DE689146C - Verfahren zur Bildzerlegung in Fernseh- und Bilduebertragungsanlagen - Google Patents

Verfahren zur Bildzerlegung in Fernseh- und Bilduebertragungsanlagen

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DE689146C
DE689146C DE1935F0079685 DEF0079685D DE689146C DE 689146 C DE689146 C DE 689146C DE 1935F0079685 DE1935F0079685 DE 1935F0079685 DE F0079685 D DEF0079685 D DE F0079685D DE 689146 C DE689146 C DE 689146C
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    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/14Picture signal circuitry for video frequency region
    • H04N5/20Circuitry for controlling amplitude response
    • H04N5/205Circuitry for controlling amplitude response for correcting amplitude versus frequency characteristic
    • H04N5/208Circuitry for controlling amplitude response for correcting amplitude versus frequency characteristic for compensating for attenuation of high frequency components, e.g. crispening, aperture distortion correction
    • HELECTRICITY
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    • H04N3/10Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical
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Description

  • Verfahren zur Bildzerlegung in Fernseh- und Bildübertragungsanlagen Bei dem üblichen Bildzerlegungsverfahren wird das Bildfeld mit einer Öffnung von Bildpunktgröße in einer vorher bestimmten Bahn durchlaufen. Die Helligkeit einander folgender Flächenteile des Bildfeldes steuern durch Einwirkung auf ein lichtempfindliches Organ einen Strom. Die endliche Größe der Zerlegeröffnung erzeugt hierbei eine Erscheinung, die als Konturenverschleifung bekannt ist. Eine plötzliche Änderung der Helligkeit zwischen den einzelnen Punkten des Bildfeldes, z. B. eine scharfe Trennungslinie zwischen zwei kontrastreichen Lichtwerten, wird durch einen Strom wiedergegeben, der allmählich ansteigt, und zwar in der Zeit, die die Öffnung benötigt, um über diese Lichtkante hinwegzulaufen. Scharfe Linien werden also entsprechend der Öffnungsgröße verwischt. Dies geschieht beim Sender. Eine weitere ähnliche Verwischung findet aber auch beim Empfänger statt, so daß die Wirkung sich verdoppelt. Die- Erfindung hat eine Vermeidung dieser Konturenverschleifung beim Sender ' zum Gegenstand, um auf diese Weise die Gesamtverzerrung' zu verringern." Es ist zwar ein Verfahren bekannt geworden, bei dem an Stelle der jeweiligen Bildpunkthelligkeit selbst deren zeitliche Integrale oder derDifferentialquotient übertragen wird. Im ersteren Falle ergeben sich geringere, im zweiten Falle höhere Anforderungen an die Übertragung. Beide Möglichkeiten werden bei dem Verfahren gemäß derErfindung nicht benutzt,- sondern die ausgesandte Trägeramplitude entspricht stets der jeweiligenBildpunkthelligkeit. Es tritt nur vorübergehend .am Sender der Integralwert auf, .aus dem jedoch durch eine elektrische Differentiation noch am Sender die Bildpunkthelligkeit selbst wiedergewonnen wird. Die Gesamtintensität einer veränderlichen Anzahl von Bildpunkten entspricht dem Integralwert, die zeitliche Änderung dieser Gesamtintensität stellt wieder die Bildpunkthelligkeit selbst dar.
  • Bei den üblichen Sendeverfahren wird die mittlere Bildhelligkeit durch eine Gleichstromkomponente dargestellt. Bei der Übertragung dieser Komponente ergeben sich Schwierigkeiten. Gemäß der Erfindung werden auch diese Schwierigkeiten behoben, da sie eine Übertragung der mittleren Bildhelligkeit gemeinsam mit* dein Belichtungsschwankungen von Punkt zu Punkt über den gleichen Kanal ermöglicht.
  • Der Erfindungsgegenstand sei an Hand der Figuren erläutert.
  • Fig. i zeigt die Erfindung als Ausführungsbeispiel in ihrer Verwendung an einer an sich bekannten Zerlegerröhre mit Abtastsonde; Fig. z zeigt einen Querschnitt durch die Abtastsonde der Röhre i-; Fig. 3 eine Ansicht der Abtastsonde mit der länglichen Abtastöffnung gemäß der Erfindung; .
