DE601114C

DE601114C - UEbertragungsverfahren fuer die Bildtelegraphie und das Fernsehen

Info

Publication number: DE601114C
Application number: DEI42621D
Authority: DE
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1930-09-19
Filing date: 1931-09-19
Publication date: 1934-08-08
Also published as: FR723018A; GB363979A; US1849818A

Description

Eine der Schwierigkeiten beim Fernsehen besteht darin, eine getreue Verstärkung der ausgesandten Impulse über den weiten Frequenzbereich dieser Impulse zu erzielen. Man kann annehmen, daß die geringste Frequenz, die der Verstärker getreu verarbeiten muß, entsteht, wenn die obere Hälfte des Bildes hell und die untere Hälfte dunkel ist und das Abtasten in waagerechter Richtung erfolgt. Bei 20 BiIdwechseln in der Sekunde würde sich dann als Minimalfrequenz 20 Hz ergeben. Nimmt man 60 Abtastzeilen mit 60 Bildpunkten in der Zeile an, so würde die Höchstfrequenz, da auf eine Zeile 30 Hell-Dunkel-Folgen entfallen können, 20 χ 30 X 60 = 36 000 Hz sein.

Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird dieser zu verstärkende Frequenzbereich beträchtlich dadurch eingeengt, daß die zu verstärkende Minimalfrequenz von der Zahl der Bilder pro Sekunde, also 20, auf die Zahl der pro Sekunde abgetasteten Zeilen, also in dem angenommenen Beispiel auf 1200 Hz, erhöht wird. Dies wird auf folgende Weise erreicht.

Während des Abtastens einer Zeile wird zugleich die mittlere Helligkeit der Bildpunkte der Zeile ausgewertet und hieraus ein Hilfsimpuls abgeleitet, der dem abgetasteten Bildstrom am Schluß der Zeile hinzugefügt wird. Größe und Vorzeichen dieses Hilfsimpulses können durch Vergleich der mittleren Zeilenhelligkeit mit einem willkürlich eingestellten, der mittleren Bildhelligkeit etwa entsprechenden Niveau bestimmt werden. So läßt es sich erreichen, daß, selbst wenn eine ganze Zeile keine Helligkeitsunterschiede zeigt, doch eine Bildstromperiode für jede Zeile entstehen muß, so daß die Zeilenfrequenz die untere Grenze des zu übertragenden Frequenzbandes ist.

Es sind zwar schon Verfahren zur Durchführung einer Synchronisierung, insbesondere von Fernsehgeräten, bekannt, welche einen am Ende jeder Bildzeile ausgelösten und durch seine Amplitude von den zur Steuerung der Bildintensität dienenden Zeichen unterschiedenen Impuls zur Regelung der Abtastgeschwindigkeit am Empfänger benutzen. Der Synchronisierungsimpuls hat jedoch bei diesen Verfahren eine konstante, von dem Bildinhalt unabhängige Amplitude. Die bei der Bildabtastung entstellenden Ströme einschließlich der Synchronisiersignale bilden daher ein Frequenzgemisch, in welchem die Zahl der Bildwechsel in der Zeiteinheit, also beispielsweise 20, als Grundfrequenz zu betrachten und bei der Festlegung des Frequenzdurchlaßbereiches der Verstärker zu berücksichtigen ist. Die Zeilenimpulse sind in dem Frequenzgemisch deutlich , erkennbar, sie bilden jedoch nicht die tiefste

Frequenz, sondern nur eine harmonische derselben.

Wenn man nun darauf ausgeht, keine tiefere Frequenz als die Zeilenfrequenz sich ausbilden zu lassen, muß man dafür Sorge tragen, daß die beim Abtasten einer Zeile ausgelösten Bildströme zusammen mit dem Hilfsimpuls bzw. Synchronisierimpuls am Ende derselben eine volle Periode eines Wechselstromes ergeben.

ίο Das besagt jedoch nicht bloß, daß der Augenblickswert des Stromes in gleichen Zeitabständen denselben Betrag durchlaufen muß, sondern es ist ferner erforderlich, daß das über eine Zeile genommene Zeitintegral des Stromes den Wert Null liefert.

Die vorliegende Erfindung besteht nun gerade darin, daß die Amplitude des Hilfsimpulses so gewählt wird, daß der über eine Zeile genommene Mittelwert des Stromes Null wird. Dann

ao stellt die Zeilenfrequenz tatsächlich die tiefste bei der Übertragung zu berücksichtigende Frequenz dar.

