DE2226614C3 - Bildübertragungseinrichtung zur Übertragung von Bildsignalen über eine Nachrichtenstrecke mit auf Tonfrequenzen begrenzter Bandbreite - Google Patents

Description

itellungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

F i g. 1 ist ein Blockschaltbild einer Bildübertrajungseinrichtung, mit der Fernseh-Standbilder dreilimensionaler Objekte über nichtentzerrte Ferniprechleitungen gesendet werden können;

Fig.2 ist ein Blockschaltbild der senderseitigen Verarbeitungsstufe zur Umsetzung der Bildinformation in ein Niederfrequenzsignal, de-sen Frequenz ram Helligkeitswert eines diskreten Bildpunktes bestimmt ist;

F i g. 3 zeigt das Schema der Reihenfolge, in welcher die Bildpunkte in Niederfrequcn/signalr zum Zwecke der Übertragung umgesetzt werden;

F i g. 4 ··,· ein Blockschaltbild der empfangsseitigen Verarbeitungsstufe für die Umsetzung der Niederfrequenzsignale in Impulse, deren Amplituden proportional dem Hell'gkejtswert der Bildpunkte und deren Breite im wesentlichen derjenigen der jeweils übertragenen Bildpunkte entspricht;

F i g. 5 zeigt die Numerierung der horizontalen Abtastzeilen und ihre Anordnung im Raster eines gewöhnlichen Fernsehsystems;

F i g. 6 zeigt in Tabellenform die Reihenfolge des Abtastens der Abtastzeilen aus F i g. 5 für den Fall, daß die Sendestation mit Vertikalabtastintervallen von ¹J₀ Sekunden arbeitet;

F i g. 7 zeigt in Tabellenform die Reihenfolge der Abtastung dieser Zeilen beim erfindungsgemäßen Fernsehsystem für den Fall, daß die Vertikalabtastperiode von '/₆₀ auf ¹Z₄ Sekunden verlängert ist.

Die in Fig. 1 gezeigte Grundanordnung besteht aus einer Fernsehkamera 10, einem mit diesem Ausgang der Kamera gekoppelten Informationsspeicher 12 und einem ersten Umsetzer 14, der das vom Speicher 12 erhaltene Videosignal in ein Niederlrequenzsignal umsetzt, um es beispielsweise der dargestellten Fernsprechleitung zuzuführen. Es ist ferner ein Monitor 16 mit zwei Eingängen vorgesehen, deren erster mit dem Ausgang der Kamera 10 und deren zweiter mit dem Ausgang des Speichers 12 gekoppelt ist, so daß ein Objekt 18 nach Belieben »live« oder als gespeicherte Szene gesehen werden kann.

Am anderen Ende der Fernsprcchleitung befindet sich ein zweiter Umsetzer 20, der das Niederfrequenzsignal empfängt und es in ein pulsmoduliertes Signal umsetzt, welches für die Niederfrequenz und lie Helligkeit der Bildpunkte charakteristisch ist, αεί en Informationsgehalt durch die Einh it 14 in diese Form umgesetzt wurde. Diese Impulse werden dann einem zweiten Informationsspeicher eingegeben, bis die vollständige Information des übertragenen Bildes empfangen ist, worauf ein zweiter Monitor 24 eingeschaltet wird, um das im Speicher 22 gespeicherte Bild wiederzugeben und die Übertragung fertigzustellen.

Zum Betrieb der Anlage kann beispielsweise ein Teilnehmer an einem Hausanschluß, der eine Bildinformation an seine ferne Außenstelle senden will, sein Telefon abnehmen und in der üblichen Weise ein Gespräch anmelden. Anschließend kann er seine Kamera 10 so drehen, daß sie das Objekt 18 aufnimmt, um es auf dem Monitor 16 erscheinen zu lassen. Falls das Objekt ein Dokument oder ein anderer stillstehender Gegenstand ist, kann der Teilnehmer einen Sendeknopf drücken, wodurch die Bildinformation direkt über die Leitung gesendet wird, ohne zunächst im Informationsspeicher 12 gespeichert zu werden. Falls sich das Objekt bewegt oder nach Einstellung der Kamera bewegen könnte, kann der Teilnehmer einen zweiten Knopf drücken, um nach Einspeicherung in den Speicher 12 ein Standbild auf dem Monitor 16 darzustellen. Durch anschließende Betätigung des Sendeknopfes wird das Bild gesendet und von der Außenstelle empfangen, wo der Monitor 24 in Kontrast und Helligkeit in der gleichen Weise geregelt werden kann, wie man seinen Fernseh-Heimempfänger regelt.

