-
Verfahren zur Übertragung von Fernsehbildern, deren Helligkeitsumfang
geringer ist als der zur Verfügung stehende Modulationsbereich Es ist bekannt, die
Amplituden Übertragener Nutzsignale ohne Rücksicht auf den tatsächlichen Absolutwert
der Helligkeit des zu übertragenden Bildes mittels einer Regeleinrichtung derart
zu verändern, daß für den Sender ein verbesserter Wirkungsgrad erzielt wird. Bei
diesem bekannten Regelverfahren wird der Mittelwert der Bildsignalspannung durch
eine selbsttätig wirkende Regeleinrichtuug konstant gehalten. Dieses für die Übertragung
von Rundfunksendungen günstige Regelverfahren hat sich aber bei Fernsehübertragungen
nicht bewährt, weil häufig Übersteuerungen auftreten. Will man diese Übersteuerungen
mit Sicherheit vermeiden, dann darf man hierbei nicht mehr als 50 des zur Verfügung-
stehenden Modulationsbereiches: aussteuern; dann werden aber der Sender und der
Übertragungskanal schlecht ausgenutzt.
-
Es wurde bereits vorgeschlagen, bei Fernsehübertragungen die bei der
Abtastung unterschiedlichen Helligkeitsumfang aufweisenden Bilder empfangsseitig
selbsttätig mit konstantem Helligkeitsumfang wiederzugeben.. Das Regelverfahren
gemäß der Erfindung geht darüber hinaus noch einen Schritt weiter und soll die Übersteuerung
des Senders vermeiden und dabei trotzdem den ganzen zur Verfügung stehenden Modulationsbereich
voll
durchsteuern. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde,
daß es für eine verzerrungsfreie, nicht übersteuerte Bildübertragung nicht darauf
ankommt, den Mittelwert der Bildspannung konstant zu halten, sbndern lediglich darauf,
die positiven und negativen Maximalamplituden der Bildsignale innerhalb bestimmter
Grenzen zu halten. Während sich bei der Übertragung von symmetrisch verlaufenden
Kurvenzügen beide Probleme dekken, liegen bei der Übertragung von Fernsehbildsignalen
die Verhältnisse grundsätzlich anders, weil hier der Verlauf der zu übertragenden
Signalfolge unsymmetrisch ist. Je nach dem Bildinhalt der zu übertragenden Szene
treten häufig positive oder negative Spitzen großer Amplitude 'auf, deren Flächeninhalt
jedoch so gering ist, daß der Mittelwert der Bildsignale durch diese Spitzen kaum
beeinflußt wird.
-
Erfindungsgemäß wird für die Übertragung von Bildern, deren Helligkeitsumfang
geringer ist als der zur Verfügung stehende Helligkeitsmodulationsbereich, der Amplitudenbereich
der Bildsignale vor der Sendermodulationsstufe ohne Rücksicht auf die wirkliche
Bildhelligkeit mittels einer Regeleinrichtung derart eingestellt, daß die Extremwerte
der Bildsignale mit den Grenzen des zur Verfügung stehenden Aussteuerbereiches im
wesentlichen übereinstimmen. Es ist zweckmäßig, die der dunkelsten Stelle des jeweils
zu übertragenden Bildes entsprechenden Bildsignale auf einen konstanten Wert zu
regeln, der an der einen Grenze des zur Verfügung stehenden Aussteuerbereiches liegt
oder mit ihr zusammenfällt, z. B. dem Wert für die Helligkeit Null (Bildschwarz)
entspricht.
-
Fig. z zeigt eine grundsätzliche Darstellung der erfindungsgemäßen
Regelung der Signalamplituden. Die Kurve ca deutet die bei der Wiedergabe eines
verhältnismäßig sehr hellen Bildes auftretende Bildmodulation an. Die hellsten Punkte
mögen hierbei z. B. den Modulation.swert roo % erreichen, während die dunkelsten
Stellen des betreffenden Bildes So % betragen sollen, wenn in dem verwendeten Maßstab
roo l/, dem Wert für Weiß und o dem Bildschwarzwert entspricht. Durch eine an sich
bekannte Regelvorrichtung werden nun die Amplituden der Signale zunächst derart
geregelt, daß die hellste Stelle nunmehr den Wert ao °/o und die dunkelste Stelle
den Wert o0/0 erreicht, wie durch Kurve b dargestellt ist. Durch nachfolgende Verstärkung
werden dann dieselben Bildsignale gemäß Kurve c verlaufen, bei der die hellsten
Stellen dem Wert roo °/o und die dunkelsten dem Wert o entsprechen. Wird eine Kurve
.nach c zur Bildmodulation eines Fernsehsenders verwendet, so ergibt sich eine erheblich
verbesserte Ausnutzung des Senders, als dies bei einer Sendemodulation mit einem
Bildsi:gnalverlauf nach a der Fall wäre.
-
Da im allgemeinen der Unterschied zwischen der hellsten und dunkelsten
Stelle eines zu übertragenden Bildes nicht so groß ist, wie dem Unterschied zwischen
absolutem Bildweiß und absolutem Bildschwarz entspricht, wird zur Übertragung dieses
betreffenden Bildes nur ein bestimmter Teil des im Sender zur Verfügung stehenden
Modulationsbereichs verwendet. Bei der Anwendung des Regelverfahrens gemäß der Erfindung
ist es also möglich, auch denjenigen Modulationsbereich des Senders zur Bildübertragung
zu verwenden, der den Bildhelligkeitswerten entsprechen würde, die dunkler sind
als die dunkelste Stelle dieses Bildes.
