the same image brightness for green, red and blue is approximately sufficient is the same size (ref. 8).
The GX process enables a simple recording camera that works with just one camera tube or with semiconductors, since only one piece of information is required at any given moment.
You can use the GX process with just one
Information create a good picture by reproducing individual or all signal sequences several times.
In the following, particularly advantageous links between the number of lines and the color change during the image change are specified for the GX method.
The GX signal can be modulated in such a way that it can be fed to a standard color receiver and additional information can be transmitted in an integrated manner.
Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings:
Fig. 1 shows a complete system for recording, transmission, storage and playback according to the present
GX procedure.
Fig. 2 shows schematically a similar system as Fig. 1 using color difference signals and doubling or quadrupling the transmitted Si signal sequences through delay lines and in connection with the color matrix of a conventional color image receiver.
Fig. 3 to 9 show various particularly advantageous Zei lenzugschemen in multi-colored GX display and the
Location of the proposed identification pulses.
Fig. 10 shows schematically a GX scan of the Bildvor position and its reproduction in which both the green as well as the red and the blue lines are shown interlaced in two successive fields.
FIG. 11 shows a color division especially suitable for the present method and thus realizable chrominance signals.
Fig. 12 shows schematically the application of the GX system with multi-channel sound transmission.
In Fig. 1 show: 1 the taking lens and the optical light splitter, 2, 3 and 4 the three camera tubes that generate the green EG, red ER and blue EB camera signals and 5 the system for generating the sync signals S.
None of the above-mentioned elements have any special features and the camera signals can also be supplied through the color output of an RGB color receiver. The Syn chronumformer 6 accomplishes the line by line GIRIGIB
Switching over of the switch 7 and also sends the identification pulses I to the transmission channel 11.
It is shown, although it is generally not always necessary in the present method, how the adding device 10 mixes the high frequencies of all three camera signals in the desired ratio and, via the filter 9, the signal sequences that are limited to the low frequencies by the filter 8 , can be added. 11 and 13 represent the transmission channel, for example a cable system or a wireless connection. 12 represents a conventional television program memory suitable for black-and-white reproduction, for example a video cassette device or an optical disc device. The synchronizing center 16 of the receiver controls both the changeover switch 15, which operates in a line-sequential manner, and the image deflection 18, synchronously with the signals S and 1 used for image scanning and generated in FIGS. 5 and 6.
As set out above, the identification signals I trigger the switch 15, which then continues to run independently for at least 4 lines and toggles GIRIGIB line-sequentially.
The horizontal synchronous signals S are used, as usual, by phase comparison for frequency regulation of the line oscillator 17, which supplies the deflection device 18 with the horizontal deflection pulses.
To avoid an often disturbing coarse line structure, at least the red and blue lines will generally be written twice. In Fig. 1 it is shown how this can be done with a tube 19 with shadow mask 20: The beam generation system for the red and blue cathode rays is designed so that the cathode ray assigned to the red and the blue color separation is split into two rays 21 'and 21 " respectively 23 'and 23 "is split up in such a way that two luminous dots are written one above the other with single or double line spacing. The cathode ray 22 writing the green color separation remains simple in this example.
Any high-frequency signal sequence that may be added is separated by the filters 14 and 25 and fed through the distributor 24 to all three cathode ray systems.
In order to be able to use commercially available picture tubes and in order not to suffer any loss of luminosity, delay lines 31, 32, 33 can be used, as shown in FIG. Advantageously, as shown in FIG. 2, only one delay line is used for the four-fold display of the red and blue lines, in which the signal circulates several times. The amplifiers 34, 35, 36 amplify the repeated signal until it is as strong as the original signal. The switches 37 to 42 are used to power the cathode ray tube, respectively. for feeding back the delay line with the signal sequences of each line.
3 up to and including 9 show various raster images produced during GX reproduction, specifically for the directly written lines, that is to say without the representation of possibly used multiple written lines. The numbers written in squares indicate the picture number, regardless of whether it is full or interlaced fields. The numbers in brackets represent the line locations. The fully drawn lines are green, the dashed lines are red and the dotted lines are blue. The circles indicate the identification impulses 1, which are only transmitted in every fourth line return and are used for color assignment , on.
