DE1803962C3 - Abtastverfahren für eine Fernsehkamera - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Abtastverfahren für eine Farbfernsehkamera mit drei im Zeilensprungverfahren abgetasteten Aufnahmeröhren, von denen die Grün-Aufnahmeröhre fortlaufend in Tätigkeit ist, während die Rot- und die Blau-Aufnahmeröhre jeweils nur während abwechselnder Abtastzeilenintervalle in einer nach jedem Vollbild umgekehrten Reihenfolge tätig sind.

Ein derartiges Abtastverfahren ist aus der DT-P3 9 36 340 bekannt. Hierbei erfolgt die Abtastung der Aufnahmeröhren nach dem Zeilensprungverfahren, wobei zeitlich aufeinanderfolgende Zeilen (eines Halbbildes) jeweils von der Rot- bzw. Blau-Aufnahmekamera geliefert werden. Man vermeidet dadurch gegenüber einer Abtastung eines Halbbildes ausschließlich mit roten Zeilen und des darauffolgenden Halbbildes ausschließlich mit blauen Zeilen ein Rot-Blau-Flimmern, muß dafür aber in Kauf nehmen, daß jeweils zwei räumlich im Vollbild aufeinanderfolgende Zeilen mit der gleichen Farbe abgetastet werden. Da hierbei die Farbe nicht mit jeder Zeile, sondern nur alle zwei Zeilen wechselt, erhält man eine doppelt so große Farbstreifenstruktur als wenn jedes Teilbild nur mit ein und derselben Farbe abgetastet v/ird. Ein ähnliches Übertragungsverfahren ist aus der Zeitschrift »Proceedings of the IRE« vom Oktober 1951, S. 1326 und in abgewandelter Form aus dem deutschen Patent 9 51 152 bekannt.

Auf derartige Abtastverfahren greift man bei tragbaren Farbfernsehkameras zurück, die von einem einzigen Kameramann bedient werden und demzufolge möglichst leicht sein sollen und die Bildinformation statt wie sonst üblich über Kabel drahtlos zum Sendewagen übermitteln sollen. Entsprechende Einrichtungen für Schwarzweißfernsehübertragung dieser Art sind bekannt, wobei allerdings nur ein einziges Videosignal von der tragbaren Kamera zur Sendestation übertragen werden muß. Dagegen müssen im Falle von larbfernsehaufnahmen mehrere Videosignale von der tragbaren Kamera zur Sendestation übertragen werden. Zugleich ist es wünschenswert, daß die bandbreitemäßigen Anforderungen an die Übertragungseinrichtung zwischen Kamera und Sendestation möglichst in Gren2:en gehalten werden und daß die tragbare Kamera eine maximale Empfindlichkeit aufweist. Auch soll der Energiebedarf für die Kamera sowie die Belastung des Kameramannes, der außer der Kamera das dazugehörige Energieversorgungsgerät sowie andere Apparaturen mit sich tragen muß, möglichst gering gehalten werden. Die erwähnten bekannten Abtastverfahren kommen diesen Forderungen für eine tragbare Farbfernsehkamera entgegen- Jedoch muß man sich bei ihnen entweder mit Farbflimmererscheimingen oder mit einer Farbgrobstruktur abfinden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, auch diese Nachteile zu vermeiden und Maßnahmen anzugeben, mit Hilfe deren sich eine gewichtsmäßig leichte Farbfernsehkamera geringen Energiebedarfs und hoher Empfindlichkeit bauen läßt, die ein farbflimmerfreies Bild ohne die durch Farbdoppelzeilen bedingte Farbzeilengrobstruktur erzeugen läßt. Diese Aufgabe wird durch die im beiliegenden Anspruch angegebenen Merkmale gelöst