An Hand der Abb. 3 bis 5 soll die Theorie der vorliegenden Erfindung erläutert werden. In jeder dieser Abbildungen stellt der Abstand A die Zeit dar, während der eine Bildzeile abgetastet wird, und die Strecke B die dem Hilfsimpuls zur Verfugung gestellte Zeit. In Abb. 3 ist angenommen, daß die ganze Abtastlinie in einem dunklen Teil des Bildes liegt und einen konstanten positiven Wert gegenüber einem mittleren Niveau liefert. Das Rechteck 1 stellt diesen Impulswert dar. Am Ende der Zeile wird ein entgegengesetzter Impuls 2 erzeugt von etwa gleichem Energieinhalt, damit eine vollständige Periode für diese Abtastlinie entsteht. In Abb. 4 ist angenommen, daß die Abtastlinie auf der ersten Hälfte gleichmäßig dunkel und auf der zweiten Hälfte gleichmäßig hell ist. Infolgedessen ist das positive Rechteck 3 gleich dem negativen Rechteck 4. Es wird dann kein Hilfsimpuls erzeugt. In Abb. 5 zeigt die Linie 5

'■" die Impulse, wenn die Abtastlinie verschiedene Mengen von hellen und dunklen Elementen enthält. Am Ende der Zeile ist ein Hilfsimpuls 6 von positivem Wert gezeichnet, der der Summe der beiden negativen Flächen 7 und 8 minus der positiven Fläche 9 entspricht.

Ein Gerät, mit dem dieses Resultat erzielt wird, ist in Abb. 1 schematisch dargestellt. Darin ist 10 eine Nipkow-Scheibe mit den Öffnungen 11 und dem Antriebsmotor 12. Die lichtempfindliche Zelle ist mit 13 bezeichnet. 15 stellt eine Kontaktvorrichtung dar, bestehend aus einem drehbaren Arm 16, der nacheinander über das lange Segment 17 und die beiden kurzen Segmente 18 und 19 gleitet. Dieser Arm ist mit der Scheibe 10 gekuppelt und macht für jede abgetastete Bildzeile eine vollständige Umdrehung. Zu diesem Zwecke ist ein entsprechendes Getriebe 20, 21 vorgesehen. Die durch die Zelle 13 erzeugten Impulse werden durch einen Verstärker 23 verstärkt, dessen Ausgang über einen Teil der Batterie 24 mit dem langen Segment 17 verbunden ist. Der Kontaktarm 16 ist über den Kondensator 25 mit dem Gitter des Verstärkers 26 verbunden, dessen Anodenkreis über den Kondensator 27 zum Ausgangskreis 28 führt. Ein Teil der Photoströme geht zum Verstärker 30, dessen Gitter mit der Batterie 24 und dessen Anode über den Schiebewiderstand 32 mit der Batterie 31 verbunden ist. Der Schieber 33 dieses Widerstandes ist über den Widerstand 34 mit dem Kondensator 35 verbunden. Der Spannungsabfall an dem Teil des Widerstandes 32 zwischen dem Schieber 33 und der Batterie 31 bestimmt das Maß der Einwirkung der Photoströme auf den Kondensator 35. Im Nebenschluß zum Kondensator 35 liegt ein Widerstand 36, der die Zeitkonstante des Kondensators regelt. Zwischen dem Kontaktstück 18 und der Seite des Kondensators 35, die. mit dem Widerstand 34 verbunden ist, liegt die Batterie 37, während das Segment 19 direkt mit der anderen Seite des Kondensators verbunden ist.

Im Betrieb wird der Gegenstand oder Vorgang, dessen Bild übertragen werden soll, in der bekannten Weise abgetastet; die Signalimpulse werden von der Photozelle nach Verstärkung durch den Verstärker 23 über das lange Segment 17 und den Arm 16 zu dem Verstärker 26 und von dort zum Ausgangskreis 28 geführt. Die Länge des Segments 17 ist so bemessen, daß der Arm 16 mit ihm während der Abtastung einer ganzen Zeile in Berührung ist, so daß während dieser Zeit die Signalimpulse in der üblichen Weise übertragen werden. Während des Abtastens der Zeile erzeugt nun der veränderliche Strom im Anodenkreis des Verstärkers 30 eine entsprechende veränderliche Ladung des Kondensators 35. Geht nun am Ende der Zeile der Arm 16 vom Segment 17 auf das Segment 18 über, ohne dabei 17 und 18 kurzzuschließen, so kommt der Ausgangskreis 25, 26, 27, 28 in Verbindung mit Kondensator 35 und Batterie 37. Wenn die Spannung des Kondensators 35 die der Batterie übertrifft, so bewirkt diese einen Impuls von bestimmtem Vorzeichen zum Ausgangskreis. Wenn umgekehrt die Batterie eine größe Spannung hat als der Kondensator, so wird dadurch ein Impuls von entgegen- ;esetztem Vorzeichen herbeigeführt. Wenn der Arm 16 nunmehr auf das Segment 19 übergeht und dadurch die Segmente 18 und 19 zuerst kurzschließt, entlädt sich der Kondensator 35 bis zur Spannung der Batterie 37 bzw. er ladet sich bis auf die Spannung der Batterie auf. Vom Segment 19 gelangt der Kontaktarm 16 nun wieder auf das lange Segment 17, was dem Beginn einer neuen Zeile entspricht.

Bei dieser Arbeitsweise nimmt der Kondensator 35 während des Abtastens einer Zeile Energie auf bzw. gibt Energie ab in Abhängigkeit von den Bildströmen, so daß seine Ladung am Ende der Abtastung der Zeile die mittlere Helligkeit der Zeile wiederspiegelt. Nach Abtastung der Zeile wird die resultierende Spannung des Kondensators 35 mit derjenigen der Batterie 37 verglichen. Wenn die beiden Spannungen gleich sind, wird kein Hilfsimpuls erzeugt; wenn die Kondensatorspannung geringer ist als die der Batterie 37, wird ein Impuls von bestimmtem Vorzeichen, wenn die Spannung des Kondensators größer ist, ein Hilfsimpuls von entgegengesetztem Vorzeichen erzeugt. In jedem Falle ist die Größe des Impulses proportional der Differenz zwischen den Spannungswerten, die von den hellen und dunklen Teilen der Zeile geliefert werden.

Im Empfänger wird die Wirkung des Hilfsimpulses auf das Empfangsbild zweckmäßig durch optische Abblendung des Empfangslichtes während der Dauer des Hilfsimpulses verhindert.

Bei der Ausführungsform gemäß Abb. 2 sind die Verstärker 23 und 30 nicht zur Verstärkung von Gleichstromimpulsen geeignet, da sie widerstandskapazitätsgekoppelt sind und somit nur die Frequenzen der Bildsignale verstärken. Bei dieser Ausführungsform wird die Gleichstromkomponente der dem Segment 18 zugeführten Spannung von Hand durch den Schiebewiderstand 40 geregelt. Man kann jedoch auch eine Hilfsphotozelle verwenden, die in Abhängigkeit von der Mittelhelligkeit des Gesamtbildes das mittlere Potential des Kondensators 35 bestimmt.

Wenn man der Kontaktvorrichtung 15 mehrere parallel geschaltete Gruppen von je drei Kontakten gibt, so kann man dadurch die Drehgeschwindigkeit des Armes 16 entsprechend herabsetzen.

Claims

Patentansprüche:

i. Übertragungsverfahren für die BiIdtelegraphie und das Fernsehen, dadurch gekennzeichnet, daß nach jeder abgetasteten Zeile am Ende der Zeile ein Hilfsimpuls erzeugt wird, der den Mittelwert der beim Abtasten einer Zeile ausgelösten Bildströme zu einer vollen Periode eines Wechselstromes ergänzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsimpuls bestimmt wird durch den Unterschied eines aus der mittleren Helligkeit einer Zeile erzeugten Spannungswertes gegenüber einer willkürlich eingestellten oder automatisch abgeleiteten, etwa der mittleren Helligkeit des Gesamtbildes entsprechenden Spannung.
3. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Speicherkondensator, der durch die während der Abtastung einer Bildzeile erzeugten Bildspannungen aufgeladen wird und durch seine Entladung nach Abtastung einer Zeile den Hilfsimpuls erzeugt.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Speicherkondensator eine voreingestellte Ruhespannung liegt, welche durch die bei der Abtastung einer Zeile erzeugten Bildspannungen beeinflußt wird. '
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruhespannung des Speicherkondensators von einer einstellbaren Spannungsquelle geliefert wird.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruhespannung des Speicherkondensators durch eine Hilfsphotozelle geliefert wird, die entsprechend der mittleren Bildheiligkeit eingestellt ist.
7. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6, gekennzeichnet durch einen mit dem Abtastmechanismus umlaufenden Umschalter, welcher den die Bildströme weiterführenden Ausgangskreis während der Abtastung einer Zeile mit dem Photozellenausgang nach Beendigung jeder Zeilenabtastung mit dem den Hilfsimpuls erzeugenden Speicherkondensator verbindet.
8. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter vor Beginn einer neuen Zeile den Speicherkondensator wieder auf die Ruhespannung zurückführt. ■
9. Verfahren zum Empfang der nach den Ansprüchen 1 bis 8 übertragenen Bilder, dadurch gekennzeichnet, daß der jeder Bildzeile angefügte Hilfsimpuls durch optische Abblendung im Empfänger vom Bildaufbau ferngehalten wird.

Hierzu I Blatt Zeichnungen