A double circle indicates that the pulse I is out of line, that it is a jump in the timing of the
Color sequence initiates. The vertical arrows in FIG. 9 indicate that the playback location of the line is shifted by one line with respect to the location expected by the playback time.
3 shows the raster image for 4N + 2'h, for example for 262 1; i lines per image, if there is a jump in the color change sequence after every 2 images. Without this jump, a sharp image would be created, but the memory of our visual apparatus also gives the impression of seemingly creeping lines.
FIG. 4 shows how a creeping raster image can be avoided by suitable repetition of the color sequence after each image, even with 4N + lk, for example with 3121k lines per image.
The solutions according to FIGS. 3 and 4 are well suited for the reproduction of broadcasts. For industrial television one can use the following simpler and better schemes:
Fig. 5 shows the raster image as it arises with simple scanning with 4N + 1 lines per image and with continuous color change. As a result of the memory of our visual apparatus, seemingly creeping blue and red lines appear. The green lines of two consecutive images are perfectly dammed up. The image can be used for some purposes.
FIGS. 6 to 10 show line drawing schemes without the apparently creeping lines:
FIG. 6 shows how, with 4N + 1 lines per image, a static grid can be generated by repeating the color change scheme after two images. In certain applications, however, the picture shows annoying large steps on sloping red and blue edges.
The following FIGS. 7 to 10 show improvements in this regard:
Fig. 7 shows how with 4N + 2 lines and continuous color change a calm and sharp image is created. However, it shows a somewhat smaller resolution than the solutions according to FIGS. 5 and 6.
FIG. 8 shows how, in the case of 4N + 2 lines, by repeating the color change scheme after 2 images, a raster reproducing all information is created. In certain applications, however, flickering can be detected because the same line only appears in the same color again after 4 lines.
FIGS. 9 and 10 show how this disadvantage can also be remedied:
9 shows how an ideal interweaving of both the green and the blue raster lines is created by shifting the red and blue raster lines after every second image, the 4N + 3 lines. The only disadvantage is that a jump in the otherwise continuous color change must be generated after every two images.
Fig. 10 shows in somewhat more detail a solution with 4N + 2 lines, with only the green and not the red and blue lines being shifted in each field and in which it is possible to work with a color change that also occurs during the image reversals. A system according to FIG. 10 produces the raster in that the vertical deflection is reduced by a line width AV 'during every second field during every second line. The deflection follows on the recording side by a square pulse AY 'which is also given to the vertical deflection coil. So that a commercially available receiver can be used on the display side, the deflection AY ″ on the display side is not generated by a local lowering but rather by a display delayed by At.
The present method scans the green color separation on the camera tube twice as often as the red and blue color separation. It is therefore advantageous if the green color separation is exposed twice as strongly as the red and blue color separation would be exposed in the case of three individual color separations, each scanned only once.
If the three color separations are all created on one and the same camera tube as in Figure 10, it is advantageous to avoid disruptive color distortions to expose the three color separations so that all three camera signals EG, ER, EB are equally strong with a white original will.
The separation of the color separations can, as usual, be done by six filters, two filters each filtering out the desired spectral range. Since green is preferred in the GX method, as shown in FIG. 11, a filter FG can advantageously be used for the green signal, which filter allows all of the visible light to pass through. The red and the blue
Filters FR, FB can be expanded to improve the signal-to-noise ratio so that they also let the green light through. Subtraction and linear matrixing can then be used to correct those for the display device
Chroma signals E + B, E + G, ER and the color difference signals
Generate R-Y and B-Y.
As mentioned above, in order to reproduce an image that appears subjectively sharp, it is sufficient if the signal, which predominantly contains the green image parts, is transmitted in broadband. You can therefore use the bandwidth that is not required to transmit several voice channels while the red and blue lines are being transmitted. An example of an arrangement is shown in FIG. 12 which is switched to four microphones with a subcarrier which is time-division multiplexed. In order to be able to transmit sound frequency bands of sufficient width, a pulse from each microphone must be recorded during each line.
The pulses which are recorded during the line reproduced the predominantly green signal are delayed by approximately one line time by the delay lines A t ', so that they are transmitted and stored in the gaps between the pulses in the red and blue lines.