  • Fig. 4., 5 und 6 zeigen verschieden geformte Abtastöffnüngen; Fig. 7 gibt die Wellenform, die mit dem Oszillator 17 der Fig. i erzeugt wird, wieder; a Fig.8 ist eine schematische Darstellung eines Bildfeldes; Fig. 9 ist eine Teilansicht eines Paares von Abtastscheiben, die die Anwendung der Erfindung auf mechanisches Abtasten darstellt; Fig. io stellt die Wellenform dar, die in einer einzigen Abtastperiode durch die Anordnung der Fig.i erzeugt wird; Fig. i i zeigt die durch die Anordnung der Fig.9 erzeugte Wellenform.
  • Gemäß der Erfindung wird auf eine längliche, einer Bildzeile entsprechende Zerlegeröffnung ein gleichmäßig zu- oder abnehmender Anteil der Bildpunkte einer Zeile zur Einwirkung gebracht, ,und die Änderung der Gesamtintensität der auf die Zerlegeröffnung wirkenden Bildpunkte als Bildsignal benutzt. Die Kante der Öffnung wird über das Bildfeld in Längsrichtung bewegt und schließt so eine veränderliche Fläche des Bildfeldes ein. Auf diese Weise ändert sich die von der Öffnung umschlossene Fläche dauernd, wobei vollständige Zeilen der zu zerlegenden Fläche nach und nach freigelegt und wieder verdeckt werden. Diese Freilegung und das Verdecken erfolgt vorzugsweise mit verschiedener Geschwindigkeit. Dies erreicht man bei der bekannten Zerlegerröhre mit Abtastsonde dadurch, daß man die Ablenkspulen, die das Elektronenbild über die Sondenöffnung hinwegführen, mit einem Strom von sägezahnförmigem Kurvenverlauf speist.. Hierbei bleibt durchaus offen, ob das Freiegen langsam und das Abdecken rasch erfolgt oder ob das umgekehrte Verfahren angewendet wird.
  • So wird ein Strom erzeugt, der ein Minimum (gewöhnlich Null) besitzt, wenn noch kein Teil des Bildfeldes in die Öffnung fällt, und ein Maximum, wenn die Öffnung eine maximale Fläche des Bildfeldes umschließt. Zwischen diesen Werten ändert sich der Strom mit einer Geschwindigkeit, die von der Beleuchtung desjenigen Teiles des Bildfeldes abhängt, das von der vorschreitenden Stirn der Öffnung durchlaufen wird. Die Öffnung integriert gewissermaßen den Beleuchtungseffekt über die ganze umfaßte Bildfläche.
  • Der so erzeugte Strom wird durch eine Induktionsspule geleitet, an der er eine seiner Geschwindigkeitsänderung proportionale Spannung erzeugt. Während der Freilegeperiode haben alle Spannungsstöße das gleiche Vorzeichen, während bei der Verdeckungsperiode die Spannungsstöße entgegengesetztes Vorzeichen aufweisen, da ja beim Abdecken die Stromänderungen in entgegengesetzter Richtung erfolgen als beim Freilegen. Daher haben auch die Spannungsstöße an der Induktionspule entgegengesetztes Vorzeichen. Geschieht das Freilegen allmählich und das Abdecken rasch, so werden vorzugsweise die im ersten Falle erzeugten Stromstöße zur Erzeugung der Bildsignale benutzt - sie seien willkürlich als positiv bezeichnet -, während die entgegengesetzt gerichteten Stromstöße zur Erzeugung der Synchronisierzeichen benutzt werden.
  • Auf der Empfangsseite wird ein Gleichrichter benutzt, so daß die Beleuchtung des Empfängerbildfeldes proportional der Intensität der positiven Stromstöße ist. Die negativen Stromstöße haben hingegen keinen Einfluß auf die Bildhelligkeit.
  • Liegt die in der Bewegungsrichtung der Öffnung vorderste Kante senkrecht zur Bewegungsrichtung, so werden die an der Induktionsspule erzeugten Spannungen eine rechteckige Wellenstirn haben. Der vordere Teil der Öffnung kann jedoch auch so geformt werden, daß beim Vorschreiten der Öffnung über einen Helligkeitssprung die hierbei erzeugten Stromstöße irgendeine gegebene Wellenform besitzen. Eine Siebvorrichtung zur Entfernung unerwünschter Frequenzkomponenten ist in diesem Falle nicht mehr notwendig.
