DE921950C - Fernsehsystem zur Zerlegung, UEbertragung oder Wiedergabe farbiger Bilder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Farbfernsehsystem, d. h. auf das Fernsehen farbiger Bilder in einer Weise, bei der ein gegebenes Frequenzband besser ausgenutzt wird, und insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, in einer Weise, die mit den gegenwärtigen Normen für Einfarbenfernsehen (Schwarzweißfernsehen) vereinbar ist.

Es sind zwar Farbfernsehsysteme vorgeführt worden, bei denen die verschiedenen Farben absatzweise übertragen werden und bei denen farbige Bilder in Übereinstimmung mit den gegenwärtigen Normen für Schwarzweißfernsehen gesendet werden, jedoch können manche dieser Systeme von praktischen Gesichtspunkten aus nicht als vereinbar mit dem bisherigen Schwarzweißfernsehen betrachtet werden. So ist es z. B. nach dem gegenwärtigen Stand der Technik als vorteilhaft angesehen worden, den Farbwechsel im Takte des Bildwechsels vorzunehmen, und zwar bei Abtastfrequenzen, die sich von denen, die durch die gegenwärtigen Normen beim Schwarzweißfernsehen vorgeschrieben werden, unterscheiden, um das Flimmern und das Auseinanderfallen der Farben zu verhindern. Diese gegenwärtig verwendeten Abtastfrequenzen haben ferner die Tendenz, den Detailreichtum sowohl in der Farbwiedergabe als auch in der Schwarzweißwiedergabe unter den beim gegenwärtigen Schwarzweißfernsehen erreichbaren Wert zu vermindern. Es sind früher schon Systeme vorgeschlagen worden, bei denen die übertragenen Signale während

eines Vertikalwechsels nicht nur eine Farbkomponente wiedergeben, sondern bei denen die Farbsteuerung von Element zu Element innerhalb jeder Zeile des abgetasteten Rasters geändert wurde, und bei denen die Lage eines Elementes einer bestimmten Farbe innerhalb jeder Zeile des Rasters immer dieselbe blieb. Ein solches System mit absatzweiser Elementenübertragung hat den Vorteil, in hohem Grade das Bildflimmern und das Auseinanderfallen

ίο der Farben zu verhindern, das es sonst nötig machte, bei absatzweiser Übertragung der Farben im Takte des Vertikalwechsels zu einer Betriebsweise zu greifen, die mit dem Schwarzweißfernsehen nicht vereinbar ist.

Um den Detailreichtum und andere Eigenschaften des Bildes bei dieser Art von absatzweiser Bildelementübertragung zu verbessern, würde es möglich sein, die Lage jedes Bildelementes nach der Abtastung einer Zeile des Rasters zu verschieben, und zwar in der Weise, daß jedes Bildelement bei aufeinanderfolgenden Abtastungen einer verschiedenen Farbe ausgesetzt wird. Wenn jedoch bei einem Dreifarbenfernsehsystem eine solche horizontale Verschiebung in Kombination mit dem gegenwärtig üblichen Zeilensprung mit zwei Zeilenserien je Bild verwendet werden würde, so wurden sechs Vertikalabtastungen notwendig sein, um den Farbinhalt des Bildes vollständig zu übertragen. Ein und dasselbe Bildelement würde also erst nach drei vollständigen Bildern (entsprechend sechs Vertikalabtastungen beim Zeilensprung), also um ein Drittel der Bildfrequenz, d.h. zehnmal je Sekunde wieder in derselben Farbe übertragen werden, so daß bei einigermaßen beträchtlichen Bildhelligkeiten ein starkes Flimmern auftreten würde. Eine Erhöhung der Wiederholungsfrequenz, die ausreichen würde, das Flimmern zum Verschwinden zu bringen, wäre nicht mehr verträglich mit den Normen des Schwarzweißfernsehens und muß daher ausscheiden.

Bei den Bildern, die gemäß der vorliegenden Erfindung innerhalb der Grenzen übertragen werden, w^relche durch die gegenwärtigen Normen des Schwarzweißfernsehens gezogen sind, tritt dagegeti kein merkliches Flimmern und Kraulen mehr auf, aber ein guter Detailreichtum. Die Erscheinung des Kraulens besteht darin, daß die einzelnen Farben längs der Zeilen zu wandern scheinen, wodurch der Betrachter in Versuchung gerät, mit dem Auge einer bestimmten Farbe zu folgen. Dies gilt sowohl dann, wenn die Bilder mit einem üblichen Schwarzweißfernsehempfänger wiedergegeben werden, als auch dann, wenn man einen Empfänger gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt.

Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung werden diese Verbesserungen durch Phasenverschiebung der aufeinanderfolgend auftretenden farbigen Elemente mit Bezug auf die Zeile des Rasters bei aufeinanderfolgenden Abtastungen einer gegebenen Zeile erreicht, so daß nur zwei Abtastungen zur Wiedergabe des gesamten Farbinhalts der betreffenden Zeile erforderlich sind. Bei der Anwendung auf Systeme mit denselben kennzeichnenden Größen, wie sie beim gegenwärtigen Schwarzweißfernsehen vorliegen, d.h. auf Systeme mit Zeilensprung, bedeutet dies, daß nur vier Vertikalabtastungen zur Wiedergabe des gesamten Farbinhalts eines Bildes nötig sind. Da die gegenwärtigen Normen eine Vertikalabtastfrequenz von 60/sec erfordern, bedeutet dies, daß innerhalb ι Sekunde fünfzehn vollständige Bilder wiedergegeben werden, d. h. eine Bilderzahl, bei der kein störendes Flimmern mehr auftritt. Darüber hinaus kann man durch Änderung der Phasenlage der aufeinanderfolgend abgetasteten farbigen Bildelemente beim Abtasten jeder neuen Zeile, jeder Zeilenserie oder jedes neuen vollständigen Bildes, d. h. beim Übergang auf eine neue Zeile, eine neue Zeilenserie oder ein neues Bild, die Erscheinung des sogenannten Kraulens so weit vermindern, daß sie praktisch nicht mehr bemerkbar ist.

Der Zweck der Erfindung ist also die Schaffung eines verbesserten Fernsehgerätes für farbige Bilder, welches innerhalb einer gegebenen Bandbreite arbeiten kann.

Zweck einer Ausbildung der Erfindung ist die Schaffung von Fernsehgeräten für Zeilensprung bei einem System mit absatzweiser Bildelementübertragung in der Weise, daß ein vollständiges farbiges Bild durch vier Zeilenserien in Übereinstimmung mit den gegenwärtigen Schwarzweißfernsehnormen wiedergegeben werden kann.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Einführung eines Übertragungssystems mit Farbwechsel im Takte der Bildelemente in der Weise, daß das Bildflimmern und das sogenannte Kraulen verkleinert wird.

Weiterhin liefert ein nach der Erfindung ausgebildetes Fernsehsendegerät Signale, die einfarbig in einem gewöhnlichen Schwarzweißfernsehempfänger entsprechend den gegenwärtigen Normen wiedergegeben werden können.

Fig. ι zeigt eine schematische Darstellung eines Senders, in welchem die Phasenlage der den farbigen Punkten entsprechenden Bildsignale, die nach Art der Impulsmodulation (Multiplexprinzip) gebildet sind, mit Bezug auf die Zeilen des Rasters in aufeinanderfolgenden Zeilen um i8o° geändert wird;

Fig. ι A zeigt die Spannungskurve, die zur Synchronisierung des Multiplexempfängers verwendet wird, wenn eine Multiplexübertragung am Sender stattfindet, und zeigt ferner die Lage der Spannungskurve zu den normalen Synchronisier- und Austastimpulsen (Basisimpulsen);

Fig. 2 zeigt in schematischer Form die Einzelheiten eines Empfängers, der farbige Bilder wiedergeben kann, wenn ihm Signale von einem Sender nach Fig. 1 zugeleitet werden;

Fig. 3 und 3 a zeigen das Bildpunktschema der farbigen Signale nach dem Multiplexsystem, das gemäß den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 auftritt;

Fig. 4 zeigt als Blockschaltbild einen Sender, in welchem eine gewünschte Phasenverschiebung der Multiplexf arbsignale innerhalb einer Bildzeile durch Wahl einer geeigneten Tastfrequenz eingestellt werden kann;

Fig. 5 zeigt in Form eines Blockschaltbildes einen Empfänger, der farbige Bilder bei der Speisung mit Signalen, wie sie der Sender nach Fig. 4 liefert, wiedergeben kann;

Fig. 6 zeigt als Blockschaltbild einen Sender, in welchem die Tastfrequenz über einen besonderen drahtlosen Kanal geliefert wird und in welchem die Phasenlage der Multiplexfarbsignale am Ende jedes Bildes geändert wird;

Fig. 7 zeigt ebenfalls als Blockschaltbild einen Empfänger, der sich zur Wiedergabe farbiger Bilder bei Speisung mit Signalen eines Senders gemäß Fig. 6 eignet;

