DE1026352B

DE1026352B - Verfahren zur UEbertragung von Fernsehbildern mit verminderter Frequenzbandbreite

Info

Publication number: DE1026352B
Application number: DET13118A
Authority: DE
Inventors: Dr Fritz Schroeter
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1957-01-17
Filing date: 1957-01-17
Publication date: 1958-03-20

Description

Es ist häufig erwünscht, die Signalfrequenzen von Fernsehsignalen mit verminderter Bandbreite zu übertragen, ohne dabei wesentliche Einbußen an Bildqualität auf der Empfängerseite zu verursachen. Dabei soll unter Übertragung nicht nur die drahtlose Übertragung auf einem Hochfrequenzträger verstanden sein, sondern auch z. B. die niederfrequente Übertragung über Kabel oder die Aufzeichnung von Fernsehsignalen auf insbesondere magnetische Aufzeichnungsträger und Widergabe von solchen Aufzeichnungsträgern. Zweck des im folgenden beschriebenen Übertragungsverfahrens ist, Fernsehbilder in gleicher Schärfe und Zeilenzahl, wie sie durch die heutige Norm gegeben ist, unter beträchtlich geringerem Aufwand an beanspruchter Frequenzbandbreite des Ubertragungskanals zu übermitteln.

In Fig. 1 ist durch die Kurve 1 ein unendlich steiler Sprung der Helligkeit H des Urbildes dargestellt. Bei Anwendung der heute üblichen Übertragungsmittel wird durch die begrenzte Abtastschärfe und Kanalbreite das einem solchen Helligkeitssprung entsprechende Signal A zu einer Form verzerrt, wie sie durch die Kurve 2, welche die Signalamplitude angibt, dargestellt ist. Die Anstiegsflanke des Signals ist, abhängig von der Frequenzbandbreite des Übertragungskanals, mehr oder weniger geneigt, so daß sich eine mehr oder weniger starke Verwischung der Kanten im optisch wiedergegebenen Bild ergibt. Es sei angenommen, daß zu der Anstiegssteilheit der Kurve 2 eine maximale Frequenz f₀ des niederfrequenten Signalfrequenzbandes gehört. Wenn man nun durch ein Tiefpaßfilter das übertragene Frequenzband derart beschneidet, daß nur Frequenzen unterhalb f₁ < f₀ übertragen werden, während alle oberhalb dieses Wertes liegenden, bei der Bildabtastung auftretenden Frequenzen unterdrückt werden, so wird der der Kante 1 entsprechende Signalverlauf weiterhin abgeflacht, und es ergibt sich z. B. bei f_t = ¹Z₂ f₀ empfangsseitig ein Helligkeitsübergang, wie er durch die Kurve 3 dargestellt ist. Dies bedeutet also eine weitere Verminderung der Schärfe in horizontaler Richtung des wiedergegebenen Fernsehbildes.

Es ist bekannt, daß man eine solche verminderte horizontale Schärfe durch empfangsseitige Mittel kompensieren, ja sogar überkompensieren kann. Solche Mittel bestehen z. B. darin, dosiert künstliche Echos des den Sprung übertragenden Signals diesem hinzuzuaddieren oder in passender Weise zeitliche Ableitungen der Signalfunktion für die bessere Nachbildung des Ursprungssignals zu verwenden, wobei man sich meistens mit dem ersten Differentialquotienten begnügt. Ein besonders wirksames bekanntes Verfahren der letztgenannten Art ist z. B. in der deutschen Patentschrift 686 597 beschrieben, bei dem von der sogenannten Liniensteuerung zum Zwecke der Verbesserung der Schärfe von Fernsehbildern Gebrauch gemacht wird. Das Verfahren besteht darin, Verfahren

zur Übertragung von Fernsehbildern
mit verminderter Frequenzbandbreite

Anmelder:

Telefunken G. m. b. H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Dr. Fritz Schröter, Neu-Ulm/Donau,
ist als Erfinder genannt worden

daß an einer Sprungstelle des Urbildes von einem dunkleren zu einem helleren Intensitätswert der Lichtpunkt der Wiedergaberöhre zuerst beschleunigt und danach verzögert wird, derart, daß die mittlere Geschwindigkeit des Lichtpunktes erhalten bleibt. Dadurch erscheint der Übergang auf eine kürzere Strecke der Bildzeile zusammengedrängt. Dieser Wirkung überlagert sich eine zweite, die darauf beruht, daß die vom bewegten Lichtpunkt erzeugte Helligkeit seiner Ablenkgeschwindigkeit umgekehrt proportional ist. Es ist auch bekannt, daß eine Kontrasterhöhung im Empfänger möglichst nur an den Stellen vorgenommen werden soll, deren Bildinhalt durch eine beschränkte Bandbreite tatsächlich beeinträchtigt ist. Von derartigen Möglichkeiten macht die Erfindung auf der Empfängerseite Gebrauch.