ίο Bei der beschriebenen Einrichtung ist während der Übertragung der Bildinformation eine Sprechverbindung nicht möglich. Die Einrichtung kann jedoch so aufgebaut sein, daß sie nach Empfang des vollständigen Bildes automatisch auf den Sprechbetrieb zurückschaltet, um das Gespräch fortzuführen. Wenn man einen Speicher verwendet, wie er in der USA.-Patentanmeldung 152 746 beschrieben ist, bleibt das Bild für etwa 10 bis 15 Minuten auf dem Monitor 16 erhalten und wird nur für die Wiedergabe eines nachfolgenden Einzelbildes gelöscht. Während dieser letzten Zeitspanne, in der kein Bild gesendet wird, kann das Gespräch fortdauern, obwohl das übertragene Bild noch auf dem Monitor 16 zu sehen ist.
Ein Blockschaltbild des sendeseitigen Fernseh-Umsetzers 14 ist in Fig. 2 gezeigt. Ein 4-MHz-Taktgeber 30 mit einem Kristalloszillator bestimmt die gesamte Zeitsteuerung. Die Taktgeberschwingungen werden in einem Synchronisierungsgenerator 32 durch 256 dividiert, um an der Klemme 34 Horizontalsteuersignale zu erzeugen. Die derart in der Frequenz herabgesetzten Taktgeberschwingungen werden weiterhin durch 262,5 dividiert, um Vertikalsteuersignale an der Klemme 36 zu erzeugen. Die an den beiden besagten Klemmen erscheinenden Horizontal- und Vertikalsteuersignale betreiben die Fernsehkamera 10 aus Fig. 1, um die Bildinformation zu liefern, von der ein zur Sendung ausgewähltes Einzelbild im Speicher 12 gespeichert wird. Wie es später noch beschrieben wird, wird beim Beginn der BiId-Sendung die Vertikalsteuerfrequenz für den Speicher 12 um den Faktor 16 vermindert, während die Vertikalablenkfrequcnz ebenfalls um den gleichen Faktor 1 (1 vermindert wird. Hiermit können die je nach dem Typ der verwendeten Nachrichtenverbindung auftretendcn Verzerrungen vermieden werden, obwohl die Horizontalsteuerfrequenz für den Speicher nicht geändert wird, um eine optimale Bildwiedergabe zu erhalten. Da die verlängerte Auslesung eines gespeicherten Bildes einen fortschreitend verminderten Kontrast zur Folge hat, wird das Austastsignal füi das Speichersystem, wie noch beschrieben werden wird, ebenfalls während der Sendung verändert, um den Elektronenstrahl während der nicht abgetasteter Zeilen auszutasten.

Das im Speicher 12 gespeicherte Einzelbild ist ir 525 horizontale Zeilen und 256 vertikale Spalter zerlegt, wie es in F i g. 3 gezeigt ist. Diese aus 134 4OC Informationselementen bestehende Matrix (jede! Element besitzt einen Grauwert) wird Spalte füi Spalte übertragen, wobei in der oberen linken Ecke der Matrix begonnen wird. Jede 525 Zeilen lang« Spalte beansprucht eine Sendezeit von V₄ Sekunden was einer Sendegeschwindigkeit von 2100 Elementer oder Bildpunkten pro Sekunde entspricht. Das modu-

f>5 lierende Signal wird von der gespeicherten Bildinformation durch »Abfragen und Festhalten« (sample-and-hoid-technique) gewonnen, wobei das Ausgangssignal für V₂ Millisekunden auf dem Grau-

wert des ersten Elements der Spalte bleibt, worauf es den Grauwert des zweiten Elements der Spalte annimmt und auf diesem Wert für die nächsten V₂ Millisekunden bleibt, usw. Um die Übertragungszeit zu verringern, werden die Elemente, die dem Ursprungliehen Horizontal-Austastsignal entsprechen, nicht gesendet. Da diese Horizontalaustastzenen etwa 15 °/o eines Bildes ausmachen, wird hiermit die Bildübertragungszeit bei der vorliegenden Anordnung um diesen Prozentsatz verkürzt.

Gemäß F i g. 2 wird das aus festgehaltenen Abfragewerien zusammengesetzte Signal mit Hilfe eines Abfrageimpulsgenerators 38 erzeugt, der mit dem Ausgang des Taktgebers 30 gekoppelt ist und eine erste Abfrageschaltung 40 derart steuert, daß sie die verschiedenen an ihrem Eingang 42 vom Speicher 12 erhaltenen Bildinformationselemente jeweils für die besagten '/., Millisekunden festhält. Dieses aus den festgehaltenen Abfragewerten bestehende Signal wird dann in einem 1-kHz-Tiefpaßfilter 44 gefiltert und anschließend einem Frequenzmodulations-Generator 46 zugeführt. Dieser Generator 46 liefert als Ausgangssignal eine Frequenz von 2,2 kHz für einen Bildpunkt minimaler Helligkeit (d. h. schwarz) und eine Frequenz von 1,2 kHz für einen Bildpunkt ²S maximaler Helligkeit (d. h weiß) und eine Frequenz, die sich zwischen diesen Extremwerten linear mit der Helligkeit der einzelnen Bildpunkte ändert und somit die Grauwerte darstellt.