For playback, the audio signals that were recorded during the red and blue lines are delayed in the delay line At ". The entire signal from the four microphones is therefore played back with a delay of approximately one line time.
Fig. 12 shows in block form the essential elements of a GX recording, storage and playback device and also shows the timing of the video and audio signals. The functional diagram labeled A is shown at the top of the drawing. In the middle and labeled B is the time sequence of the BASI signal and below and labeled C, the time interleaving of the pulses from four audio channels M1 ..... M4 is reproduced.
In A represent: (1) the camera, (2) the encoder, (3) a recorder, e.g. B. a magnetic tape recorder, (4) the decoder, (5) a standard television set as a monitor, (6) recording microphones and (7) a standard radio frequency modulator.
In the camera (1), three images RO, GO, BO are generated by an objective 0 with the following image splitter L. The filters FG, FR and FB with transmission curves similar to those indicated in FIG. 11 or corresponding dichroic mirrors ensure that the three images RO, GO, BO, predominantly each contain red, green and blue image information. A bundled electron beam E in the camera tube C is deflected in time by the deflection coils LX and LY so that it scans the three images RO, GO, BO, line by line in a G / R / G / B sequence.
As a result, the image signal B, which, as shown in part B of the figure, consists of EGO, ERO, EGO, EBO, is generated.
In the coder (2) the image signal B is assigned the blanking A, synchronous S and identification I pulses generated in the synchronizing center SYNC 1, so that the BASI signal shown in part B in FIG. 12 is produced. The switch S1 is controlled by the Syn chronzentrale SYNC 1 in such a way that the two low-pass filters LPF1 and LPF2 limit the high frequencies of the image signal during the scanning of the red image RO and the blue image BO.
This limitation is necessary in order to transmit the audio signal Z at the same time as the image information ER and EB in a frequency-multiplexed manner. This audio signal Z arises from the continuous signal sequences A1 ... A4 generated in the 4 microphones, Mol ... M4. The switch S2 controlled by the synchronizing center SYNC1 cuts from each of the 4 continuous audio signal sequences A1. . .... - A4 extracts individual parts and thus forms the audio signal Z '. This signal Z 'is modulated in the modulator MOD on a carrier wave Ao generated in the oscillator OSZ. The frequency of the carrier wave Ao is selected to be higher than the cutoff frequency of the low-pass filters LPF1 and LPF2.
So that no interference with the higher frequencies of the image signal can arise during the scanning of the green image GO, the modulated audio signal Z 'is picked up with a delay of approximately one line time At' by the switch S3, which is controlled by the synchronizing center SYNC1. The delay takes place in the delay line At 'and has the effect that the signal sequence Z, as shown in part C in FIG. 12, contains audio pulses Mol ... M4 only during the transmission duration of the red or blue image.
The registration device (3) can consist of any memory device. It is sufficient that it can store and reproduce the modulated subcarrier Ao.
The decoder (4) contains a synchronous signal generator SYNC2 running synchronously with the synchronous generator SYNC1. The switch S5 routes the image signals EGO, ERO, EGO, EBO to their associated channel. In the red and in the blue channel there is a low-pass filter LPF3 and LPF4.
The filters prevent audio signals from interfering with the picture.
So that no coarse line structure arises in the reproduced image, the missing line of the green image is repeated once through the delay line AtG and the missing lines of the red and blue image are repeated three times through the delay lines AtR and AtB. The repetition is done in the example shown by the switch 7 be. The matrix MTX generates the luminance signal EY and two color difference signals E (R-Y) and E (B-Y) from the signals ER, E + G, E + B. A radio frequency modulator RF MOD (7) generates a signal that can be sent to the antenna socket of the color television receiver (5) with the blanking signal AS that is generated in the synchronization center SYNC2.
The switch S4 forwards the audio signal Z once directly and once via the delay line At "to a demodulator DE MOD. The resulting audio signal Z" corresponds exactly to the original signal Z ', as shown in part C of the figure, except that it is around the time At '-At "is delayed.
The switch S6 switches synchronously with the switch S2, so that the switch S8 can select one of the four audio signals A1. . . A6 can choose. The low-pass filter LPF5 then creates the audio signal M that can be added to a loudspeaker.
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