Hierbei werden zur Verringerung der Farbzeilengrobstruktur aufeinanderfolgende Teilbildraster jeweils so verschoben, daß die aufeinanderfolgenden Zeilen unterschiedlicher Farben näher zusammenrücken, während zwischen aufeinanderfolgenden Zeilen gleicher Farbe ein größerer Abstand eintritt. Dadurch, daß jeweils eine rote und eine blaue Zeile näher zusammenrücken, während sich der Abstand zwischen zwei gleichfarbigen Zeilen entsprechend vergrößert, ergibt sich trotz des größeren Abstandes zwischen zwei zweifarbigen Doppelzeilen insgesamt ein gleichmäßigerer Färb- und Bildeindruck als bei gleichmäßigen Zeilenabständen mit jeweils zwei aufeinanderfolgenden Zeilen gleicher Farbe. Die Erfindung führt somit auf Kosten eines ungleichmäßigen Zeilenabstandes im Vollbild zu einer weniger störenden Farbstreifenstruktur, wobei dieser Kompromiß insgesamt einen weniger grobstrukturierten Gesamtbildeindruck ergibt.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild der wesentlichen Teile der Übertragungseinrichtung einer tragbaren Farbfernsehkamera, welche nach dem erfindungsgemäßen Abtastverfahren arbeitet,

F i g. 2 ein die Lage der Grün-, Rot- und Blausignale im Frequenzspektrum wiedergebendes Diagramm,

F i g. 3 eine Veranschaulichung der Zeilenstruktur einer Bilddarstellung, wie sie durch die von der Kamera gemäß F i g. 1 erzeugten Signale, wie sie sich nach ihrer Verarbeitung in einem Empfangsgerät ergeben.

Die in F i g. 1 gezeigte tragbare Kameraanordnung enthält eine Aufnahmevorrichtung für die grünen, roten und blauen Farbwertsignale, beispielsweise in Form dreier Vidikons 11,12 und 13. Die Vidikons haben je ein Ablenkjoch, ζ. B. das Joch 14 für das sogenannte Grün-Vidikon 11. Die Ablenkjoche werden durch Sägezahnschwingungen mit den üblichen Horizontal- und Vertikalablenkfrequenzen gespeist.

Ferner haben die drei Vidikons 11, 12 und 13 je eine Zentrierspule 15, 16 bzw. 17. die jeweils von einer, vorzugsweise einstellbaren, Gleichstromquelle gespeist sind, um den Abtaststrahl in bezug auf die Speicherelektrode des betreffenden Vidikons zu zentrieren. Die Zentrierspulen 16 und 17 des Rot- und des Blau-Vidikons 12 bzw. 13 sind zusätzlich mit einer periodischen Rechteckschwingung niedriger Amplitude gespeist, wie im einzelnen noch erläutert wird.

Das grüne Farbvideosignal wird vom Vidikon 11 fortlaufend erzeugt, während die Videosignale des Rotund des Blau-Vidikons 12 bzw. 13 abwechselnd in jeweils aufeinanderfolgenden Abtastzeilen erzeugt werden. Dies geschient durch Ein- und Austasten der Abtaststrahlen dieser Vidikons mit Zeilenfrequenz. Die Tastung kann dadurch erfolgen, daß einer der Steuer-

elektroden der Elektronenstrahlerzeuger, beispielsweise den Kathoden 18 und 19 der Vidikons 12 bzw. 13 geeignete Vorspannungen zugeführt werden.

Die Strahlablenkung der Vidikons 11, 12 und 13 sowie bestimmte andere Steuerfunktioren werden mit s Hilfe einer Anordnung durchgeführt, die geeignete Signale von einem Taktgeber- oder Steueroszillator 21 ableitet. Dieser Oszillator arbeitet mit der üblichen doppelten Zeilenfrequenz von 31,5 kHz (im Falle der USA-Normen). An den Ausgang des Steueroszillators 21 ist ein Zähler 22 angeschaltet, der die vom Steueroszillator gelieferten Impulse durch zwei teilt und folglich eine Impulsfolge mit der Zeilenfrequenz von 15,75 kHz erzeugt. Diese Ausgangsimpulse H des Zählers 22 werden in üblicher Weise dazu verwendet. Sägezahn- is schwingungen zu erzeugen, mit denen die Ablenkjoche wie das Joch 14 des Grün-Vidikons 11 gespeist werden.

Die Ausgangsimpulse des Steueroszillators 21 sind außerdem einem weiteren Zähler 23 zugeführt, der eine Teilung durch 525 vornimmt, so daß am Ausgang V dieses Zählers eine Impulsfolge mit einer Frequenz von 60 Hz für die Erzeugung der Rasterablenk-Sägezahnschwingungen für die Ablenkjoche der Vidikons 11, 12 und 13 zur Verfugung steht.