Die Zerlegung des Fernsehbildes gemäß der in F i g. 3 gezeigten Matrix mit ihren 134 400 Elementen erfolgt durch Identifizierung der 256 Spalten innerhalb jeder der 525 horizontalen Zeilen. Da das Horizontalsynchronisierungssignal durch Herunterteilung des 4-MHz-Ausgangs des Taktgebers 30 um den Faktor 256 gewonnen wird, enthält jede Zeile 256 Takte, wodurch sich jede der 256 Spalten innerhalb einer einzelnen Zeile leicht identifizieren läßt Jedes Element in der Matrixanordnung kann somit durch Angabe der betreffenden Zeile und des betreffenden Taktes in dieser Zeile genau aufgefunden werden.

Um alle '·ί* Mikrosekunden von Spalte 7U Spalte beginnend auf der linken Seite eines Fernseh-Einzelbildes fortzuschreiten, werden die horizontalfrequenten und die vertikalfrequenten Impulse einem Zähler 48 zugeführt, dessen Ausgang mit dem Ausgang des Taktgebers 30 im Impulsgenerator 38 verglichen wird, um das Abfragesignal für die Abfrage- und Halteschaltung 40 zu erzeugen. Bei den ersten 8 Einzelbildern wird der Abfrageimpuls während des ersten Taktes des Taktgebers in den Fernsehzeilen abgegeben. Bei der zweiten Gruppe von 8 Einzelbildern wird der Abfrageimpuls statt dessen während des zweiten Taktes des Taktgebers in diesen Zeilen abgegeben. Bei der dritten Gruppe von 8 Einzelbildem erscheint der Abfrageimpuls während des dritten Taktes des Taktgebers usw.

Es leuchtet ein, daß die Empfangseinrichtung die Geschwindigkeit oder Frequenz der Übertragung aufeinanderfolgender Bildpunkte und auch die Reihenfolge bei der Übertragung »kennen« muß. Falls Geschwindigkeit und Reihenfolge als Norm gegeben sind, muß nur der Startzeitpunkt übertragen werden, um einen Synchronbetrieb für jedes Einzelbild zu gewährleisten. Die in Fig. 1 veranschaulichte und in den Fig. 2 und 4 genauer dargestellte Anlage ist so ausgelegt, daß bei ihr alle 8 Zeilenintervalle ein BiIdpunkS übertragen wird, der Grund hierfür wird später noch ausführlicher erläutert. Die Intervallsteuerung erfolgt außerdem gemäß der Farbfernsehnorm, wobei die Taktgeberfrequenz 512/455 der Farbhilfträgerfrequcnz (4,027981 MHz) beträgt. Die besagte Startzeitinformation wird durch Übertragung eines bekannten Tonfrcquenzburst am Beginn jeder Sendung gegeben, indem gemeinsam mit dem vom Generator 46 erzeugten frequenzmodulierten Signal ein Ausgang des Zählers 48 auf eine Addierschaltung 50 gegeben wird. Die Addierschaltung 50 erhält ferner das Ausgangssignal einer »geteilt-durch-acht«-Schaltung 52, die beim Empfang des Horizontalsteuersignals den Abfrageimpuls in Intervallen von 8 Fernseh-Einzelbildern erscheinen läßt. Wie gezeigt, führt der Ausgang der Addierschaltung zum Eingang 52 zur TeIcfonleitung für die Übertragung. Zur Erzeugung des obengenannten Tonfrcquenzburst werden akustische und induktive Eingabe-Ausgabe-Geräte sowie für den Fernsprechverkehr genormte Datenkoppler verwendet.

Der empfangsseitige Fernschumselzer20 aus Fig. 1 ist ausführlicher in Fig.4 dargestellt. Das empfangene frequenzmodulierte Signal aus der Telefonleitung wird über einen Begrenzer 60 dem Demodulator 62 zugeführt, um das ursprüngliche Modulationssignal wiederzugewinnen. Im einzelnen wird das Ausgangssignal des Demodulators 62 über ein zweites Tiefpaßfilter 64 einem zweiten Abfrage- und Haltekreis 65 zugeführt, der in der gleichen Weise wie beim Sender gesteuert wird. Dabei liefert ein 4-MHz-Taktgeber 66 ein Ausgangssignal an einen Abfrageimpulsgenerator 68, wo es mit einem Impulssignal aus einem Zähler 70 verglichen wird. Dieses Impulssignal wird von den zugeführten Horizontal- und Vertikalsteuersignalen abgeleitet, die von einem Synchronisierungsgenerator 72 nach Herunterteilung der 4-MHz-Taktsignale erzeugt werden. Der Ausgang des Begrenzers 60 ist außerdem auf einen Tondetektor 74 gekoppelt, um den Startzeitpunkt zur Abgabe des Abfrageimpulses an die Schaltung 65 zu steuern.

