DE2411221A1 - Schaltungsanordnung zur behandlung von ueber einen tonfrequenzkanal zu uebertragenden videosignalen - Google Patents

Description

7660 - 74- Ks/Sö

U. S. Serial No: 339,192
Filed: March 8, 1973

Schaltungsanordnung zur Behandlung von über einen Tonfrequenzkanal zu übertragenden Videosignalen

In der USA-Patentanmeldung 257 4-12 mit dem Titel "Telephone Image Transmission System" ist ein System beschrieben, mit welchem unbewegte Bilder eines dreidimensionalen Objekts fernsehmässig über Nachrichtenkanäle wie nicht-entzerrte Fernleitungen eines (für Sprache ausgelegten) Fernsprechnetzes übertragen werden können. Dieses System enthält eine Fernsehkamera zur kontinuierlichen Lieferung eines Fernsehsignals an eine Speicherröhre, in welcher ein einzelnes Fernseh-Vollbild "eingefroren" werden kann, -^as gespeicherte Einzelbild, d.h. das zu übertragende Bild, wird dann in ein niederfrequentes (tonfrequentes) Signal umgesetzt, um es über einen F_prnsprechkanal an eine entfernte Empfangsstation zu senden. In der Empfangsstation befindet sich eine zweite Speicherröhre, um die Information des tonfrequenten Sendesignals zu speichern. Nach beendeter Übertragung wird die in der Empfangsstation ge speicherte Information zum Zwecke der Sichtbarmachung auf einem Monitor wieder in ein Fernsehsignal zurückverwandelt, ^as übertragene Signal ist im wesentlichen frequenzmoduliert, d.h. seine

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Augenblicksfrequenz ist direkt der Helligkeit des gerade übertragenen gespeicherten Bildpunkts proportional.

Ein solches Bildübertragungssystem arbeitet im "Simplexverkehr", wenn die Übertragung stets in derselben Richtung über die Fernsprechverbindung erfolgt. Bei einem für bedingtes Gegensprechen, d.h. für den sogenannten "Halbduplexverkehr" ausgelegten System kann die Übertragung in beiden Richtungen erfolgen, allerdings nicht gleichzeitig. Eine Fernsprech-Übertragungsstrecke ist ein eher "hartes" Medium für die besagten Fernsehsignale, insbesondere weil ihr Einfluß auf den Rauschabstand und die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Signale zu einer Begrenzung der Dynamik führen. Weil sich das in der genannten Patentanmeldung beschriebene Syäem hauptsächlich mit der Übertragung von BiIdinformationen befaßt, läßt sich eine Einsparung an Dynanik dadurch erreichen, daß man die gespeicherten Fernseh-Synchronisiersignale aus der tatsächlich über den Fernsprechkanal gesendeten Information entfernt. Versuche haben gezeigt, daß durch denAuaschluß dieser Signale von der Übertragung die gesamte Dynamik für die Bildinformation um etwa 20 bis 30 % vergrößert werden kann.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung enthält eine Klemm schaltung und einen Verstärker, um die Synchronisierkomponenten des Fernsehsignals zurückzuweisen und die Bildkomponenten zu verstärken und weiterzugeben. Im verstärkenden Teil dieser Schaltungsanordnung befindet sich ein die Verstärkung regelndes

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Potentiometer, mit welchem der Betrag des dem Übertragungskanal zugeführten Bildsignals eingestellt werden kann, und zwar derart, daß der Schwarzwert des Signals im wesentlichen konstant bleibt. Ferner ist ein Dreiwegschalter vorgesehen, um eine Beobachtung entweder des zu übertragenden verstärkten Bildsignals oder der "Schwarz-und "Weiß"-Bezugsspannungspegel zu gestattet, wobei letztere mit den Normen des Übertragungssystems für die Schwarz- und Weiß-Bezugswerte vergleichbar sind. Abhängig davon, inwieweit die Extremwerte des verstärkten Bildsignals mit diesen Bezugspegeln übereinstimmen, kann die Bildsignalamplitude durch Verstärkungsregelung verstellt v/erden, um die gesamte mögliche dynamik des Übertragungssystems auszunutzen. Auf diese Weise läßt sich ein maximaler Rauschabstand erhalten.

Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung erläutert. Diese Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Freilegung der Bildsignale, die ein Potentiometer zur Verstärkungssteuerung ohne Änderung des Schwarzwerts enthält.

Der als Klemmschaltung dienende Teil der Schaltungsanordnung enthält drei Transistoren 10, 12 und 1*4 und ein erstes Potentiometer 16. Die Emitter der (PNP-) Transistoren 10 und 12 sind zusammengefaßt und über einen Wiederstand 18 an eine erste Betriebsspannungsquelle +V^, angeschlossen. ^Jer Emitter des (NPN-) Transistors 14 ist einerseits mit dem Schleifer des Potentiometers 16 und andererseits über einen wie dargestellt gepolten Elektrolytkondensator 20 mit einem Bezugspotential (Masse) verbunden. Bei der in' der weiter unten stehenden Tabelle angegebenen Dimensionierung der Schaltung ist ein Widerstand 22 vorgesehen, der den Kollektor des Transistors 12 mit einer zweiten Betriebsspannungsquelle -Vo verbindet. Der Kollektor des Transistors 10 ist ebenfalls an diese ?etriebsspannungs-

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quelle angeschlossen. Die Basis des Transistors 14 ist direkt an den Kollektor des Transistors 12 angeschlossen. Die Kasxs des Transistors 12 ist über einen Widerstand 26 mit dem Bezugspctential (Masse) _und über einen zweiten Widerstand 28 mit einer dritten Betriebsspannungsquelle +V, verbunden. An der Eingangsklemme 32 werden positiv gerichtete Steuersignale 30 zugeführt, die über einen Halbleitergleichrichter J)¹V zur Basis des Transistors 10 gelangen. Die Basis des Transistors erhält ihre Vorspannung von der Spannungsquelle +V₇. über einen Widerstand 33. Das der ^etriebsspanrmngsquelle + ^rz abgewandte Ende des Widerstands 36 ist mit der Anode des Gleichrichters 34- verbunden. Die i'lemmsehaltung hat schließlich noch einen v/eiteren Widerstand 38, der mit dem !Potentiometer 16 eine zwischen einer vierten Betriebsspannungsquelle -V₂, und Masse liegende Reihenschaltung bildet.

Der verstärkende Teil der Schaltungsanordnung besteht aus zwei Transistoren 50 und 52 und einem zweiten Potentiometer 5^-. Die Emitter der (THW-) Transistoren 50 und 52 sind über zwei gleich große Widerstände 56 und 58 miteinander verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen diesen beiden Widerständen ist über einen weiteren Widerstand 6C an die .^etriebsspannungsquelle -V₀ angeschlossen. Die Basis des Transistors 50 ist direkt mit dem Plollektor des Transistors 14 verbunden, und die Basis des Transistors 52 ist einerseits über einen Widerstand 62 mit Masse und andererseits über einen Widerstand 64 mit der '•etriebsspannungsquelle -V. verbunden. Die 3asis des Transistors 50 liegt an der einen Platte eines Kondensators 66, dessen andere Platte mit einer Eingangsklemme 68, und, über einen Widerstand 7'0, mit Masse verbunden ist. Der verstärkende Teil der Schaltungsanordnung hat schließlich noch eine direkte V_erbindung zwischen dem Kollektor des Transistors 52 und Masse. Das zweite Potentiometer 5^ ist -wischen denKollektor des

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Transistors 5'-; und Masse geschaltet. Der Schleifer des Potentiometers 54- ist mit dem Anschluß 1 einas Dreiwegschalters 80 verbunden, dessen andere Anschlüsse mit den Zahlen 2 und 3 bezeichnet sind.

Dem Dreiwegschalter 80 sind zwei v/iderstände 82 und 84- zugeordnet, die in Reihe zueinander zwischen der Bezugsspannungsquelle -V^ und Masse liegen. Ein beweglicher Kontakt 86 verbindet eine Ausgangsklemrae 88 entweder mit dem Bildsignalanschluß 1 oder mit dem "Schwarz"-Anschluß 2 (d.h. mit Bezugspotential) oder mit dein "Weiß"-Anschluß 3, d.h. mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 32 und S4-. Die Ausgangsklemme 88 ist ihrerseits mit den Signalübertragungsschaltungen verbunden, die das Bildsignal schließlich auf die Tonfrequenz-Übertragungsstrecke geben. V/ie in der Zeichnung dargestellt, besteht das an der Eingangsklemme 68 zugeführte Videosignal aus einem negativen Gesamt-Signal, welches sowohl die Bildinformation als auch die Synchronisierinformation enthält.