Die Ausgangsimpulse des Zählers 22 sind ferner einem weiteren Zähler 24 zugeführt, der eine Teilung durch zwei vornimmt und zwei gegenphasige Impulsfolgen 25 und 26 mit jeweils einer Frequenz von 7,875 kHz erzeugt. Die Impulse 25 und 26 sind der Kathode 18 des Vidikons 12 bzw. der Kathode 19 des Vidikons 13 zugeführt und bewirken, daß das Rot- und das Blau-Vidikon in aufeinanderfolgenden Abtastzeilen des Rasters abwechselnd eingetastet werden.

Aufgrund der fortlaufenden Tätigkeit des Vidikons

11 und der abwechselnden Tätigkeit des Rot-Vidikons

12 und des Biau-Vidikons 13 werden drei verschiedene Videosignale gewonnen, nämlich ein grünes Farbenvideosignal 27. in dem eine Videoinformation während jeder Abtastzeile erscheint ein rotes Farbvideosignal 28, in dem eine Videoinformation nur während jeder /weiten Abtastzeile erscheint und ein blaues Farbvideosignal 29, in dem eine Videoinformation nur während derjenigen alternierenden Abtastzeilen erscheint, in denen kein rotes Signal erzeugt wird. Diese Signale sind in F i g. 1 bei den Ausgängen der einzelnen Vidikons schematisch angedeutet.

Die roten and blauen Videosignale 28 und 29 werden in einer Addierslufe 31 vereinigt, die an ihrem Ausgang ein zusammengesetztes Rot- und Blau-Videosignal 32, in dem sich je eine rote und eine blaue Zeile abwechsein, erzeugt. Dieses zusammengesetzte Videosignal oder Videosignalgemisch 32 gelangt zu einem Bezugsträgermodulator 33, dem außerdem von einem Generator 34 eine Bezugsträgerschwingung mit einer Frequenz von z. B. 5,4 MHz zugeführt ist. Der vom Modulator 33 gelieferte, mit dem Videosignalgemisch 32 amplitudenmodulierte Farbträger ist einem Restseitenbandfilter 35 zugeführt, das ausgangsseitig einen modulierten Farbträger mit einem vollständigen und einem Restseitenband liefert. Dieser modulierte Farbträger umfaßt mit seiner Bandbreite einen Bereich, der von ungefähr 4 MHz bis ungefähr 8 MHz reicht.

Der modulierte Farbträger gelangt vom Restseitenbandfilter 35 zu einer Addierstufe 36, der außerdem das grüne Farbvideosignal 27, das mit seiner Bandbreite den Bereich von ungefähr 0 bis ungefähr 4MHz umfaßt, zugeführt ist. Das von der Addierstufe 36 gelieferte vereinigte Signal gelangt zu einem HF-Modulator 37, dem außerdem von einen HF-Generator 38 ein Hochfrequenzträger mit einer Frequenz von ungefähr 13GHz zugeführt ist Der modulierte Hochfrequenzträger wird über eine Antenne 39 zur Hauptübertragungs- oder Sendestation abgestrahlt.

r i g. 2 veranschaulich; die Lage des grünen Videosignals 27a und des roten und blauen Videosignalgemischs 32a im Frequenzspektrum. Dieses Signal wird dem Hochfrequenzträger zur Übertragung an die Hauptstation aufmoduliert.

Damit der Empfänger an der Hauptstation zwischen den roten und blauen Farbvideosignalen unterscheiden kann, werden dem zu übertragenden roten und blauen Videosignalgemisch 32 Zeilenkennungssignale oder -markierungen 41 zugesetzt. Wie in F i g. 1 gezeigt, gehen diese Markierungssignale jeweils den einzelnen blauen Farbvideosignalen voraus. Sie können statt dessen auch den roten Farbvideosignalen vorausgehen, wenn dies erwünscht ist. Ferner können diese Markierungssignale statt, wie hier gezeigt, in den sogenannten Schwarzbereich gewünschtenfalls auch in den Weißbereich des Videosignals hineinreichen. Die Markierungssignale 41 werden vom Zähler 24 mit der halben Zeilenfrequenz, d. h. mit 7,875 kHz erzeugt (Signalverlauf 73 in F i g. 1) und in der Addierstufe 31 in das Signalgemisch 32 eingebaut.