Das Ausgangssignal dieser zweiten Abfrageschaltiing 65 besteht aus einer Folge von amplitudenmodulierten Impulsen, die im Abstand von V₂ Millisekunden aufeinanderfolgen, was der Übertragungskapazität einer Telefonleitung mit 2 kHz Bandbreite entspricht. Nach jeweils 8 Fernseh-Einzelbildern ist eine Spalte von Bildpunkten zu Ende, und die Lage des erzeugten Impulses rückt um V₄ Mikrosekunden nach rechts über das Bild. Jeder erzeugte Impuls stellt somit das Videosignal für ein Element der ursprünglichen 134 400teiligen Matrix dar, wobei die Amplitude dieses Impulses proportional dem Grauwert des betreffenden Matrixelements ist. Diese an der Klemme 76 erscheinenden Ausgangsimpulse werden dann zur Modulation des Strahlenstroms in einer Speicherröhre herangezogen, um den Strahl nur während der Impulszeiten aufzutasten. Die Speicherröhre entspricht dem in Fig. 1 gezeigten Informationsspeicher 22. Mit der normalen Horizontalablenkfrequenz und mit V₁₆ der normalen Vertikalablenkfrequenz bauen die Impulse, wie weiter unten beschrieben wird, das ursprüngliche Ladungsmuster auf der Auftreffelektrode wieder auf. Wenn die Übertragung beendet ist, kann durch normales Auslesen der gespeicherten Bildinformation das Videosignal in seiner ursprünglichen Feinheit wiedergegeben werden.

Wie oben erwähnt, erfolgt die Hauptsteuerung des Empfängers durch einen Taktgeber mit einem 4-MHz-

CU

Kristalloszillator, der dem Taktgeber des Senders völlig gleich sein kann. Das vom Begrenzer 60 kommende Signa! wird mittels einer Bandpaßschaltung ausgewertet, um den Tonfrequenzburst zu fühlen und nach Erkennung desselben mit dem Abfragen und Speichern der Bildimpulse zu beginnen.

Mit einer Ausführung der vorstehend beschriebenen Einrichtung konnte eine hohe Zuverlässigkeit und Qualität der Bildübertragung über einen für Sprechverkehr ausgelegten Tonfrequenzkanal nachgewiesen werden. Als Nachrichtenverbindungen wurden sowohl nichtentzerrte Haustelefonleitungen (home type telephone lines) als auch unmodifizierte zivile Sende-Empfangs-Anlagen (unmodified type Citizen's Band transceivers) verwendet. Geringe Störungen wurden beobachtet bei den übertragenen Telefon-Überwachungssignalen, und es wurde ein geringer Einfluß auf die Kenndaten der Telefonlcitung wie Übertragungsfrequenzgang, Nebensprechen. Gruppenlaufzeit oder Verschiebung bei der ^ao Frequenzumsetzung festgestellt. Als vertikale Auflösung am Ende einer etwa 6000 Meilen (9656 km) langen Telefonleitung wurden 340 Linien gemessen, während in horizontaler Richtung etwa 200 Linien pro Bildbreite gemessen wurden. Eine solche Auf- *5 lösung entspricht etwa derjenigen einer Fernsehanlage mit 2 MHz Bandbreite. Die Graustufung und der Rauschabstand des übertragenen Bildes entsprach im wesentlichen den Werten für den verwendeten Informationsspeicher, beispielsweise 7 Graustufen und 36 dB Rauschabstand.

Wie oben erwähnt, arbeitet das erfindungsgemäße System mit einer effektiven Vertikalablenkfrequenz, die auf '/ie i'er üblichen 60 Hz vermindert ist. Der Grund hierfür kann am besten an Hand der Fig. 5 und 6 verständlich gemacht werden. Im einzelnen zeigt F i g. 5 das Ablenkraster für den gewöhnlichen Fernsehrundfunk mit einem unendlich schnellen Rücklauf an der Vorderflanke der Horizontalsynchronisierimpulse. Die Übereinkunft für die Nume- *° rierung der Zeilen geht ebenfalls aus Fig. 5 hervor. Die Abtastung beginnt mit Zeile Nr. 1 in der linken oberen Ecke, wo bei ungeradzahligen Teilbildern die Vorderflanken der Horizontal- und Vertikalsynchronisierimpulse zusammenfallen. Ein 525zeiliges Bild *S besteht aus zwei verschachtelten Teilbildern mit jeweils 262,5 Zeilen, wobei die Zeilenfrequenz etwa 15,75 kHz und die Teilbildfrequenz 60 Hz beträgt. Bei der NTSC-Norm liegen 8°/o der Zeilen, d. h. 42 Zeilen pro Vollbild, im Vertikalaustastintervall, So während 16,67°/o jeder Zeile im Horizontalaustastintervall liegen.

Bekanntlich liegt die Bandbreite einer gewöhnlichen Telefonleitung in der Größenordnung von 1 kHz, so daß bei Verwendung dieser Nachrichtenverbindung zur Übertragung von Femsehdaten die Videoabtastfrequenz auf etwa 2 kHz begrenzt ist. Eine Frequenz von 2 kHz (im Vergleich mit der Zeilenfrequenz von 15,75 kHz) bedeutet daher, daß der erste Abfragewert einer Spalte, die, wie oben beschrieben, übertragen werden soll, beim Empfang in der Ferasehzeile Nr. 1 wiedergegeben wird, daß der zweite Abfragewerte in der Fernsehzeile Nr. wiedergegeben wird, daß der dritte Abfragewert in der Fernsehzeile Nr. 17 wiedergegeben wird usw. Der 34. Abfragewert erscheint in der Zeile Nr. 265, die, wie in F i g. 5 erkennbar, zwischen den Zeilen Nr. 2 und Nr. 3 liegt. Bei Verwendung der normalen Vertikalablenkfrequenz von 60 Hz würden die übertragenen Abfragewerte bei der Empfangsstation in der in F i g. 6 gezeigten Reihenfolge übertragen werden, wobei die ersten beiden übertragenen BiIdclemente oder Bildpunkte in den Zeilen Nr. 1 und Nr. 9 liegen würden, jedoch durch etwa 15 Zeilen voneinander getrennt wären. Diese 15 Zeilen sind V.ia der Bildhöhe, und somit können durch Übersprechen benachbarter Abfragewerte Störungen entstehen, die im empfangenen Bild als Geisterbilder im 15-ZeiIen-Abstand erscheinen. Diese Geisterbilder werden bei der Wiedergabe als Konturen geringerer Helligkeit in einem Abstand von Vsa Bildhöhe oberhalb und unterhalb des Hauptbildes sichtbar. Wenn das Übersprechen stärker wird, erscheinen zusätzliche Geisterbilder in demselben vertikalen Abstand, während unter manchen Übersprechbedingungen ein bestimmtes Geisterbild verschwinden kann, während ein anderes intensiver wird. Solche Bildstörungen haben ihre Ursache in den Eigenschaften der Tonfrequenz-Nachrichtenverbindung und der verwendeten Filterkreise, da wegen ihrer charakteristischen Laufzeiten nicht jeweils nur ein einziger Abfragewert empfangen und eventuell wiedergegeben wird, sondern auch ein Anteil des unmittelbar zuvor übertragenen Abfragewertes mit wiedergegeben wird.

Es wurde festgestellt, daß außer einer Laufzeitentzerrung des Fernsprechkanals oder eines anderen Nachrichtenkanals zur Verbesserung der Wiedergabe der übertragenen Videoinformation andere Maßnahmen in Betracht kommen können, um die erwähnten Störungen auszuschließen. Beispielsweise wurde festgestellt, daß die verwendeten Abfrage- und Haltekreise die Abfragewerte jeweils nicht langer als Vs der Abtastperiode festhalten sollten. Außerdem wurde gefunden, daß beide Tiefpaßfilter 44 und 64 phasenentzerrt sein sollten und daß die Abfrageimpulse im Empfänger bezüglich des demodulierten Signals genau ausgerichtet sein sollten. Es hat sich herausgestellt, daß bei Erfüllung dieser vier Forderungen mit einem System, welches mit den gewöhnlichen Fernseh-Vertikalablenkfrequenzen arbeitet, sehr gute Bilder übertragen werden können. Andererseits sind diese vier Forderungen bei der Herstellung eines auf den Verbraucher abgestimmten Produkts kaum zu erfüllen, weil hierdurch die Kosten beträchtlich wachsen. Dies liegt nicht nur an den notwendigen teueren Schaltungen, sondern auch daran, daß die Entzerrung von Telefonleitungen zu einem äußerst schwierigen Problem wird, wenn man nur an den Verkauf eines Produkts an den Verbraucher denkt und nicht an eine einfache, billige Verbesserung des Fernsprechdienstes.

Wie die F i g. 6 zeigt, entstehen die in vertikaler Richtung erscheinenden Geisterbilder nur, weil nacheinander übertragene Video-Abfragewerte auf dem Bildschirm räumlich nicht nebeneinander wiedergegeben werden. Wenn man sie räumlich zusammenbringen könnte, würden ungenaues Abfragen, nichtentzerrte Tiefpaßfilter und nichtentzerrte Telefonleitungen nur die vertikale Auflösung des übertragenen Bildes verringern, jedoch keine eigentlichen Bildstörungen verursachen. Eine solche räumliche Zusammenlegung erhält man mit der in F i g. 7 gezeigten Reihenfolge der Zeilenabfrage. Das Übersprecher benachbarter Abfragewerte würde dann nur vertika direkt übereinanderliegende Bildpunkte (keine voneinander entfernten Bildpunkte) beeinflussen, so dal