Beim Betrieb der Schaltungsanordnung werden die Horizontalsteuerimpulse 30 durch die PNP-Transistoren 10 und 12 verstärkt, und "pegelverschoben" um den NPN-Kl emmtrans is tor 14-in den leitenden Zustand zu bringen.-Während der Dauer des Steuerimpulses verbindet der Transistor 14- die Basis des NPN-Transistors 50 mit dem Klemmspannungskondensator 20. Die-' ser Kondensator wird fortlaufend auf eine Spannung aufgeladen, die durch die Schleiferstellung des Potentiometers 16 bestimmt ist. Hierdurch wird die Basis des Transistors 50 während der Dauer jedes Horizontalsteuerimpulses des an der Klemme zugeführten Eingangssignals mit einer niederohmigen ;einstellbaren negativen Spannungsquelle verbunden.

Wenn die Transistoren 10 und 12 vom ENP-Leitungstyp und die Transistoren 14-, 50 und 52 vom NPN-Leitungstyp sind, liefert der Transistor 52 eine Bezugsspannung für.den Emitter des

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Transistors 50. Wenn das Potentiometer 16 so eingestellt ist, daß die Basisspannung am Transistor 50 während des Horizontalsteuerintervalls gerade ihren Sperrwert hat, dann leitet der Transistor 50 immer dann, wenn das seiner Basis zugeführte Signal positiver als die Klemmspannung ist. Auf diese Weise wird das Videosignal, mit Ausnahme der Horizontal- und Vertikal-Eynehronis'ierkomponenten, verstärkt, und seine am Schleifer des Potentiometers 5^ abgegriffene Amplitude hängt von der gewählten Einstellung ab. Der "Schwarzwert" ist gleichbedeutend mit der Sperrung des Kollektorstroms des Transistors 50, d.h. er wird dargestellt durch die Kollektor-Versorgungsspannung (im vorliegenden Fall Null Volt). Aus diesem Grund kann die Amplitude des dem Schalteranschluß 1 zugeführten Videoausgangssignals durch Verstellung des Schleifers des Potentiometers 54- geändert werden, ohne daß sich der Schwarzwert des Signals in irgendeiner Weise ändert.

Die "imensionierung der dem Dreiwegschalter 80 zugeordneten Widerstände -22 und 8^y4· hängt davon ab, welche Spannung man der Fernsprechverbindung höchstenfalls noch zuführen kann, ohne daß beträchtliche Rauschprobleme auftreten. 3ei einer praktischen Ausführungsform des Ubertragungssystems, welches gemäß der oben genannten Patentanmeldung aufgebaut war, lag dieser maximale Spannungswert in der Größenordnung von -C,5 Volt. Diese Spannung stellt den "Weißwert" dar und ist am Anschluß 3 des Schalters 80 vorhanden. ^Trn mit dem verwendeten Fernsprechkanal die größtmögliche Dynamik zu erreichen, kann man das am Schalteranschluß 1 erscheinende Videosignal auf einem Kathodenstrahl-Oszillographen beobachten und den Schleifer des- Potentiometers 54-so lange verstellen, bis die maximalen Extremwerte des Videosignals mit dem Bezugspotential und dem -0,5 Volt-Potential übereinstimmen, die am "3chwarzwert"-Anschluß 2 und am "Weißwert"-Anschluß 3 des Schalters liegen. Bei Verbindung des beweglichen Kontakts 86 des Schalters 80 mit dem Schalteranschluß 1 läßt sich unter Beobachtung des an der Ausgangsklemme erscheinenden Signals die richtige Potentiometereinstellung be-

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stimmen, um sicherzustellen, daß das Videosignal den Normen des Übertragungssystems für die Schwarz- und Weiß-3ezugswerte entspricht. Von der Klemme 88 wird das Videosignal dann mit richtiger Amplitude und richtigen Extremwerten auf die weiteren Schaltungen zur Übertragung über den i.iederfrequenzk'anal gekoppelt.

Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Werte oder Typen der inder Schaltungsanordnung verwendeten Bauelemente beschränkt. Die nachstehende Tabelle gibt lediglich ein Dimensionierungsbeispiel für die Schaltnngsanordnung an, welches sich in einer Ausführungsform der Erfindung als brauchbar erwiesen hat.

	18	20	Widerstände:	58	120 Λ
	22	66	Ί "ir O	60	1,5 kil
	26	10	10 k£l	62	2 kXL
	28	12	3 k£i	64	820 Π
	36	14-	3 kO.	70	75 α
	38	5')		82	2,4 kil
	56	52	O T/· ^\	84	220 £1
		120 fL		Potentiometer 16
Kondensator		4,7 ^F-
Il		0,1 ^F	54
Transistor		2N 3638 Λ	Betriebsspannung
It		2N 3638 A
It		40361
It		2N 3643
It		2N3643

0-500-fl 0-50OiI

+15 Volt

- 15 " + 6 "

Gleichrichter

1N 914

Die vorstehend anhand der Zeichnung im einzelnen beschriebene

Schaltung ist lediglich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, d.h. es sind auch verschiedene andere Ausgestaltungen möglich, ohne den '-'ereich der Erfindung zu verlassen»

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Natürlich ist es zur korrekten Wiedergabe der übertragenen rildinforniation notwendig, die von der Übertragung ausgeschlossene Synchronisierinformation irgendwann später wieder einzufügen. Ein einfacher Weg hierzu besteht darin, vor der Bildübertragung ein zeitlich genau auf den Übertragungsbeginn abgestimmtes Steuersignal zu senden, mit welchem in der Empfangsstation ein Oszillator eingeschaltet wird, der die Slektronenstrahlabtastung in der Smpfangsseitigen Speicherröhre und Bildwiedergaberöhre so regelt, daß der Hinlauf und die Rücklaufaustastung synchronisiert wird. Gegenüber einem fortwährend erscheinenden ,Synchronisiersignal, welches zusammen mit dem gewünschten Informationsinhalt übertragen wird, erreicht man beispielsweise mit einem hochstabilen Taktgeber eine kleine Verbesserung der Betriebsdaten.

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   Schaltungsanordnung für eine Einrichtung zur Bildübertragung, in welcher ein Tonübertragungskanal mit begrenzter Dynamik dazu verwendet wird, ein bestimmtes Einzelbild aus einer Bildsignale und Synchronisiersignale enthaltenden Fernsehinformation an eine entfernte Empfangsstation zu übertragen, gekennzeichnet durch:

   eine erste Schaltung (50, 52), welche die Bild- und Synchronisier signale empfängt und verstärkt;

   eine zweite Schaltung (10, 12), welche die erste Schaltung während der . Zeiten des Auftretens der zum Einzelbild gehörenden Synchronisiersignale unwirksam macht, so daß nur die zum Einzelbild gehörenden Bildsignale verstärkt werden;

   eine dritte Schaltung (14, 16), die verstärkte Ausgangssignale von der ersten Schaltung ableitet und eine veränderbare Impedanz (16) zur "instellung der Amplitude des abgeleiteten Ausgangssignals enthält, und zwar bezogen auf einen im wesentlichen festen Qleichspannungspegel, der dem durch die dritte Anordnung während der Synchronisiersignalzeiten abgeleiteten Signalpegel entspricht, wenn die erste Anordnung unwirksam ist;

   und eine vierte Schaltung (80) zur Kopplung des Ausgangssignals auf den Tonübertragungskanal zum Zwecke der Übertragung an die entfernte Empfangsstation.

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2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schaltung (14-, 16") ein verstärktes Ausgangssignal einstellbarer Amplitude ableitet, die auf einen Gleichspannungspegel von O 7olt bezogen ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tonubertragungskanal ein ihm zugeführtes Signal vorgegebener Amplitude zur Übertragung bringt und daß die dritte Schaltung M 4-, 16' ein Aus gangs signal einer Amplitude ableitet, die auf die vorgegebene Amplitude einstellbar ist.
4. 4. "Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte .Schaltung (14, 16) ein Potentiometer (16 > enthält.

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