Gemäß dem hier beschriebenen Abtastverfahren wird die Aufeinanderfolge des Wechsels zwischen den roten und blauen Farbvideosignal nach jedem aus zwei Teilbildern oder -rastern zusammengesetzten Vollbild umgekehrt. Diese Umkehr erfolgt mittels eines vom Zähler 42 gelieferten Sperrimpulses, der in 60 Hz-Ausgangsimpulsfolge des Zählers 23 durch zwei teilt. Der resultierende 30 Hz-Sperrimpuls gelangt zum Zähler 24, der dadurch um jeweils einen Impulszählschritt entweder vor- oder zurückgeschaltet wird. Es werden daher nach jeder Vollbildabtastung die Phasen der Tastimpulszüge 25 und 26 umgekehrt, so daß entsprechend die alternierende Folge der von den Rot- und Blau-Vidikons 12 und 13 gelieferten Videosignale sich umkehrt.

Durch die Umkehr der Alternierung zwischen den Rot- und Blau-Signalen nach jedem Vollbild ergibt sich die Tendenz, daß unerwünschte visuelle Effekte, beispielsweise im Form einer vertikalen »Körnigkeit« in den Rot- und Blaubereichen des Bildes entstehen. Diese störenden Bildeffekte können bis zu einem gewissen Grade dadurch verringert werden, daß die Vertikalablenkung im Rot-Vidikon 12 und im Blau-Vidikon 13 von Raster zu Raster geringfügig verschoben wird. Diese geringfügige Ablenkverschiebung erfolgt mit Hilfe einer Rechteckschwingung 43 kleiner Amplitude mit einer Frequenz von 30 Hz. die vom Zähler 42 abgeleitet und den Zentrierspulen 16 und 17 der Vidikons 12 und 13 zusätzlich zu dem diese Spulen speisenden Gleichstrom zugeführt wird. Dies hat die Wirkung, daß die Rot- und Blau-Abtastzeilen z. B. in den Rastern der ungeradzahligen Zeilen etwas nach unten und in den Rastern der geradzahligen Zeilen etwas nach oben versetzt werden.

Die bereits erwähnte Umkehrung der Re henfolge der abwechselnden TätigKeit der Rot- unu Blau-Signalerzeugervorrichtungen, z. B. der Vidikons 12 und 13 in Fi g. 1, hat den Zweck, störende visuelle Effekte, gewöhnlich bezeichnet als sogenanntes »Zeilen-Crawl«, im wiedergegebenen Bild zu beseitigen.

F i g. 3 zeigt in der Spalte A das Schema der Abtastung der Horizontalzeilen des Rasters im Rot- und im Blau-Vidikon 12 bzw. 13. Man sieht, daß in den Raster-

zeilen I, 4, 5, 8 usw. lediglich die Rotinformation und in den Ra.sterzeilen 2, 3, 6, 7 usw. lediglich die Blauinformation gewonnen wird. Wenn nun mit Hilfe der so abgeleiteten roten und blauen Farbvideosignale ein Bild erzeugt wird, macht sich eine Grobstruktur in der Vertikalauflösung bemerkbar. Diese Körnigkeit ergibt sich daraus, daß die Blauinformation in den Rasterzeilen 1, 4, 5, 8 usw. und die Rotinformation in den Rasterzeilen 2, 3,6, /' usw. der Kameraeinrichtung nach F i g. 1 fehlt.

Die Spalte A der F i g. 3 entspricht einer Farbdoppelzeilenstruktur, wie sie gemäß dem Stande der Technik beim Zeilensprungverfahren mit zeilenweiser Farbumschaltung der Teilbilder auftritt. Man sieht, daß jeweils zwei blaue Zeilen und zwei rote Zeilen aufeinanderfolgen, daß man also eine Blau-Rot-Zeilenstruktur doppelter Zeilenbreite erhält.