Gemäß der Erfindung besteht das Verfahren zur Übertragung von Fernsehbildern mit verminderter Frequenzbandbreite darin, sendeseitig von dem bei der Abtastung des zu übertragenden Bildes entstehenden Signalfrequenzband in Abhängigkeit vom augenblicklichen Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Signalfrequenzen im oberen Teil des Signalfrequenzbandes einen kleineren oder größeren Teil der oberen Frequenzen des Signalfrequenzbandes abzuschneiden und nur das die tieferen Frequenzen enthaltende Restfrequenzband zu übertragen und empfangsseitig eine den Schärfeverlust ausgleichende Versteilerung der Amplitudenübergänge in Abhängigkeit von der augenblicklichen Breite des empfangenen Frequenzbandes vorzunehmen.

Zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung sei z. B. gefordert, daß die übertragene Frequenzbandbreite auf die Hälfte des vom Abtaster erzeugten, maximal von Null bis f₀ reichenden Frequenzbandes reduziert wird. Im Empfänger soll durch eine der vorerwähnten Versteilerungsmethoden hinsichtlich dei

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Schärfe des Bildes die Wirkung erzielt werden, als sei die schwingzeit des Bandpasses 2 ist, einem schematisch volle Bandbreite übertragen worden. Dabei muß nun dargestellten Umschalter 4 zugeführt, der in der Praxis aber vermieden werden, daß eine solche Verschärfung der durch einen trägheitslosen elektronischen Schalter ersetzt Konturen (Hell-Dunkel-Grenzen) auch dann entsteht, zu denken ist.

wenn im gesendeten Bild ein weniger scharfer Helligkeits- 5 Je nachdem ob am Ausgang des Bandpasses 2 eine übergang abgetastet wird. Wenn also z. B. im Urbild ein Leistung auftritt oder nicht, wird der Signalweg durch den Helligkeitsverlauf aufträte, der als höchste Übertragungs- elektronischen Schalter 4 auf den Tiefpaß 5 oder den frequenz gerade die Grenzfrequenz f_± = ¹Z₂ f ₀ des über- Tiefpaß 6 geschaltet. Sind Frequenzen oberhalb f₀' tragenen Frequenzbandes erfordern möge, so würde er im Abtastsignal von 1 vorhanden, so steuert die Ausgangsdurch die empfängerseitig vorgesehenen Versteilerungs- i° leistung des Bandpasses 2 den Schalter 4 in eine solche mittel ja ebenfalls etwa als ein Verlauf gemäß Kurve 2 Stellung, daß das Signal über den Tiefpaß 5 geleitet wird, der Fig. 1 wiedergegeben werden. Dies würde also eine der die Grenzfrequenz f_z besitzt. Sind keine Frequenzen Übersteigerung der Konturen herbeiführen, ähnlich dem oberhalb /"„' vorhanden, so tritt auch keine Ausgangs-Eindruck, der sich ergibt, wenn die höchsten Frequenzen leistungamBandpaß2auf,undderelektronischeSchalter4 des voll übertragenen Frequenzbandes auf Kosten der 15 leitet das Signal über den Tiefpaß 6, dessen Grenztieferen übermäßig verstärkt werden. Es muß daher eine frequenz bei f ₂ liegt. Die eventuell verschiedenen Lauf-Unterscheidungsmöglichkeit geschaffen werden, mittels zeiten der Tiefpässe 5 und 6 müssen gegebenenfalls derer der Fernsehempfänger Signale, die eine Ver- durch ein nachgeschaltetes Verzögerungsglied ausgesteilerung der Flanken erfordern, von solchen trennt, glichen werden. Die beiden Ausgänge von 5 und 6 führen die von weniger scharfen Übergängen im Urbild her- 20 zu der Sendeeinrichtung 7, in der das Signal in üblicher rühren und daher keine solche Versteilerung erfordern. Weise weiterverarbeitet und z. B. einer Trägerwelle Dies geschieht nach dem oben gekennzeichneten, er- aufmoduliert wird, die zur Ausstrahlung kommt, findungsgemäßen Verfahren dadurch, daß auf der Sende- Fig. 4 zeigt beispielsweise eine Empfangsschaltung

