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Farbfernsehsystem Die Erfindung betrifft ein verbessertes Farbfernsehsystem
mit einer Mehrfarben-Aufnahmekamera, wobei farbige Bilder guter Auflösung und Farbtreue
erzielt werden können, ohne daß übermäßig strenge Anforderungen an die genaue gegenseitige
Lage der einzelnen Farbkomponenten gestellt werden müssen. Der Ausdruck »Mehrfarben-Aufnahmekamera«,
wie er in der folgenden Beschreibung benutzt wird, soll Ausnahmeanordnungen einschließen,
welche eine oder mehrere Aufnahmeröhren zur Erzeugung von getrennten Signalausgangsspannungen
für die einzelnen Grundfarben enthalten. So kann also entweder für jede Grundfarbe
eine getrennte Aufnahmeröhre vorgesehen sein, oder es kann für alle Farben gemeinsam
eine einzige an sich bekannte Röhre mit Mehrfarbengitter oder aber auch eine Röhre
für eine Farbe (z. B. Grün) und eine weitere Röhre mit Mehrfarbengitter für die
übrigen Grundfarben (z. B. Rot und Blau) vorgesehen sein.
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Es ist bekannt (Wireless World, Dezember 1950, S. 443 ff.), die hohen
Frequenzen nur in dem Kanal für das grüne Signal zu übertragen und die hohen Frequenzen
in den Kanälen für das rote und das blaue Signal durch Filter zu unterdrücken. Im
Empfänger werden die übertragenen hohen Frequenzen aus dem Kanal mit dem grünen
Signal auch den anderen Kanälen zugesetzt.
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Ein solches Verfahren bringt den Vorteil mit sich, daß die Bilder
der einzelnen Grundfarben auch in ihren kleinsten Einzelheiten genau zur Deckung
gebracht werden können, da die diesen Einzelheiten entsprechenden hohen Signalfrequenzen
aus der gleichen Quelle stammen und daher keine Abweichungen gegeneinander zeigen.
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Die Erfindung betrifft ein derartiges Farbfernsehsystem und besteht
darin, daß in der Kamera die Farbsignale für Grün mit einem größeren Auflösungsvermögen
erzeugt werden als für die übrigen Grundfarben.
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Dadurch wird die Aufnahmekamera vereinfacht. Insbesondere werden die
Anforderungen an die Justierung der optischen Systeme für die Aufnahmeröhren des
roten und blauen Signals herabgesetzt. Ferner läßt sich ein größeres Signal/Rauschverhältnis
erzielen, weil bei der geringen Bandbreite im Kanal für das rote und blaue Signal
ein größerer Außenwiderstand in dem Stromkreis der hochohmigen Photozellen anwendbar
ist. Auch werden die Verstärker einfacher, und die Filter fallen fort.
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Bei dem einfachsten Durchführungsbeispiel der Erfindung besitzt die
Kamera ein hohes Auflösungsvermögen für das Grüne und ein niedriges Auflösungsvermögen
jeweils für das Rote und Blaue. Ein einziger höherer Signalfrequenzbereich (entsprechend
dem höheren Auflösungsvermögen) wird aus dem grünen Farbkanal abgezweigt, verstärkt
und den Farbsignalen des roten bzw. blauen Kanals, die (entsprechend dem niedrigeren
Auflösungsvermögen bei diesen Farben) niedrigere Frequenzen besitzen, hinzugefügt.
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Bei einem anderen Durchführungsbeispiel besitzt die Kamera ein höheres
Auflösungsvermögen für Grün, ein mittleres Auflösungsvermögen für Rot und ein geringes
Auflösungsvermögen für Blau. Entsprechend gibt es zwei benachbarte Signalbereiche
von hoher Frequenz (einen entsprechend dem hohen Auflösungsvermögen und einen entsprechend
dem mittleren Auflösungsvermögen). Aus dem grünen Kanal werden diese beiden Frequenzbereiche
und aus dem roten Kanal ein höherer Frequenzbereich entsprechend dem niedrigeren
der beiden Erstgenannten (mittleres Auflösungsvermögen) abgezweigt. Der höhere aus
dem grünen Kanal abgezweigte Frequenzbereich wird verstärkt und allen drei Kanälen
wieder hinzugefügt, der niedrigere der beiden aus dem Grünen abgezweigten
Frequenzbereiche
wird dem - grünen Kanal und nach Dämpfung auch dem blauen Kanal zugeführt und der
aus dem roten Kanal abgezweigte Frequenzbereich wird dem roten Kanal und nach Dämpfung
dem blauen Kanal wieder hinzugefügt. Dabei bleiben die dem niedrigen Auflösungsvermögen
entsprechenden Frequenzbereiche in allen drei Kanälen unverändert erhalten.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein
hohes Auflösungsvermögen für das Grüne und ein niedriges Auflösungsvermögen sowohl
für das Rote als auch für das Blaue verwendet wird, wird ein einziger hoher Frequenzbereich
(entsprechend dem höheren Auflösungsvermögen) aus dem grünen Kanal abgezweigt, verstärkt
und in einer Additionsschaltung dem grünen Kanal wieder zugeführt. Außerdem werden
in dieser Additionsschaltung die Signale niedriger Auflösung aus dem roten und aus
dem blauen Kanal hinzugefügt. Die Ausgangsspannung dieser Additionsschaltung wird
einem Tiefpaßfilter zugeführt, dessen obere Grenzfrequenz der oberen Frequenzgrenze
der Signale niedriger Auflösung entspricht, und das so beschnittene Summensignal
zwei Subtraktionsschaltungen, einer im roten Kanal und einer im blauen Kanal, zugeführt,
die außerdem die Signale niedriger Auflösung für Rot bzw. Blau von der Kamera erhalten.
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Die Abzweigungen und die Additionen von Signalen, wie sie bei der
vorliegenden Erfindung erforderlich sind, können an irgendeinem geeigneten Punkt
zwischen Kamera und Wiedergabeapparat, entweder auf der Senderseite oder auf der
Empfängerseite, durchgeführt werden.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von drei Ausführungsbeispielen,
die in den Abb. 1 bis 3 schematisch dargestellt sind, näher erläutert. In allen
drei Abbildungen sind Dreifarbensysteme (Grün, Rot und Blau) mit getrennten Aufnahmeröhren
(und in Abb. 1 und 2 getrennten Wiedergaberöhren) für die einzelnen Grundfarben
dargestellt. Dies soll jedoch keine Beschränkung für die Anwendbarkeit der Erfindung
darstellen, da es nur darauf ankommt, daß getrennte Farbsignale verwendet werden.
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In Abb. 1 sind drei Farbaufnahmeröhren GP, RP und BP zur Erzeugung
der grünen, roten bzw. blauen Signale vorgesehen. Die Röhre GP erzeugt Signale hoher
Auflösung mit einem Frequenzbereich von 0-1'2, während die beiden anderen Röhren
Signale niedriger Auflösung mit einem Frequenzbereich von 0-f l erzeugen,
wobei f 1 zwischen 0 und f z liegt. Jede Röhre speist den ihr zugeordneten
Farbkanal, welcher jeweils ein Tiefpaßfilter LPFG, LPFR bzw. LPFB mit einer oberen
Grenzfrequenz von f" enthält. Außerdem ist in jedem Kanal eine Additionsschaltung
AG, AR bzw. AB und eine Wiedergaberöhre CRG, CRR bzw. CRB für Grün, Rot bzw.
Blau enthalten. Die Kanäle sind in im wesentlichen schematisierter Form dargestellt
und enthalten in Wirklichkeit die üblicherweise notwendigen Apparate zur Fernsehsendung
und zum Empfang über drahtlose Strecken oder Kabel. Der Einfachheit halber sind
getrennte Wiedergaberöhren dargestellt, welche in üblicher Weise zur optischen Überlagerung
der von ihnen erzeugten Bilder verwendet werden können. In gleicher Weise ist aber
auch die Verwendung bekannter Mehrfarbenwiedergaberöhren möglich, bei denen eine
elektronische Farbüberlagerung durchgeführt wird und die üblichen Farbfilter geeigneter
Form vorgesehen sind. Ein Kreis zur Weiterleitung der dem hohen Auflösungsvermögen
der grünen Aufnahmeröhren entsprechenden hohen Frequenzen des grünen Farbsignals,
der mit HDG bezeichnet ist, ist an den grünen Signalkanal in einem Punkt angeschlossen,
der vor dem Filter LPFG liegt, und der Ausgang dieses Kreises wird nach Verstärkung
in der Verstärkerstufe HDGA in den Additionsschaltungen AG, AR und
AB
den Signalen der geringeren Auflösung von den Filtern LPFG, LPFR bzw. LPFB
hinzugefügt. Auf diese Weise wird die dem großen Auflösungsvermögen im Grünen entsprechende
Farbinformation des ursprünglichen zu übertragenden Bildes in Schwarz-Weiß wiedergegeben,
was dem wiedergegebenen Bild ein wesentlich gefälligeres Aussehen gibt, als wenn
die dem hohen Auflösungsvermögen entsprechenden Bilddetails nur im Grünen wiedergegeben
würden. Diese Art der Übertragung eines Farbfernsehbildes hat zwar den Nachteil,
daß die feinen Details in den roten und blauen Farbkomponenten nicht genau in ihrer
wirklichen Helligkeit wiedergegeben werden, jedoch ist dieser Nachteil in der Praxis
nicht sehr bedeutsam, da die Helligkeit der meisten farbigen Objekte mit Ausnahme
derer, die ein sehr gesättigtes Rot oder Blau besitzen, im wesentlichen von dem
grünen Farbsignal getragen wird.
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Bei dem Beispiel der Abb. 2 ist das Auflösungsvermögen der roten Aufnahmeröhre
geringer als das der grünen Aufnahmeröhre, und das Auflösungsvermögen der blauen
Aufnahmeröhre ist seinerseits geringer als das der roten. Der Frequenzbereich der
grünen Aufnahmeröhre GP reicht von 0-f.;, der Frequenzbereich der roten Röhre
RP von 0-f2 und der der blauen Röhre BP von 0-f 1, wobei f 3 größer
als f2 und f2 größer als f1 ist. Hierbei sei der Frequenzbereich f2 f3 mit hoher
Auflösung bezeichnet, der Bereich f 1 f 2 mit mittlerer Auflösung und der Bereich
0-f1 mit geringer Auflösung. Jeder Farbkanal enthält wie oben ein Tiefpaßfilter
LPFG, LPFR bzw. LPFB mit der Grenzfrequenz f 1 und speist daher die entsprechenden
Additionsschaltungen AG, AR bzw. AB nur mit dem Frequenzbereich geringer
Auflösung. Der Ausgang eines Filters HDG für den Frequenzbereich hoher Auflösung
f..-f3, welches von der Röhre GP gespeist wird, wird im Verstärker HDGA verstärkt
und allen drei Farbsignalen in den Additionsschaltungen AG, AR bzw.
AB hinzugefügt. Außerdem ist ein Filter MDG für den Frequenzbereich mittlerer
Auflösung fi f2 vom gleichen Punkt wie das Filter HDG gespeist und überlagert die
von ihm hindurchgelassenen Signale in den Additionsschaltungen AG und AB
dem grünen und dem blauen Signalkanal, wobei im Wege zu dem letzteren noch eine
Dämpfungseinrichtung AMDG vorgesehen ist. Weiterhin ist ein Filter MDR für den Bereich
mittlerer Auflösung f i f2 vorgesehen, welches von der roten Aufnahmeröhre RP gespeist
und die von ihm durchgelassenen Signale der roten und der blauen Additionsschaltung
AR und AB zuführt, wobei in der Zuführung ebenfalls eine Dämpfungseinrichtung
AMDR vorgesehen ist.
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Da bei der Anordnung nach Abb. 2 die rote Aufnahmeröhre ein geringeres
Auflösungsvermögen besitzt als die grüne und da die blaue Aufnahmeröhre ein noch
geringeres Auflösungsvermögen besitzt, ist ein mittlerer Frequenzbereich vorhanden,
in welchem nur Signale der grünen und der roten Farbkomponente wirksam sind. Aus
diesem Grunde wurden
Teile dieser Farbkomponenten in Abb.2 der blauen
Wiedergaberöhre zugeführt, so daß von entsprechenden weißen Bildstellen zugeordneten
Eingangssignalen auch wiederum eine weiße Wiedergabe im Empfänger erhalten werden
kann.