Dieser Informationsmangel in den Videosignalen wird bei dem erfindungsgemäßen Abtastverfahren im gewissen Maße dadurch ausgeglichen, daß die Vertikalablenkung der Abtaststrahlen im Rot- und im Blauvidikon 12 bzw. 13 in der beschriebenen Weise versetzt wird. Diese Ablenkverschiebung hat die Wirkung, daß die Rot- und Blau-Zeilen des von den entsprechenden Elektronenstrahl abgetasteten Rasters in den Teilbildern mit geradzahligen Zeilen z. B. nach oben und in den Teilbildern mit ungeradzahligen Zeilen nach unten verschoben werden. Dadurch wird erreicht, daß sowohl Rot- als auch Blauinformation aus mindestens Teilen sämtlicher Rasterzeilen der Röhren 12 und 13 gewonnen wird. Spalte B veranschaulicht eine solche Verschiebung der Teilbildraster, infolge deren jeweils eine rote und eine blaue Zeile näher zusammenrücken, während sich der Abstand zwischen zwei gleichfarbigen Zeilen entsprechend vergrößert. Obwohl dadurch der Abstand zwischen zwei — zweifarbigen — Doppelzeilen vergrößert wird, ergibt sich insgesamt ein gleichmäßigerer Färb- und Bildeindruck als bei gleichmäßigen Zeilenabständen mit jeweils zwei aufeinanderfolgenden Zeilen gleicher Farbe. Die Erfindung führt somit auf Kosten eines ungleichmäßigen Zeilenabstandes im Vollbild zu einer weniger störenden Farbstreifenstruktur, wöbe dieser Kompromiß insgesamt einen weniger grob-strukturierten Gesamtbildeindruck ergibt.

Eine nach diesem Abtastverfahren arbeitende tragbare Farbfernsehkamera weist eine Reihe von neuartigen Merkmalen auf, die ihre Anwendung besonders vorteilha''' machen. Ein solches Merkmal ist die Übertragung von Rot- und Blauinformation während abwechselnder Abtastzeilenintervalle, wodurch an Bandbreite im Frequenzspektrum gespart wird. Durch die Erzeugung von Videosignalen in der Rot- und der Blau-Aufnahmevorrichtung während lediglich jedes zweiten Zeilenintervaüs wird außerdem die Empfindlichkeit dieser Vorrichtungen ungefähr verdoppelt. Diese beiden Merkmale ermöglichen eine Verringerung des für die Kamera erforderlichen Geräte- und Schaltungsaufwands, wodurch die vom Kameramann zu tragende Last erleichtert wird.

Ferner wird durch das Merkmal der Umkehrung der Reihenfolge der Erzeugung der Rot- und Blau-Videosignale die störende Zeilengrobstruktur im wiedergegebenen Bild merklich verringert. Außerdem wird durch die Verschiebung der Abtastraster der Aufnahmevorrichtungen die Körnigkeit in der Vertikalauflösung des wiedergegebenen Bildes minimalisiert.

Bei Anwendung der Vertikalabtasttechnik in der Rot- und der Blau-Aufnahmevorrichtung dient ferner die erwähnte repetierende Aufwärtsverschiebung während des einen und Abwärtsverschiebung während des nächsten Teilrasters dazu, die Vertikalauflösung zu erhöhen, während aufgrund der gleichen Wirkung außerdem das Bildflimmern sich verringert, da die Signal-Schwankungen auf einem Minimum gehalten werden, so daß die hier beschriebene Einrichtung zum Teil auch als wirksame Flimmerregelung arbeitet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

A QSrt

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Abtastverfahren für eine Farbfernsehkamera mit drei im Zeilensprungverfahren abgetasteten Aufnahmeröhren, von denen die Grün-Aufnahmeröhre fortlaufend in Tätigkeit ist, während die Rot- und die Blau-Aufnahmeröhre jeweils nur während abwechselnder Abtastzeilenintervalle in einer nach jedem Vollbild umgekehrten Reihenfolge tätig sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalablenkung der Rot- und der Blau-Aufnahmeröhre jeweils während einer Teilbildabtastung räumlich nach oben und während der nächsten Teilbiidabtastung nach unten verschoben wird.