  • Als erstes Ausführungsbeispiel sei die Anwendung einer erfindungsgemäßen Anordnung bei einer Bildzerlegerröhre mit Abtastsonde gewählt. In Fig. i stellt i die evakuierte Glashülle dar, auf deren ebener Wand 2 ein lichtempfindlicher Belag 4. niedergeschlagen ist. Diesem gegenüber befindet sich ein ebenes Fenster 5, vor diesem die Sonde 6, mit der auf die Photokathode gerichteten Öffnung 7. In der Sonde befindet sich die Sammelelektrode 9, die durch die Glasperlen io gehaltert ist. Die Sonde 6 ist über eine Spannungsquelle i i mit der Kathode d. verbunden. Anode 9 liegt über einer Induktion 12 und einem Widerstand i,4 an einer Anzapfung der Batterie i i. _ Die durch ein auf die Kathode -t projiziertes Bild frei werdenden Elektronen werden durch die Spule 15 zu einem Elektronenbild in der Ebene der Öffnung 7 fokussiert. Die Ablenkspulen 16 werden vom Schwingungserzeuger 17 gespeist, und zwar mit einem Strom, der einen sägezahnförmigen Verlauf hat. Dabei wird erreicht, daß das zu übertragende Bild zwischen den ;beiden Maximalwerten des Ablenkstromes über die Abtastöffnung 7 hinweggezogen wird, wobei die Geschwindigkeit im ansteigenden Ast geringer ist als im abfallenden. Der durch die Öffnung eintretende, vorzugsweise durch Sekundäremission verstärkte Elektronenstrom wird von der Anode 9 gesammelt. An der Induktion 12 und dem Widerstand 14 ruft er Spannungsabfälle hervor.
  • Die Kathoden 22 und 24. zweier Röhren (2o und 21) sind mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand und der Induktivität verbunden. Das Gitter 25 der Röhre 2o liegt an der anderen Seite der Induktivität, während das Gitter 26 der Röhre 21 mit einem veränderlichen Kontakt am Widerstand 14 verbunden ist. Die. Anoden 30 und 31 liegen gemeinsam an einem weiteren Widerstand 32, der seinerseits über eine Spannungsquelle 34 mit den Heizdrähten der Röhren verbunden und geerdet ist. Bei 35 und 36 ist ein geeigneter Verstärker angeschlossen.
  • Durch diese Röhrenanordnung wird der Einflüß eines Spannungsabfalls, der in Spule 12 infolge ihres Widerstandes besteht, neutralisiert. Da nämlich die- Schaltelemente 12 und 14 hintereinandergescaltet sind, tritt in 1q. ein proportionaler Spannungsabfall auf, wenn 'die Spannungsabfälle der beiden Elemente auf die Gitter der Röhren in entgegengesetzter Phase wirken. Der Kontakt 27 wird so eingestellt, daß bei Durchgang von konstantem Strom durch die beiden Elemente der Strom in den beiden Anoden ebenso groß ist, als wenn kein Strom fließen würde. Der Strom im Widerstand 32 ist direkt proportional der Spannung, die durch die Induktivität der Spule 12 hervorgerufen wird. Einen ähnlichen Ausgleich des Spannungsabfalls infolge des - Bildstroms kann man natürlich auch erhalten, wenn die Röhre 2o mit dem Photozellenstromkreis durch einen Transformator gekoppelt wird.
  • In Fig. 8 ist die Wirkungsweise dieser Anordnung dargestellt. Das Rechteck 4o möge ein Bildfeld darstellen, die Flächen 41 entsprechen Stellen größter Bildhelligkeit, während 42 und 44 verschiedene Helligkeiten darstellen. Die Zerlegeröftnung 7 schreitet von links nach rechts über das Feld. Hierbei nimmt die Zahl der durch die Öffnung eintretenden Elektronen mit einer Geschwindigkeit zu, die von der Helligkeit des Bildteiles abhängt, das von- der vorderen Kante der Öffnung jeweils durchlaufen wird. Der entstehende Strom ist in Kurve 45 der Fig. 8 dargestellt. Er ist Null dort, wo die Öffnung das Feld zu durchlaufen beginnt, und steigt mit konstanter stetiger Steigung während des Durchgangs durch die Fläche 41- und schwächerer Neigung während des Durchgangs durch die Fläche 42. Beim Durchgang durch die Fläche 44, die schwarz ist, bleibt der_ Strom konstant.
