-
Verfahren zur Wiedergabe von mit Zeilensprung übertragenen Fernsehbildern
Es ist bekannt, bei Fernsehempfängern die, übertragenen Bildinhaltsignale für den
Bildaufbau mehrmals zu venwenden, um auf diese Weise künstlich die Bildwechselzahl
und dadurch die Helligkeit zu erhöhen. Die mehrfache Wiedergabe der einzelnen Bildwerte
erfolgt dadurch, daß jeder Bildimpuls sowohl direkt auf die Wiedergabelichtquelle
einwirkt als auch gleichzeitig geeigneten Verzögerungs-, kreisen oder Speichereinrichtungen
zugeführt wird, aus denen die gleichen Helligkeitswerte nochmals mit Hilfe von entsprechenden
Lichtquellen- für die gleichen Punkte des Empfangsbildes zur Wiedergabe gebracht
werden.
-
Die vorliegende Erfindung verwendet diesen Gedanken der mehrfachen
Wiedergabe der empfangenen Impulse durch Verzögerung bzw. Speicherung.- Sie besteht
darin, daß beim Zeilensprüngverfahren jeder Zeilenzug in bekannter Weise bei seinem
Eintreffen am Empfänger uriverzögert wiedergegeben, außerdem aber- um i; z, 3
... (it-i) Zeilenzug. perloden verzögert und nach den einzelnen Verzögerungen
gleichzeitig mit dem sodann übertragenen, ohne. Verzögerung wiedergegebenen Zeilenzug
und den übrigen ebenfalls um den ihrer Lage im Bilde entsprechenden Befrag- verzögert
wiedergegebenen Zeilenzügen wiedergegeben wird, wenn it Zeilenzüge je Bild vorausgesetzt
sind.
-
Bekanntlich ist bei der Ausführung des Zeilensprungverfahrens, wie
es in der neuen Normung der Deutschen Reichspost vorgesehen ist, das bei zu geringer
Entfernung vom Empfangsschirm hervortretende Zeilenflimmern zu beobachten. Wenn
man diesen Erscheinungen aus dem Wege gehen will und den Augenabstand größer wählt
als sein aus
Bildhöhe. mittlerer Sehschärfe (i,5') und genormter
Zeilenzahl h=441 zu berechnender Wert, gehen Einzelheiten des Fernbildes verloren.
-
Ein zweiter auffälliger Mangel des Zeilensprungverfahren ist das Zeilenwandern.
Das Auge geht mit dem cyclischen Aufbau des Rasterfeldes mit und sieht daher bei
gewissen Zeilenfolgen die Grobstruktur der halben Zeilenzahl.
-
Durch die Erfindung werden diese von einzelnen Beobachtern noch immer
gerügten optischen Störungen grundsätzlicher Art beseitigt, und der Eindruck der
Schärfe, Ruhe und Stetigkeit des Zeilensprungbildes wird über das bisher bekannte
Maß hinaus gesteigert. Zugleich werden damit noch andere weniger ins Auge springende
Mängel der Zeilensprungabtastimg, z. B. der Treppeneffekt (Sägezahnrad bei schrägen
Konturen), vorteilhaft vermindert.
-
Die Erläuterung der Erfindung soll zuerst für die Wiedergabe von in
zwei Zeilenzügen je Bild übertragenen Fernsehbildern erfolgen.
-
Zur Ausführung des vorgeschlagenen Verfahrens dient eine Braunsche
Bildschreibröhre mit zwei unabhängig voneinander in ihrer Intensität steuerbaren,
durch das gleiche längs- und Querfeld abgelenkten Elektronenstrahlen. Beide Strahlen,
deren Erzeugung ein ,elektronenoptisch einwandfreies System voraussetzt, rufen auf
dem Leuchtschirm bei horizontaler Zeilenrichtung zwei hart aneinandergrenzende Schreiblichtflecke
hervor, die bei ihrer Bewegung Nachbarzeilen erzeugen, und behalten ihre Relativlage
und -größe während der Ablenkung über das ganze Bildfeld unverändert bei. Sie haben
in dem wesentlichen Bereich genügend übereinstimmende Steuerkennlinien
H= f (U,) (H = Lichtfleckhelligkeit, U, = Steuerspannung).
Es erübrigt sich dann die Anwendung von Entzerrungsmitteln.
-
Die beiden Lichtflecke werden nun hinter dem Ausgang des Fernsehempfängers
wie folgt beeinflußt (Schema Abb.2): Der Sender, dessen Bildabtaster in üblicher
Weise nach dem Zeilensprungverfahren arbeitet, übertrage beispielsweise die Helligkeitsmodulation,
die den nacheinander zerlegten Einzelbildern I, II, IIf . . . eines Filmstreifens
entspricht. Jedes derselben wird demnach in zwei Zeilenzügen, die abwechselnd die
ungeradzahligen und die geradzahligen Zeilen enthalten und je 1/5o s Dauer haben,
zerlegt. Die .am Ausgang des Empfängers :entnommene Bildsignalspannung wirkt nun,
wie in Abb. i dargestellt, sowohl unmittelbar auf eine der beiden Steuerelektroden
W1, W2 der Doppelstrahlbildschreibröhre B als auch bleichzeitig auf den über einen
Schalter U1 jeweils angeschalteten Speicherschirm eines elektronischen Speichersystems
Sn 1, Sp Il ein. Die Art der Schaltung ermöglicht es, während der konphasen Aufzeichnung
des jeweils von dem :einen Lichtfleck der Röhre B unverz7igert wiedergegebenen Zeilenzuges
auf der eigen Speicherfläche gleichzeitig den vorausgegangenen Zeilenzug von der
anderen Speicherfläche, auf der dieser festgehalten wurde, abzugreifen und, über
den Schalter U2 dem Verstärker V zugeführt, mit Hilfe des zweiten Lichtfleckes nochmals
zu schreiben. Dadurch wird die Auffüllung der Zeilenlücken jedes Zeilenzuges . zum
vollen 44 1-Zeilen-Fernbild erreicht.
-
In Abb. i sind für die 'Gegentaktsteuerung von Beladung und Entladung
beider Speicher der Einfachheit halber mechanische Umschalter Ui, U2 gezeichnet.
In Wirklichkeit dienen hierzu trägheitsfreie Elektronenröhren, zu deren rhythmischer
Sperrung und Öffnung die vom Sender gegebenen Gleichlaufimpulse benutzt werden.
Der gedankliche Ersatz der Schalthebel durch gittergesteuerte Röhren ist dem Fachmann
geläufig. Mit Hilfe von U1 wird die am VerziveigungspunktZ vom Empfängerausgang
abgenommene Helligkeitssteuerspa.n.nung, während sie in B durch Beei.nflus:su:ng
der Steuerelektrode W., den ankommenden Zeilenzug unmittelbar als Leuchtbild schreibt,
gleichzeitig auf der unbesetzten Speicherfläche Sp 1 als Ladungsverteilung festbelegt.
In demselben Zeitraum wird die elektrische Wiedergabe des zuvor übertragenen und
aufgespeicherten Zeilenzuges von der besetzten Speicherfläche Sp II abgegriffen.
über den Umschalter U2 dem Verstärker V und von diesem mit genau abgeglichenem Pegel
der zweiten Helligkeitssteuerelektrode t-Vl in B zugeführt.
-
Die Ausführung des benutzten Speichersystems ähnelt den üblichen Speicherabtastern;
ein durch bekannte Mittel nach beiden Koordinatenrichtungen abgelenkter und mit
Hilfe einer Steuerelektrode in seiner Stromstärke modulierter Kathodenstrahl erzeugt
an der Speicheroberfläche das Ladungsbild der übertragenen Helligkeit. Anschließend
wird diese Ladungsverteilung durch den gleichen Kathodenstrahl, jedoch bei konstanter
Steuerspannung und Strahlstromstärke, mit 1/5a s Verzögerung wieder abgegriffen,
das Schirmpotential überall auf den Gleichgewichtswert zurückgebracht und dabei
die Helligkeitswerte im Stromkreis der rückseitigen Schirmbelegung (Sammelplatte)
an einem Widerstand originalgetreu reproduziert. Von den bekannten Erscheinungen
durch das sog. Störsignal sei hier abgesehen.
-
Der Übersichtlichkeit halber sind in der Abb. i die Ablenkmittel sowie
notwendige
Hilfsanoden u. dgl. Teile der Bildschreibröhre B wie
.auch der Speicherröhr,- Sp I, Sp Il weggelassen. Zeilen- und 7,eilenzugablenkung
erfolgen bei B nach dem normalen Sprungschema, während die Strahlsystemevon Sp I
und Sp II Ablenkfeldern ausgesetzt sind, die auf der einen Speicherfläche die fortlaufende
Registrierung der ZeilenfoIge i, 3, 5 ...
-(k- i), auf der anderen
Speicherfläche die der Zeilenfolge 2, 4, 6 ... liefern. Not wendig ist hierbei
eine Hilfsmaßnahme: Angenommen, die unmittelbare, unverzögerte Wiedergabe des jeweils
übertragenen Zehenzuges wird in der Röhre R stets vom unteren Lichtfleck, die Auffüllung
der Zeilenlücken durch den von der Speicherfläche abgegriffenen Zeilenzug stets.
vom oberen Lichtfleck besorgt. Dann muß bei der einen der beiden Speicherflächen
zwischen Aufzeichnung und Wiederabnahme ein ausgleichender Zusatzhub für den ,abtastenden
Kathodenstrahl eingeführt werden, um zu vermeiden, daß infolge der starren Zuordnung
des ,oberen Schreibfleckes zu dem gespeicherten Zeilenzug die Auffüllung einmal
pro Bild um eine Zeilenlücke nach oben versetzt erscheint. Die Abb. 2 erläutert
diesen Sachverhalt. Jedes der Fernsehbilder I, Ii, III wird ih Form von zwei Zeilenzügena
und b übertragen. a bestehe aus allen ungeraden Zeilen i, 3, 5, 7
-.., b aus den geraden Zeilen 2, 4, 6; 8 . . . Wie bereits erwähnt, wird der untere
Lichtstrahl von den urverzögerten, der obere Lichtstrahl von den verzögerten Signalspannungen
gesteuert. Diese Zuordnung ist 'durch Pfeile kenntlich gemacht. Demnach schreibt
der obere Strahl wähnend der Zeilenzugdauer A den Zeilenzug, a, der untere den Zeilenzug
b; während der ZeilenzugdauerB schreibt der obere den Zeilenzug b, der untere Strahl
den Zeilenzug a. Während A liegt in richtiger Weise die Zeile i über der Zeile 2,
3 über 4, 5 über 6 usw. Während B ist die Lage von je zwei Zeilen vertauscht. 2
liegt nun über i, 4 über 3, 6 über 5 usw. Das in dieser Weise zusammengesetzte Bild
würde der Reihe nach die Zeilen 2, i, 4, 3, 6, 5 usw. enthalten. Um die falsche
Reihenfolge der Zeilen zuvermeiden; wird einem der die Speicherschirme abtastenden
Kathodenstrahlen während jeder zweiten Zeilenzugperiode ein Zusatzhub erteilt, so
daß er etwa an Stelle der die Zeilen io, 8, 6, 4 bildenden .aufgespeicherten Ladungen
die der Zeilen 8, 6, 4, 2 abträgt und demnach für die Zeile i o die Zeile 8, für
8 die Zeile 6 usf. geschrieben wird. Die Reihenfolge der Zeilen in dem wiedergegebenen
Fernsehbild ist dann richtig i, 2,, 3, 4, 5 Den Hilfshub für die versetzte Wiederabnahme
jedes zweiten ankommenden Zeilenzuges ,an der einen Speicherfläche gewinnt man aus
den übertragenen Synchronimpulsen mit Hilfe einer einfachen Schaltung bekannter
:Art (Frequenzhalbierung).
-
Die Wirkung des beschriebenen Verfahrens besteht ,also darin, daß
im Empfangsbild während jeder Zeilenzugperiode, d. h. innerhalb I,%50 s, die volle
Zeilenzahl k = 441 des Sendebildes wiedergegeben wird. Infolgedessen verschwinden
damit die durch das Zeilenflimmern und das Zeilenwandern bedingten störenden Eindrücke.
Zugleich tritt, bei Voraussetzung idealer elektrischer Verhältnisse und einer praktisch
vollkommenen Ausführung der Röhre B, in bezug auf Schärfe und Stetigkeit des Bildfeldes
die gleiche Bildwirkung ein, -irie sie bei Übertragung von 5o ganzen Bildern entstehen
würde. Die Treppenkonturen schräger Hell-Dunkel-Grenzen bleiben; soweit durch die
Zeilensprungabtastung bereits auf der Sendeseite verursacht, selbstverständlich
unverändert; ihre Auffälligkeit auf dem Empfangsschirm dürfte jedoch insofern vermindert
werden, als eine bessere stroboskopis.che Mittelung der nacheinander abgebildeten
Konturenlagen und damit eine gewisse Verschmierung der sägezahnförmigen Begrenzung
eintreten kann.