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keine Geisterbilder auftreten, sondern statt dessen eine leichte »Unscharfe« entsteht, womit die erzielbare vertikale Auflösung etwas verringert w.rd. Um das System so zu ändern, daß an die Stelle der extrem kritischen Forderungen eine leicht zu erfüllende Forderung tritt, braucht man nur die zur Übertragung der Videoinformation über diesen Fernsprechkanal verwendete Vertikalabtastperiode von Ve Sekunden auf ¹I* Sekunden zu ändern. Außer der Herabsetzung der Anforderungen an den Vertikalbetrieb sind keine Veränderungen am Fernsehbildumsetzer der F i g. 1 notwendig, weil die Horizontalabtastung nicht geändert wird. Mit der genannten Einstellung der Vertikalabtastung können die Abfrage- und Haltekreise die Abfragewerte für die Dauer der gesamten Abfrageperiode »festhalten«, brauchen aie Tiefpaßfilter nicht phasenentzerrt zu werden und ist die genaue zeitliche Beziehung zwischen den Abfrageimpulsen beim Sender und beim Empfänger für den Betrieb der Einrichtung nicht so sehr von Bedeutung.

Mit der Änderung der Vertikalabtastperiode auf ¹U Sekunden werden benachbarte Abfragewerte im Abstand von 'a Millisekunden übertragen, oder anders ausgedrückt, vergehen nach Abtastung und Übertragung einer Zeile der Videoinformation 7 Zeilenintervalle, bevor die nächste Zeile abgetastet und übertragen wird. Für die Abtastung der 525 Zeilen eines wiederzugebenden Bildes werden somit etwa ^5!5/2 Millisekunden oder ungefähr ^XU Sekunden benöt^;gt. Durch eine derartige Verringerung der Vertikalabtastfrequenz kann die Bandbreite der Bildzerlegung der Bandbreite des Fernsprechkanals angeglichen werden, so daß die Reihenfolge bei der Bildwiedergabe der Reihenfolge entspricht, in welcher die Übertragung der Abtastwerte erfolgt. Dies ist mit der Tabelle der F i g. 7 veranschaulicht.

Da die Vertikalabtastintervalle jeweils ¹Ai Sekunden betragen, ist außerdem keine so große Genauigkeit bei der Bestimmung des Startzeitpunktes der Übertragung mehr erforderlich. Es muß lediglich ein Tonsignal oder ein Codezeichen gesendet werden, welches innerhalb einer Zeit erkannt wird, die im Vergleich zu dem '^-Sekunden-Intervall kurz ist und bei einer Ausführungsform der Erfindung 15 Millisekunden betrug. Anstatt die ankommende Leitung direkt zu überwachen und das Tonsignal zu »erwarten«, wurde das Ausgangssignal des im Empfänger befindlichen Begrenzers 60 zur Lieferung der erforderlichen Anzeige herangezogen. An sich wäre zu erwarten, daß ein solches Vorgehen ungünstig ist, weil Rauschsignale nach der Begrenzung die Einrichtung aktivieren könnten. Tn Wirklichkeit ist dies jedoch nicht der Fall, insbesondere wenn ein sehr schmalbandiges Fi'ter verwendet wird.

Nachdem man sich auf die Verminderung der Vertikalabtastfrequenz festgelegt hat, gibt es zwei Möglichkeiten, um benachbarte übertragene Abtastwerte im wiedergegebenen Bild an benachbarten Stellen erscheinen zu lassen. Die erste Möglichkeit besteht darin, die m F i g. 1 dargestellte Kamera 10 mit einer Vertikalabtastperiode von V* Sekunden zu betreiben, wobei vorausgesetzt wird, daß nur unbewegliche Szenen von der Kamera aufgeotnmen und zur endgültigen Wiedergabe in den Speicher des Empfängers übertragen werden. Die Bildinfonnation wird dabei mit dieser niedrigen Frequenz zum Empfänger gesendet und dort beispielsweise in einer Siliziuui-Speicherröhre im Speicher 22 gespeichert, jedoch später zur Bildwiedergabe mit der gewöhnlichen 60-Hz-Vertikalabtastfrequenz ausgelesen. Für die zweite Möglichkeit sei angenommen, daß die Fernsehkamera 10 eine lebendige Szene aufnimmt und nur die Information eines stehenden Bildes übertragen werden soll. In diesem Fall kann die Kamera 10 mit der regulären 60-Hz-Vertikalabtastfrequenz betrieben werden, wobei die Bildinformation beispielsweise in einer Silizium-Speicherröhre im Speieher 12 vor der Übertragung gespeichert wird. Die Auslegung aus dem Speicher 12 erfolgt dann mit der niedrigen 4-Hz-Vertikalablenkfrequenz (Vertikalabtastperiode von V4 Sekunden) für die Übertragung, und nach Empfang am anderen Ende wird die übertragene Bildinformation mit dieser niedrigen Frequenz in den Speicher 22 eingeschrieben, aus dem sie zur Bildwiedergabe wieder mit der regulären 60-Hz-Vertikalabtastfrequenz ausgelesen wird. Bei beiden der vorgeschriebenen Methoden erfolgt die Übertragung ungefähr mit Vu der normalen Vertikalfrequenz, während die endgültige Wiedergabe mit der normalen Frequenz erfolgt, so daß im gesamten System herkömmliche Fernseheinrichtungen verwendet werden können, die alle mit der genormten Horizontal frequenz arbeiten.

Die Steuerung der Abtastgeschwindigkeit der Fernsehkamera 10 und/oder des Speichers 12 in der Sendestation erfolgt mit dem Ausgang 45 der in F i g. 2 gezeigten Einrichtung, womit je nach der gcwünschten Betriebsart entweder die Kameraabtastgeschwindigkeit oder die Geschwindigkeit des Ein-Echreibens in den Speicher gesteuert wird. Wenn beispielsweise die Kamerafrequenz geändert wird, kann das Steuersignal die Frequenz der Steuerimpulse für das Vertikalablenkjoch der Kamera ändern, und zwar in Abhängigkeit der vom in F i g. 2 gezeigten Zähler 48 gezählten Zeilen. Wenn andererseits ein Speicher verwendet wird und die Kamera mit der normalen Vertikalfrequenz betrieben wird, steuert das Steuersignal am Ausgang 45 die Einschreibgeschwindigkeit in das Speicherelement des Speichers. Der Betrieb des Zählers 48 wird durch geeignete Schalter gesteuert, um die besagten Ausgangsgrößen gemäß der jeweiligen Betriebsart der Anlage zu liefern. In ähnlicher Weise liefert der in Fig. 3 dargestellte Zähler 70 geeignete Ausgangssignale zur Steuerung der Einschreib- und Auslesegeschwindägkeit für den empfängerseitigen Speicher und der Frequenz für die Bilddarstellung auf dem Monitor.

Die vorstehend beschriebene Einrichtung ist als bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anzusehen, d. h., es sind Abwandlungen möglich, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Während die beschriebene Ausführungsform mit einer Vertikalabtastfrequenz von ¹Ae der üblichen 60-Hz-Frequen2 arbeitet, sind auch Vertikalabtastfrequenzen zu einem anderen Bruchteil oder Änderungen der An zahlen der abgetasteten Zeilen möglich, um eine Bilddarstellung ohne Geisterbilder zu erhaiten, die auf Grund der Eigenschaften der in den Einrichtungen verwendeten Einheiien entstehen können. Dii Verminderung der Vertikalabtastfrequenz auf Vi» de; üblichen Werts ist zwar für ein 525zeiliges Systeir optimal, jedoch bringt auch eine Verminderung au!

f-5 V₈ der üblichen Vertikalfrequenz in einem solcher System eine Verringerung der Ubersprechstörungen wenn auch nicht in dem Maße wie eine auf Vu ver minderte Abtastfrequenz. Die vertikale Auflösung

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isl im Vergleich zu der mit auf Vie verminderten Frequenz arbeitenden Einrichtung ebenfalls etwas schlechter, sie kann jedoch dadurch verbessert werden, daß man die Anzahl der in jeder Spaltcnteilung übertragenen Zeilen verändert. Es sei weiterhin erwähnt, daß die Verminderung der Sendegeschwindigkeit über den Tonfrequenzkanal etwas von der Grenze für die Abfragefrequenz abhängt, die durch die Bandbreite der verwendeten Nachrichtenverbindung gegeben ist

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Bildübertragungseinrichtung zur Übertragung von Bildsignalen über eine Nachrichtenstrecke mit auf Tonfrequenzen begrenzter Bandbreite, mit einem senderseitigen Bildwandler, Bildspeicher und Umsetzer zur Abtastung der Bildinformationen und Umsetzung der Abtastwerte in Signale mit einer der Nachrichtensti ecke entsprechenden Bandbreite, sowie mit einem umfangsseitigen Umsetzer, Bildspeicher und Bildwandler zur Rückumwandlung der Signale in ein Bild, dadurch gekennzeichnet, daß der senderseitige Umsetzer einen Frequenzmodulator (46) zur Umsetzung der Abtastwerte in tonfrequenzmoduUerte Schwingungszüge enthält und daß die Folgefrequenz bei der Übertragung der aufeinanderfolgenden Abiastwerten entsprechenden Schwingungszüge über die Nachrichtenstiecke ein unterhalb der Zeilenablenkfrequenz liegendes Vielfaches der Bandbreite der Nachrichtenstrecke beträgt und außerdem um einen Faktor gleich dem halben Verhältnis zwischen Abtastfrequenz und Zeilenablenkfrequenz kleiner als die Halbbildfrequenz des empfangsseitigen Bildwandlers (24) ist.

2. Bildübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachrichtenstrecke eine nichtentzerrte Fernsprechleilung ist und daß die Fülgefrequenz für die Übertragung gleich der zweifachen Bandbreite der Nachrichtenstrecke und gleich ¹Z₈ der Zeilenablenkfrequenz und

der Halbbildfrequenz

des empfangsseitigen Bildwandlers (24) ist.

3. Bildübertragungseinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der empfangsseitige Bildspeicher (22) die gespeicherten Bildsignale an den Bildwandler (24) mit dessen Teilbildfrequenz liefert.

4. Bildübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der senderseitige Umsetzer bei der Aufnahme eines unbewegten Objektes die Teilbildfrequenz für die Ablenkung des senderseitigen Bildwandlers (10) derart bestimmt, daß sie niedriger als die Teilbildfrequenz für die Ablenkung des empfangsseitigen Bildwandlers (24) ist.

5. Bildübertragungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der senderseitige Umsetzer bei der Aufnahme eines bewegten Objektes die Bildinformation mit der gegenüber der Teilbildfrequen·' des empfangsieitigen Bildwandlers (24) niedrigeren Frequenz In den empfangsseitigen Speicher (22) eingibt.

6. Bildiibertragungseinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Erteugung der Videosignale, welche die Bildinformation eines Objektes (18) enthalten, und die Wiedergabe dieser Bildinformation mit dem empfangsseitigen Bildwandler von dem senderseitigen Umsetzer (F i g. 2) derart steuerbar ist, daß in beiden Fällen dieselbe Horizontalablenkfrequenz benutzt wird.

Die Erfindung betrifft eine Bildübertragungseinrichtung zur Übertragung von Bildsignalen über eine Nachrichtenstrecke mit auf Tonfrequenzen begrenzter Bandbreite, mit einem senderseitigen Bildwandler, Bildspeicher und Umsetzer zur Abtastung der BiIdinformationen und Umsetzung der Abtastwerte in Signale mit einer der Nachrichtenstrecke entsprechenden Bandbreite, sowie mit einem empfangsseitigen Umsetzer, Bildspeicher und Bildwandler zur

ίο Rückumwandlung der Signale in ein Bild.

Mit bekannten Einrichtungen dieser Art (US-PS 2 878 310) soll es möglich gemacht werden, im Rahmen einer Gegensprechverbindung eine Fernsehbildinformation zu geben, wobei zur Übertragung der Bildinformation die normalen, für Sprachfrequenzen ausgelegten Anlagen und zur Bildwiedergabe normaler Fernseheinrichtungen verwendet werden. Wenn das Objekt eine bewegte Szene ist, kann ein Bildspeicher verwendet werden, wie er in der USA.-Patentanmeldung 152 746 vom 14. Juni 1971 beschrieben ist, um jeweils ein Fernseheinzelbild einzeln übertragen zu können und somit die Bildüber tragune über eine Fernsprechverbindung durchführen zu können, ohne die Bandbreite zu benötigen, die man ansot.sten beim Übertragen von Laufbildern zur Verfügung haben muß.

Die bekannten Bildübertragungseinrichtungen bringen jedoch häufig unerwünschte Störungen mit sich. So treten bei der Wiedergabe des Bildes auf der Empfangsseite oft unerwünschte Doppelkonturen auf, sogenannte »Geistesbilder«, die mit geringer Helligkeit über oder unter dem Hauptbild erscheinen. Solche Doppelkonturen werden häufig dadurch hervorgerufen, daß entsprechende Abtastwerte aufeinanderfolgender Bildpunkte auf der Empfangsseite nicht in räumlich nebeneinanderliegender Anordnung wiedergegeben werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die Unzulänglichkeiten der bekannten Einrichtungen zu beseitigen und eine Einrichtung der in Frage stehenden Art zu schaffen, welche eine weitgehend störungsfreie Bildwiedergabe gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der senderseitige Umsetzer einen Frequenzmodulator zur Umsetzung der Abtastwerte in tonfrequenzmodulierte Schwingungszüge enthält und daß die Folgefrequenz bei der Übertragung der aufeinanderfolgenden Abtastwerte entsprechenden Schwingungszüge über die Nachrichtenstrecke ein unterhalb

5" der Zeilenablenkfrequenz liegendes Vielfaches der Bandbreite der Nachrichtenstrecke beträgt und außerdem um einen Faktor gleich dem halben Verhältnis zwischen Abtastfrequenz und Zeilenablenkfrequenz kleiner als die Halbbildfrequenz des empfangsseitigen Bildwandlers ist. Durch diese erfindungsgemäße Abstimmung der Übertraglingsfrequenz der Abtastwerte wird den Bandbreiteneigenschaften der Nachrichtenstrecke und den Anpassungserfordernissen der sender- und empfangsseitigen Einrichtungen Rechnung getragen. Hierdurch können unerwünschte Doppelkonturen im wiedergegebenen Bild weitgehend ausgeschaltet werden, wobei nur eine in der Praxis nicht störende geringfügige Unscharfe in Kauf zu nehmen ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bildübertragungseinrichtung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Dar-