  • Die durch diesen Strom hervorgerufenen induktiven Spannungen sind nicht proportional seiner Stärke, sondern seiner Änderung, d. h. es ist E = L # di/dt. Kurve 46 der Fig. 8 stellt diesen Spannungsverlauf dar.
  • Arri Ende des Abtastvorgangs durchläuft die Öffnung das Feld in entgegengesetzter Richtung, der Strom nimmt kontinuierlich ab, und--die an der Induktivität erzeugten Spannungen sind in zeitlicher Reihenfolge vertauscht und in ihrer Richtung verändert. Dieser Betriebszustand ist in Fig. io dargestellt. Hier sind nur zwei verschiedene Helligkeiten angenommen. Teil So der Kurve-entspricht der größeren, Teil 51 der kleineren Bildhelligkeit. Der Rückwärtsgang erfolgt bei einer Kippschwingung mit einem Stromverlauf, wie in Fig. 7 dargestellt, mit erheblich größerer Geschwindigkeit. Das -ergibt eine größere negative Spannung 5i' beim Durchlaufen des Bildteils 5 i und einen stärker negativen Teil 5o beim Durchlaufen des helleren Bildteils 5o. Die Höhe der Kurve ändert sich mit der Abtastgeschwindigkeit, so daß die Teile unter und über der Nullinie einander flächengleich sind. Die übertragene Welle ist also ein reiner Wechselstrom, dessen Nullachse die Beleuchtung Null anzeigt. Ein derartiger Wechselstrom hat die Eigenschaft, daß er keine tieferen Frequenzen enthält als die Eigenperiode, d. h. in :diesem Falle als die Zeilenfrequenzen. Die mit den üblichen Abtastöffnungen erzeugten Wellen enthalten dagegen alle Frequenzen bis herab zu Null.
  • Wenn die Bildwelle auf einen Träger moduliert wird zum drahtlosen Senden, so ist es offenbar nicht nötig, die gesamte negative Hälfte der Welle zu senden. Die Modulierungseinrichtung kann z. B. derartig eingestellt sein, daß die Nullachse der Kurve der Fig. io etwa 25 oder 30'/o der- mittleren Trägeramplitude darstellt. Der negative Teil der Welle der Fig. io würde daher mehr als ioo % der Modulation erzeugen. Da diese jedoch den Träger nur auf Null reduzieren kann, wird während der Übertragung der gesamten wirksamen Bildamplitude der volle Synchronisierimpuls erhalten.
  • In Fig. 4 bis 6 sind Ausführungformen der Abtastöffnungen 70, 71 und 72 der Abtastelektroden 6, 6' und 6" dargestellt. Der wellenförmige Rand 71 der, Öffnung in Fig. 5 dient z. B. dazu, den Einschwingvorgang beim Durchlaufen eines Helligkeitssprunges auszugleichen.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung gemäß der Erfindung zeigt die Fig.9, und zwar in Anwendung auf die mechanische Abtastung mittels Zerlegerscheibe. Die Scheibe 75 besitzt die üblichen spiralförmigen Öffnungen 76, die aber hier statt runder oder quadratischer Form zu sein, als längliche Schlitze von Bildpunktbreite und Zeilenlänge ausgeführt sind. Eine zweite Scheibe 77 sitzt auf einer Achse parallel der der Scheibe 75.@ Ihr Umfang ist mit sägezahnartig geformten Zacken 79 versehen. Ihre Tiefe ist gleich der Breite der Öffnungen 76 und ihr gegenseitiger Abstand im wesentlichen gleich der Zeilenlänge des Bildes. Man erkennt aus der Figur, daß der Zahn 79' im Begriff ist, die letzte oder 5innere Öffnung der Spirale ruckartig zu verdecken. Öffnung 76' wird dann das Bildfeld durchlaufen. Teil 8o des sich vorwärts bewegenden Zahnes zieht sich vor-der Öffnung zurück, während sich diese vorwärts bewegt, bis sie ihrerseits plötzlich durch das Vorrücken von Zahn 81 bedeckt wird.