seite beim Abtasten des Urbildes durch Bandfilter gemäß der Erfindung. Das empfangene Signal wird passender Frequenzlage laufend festgestellt wird, ob das 25 zunächst in einem Empfänger 8 üblicher Bauart veram Ausgang des Abtasters auftretende Signalfrequenz- stärkt und gleichgerichtet. In der Einheit 8 sind also die band Frequenzen, die größer als f₀' ^ f_x sind, enthält Hoch- und Zwischenfrequenzverstärker, Gleichrichter oder nicht. Sind derartige Frequenzen > /"„' vorhanden, und Videoverstärker einschließlich der Abtrennstufe für wie in dem in Fig. 2 a dargestellten Frequenzband an- die Gleichlauf impulse und Ablenkgeneratoren enthalten, genommen, so wird das Frequenzband bis zur oberen 30 Das empfangene Videosignal fließt über die Verzögerungs-Grenze Jf₁ übertragen, wie Fig. 2 b zeigt. Sind keine leitung 10 zur Steuerelektrode 12 der Bildschreiberöhre 14. derartigen Frequenzen zwischen f₀' und f₀ im Abtast- Außerdem wird das Videosignal über einen Bandpaß 9 mit signal vorhanden, wie in Fig. 2 c vorausgesetzt, so wird der unteren Grenzfrequenz f₂ einem Generator 11 für ein Umschaltorgan in Tätigkeit gesetzt, welches das Schaltimpulse zur Liniensteuerung gemäß der deutschen Abtastsignal über einen Tiefpaß mit einer unterhalb f\ 35 Patentschrift 686 597 zugeführt. Sind in dem überliegenden Grenzfrequenz f_a leitet (Fig. 2d). Der Unter- tragenen Signal keine Frequenzen oberhalb f_z gemäß schied f_x-f₂ der beiden Grenzfrequenzen kann z. B. einige Fig. 2d vorhanden, so tritt der Generator 11 nicht in 100 kHz betragen, ohne daß dadurch bereits eine äugen- Tätigkeit, und das Bild wird auf dem Schirm der Bildfällige Unscharfe für etwa f_x entsprechende Helligkeits- schreiberöhre 14 in normaler Weise mit konstanter übergänge entsteht. 40 Zeilenablenkgeschwindigkeitgeschrieben. Sind Frequenzen

Den vorstehenden Überlegungen liegt der Gedanke oberhalb f₂ gemäß Fig. 2 b im übertragenen Signal vorzugrunde, daß das Vorhandensein von wesentlichen handen, so erzeugt der Generator 11 einen Schaltimpuls, Frequenzkomponenten zwischen f₀' und f ₀ in den der einem zusätzlichen Ablenkplattenpaar 13 der BiIdmeisten Fällen und mit großer Wahrscheinlichkeit von schreiberöhre 14 zugeführt wird und dort bewirkt, daß einer scharfen Kontur oder einem Helligkeitssprung im 45 der Bildschreibstrahl an der betreffenden Stelle des Urbild herrührt, so daß die im Empfänger vorgesehene Bildes zunächst etwas schneller und dann etwas langsamer Versteilerung des Helligkeitsübergangs in der Mehrzahl läuft, so daß eine Versteilerung des Helligkeitssprungs der Fälle die richtige scharfe Wiedergabe der vor- auftritt, dessen Vorhandensein im Urbild durch das gegebenen Hell-Dunkel-Verteilung gewährleistet. Nur in Vorhandensein der höheren Frequenzen im übertragenen seltenen Fällen wird die künstliche Verschärfung der 5° Signalband angezeigt wird.

Übergänge imEmpfangsbild nicht durch eine entsprechende An Stelle der vorstehend beschriebenen Versteilerungs-

Schärfe im Urbild bedingt sein und die Struktur also im methode durch Liniensteuerung kann auch jede andere Verhältnis zum Original übertrieben werden, was mit Versteilerungsschaltung, wie sie in der Beschreibungs-Rücksicht auf den ohnehin stets auftretenden Schärfe- einleitung angegeben ist, verwendet werden. Die Erverlust der Übertragung unbedingt hingenommen werden 55 findung ist auch nicht auf die Verwendung von nur zwei darf. verschiedenen Bandbreiten, die zur Übertragung kommen,

Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau eines Senders zur beschränkt, sondern es können auch mehrere AbDurchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung. stufungen der übertragenen Bandbreite vorgesehen sein. Mit 1 ist der Abtaster, also eine Fernsehkamera oder ein In diesem Falle müssen senderseitig zu den Tiefpaß-Film- bzw. Diapositivabtaster bezeichnet, der das volle, 60 filtern 5 und 6 weitere, parallel dazu liegende Tiefpaßden Fernsehnormen entsprechende Frequenzband von filter vorgesehen sein und der Schalter 4 entsprechend Null bis f₀ liefert, dessen Verschmälerung zwecks Über- mehr Schalterstellungen besitzen, die durch weitere, tragung die Erfindung bezweckt. Es sei wie in den vor- parallel zum Bandpaßfilter 2 liegende Bandpässe entstehenden Überlegungen angenommen, daß die Grenz- sprechend verschiedener Grenzfrequenz eingeschaltet frequenz des Übertragungskanals ^₁ = ^x/_a f₀ sein soll. 65 werden. Ebenso müssen Empfänger gemäß Fig. 4 neben Das Abtastsignal wird an einen Bandpaß 2 geführt, Schaltungsteilen iiundllentsprechendweitereSchaltungsdessen untere Grenzfrequenz bei /"„' liegt. Die obere teile vorhanden sein, die zu verschieden großen Ver-Grenzfrequenz des Bandpasses ist unkritisch. In dem Steuerungen des wiedergegebenen Signals Anlaß geben, eigentlichen Signalweg wird das Abtastsignal über eine Das beschriebene Verfahren kann auch bei der Spei-

Verzögerungsleitung 3, deren Laufzeit gleich der Ein- 70 cherung von Fernsehbildern auf band- oder flächen-

förmigen Trägern, ζ. B. für die Aufzeichnung nach dem Magnetbandverfahren, verwendet werden. Das Aufzeichnungsgerät tritt dann an die Stelle der Sendeeinrichtung? und das Abnahmegerät an die Stelle der Empfangsschaltung 8. Dabei ist es vorteilhaft, die Schaltimpulse für den elektrischen Umschalter 4 auf einer getrennten Spur aufzuzeichnen und die Betätigung der Versteilerungsschaltung durch diese aufgezeichneten Impulse zu bewirken.

Es ist angebracht, die Selektion der Bandpässe 2 bzw. 9 in Fig. 3 bzw. 4 an der unteren Grenze möglichst scharf zu machen, damit Frequenzen unterhalb f₀' bei höherer Amplitude nicht mit kritischer Intensität durch diese Bandpässe hindurchschlagen. Eine mit Rücksicht auf Verzerrung und Bildung von Harmonischen vorsichtig dosierte Amplitudenkompression des Abtast- bzw. des Empfangssignals vor 2 bzw. 9 kann daher zweckmäßig

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Übertragung von Fernsehbildern mit verminderter Frequenzbandbreite, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig von dem bei der Abtastung des zu übertragenden Bildes entstehenden Signalfrequenzband in Abhängigkeit vom augenblicklichen Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Signalfrequenzen im oberen Teil des Signalfrequenzbandes ein kleinerer oder größerer Teil der oberen Signalfrequenzen des Signalfrequenzbandes abgeschnitten und nur das Restfrequenzband übertragen wird und daß empfangsseitig eine den Schärfe verlust ausgleichende Versteilerung der Amplitudenübergänge in Abhängigkeit von der augenblicklichen Breite des empfangenen Restfrequenzbandes vorgenommen wird.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 am Sender, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Signalweg (3) zwischen Abtaster (1) und Sender (7) mindestens ein Band-

filter (2) vorgesehen ist, das für einen Frequenzbereich (> /"<,') im oberen Teil des Signalfrequenzbandes bemessen ist und dessen Ausgangsspannung einen im Signalweg vorgesehenen elektronischen Umschalter (4) betätigt, der je nach Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Ausgangsspannung am Bandfilter (2) ein Tiefpaßfilter (5) mit höherer oder (6) mit niedrigerer Grenzfrequenz (/"j bzw. f₂) in den Signalweg einschaltet.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 im Empfänger, insbesondere für übertragene Signale von einem Sender gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Demodulator (8) und der Wiedergabeeinrichtung (14) neben einem direkten Signalweg (10) mindestens ein weiterer Signalweg vorgesehen ist, der ein Bandfilter (9) für Frequenzen zwischen den Grenzfrequenzen (f _x und f₂) der beiden senderseitigen Tiefpaßfilter (5,6) enthält, und daß eine Versteilerungsschaltung (11) für das Signalfrequenzband vorgesehen ist, die nur beim Vorhandensein eines Ausgangssignals an dem Bandfilter (9) wirksam wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteilerungsschaltung (11) nach einem an sich bekannten Verfahren arbeitet, bei dem in Abhängigkeit von den zeitlichen Änderungen des Bildsignals die Ablenkgeschwindigkeit des Kathodenstrahls in der Bildröhre (14) in solchem Sinne gesteuert wird, daß der Eindruck einer größeren Bildschärfe entsteht.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der direkte Signalweg ein Laufzeitglied (10) enthält, dessen Laufzeit gleich der Laufzeit des Bandfilters (9) ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift I 6684 VIII a/21 a¹ (bekanntgemacht am 15. 3. 56).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen