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Verfahren zur Amplitudenregelung bei Fernseh-übertragungssystemen,
bei denen die mittlere Bildhelligkeit durch Änderung der Trägeramplitude übertragen
wird _ Die Schwundregelung bei Fernsehsystemen, bei denen die mittlere Bildhelligkeit
durch Änderung der Trägerwellenamplitude Übertragen wird, läßt sich nicht durch
die in Rundfunkempfängern .üblichen Verfahren bewerkstelligen. Während bei :diesen
die Ausgangsamplitude des Verstärkers auf :einen konstanten Wert eingeregelt wird,
@entsprec'hend der Modulatiön einer konstanten Trägerwellenamplitude (Telephoniemo.dulation);
ist bei den genannten Fernseh-Übertragungsverfahren die mittlere Bildhelligkeit
bestimmend für -die Trägerwellenamplitude. Die mittlere Bildhelligkeit ist aber
bei jedem Bild eine andere. Eine Regelung auf seinen mittleren Trägerwert scheidet
daher aus, denn die mittlere Bildhelligkeit kann beliebiglangsam schwanken, so daß
die Regelgeschwindigkeit so bemessen sein müßte, daß die Amplituden der kleinsten
vorkommenden Frequenzen durch den Regelvorgang noch mischt verändert werden.
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. Für eine Schwundregelung kann daher nur die Regelung auf einen konstanten
Amplitüdenwert in Betracht kommen. Ein solcher Wert ist bei den betrachteten Übertragungsverfahren
der Schwarzpegel. Abb. i stellt für das hier betrachtete Verfahren die Bleichgerichte,
modulierte Hochfrequenz in ihrem zeitlichen Verlauf dar. Die Synchronisierimpulse-entstehen
durch Steuerung !der Trägeramplitude auf den Wert Null. Das Schwarz des Bildes wird
durch einen konstanten Wert der Trägeramplitude, beispielsweise 30% des Höchstwertes,
dargestellt, und Weiß durch den Höchstwert selbst. Der Wert Schwarz wird bei einer
übertragung auch in .einer für den Regelvorgang genü;gend langen Zeit gegeben, nämlich
während des sog. Bildrücklaufes; während also !der Kathodenstrahl von der rechten
unteren zur linken, oberen Ecke des Bildfeldes zurüokgef@hrt wird, um dort -ein
neues Raster zu beginnen. .
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Bei der Schwarzpegelregelung im Empfänger erwächst .aber eine grundsätzliche
Schwierigkeit. Der Versgleich des vom Sender @eintreffenden Schwarzwertes mit dem
im Empfänger erzeugten erfordert einen .mit dem
Sender völlig ,gleichlaufenden
Ablenkgenerator des Empfängers. Andererseits soll aber der Empfänger .durch das
empfangene Zeichengemisch erst synchronisiert werden, und diese Synchronisierung
:gelingt wiederum nur. -dann, wenn die Hochfrequenzamplitude be= reits auf einen
bestimmten Wert .eingeregelt worden ist. Denn die einwandfreie Synchronisierung
des Empfängers benötigt Impulse, die weder zu groß noch zu klein sein dürfen, die
also schon in einem gewissen Amplitudenbereich liegen. Um die Amplituden hinsichtlich
der Schwundänderungen regeln zu können, braucht man also bereits in gewissem Umfange
geregelte Amplituden.
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Diese Schwierigkeit wird in, der vorliegenden Erfindung dadurch umgangen,
daß der gesamte Regelvorgang in zwei Stufen ausgeführt wird. Sieht man zunächst
einmal von der mittleren Helligkeit ab, dann kann. man. im Grenzfall. entweder ein
vollkommen schwarzes Bild (entsprechend 3ö% Senderamplitude) oder ein vollkommen
weißes (ioo% Senderamplitude) zu empfangenhaben. Ferner können .aber ,auch noch
die Feldstärkeunterschiede der zu empfangenden Sender so groß sein, daß beispielsweise
die Trägeramplitude Weiß eines schwachen Senders viel kleiner ist als die Trägeramplitude
Schwarz eines starken. Läßt man nun im Empfänger eine beim Rundfunkempfang übliche
Schwundregelung wirken, so daß in beiden Grenzfällen die der mittleren Helligkeit
des Bildes entsprechende Spannung durch die ,gleiche willkürliche Amplitude wiedergegeben
wird; :dann ist der größte Fehler, der dabei in der Ausgangsamplitude des Verstärkers
auftritt, durch das Verhältnis 30:ioo bestimmt. Damit sind auch die Synchronimpulse
im schlimmsten Fall im Verhältnis 3 o : i oo fälsch. Eine solche Schwankung der
Impulsamplitude ist aber für eine einwandfreie Synchronisierung durchaus zulässig.
Somit gewinnt man durch .diese erste Schwundregelung zunächst einmal .die Synchronisierimpulse,
und .mit diesen läßt sich nun in späteren Stufen des Verstärkers die Schwarzpegelregelung
ausführen, die das richtige Verhältnis der mittleren Büdhelligkeiten wiederherstellt.
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Dieser vorstehend angedeutete Erfindungsgedanke kann nun in verschiedenen
Verfahren angewandt werden: In Abb. 2 ist der gesamte Bildverstärker in zwei Teile
V1 und V2 -aufgeteilt. Die ankommenden Hochfrequenzströme gelängen zunächst zu Vi.
An diesem Verstärkerteil greift die eingangs geschilderte erste Schwundregelung
R, an; welche Amplituden liefert, .die nur noch im Verhältnis. 3:i0 falsch sind,
wenn auch die einfallenden Senderamplituden in wesentlich größerem Verhältnis schwanken.
Die ,aus V, herauskommenden Ströme dienen einmal zur Synchronisierung des Ablenkgenerators
A, ferner ;gelangen sie in den Verstärkerteil V2. Diesem liegt die Vorrichtung zur
Schwarzpegelrege-.lung R2 parallel, die ihrerseits von A synchronisiert wird. Der
Ausgang des Verstärkers V2 wird schließlich auf die Braunsche Röhre BR geschaltet.
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Eine etwas abgewendete Anordnung zeigt Abb.3. Sie unterscheidet sich
von Abb.2 nur dadurch, daß die aus V1 herauskommenden Ströme erst noch durch V2
verstärkt werden, bevor sie den Ablenkgenerator synchronisieren. In den Abb.2 und
3 muß die Zeitkonstante der Regelanordnung so bemessen sein, daß die Synchronisierzeichen
nicht ausgeglichen werden, vielmehr am Ausgang von Vi in ihrer Form unverändert
wieder erscheinen. Ferner braucht die Verstärkung V2 nur im Verhältnis 100:3o regelbar
zu sein.
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Die Wirkungsweise des von R1 geregelten Verstärkerteiles V1 sei an
Abb. :1 noch etwas genauer betrachtet. Dieses Diagramm enthält als Abszissen die
Trägerwellenamplitude und als Ordinaten die Ausgangsamplitude von V1. Die willkürliche
Ausgangsamplitude, auf die .durch Vi und R1 jeder vorkommende Wert der mittleren
Helligkeit eingeregelt wird, ist mit 5 o % angenommen (horizontale Gerade). Betrachtet
man zunächst nur gleichmäßig dunkle oder helle Bilder, dann kann durch .die Amplitude
5oo/a bei der AbszisseS (Schwarz) ein vollkommen schwarzes Bild (Punkts), bei der
Abszisse W (Weiß) ein vollkommen weißes Bild (Punkt c) wiedergegeben sein. Punkt
a stellt Schwarz dar; entsprechend dem Verhältnis Schwarz:Weiß #30200 0o würde dann
für die Abszisse S der Punkt a' Weiß darstellen. In entsprechender Weise findet
man den zum Punkt c (Weiß) zugeordneten Wert c' für Schwarz bei .der Abszisse
W. In der Mitte zwischen a und a' und c und c' liegen die Punkte a"
und c", die Grau entsprechen. Verbindet man ,a' mit c, dann liegen auf dieser Geraden
w die dem Wert Weiß entsprechenden Höchstamplituden eines gleichförmigen eintönigem
Bildes; allerdings dürfen diese Weißwerte nur so kurze Zeit auftreten, daß sie von
.der Regelung nicht eingeebnet werden. Beispielsweise ist ein vollkommen schwarzes
Bild, das einen einzigen weißen Fleck enthält, durch den Punkt,a dargestellt. Die
mittlere Helligkeit Schwarz wird durch den einen weißen-Fleck des Bildes praktisch
nicht geändert. Dann entspricht dem weißen Fleck des Bildes die Verstärkeramplitude
a'. In entsprechender Weise zeigt die- Gerades (Verbindungslinie a-c') die Verstärkeramplituden
der in eintönigen Bildern kurzzeitig auftretenden Schwarzwerte
an.