-
Es ist denkbar, die Regelung von Hand aus vorzunehmen; doch müßte
bei einem Szenenwechsel oder einer etwa auftretenden. Änderung der Beleuchtungsverhältnisse
des zu übertragenden Bildes diese Regeleinrichtung j edesmal von Hand nachgestellt
werden, um eine gute Ausnutzung des Modulationsbereiches zu erzielen, ohne daß der
Sender bei einem Szenenwechsel o. dgl. plötzlich übersteuert würde.
-
Die Bildhelligkeitsregelung gemäß der Erfindung wird zweckmäßig gleichzeitig
mit einer anderen Regeleinrichtung zur Steuerung der Bildhelligkeit verwendet, die
nach einer beliebigen bekannten Methode, z. B. unter Verwendung eines schwarzen
Bildrandes nach Art der sogenannten Schwarzsteuerung, arbeitet. Dabei ergibt sich
für die Regelung eine besonders vorteilhafte und einfache Ausführung, da die erheblichen
Schwierigkeiten vermieden werden, die in der Regel mit der Übertragung :der wirklichen
Helligkeit des aufzunehmenden Objektes verbunden sind. Bei Aufnahmeverfahren mit
Bildfängerröhren brachten die bisher vorgeschlagenen Methoden zur Übertragung der
die mittlere Bildhelligkeit bestimmenden Gleichstromkomponente, z. B. durch Anordnung
besonderer Photozellen, keine restlos befriedigende Lösung des Übertragungsproblems,
u. a. durch. das ungleichmäßige Altern der photoempfindlichen Schicht und die damit
verbundene Veränderung der Lichtempfindlichkeit von Photomosaik und zusätzlicher
Photozelle. Dieses Regelverfahren muß nämlich im übrigen auf den dunkelsten Bildpunkt
jedes Bildes ansprechen; es ist daher nicht in der Lage, während jeder Zeile einen
Korrekturimpuls zu liefern, wie es bei dem obenerwähnten Schwarzsteuerungsverfahren
der Fall ist. Eine während jeder Zeile, also in wesentlich kürzeren Intervallen
erfolgende Korrektur bietet aber den besonderen Vorteil, daß
der
auf die Bildfängerröhre folgende Verstärker hinsichtlich der Übertragung der tiefsten
Frequenzen derart dimensioniert werden kann, daß- nur die durch Nichtübertragung
der tiefsten Frequenzen während einer Zeile entstehenden Fehler so gering sein müssen,
daß sie vernachlässigt werden können. Bei einer nicht so häufig erfolgenden Korrektur
dagegen müssen die Übertragungsfehler, während dieses längeren Zeitraumes (Bilddauer)
vernachlässi:gbar klein gehalten werden, was einen erheblich größeren Aufwand bedingt.
-
Die nachstehend; an Hand einer schematischen Darstellung in Fig. z
beschriebene Kombination der beiden Regeleinrichtungen ergibt eine besondere zweckmäßige
Übertragungsanordnung.
-
Von der Bildfängerröhre i werden .die elektrischen Bildsignale über
eine Verstärkereinrichtung 2 einer Regeleinrichtung 3 zugeführt, die vor allem die
in dem Verstärker hervorgerufenen Verzerrungen der Bildsignale hinsichtlich der
fehlenden Übertragung der tiefen Frequenzen korrigieren soll. Als Regeleinrichtung
kann jede geeignete bekannte Schaltanordnung, z. B. nach Art. der bereits erwähnten
sogenannten Schwarzsteuerung, verwendet werden. Die in der Regeleinrichtung bereits
entsprechend geregelten Signale, die z. B. .gemäß Kurve a in Fig. i verlaufen, werden
gegebenenfalls nach Verstärkung einer weiteren Regeleinrichtung zuggeleitet, in
welcher die Signalamplituden derart geregelt werden, daß die an die Modulationsstufe
7 des Senders 8 «reitergeleiteten Signale nunmehr einen Verlauf nach Kurve b in
Fig. i oder gegebenenfalls nach entsprechender Verstärkung im Verstärker' 6 einen
Verlauf nach Kurve c aufweisen. Während die zusätzliche Helligkeitssteuerung 3,
z. B. Schwarzsteuerung, zweckmäßigerweis'e am Ende jeder Zeile nachregelt, erstreckt
sich die Wirkung der Regeleinrichtung 5 im allgemeinen auf die Dauer eines ganzen
Bildes. Die eine Regeleinrichtung arbeitet also mit Zeilenfrequenz, die andere mit
Bildwechselfrequenz. Es muß daher eine entsprechende Bemessung der Zeitkonstanten
dieser beiden Einrichtungen erfolgen. Die Zeitkonstante für die Steuerung zur Änderung-des
Mod'ulationsbereiches wird zweckmäßigerweise so groß gewählt, daß der dadurch bewirkte
Regelvorgang nur langsam erfolgt und sich eine weiche Regelung er-' gibt.
-
Es ist hierbei nicht nachteilig, daß die Regelung des Modulationsbereiches
mit einer gewissen Trägheit arbeitet. Die Zeitkonstante dieser Regelung muß so groß
gewählt werden, daß während der Übertragung eines einzelnen Bildes, also beispielsweise
während 1/25 Sekunde, der Amplitudenbereich der Bildsignale nicht viel verändert
wird. Da sich aber die Extremwerte der Helligkeit im allgemeinen in kürzeren Zeitabständen
wiederholen, beispielsweise alle 1/5o Sekunde, wird auch bei Spitzen geringen Flächeninhalts
kaum eine Übersteuerung eintreten.
-
. Um Störungen des Arbeitens in der Steuerung durch etwa vorhandene
dunkle Bild- oder Zeilenränder zu vermeiden, werden Mittel vorgesehen, um diese
Steuerung durch besondere Impulse während der Abtastung dieser Bild- bzw. Zeilenränder
außer Betrieb zu setzen.