-
Weiterhin ermöglicht das beschriebene Verfahreneine beträchtliche
Steigerung der Bildhelligkeit; denn die Sichtbarkeit des Zeilenflimmerns ist bei
der hergebrachten Zeilensprungübertragung eine Funktion der Leuchtdichte des Schirmes.
Man darf annehmen, daß dafür, wie für das Bildfeld als Ganzes, die bekannte logarithmische
Beziehung zwischen Verschmelzungsfrequenz und Leuchtdichte gilt. Da nunmehr die
Periodizität 15o s beträgt, kann die Leuchtdichte stark vergrößert werden.
-
An Stelle der Speicherröhre nach Abb. i kann auch eine vereinfachte
Ausführungsform mit etwas abweichender Betriebsweise verwendet werden. Bei dieser
enthält die Speicherröhre Beinen zweiseitig beaufschlagten Mosaikschirm, auf dem
auf der einen Seite ein modulierter Kathodenstrahl die ankommenden Zeilen in Zeilensprungbewegung
laufend speichert, während :ein konstanter Kathodenstrahl auf der Rückseite den
zuvor empfangenen und gespeicherten Zeilenzug um 1;5ö s phasenversetzt abgreift.
Hierdurch werden die Umschalter U1, U2 entbehrlich.
-
Eine weitere Ausführungsform beruht auf der Verwendung einer Speicherröhre,
diecinen einseitig wirksamen Speicherschirm enthält, auf dem die ankommende Helligkeitsmodur
lation durch zwei gleichsinnig auftreffende, um 1/5o s phasenverschobene Kathodenstrahlen
fortlaufend aufgetragen bzw. von dem sie wieder abgegriffen wird. Die Bahn der Strahlen
kann dann entweder in der üblichen
waagerechten Zeilenführung oder
etwa in einer Spirale verlaufen. Stets ist dabei die sinngemäße Anwendung des erwähnten
Hilfshubes erforderlich.
-
Naturgemäß wirkt die Notwendigkeit der Röhrenspeicherung im Verein
mit der besonderen Ausführung der Bildschreibröhre stark verteuernd auf das Fernsehempfangsgerät.
Die Ausnutzung des beschriebenen Verfahrens kann daher zunächst nur dort in Betracht
gezogen werden, wo der Preis -des Gerätes nicht entscheidet, - z. B. beim Großbildgemeinschaftsempfang.
- Für den Fall des Heimempfängers führt die Berücksichtigung der Kostenfrage zu
der Aufgabenstellung, die Ladungsspeicherröhre durch elektrische Laufzeitglieder
zu ersetzen. D. h. es wird .wie oben der jeweils übertragene Zeilenzug unmittelbar
und unverzögert durch den Lichtfleck II der Bildempfangsröhre, gleichzeitig aber
die Signalfolge des. zuvor empfangenen Zeilenzuges, die auf dem Umwege über einen
Phasenverschicber die nötige Nacheilung erlitten hat, vom Lichtfleck I wiedergegeben.
Ein einfacher Röhrenumschalter bewirkt bei jedem zweiten Zeilenzug, d. h. einmal
je Bildperiode, durch Hinzuschalten eines abgemessenen Scheinwiderstandes
die Verlängerung der Laufzeit um denjenigen konstanten Zusatzbetrag, der bei starrer
Zuordnung des einen Lichtfleckes zum direkt geschriebenen, des anderen Lichtfluches
zum verzögert geschriebenen Zeilenzuge erforderlich ist, um stets die zahlenmäßig
und inhaltlich richtige Ineinanderflechtung beider Zeilensysteme zu gewährleisten.
-
Der Erfindungsgedanke kann auch bei Wiedergabe eines Bildes, das in
Form von mehr als zwei Zeilenzügen übertragen wird, Anwendung finden. Im folgenden
werden die entsprechenden Angaben für die Wiedergabe von Bildern gemacht, die aus
n = 3 Zeilenzügen zusammengesetzt sind. Abb. 3 zeigt schematisch den Arbeitsvorgang.
I, 1I, 111 sind drei Fernsehbilder; ,a, b, c die drei Zeilenzüge je Bild.
Die Braunsche Röhre ist mit drei senkrecht übereinanderliegenden Kathodenstrahlen
ausgerüstet, deren gegenseitiger Abstand je eine Zeilenbreite beträgt. Gemäß dem
Schema zeichnet während der Zeilenzugperiode A der untere der drei Strahlen den
ankommenden, unverzögerten Zeilenzug c, der mittlere den um eine Zeilenzugperiode
verzögerten Zeilenzug b, der obere den um zwei Zeilenzugperioden verzögerten Z°il@nzug
a. Die Zuordnung ist derart, daß in cyclischer Folge der untere Strahl immer die
unverzögerten1 der mittlere Strahl die um eine Zeilen= zugperiode, der obere Strahl
die um zwei Zeilenzugperioden verzögerten Zeilenzüge wiedergibt. Die Verzögerungen
können durch die Verwendung von sechs Speichern in entspiecl:crc@er Anordnung erzielt
werden.
-
Der Speicher, der zur Aufzeichnung des Zeilenzuges rc und der Wiederabtragung
der aufgespeicherten Ladungen nach einer Zeilenzugperiode dient, soll im folgenden
mit a, und der zur Wiederabtragung nach zwei Zeilenzugperioden dienende mit a. bezeichnet
werden. In entsprechender Weise erfolgt die Bezeichnung der übrigen Sp°icher mit
(31, h'2, 71- Y=-
Die Stellungen der die Verbindung zwischen
den Speichern, Empfänger und Braunseher Röhre herstellenden Schalter müssen derart
sein, daß während l-1;1 und "2 mit dem Empfänger, die Steuerung des mittleren Strahles
mit P)1 und die des oberen Strahles mit a-, verbunden ist. Die Steuerung des unteren
Strahles liegt dauernd am Empfängerausgang. Während der Zeilenzugperiode B liegen
a1 und a:. am Empfängerausgang, der mittlere Strahl wird von 71, der obere Strahl
von f>> gesteuert. Während der Zeilenzugperi.ode C liegen ß1 und P2 am Empfänger,
der mittlere Strahl wird von a1, der obere Strahl von gesteuert. Für die weiteren
Zeilenzüge wiederholen sich periodisch diese Vorgänge.
-
Werden an Stelle der Speicher elektrische Laufzeitglieder verwendet,
so sind an Stelle der Speicher a1, ß1, y, Glieder mit einer Verzögerungszeit von
einer Zeilenzugperiode, an Stelle. von a;;, 134, e,.2 solche mit einer Verzögerung
von zwei Zeilenzugperioden zu verwenden. Die Schalterstellungen erfolgen in entsprechender
Weise.
-
Um die richtige Ineinanderflechtung der drei Zeilenzüge bei Verwendung
von sechs Speichern zu erzielen, muß den Kathodenstrahlen bestimmter Speicher während
der Abtastung gegenüber der Aufzeichnung ein Hilfshub in der Größe einer Zeilenbreite
erteilt werden. Aus der Abb. 3 ergibt sich, daß im zusammengesetzten Bilde die Zeilen
dann richtig aufeinaudcrfolgen, wenn die Kathodenstrahlen der Sp eich@erröbren P,2,
ex 111 ;.i bei der Abtastung gegenüber der Aufzeichnung um eine Zeilenbreite
senkrecht zur Richtung der Zeilen versch:obei, «erden.
-
Werden elektrische Laufzeitglieder v-#rweiidet, so müssen die den
Speichern P2, 71, 72 entsprechenden Verzögerungsglieder eine Laufzeitdifferenz von
einer Zeilenbreite gegenüber den übrigen Laufzeitgliedern aufweisen. Während der
Dauer jener Zeilenzugperioden, in denen keine - Aufzeichnung und keine Abtra-@t111g
von Spannungen erfolgt, müssen die hatliodciistrahlen der Speicher unterdrückt werden,
um eine vorzeitige Zerstörung des in einzelnen Fäl'.en bereits vorhandenen Ladungsbildes
zii verhindern.
-
Es ist für den Fachmann ohne -weiteres niögli--li, an Hand der für
die Wiedergabe
von Bildern mit zwei oder drei Zeilenzügen gegebenen
Anweisungen die zur Wiedergabe eines Bildes mit anderen Zeilenzugzahlen notwendigen
Bedingungen abzuleiten. Eine all gemeine Angabe von Schemen erübrigt sich daher.