Die Verbindungslinie a"-c" gilt entsprechend für Grauwerte. Die Gerades zeigt den
jeweiligen Schwarzpegel an bzw. .die Höhe ft der Synchronisierimpulse in Abhängigkeit
von der mittleren Helligkeit .der Bilder, .die hier durch die Ausgangsströme des
Verstärkerteiles V1 dargestellt werden. Eisei nochmals bemerkt, daß Abh. q. sich
auf .den Ausgang von V1 und nicht des ganzen Bildverstärkers bezieht.
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Man erkennt nun ,aus Abb. q., daß der Verstärker Vl unwirtschaftlich
betrieben wird: bei weißen oder hellen Bildern benutzt man vom ganzen Aussteuerbereich
nur 5o%; dagegen wird .der Verstärker durch- helle Flecke in dunklen oder schwarzen
Bildern stark ,übersteuert (Punkt a'). Diese Übersteuerung kann durch .den Verstärker
V2 nicht wieder ausgeglichen werden, so daß weiße Flecke in einem dunklen Bild grau
wiedergegeben werden. Eine andere Wahl der Ausgangsamplitude von V1 würde einen
der Mängel bieheben, den anderen aber verschlimmern. Ferner ist der Verstärkerteil
V2 mit folgendem grundsätzlichem Mangel behaftet: seine Verstärkung muß im Verhältnis
io:3 regelbar sein, er bekommt aber aus Vi schon ziemlich große Steueramplituden.
Demzufolge muß bei der Aussteuerung fast die ,ganze Kennlinie (auch in ihren stärker
gekrümmten Teilen) durchlaufen werden, was nichtlineare. Verzerrungen zur Folge
hat.
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Ein weiteres Verfahren, das die genannten Mängel vermeidet, ist in
Abb. 5 dargestellt. Hier wird der gesamte Bildverstärker V ungeteilt ,geregelt.
Ihm parallel liegt die früher beschriebene Regelanordnung Ri, vermöge deren Wirkurig
die Ausgangsströme des Verstärkers zunächst den Ablenkgenerator synchronisieren
können. Dieser Ablenkgenerator hält die Schwarzpegelregelung R2 in erforderlichem
Gleichlauf, und diese zweite Regelung beeinflußt nunmehr nur die Regelung R1. Der
Regler R2 arbeitet nicht mehr auf einen eigenen Regelverstärker, sondern verändert
zur noch die Steilheit der Regelung Rl im Verhältnis 3o:ioo, also so, daß der willküriche
Wert (5o%), auf den die Regelung'Rl liemittlere Bildhelligkeit einstellt, nachträgich
auf den dem wirklichen Bildinhalt entsprechenden Wert verbessert wird. Die der mittleren
Helligkeit entsprechende Ausgangsamplitude ist jetzt nicht mehr konstant (wie n
Abb. q.). Sie hat den Verlauf der ausge-;ogenen Linie in Abb.6. Entsprechend den
bei Abb. q. angestellten Überlegungen ergeben sich jetzt die gestrichelten Linien
w, gr,, s, die nunmehr parallel zur Abszissenachse liegen. Damit :erhält man für
jede mittlere Bildhelligkeit einen konstanten Synchronpegel p und die volle Aussteuerung
der Verstärkerendstufe für den Weißwert.
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Es war früher schon erwähnt worden, daß die Zeitkonstante der Regelung
Rl -so groß sein muß, daß sowohl die Synchronisierzeichen wie auch die hohen
Frequenzen, die von feinen Bildstrukturen erzeugt werden, unverändert gelassen werden.
Ri regelt nur die mittlere Bildhelligkeit. Dagegen muß die Zeitkonstante von R2
viel kleiner sein, damit auch plötzliche Änderungen der mittleren Helligkeit (und
damit des Synchronisier- bzw. Schwarzpegels) im Empfänger ausgeglichen werden. Die
beiden Regelungen Rl und R2 unterstützen sich dabei mit ihren verschiedenen Regelgeschwindigkeiten
so, daß schließlich ,am Verstärkerausgang ein Schwarz-Weiß-oder ein Weiß-Schwarz-Sprung
vollkommen umverzerrt ,erscheint.
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Für eine praktische Ausführung' des: beschriebenen Verfahrens ist
es für Rl gleichgültig, -ob, die Regelspannung aus einer Mittelwertsbldung oder
durch Auswertung der Spitzenwerte gewonnen wird.