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Im allgemeinen ist es wünschenswert, daß die Mischung der drei primären
Signale so erfolgt, daß, wenn man sie den Eingängen des Empfängers für rote, grüne
und blaue Signale zuführt, eine Weiß-Grau-Schwarz-Skala, die vor die Aufnahmekamera
gestellt wird, wiederum als Weiß-Grau-Schwarz-Skala am Empfänger über den ganzen
Bereich des hohen Auflösungsvermögens wiedergegeben wird. Beispiel Ein weißes Testobjekt,
enthaltend eine Testfigur von mittlerer Auflösung, würde durch die rote und grüne
Wiedergaberöhre allein in gelber Farbe wiedergegeben werden. Durch Speisung der
blauen Wiedergaberöhre mit entsprechenden Amplituden der roten und grünen Signale
wird jedoch eine Wiedergabe in weißer Farbe erfolgen. Im letzteren Falle wird aber
ein gelbes Objekt ebenfalls in weißer Farbe vor der Aufnahmekamera wiedergegeben
werden, wenn die Testfigur eine mittlere Auflösung besitzt.
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Anders als an Hand der Abb. 2 ausgeführt, könnte man im Frequenzbereich
mittlerer Auflösung das grüne Signal auch zwischen der grünen und der blauen Wiedergaberöhre
aufteilen, so daß durch dieses verteilte Signal die Mischfarbe Cyan erzeugt wird,
während man das rote Signal zwischen der roten und der grünen Wiedergaberöhre aufteilt,
so daß hierdurch die Mischfarbe Orange erzeugt wird. Bei richtiger Wahl der Verteilungsverhältnisse
wird dann ebenfalls eine weiße Testfigur am Sender durch Mischung von Cyan und Orange
am Empfänger Weiß wiedergegeben.
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Abb.3 zeigt eine Anordnung, bei der das Auflösungsvermögen der grünen
Aufnahmeröhre von 0-f., reicht, während das Auflösungsvermögen der roten und blauen
Aufnahmeröhre jeweils von 0-f l reiht. Die Filter HDG, LPFG, LPFR und LPFB sowie
der Verstärker HDGA sind ebenso beschaffen wie in Abb. 1. Es ist jedoch nur eine
Additionsschaltung AGRB vorgesehen, der die Ausgänge des Verstärkers HDGA und der
Filter LPFG, LPFR und LPFB zugeführt werden. Die in der Additionsschaltung AGRB
gebildete Summenspannung wird dem obersten der durch die drei Pfeile auf der rechten
Seite der Abb.3 angedeuteten drei Ausgangskanäle zugeführt. Der Ausgang dieses Kanals
besteht aus zwei Komponenten. Eine enthält die Frequenz im Bereich 0-f 1, welche
sämtliche Farbinformationen im Bereich niedriger Auflösung enthält und daher mit
»wahres Helligkeitssignal« (true by-passed monochrome) bezeichnet sei. Die andere
Komponente des Ausgangs von AGRB enthält die grüne Farbinformation des Frequenzbereichs
hoher Auflösung f1 f2 und wird im angelsächsischen Sprachgebrauch mit »höherfrequentes
Grün« (by-passed green) bezeichnet. Die erstgenannte Komponente wird über ein Tiefpaßfilter
BMF, welches nur Frequenzen unterhalb f l hindurchläßt, zwei Subtraktionsschaltungen
STR und STB zugeführt, deren erstere als zweiten Eingang die Signale vom
Filter LPFR und deren letztere als zweiten Eingang die Signale entsprechend dem
blauen Kanal vom Filter LPFB erhält. In der Schaltung STR
wird das rote Signal
von dem wahren Helligkeitssignal (true by-passed monochrome-Signal) subtrahiert
und das Ausgangssignal dieser Stufe, dessen Frequenzen im Bereich von 0-1"i liegen,
sei daher mit »Rot-minus-Helligkeit« bezeichnet. In gleicher Weise wird das in der
Stufe STB aus dem wahren Hellig keits-Signal und dem blauen Farbsignal durch Subtraktion
erhaltene Signal, welches im gleichen Frequenzbereich 0-f l liegt, erzeugt,
das demgemäß mit »Blau-minus-Helligkeit« bezeichnet sei.
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Obwohl, wie vorstehend festgestellt, der Hauptteil der Helligkeitsinformation
vom grünen Signal übertragen wird, kann eine Vergrößerung der Verstärkung des der
hohen Auflösung entsprechenden grünen Signals verwendet werden, um die Abwesenheit
von roten und blauen Signalen zu kompensieren, wenn nicht gesättigte Farben übertragen
werden.