  • Fig: i i stellt die durch diese Anordnung erzeugte Wellenform dar. Es wird hier das gleiche Feld abgetastet wie in Fig. io. Die vorschreitende Öffnung 76' zeichnet die Teile 5o und 51 der Kurve. Das Abdecken erfolgt jedoch nicht in gleicher Richtung wie das Abtasten. Die negative Hälfte 82 der Welle besitzt daher, obwohl sie die gleiche Fläche wie die positive Hälfte umfaßt, eine andere Form.
  • Eine Umkehr der Drehrichtung der beiden Scheiben hat nur eine Umkehr der Welle zur Folge, d. h. das Freilegen geschieht plötzlich und das Abdecken allmählich. Wirkungsweise und Wellenform sind jedoch genau die gleiche wie vorher.
  • Auch hier geschieht das Freilegen und Abdecken des Bildfeldes vorzugsweise mit stark verschiedenen Geschwindigkeiten; jedoch ist dies nicht absolut nötig, so könnte, falls erwünscht, jede zweite Öffnung 76 auf. der Abtastscheibe fortfallen und ebenso könnte Scheibe 77'fehlen. In diesem Falle wären die beiden Wellenhälften symmetrisch, doch würde die zum Übertragen des Bildes erforderliche Zeit schlechter ausgenutzt.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Bildzerlegung inFernseh- und Bildübertragungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine längliche, einer Bildzeile entsprechende Zerlegeröffnung ein gleichmäßig zu- oder, abnehmender Anteil der Bildpunkte einer Zeile zur Einwirkung gebracht wird und daß die Änderung der Gesamtintensität der auf die Zerlegeröffnung wirkenden Bildpunkte als Bildsignal benutzt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Abtastung gewonnenen Stromschwankungen zur Induzierung von Spannungen benutzt werden, die der jeweiligen Bildpunkthelligkeit entsprechen.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das durch eine Zerlegeröffnung von der Länge einer Bildzeile erfolgende Freilegen und Abdecken vollständiger Zeilen der zu zerlegenden Fläche mit verschiedener Geschwindigkeit erfolgt. q..
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit geringer Geschwindigkeit erfolgende Vorgang zur Übertragung des Bildinhalts, der mit großer Geschwindigkeit erfolgende zur Syn; chronisierung benutzt wird.
  5. 5. Einrichtung für das Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende der Zerlegeröffnung nach einer vorzugsweise wellenförmigen. Kurve geformt ist.
  6. 6. Einrichtung für das Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine Zerlegerscheibe mit konzentrischen zeilenförmigen Öffnungen.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Blende, die zum plötzlichen Abdecken der Zerlegeröffnungen dient. B.
  8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende als neben der Zerlegerscheibe umlaufende Scheibe mit zackenförmigem Rand ausgebildet ist.
  9. 9. Einrichtung zur Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i auf eine Bildzerlegerröhre mit .Sondenabtastung, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Sonde der Länge einer Bildzeile, ihre Breite der Zeilenbreite entspricht. io. Einrichtung für das Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Anode der Zerlegerröhre eine Induktionsspule geschaltet ist, die zwischen Gitter und Kathode einer Verstärkerröhre liegt. i i. Einrichtung nach Anspruch io, gekennzeichnet durch zwei Verstärkerröhren, deren Anoden und Kathoden jeweils miteinander verbunden sind und deren Gitter an die Induktionsspule bzw. an den Widerstand (z4) angeschlossen sind, derart, daß die Spannungsabfälle in der Induktionsspule und dem Widerstand einander entgiegenwirken. Hierzu r Blatt Zeichnunrzen Ergänzungsblatt zur Patentschrift 689 146 klasse 21a1 Gruppe 32/22. Vom Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden: Dona-ld K. Zippincctt in San Francisco, Calif.
DE1935F0079685 1935-02-15 1935-07-19 Verfahren zur Bildzerlegung in Fernseh- und Bilduebertragungsanlagen Expired DE689146C (de)

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