Fig. 8 zeigt in schematischer Darstellung eine Einrichtung nach den Hauptgedanken der Erfindung, in welcher eine beliebige Phasenänderung oder Multiplexsignale gegenüber den Bildzeilen eingestellt werden kann, und
Fig. 8 A und 8 B zeigen Bildpunktschemata, die dann auftreten, wenn ein Gerät nach Fig. 8 die Phasenlage der Multiplexfarbsignale um ein Vielfaches von 90⁰ am Ende jeder Zeilenserie verändert. In Fig. ι der Zeichnung ist ein Sender dargestellt, der für eine Multiplexdreifarbenübertragung bestimmt ist und für zwei Phaseneinstellungen in horizontaler Richtung. Die Phasenverschiebung der Multiplexsignale wird bei jeder neuen Zeilenabtastung des Rasters um i8o° geändert, so daß ein Bildpunktschema, wie es in Fig. 3 und 3 A dargestellt ist, entsteht. In diesen Figuren bedeutet jedes Quadrat einen Bildpunkt im Fernsehbild. Wegen der gegenseitigen Überlappung der Bildpunkte kann jeder Bildpunkt eine etwa um 50% längere Dauer besitzen, als sie in den Figuren dargestellt ist. Während der ersten Vertikalabtastung, die in der Fig. 3 dargestellt ist, werden die ungeraden Zeilen der Reihe nach abgetastet. Dies bedeutet, daß die farbigen Bildelemente der Reihe nach so längs der Zeile 1 erscheinen, wie in Fig. 3 angedeutet. Sodann wird die Zeile 3 abgetastet, und zwar mit einer Versetzung von 1,5 Quadraten für jede Farbe. Die übrigen ungeraden Zeilen werden ebenfalls der Reihe nach in der dargestellten Lage der farbigen Bildelemente abgetastet.

Da jedes Bild eine ungerade Anzahl von Zeilen enthält, ergibt der Vergleich der Fig. 3 A mit der Fig. 3, daß bei der zweiten Abtastung einer bestimmten Zeile während des dritten und vierten Vertikalwechsels die Farben in die Mitte zwischen die Bildpunkte fallen, die während des ersten und zweiten Vertikalwechsels mit der betreffenden Farbe abgetastet wurden. In dem dargestellten Beispiel entstehen die Bildpunkte einer gegebenen Farbe an einer Stelle der Zeilen mit gerader Ordnungszahl, die in der Mitte zwischen den Stellen liegt, an denen sie bei der Abtastung der vorhergehenden Zeile mit ungerader Ordnungszahl auftreten.

Im einzelnen zeigt die Fig. 1 eine Kamera 2 für gleichzeitige Farbaufnahme, welche beispielsweise aus drei Orthikonröhren bekannter Bauart bestehen kann. Diese Kameras können mit farbigen optischen Lichtfiltern ausgerüstet sein, so daß die Fernsehsignale jeder Kamera der Bildintensität in jeweils einer Komponentenfarbe entsprechen und über die Leitungen 4, 6 und 8 den Gittern 10, 12 und 14 der parallel liegenden Taströhren 16, 18 und 20 zugeleitet werden. Diese Röhren bilden die Tastschaltung, die auch als Kommutator bezeichnet werden kann und als Ganzes das Bezugszeichen 22 trägt. An Stelle dieser Schaltung kann man auch andere bekannte Schalteinrichtungen zur zeitlich absatzweisen Multiplexübertragung benutzen, d. h. Schaltungen, mit denen eine Serie von Signalen oder Gruppe von Signalen innerhalb bestimmter Intervalle, die gleiche Zeitabstände besitzen, hergestellt werden kann.

Die Multiplex- oder die Grundtastfrequenz kann durch einen einphasigen Schwingungserzeuger irgendeiner normalen Art geliefert werden, für den in Fig. ι das Bezugszeichen 24 verwendet ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der Mittelpunkt der Induktivität des Schwingungskreises an Erde angeschlossen, so daß in der Wicklung 26, die induktiv mit dem Schwingungskreis gekoppelt ist, eine Gegentaktausgangsspannung entsteht. Das eine Ende der Wicklung 26 liegt am Gitter 28 einer Verstärkerröhre 30, während das andere Ende der Wicklung 26 mit dem Gitter 32 einer Verstärkerröhre 34 verbunden ist. Diese beiden Röhren stellen einen Teil der zum abwechselnden Phasenwechsel der Multiplexsignale vorgesehenen Einrichtung dar, d. h. sie bewirken die Phasenänderung am Kommutator 22 mit Bezug auf die Zeilenpausen. Die Anoden 35 und 37 der Röhren 30 und 34 liegen über einen gemeinsamen Schwingungskreis 36, der auf die Tastfrequenz abgestimmt ist, an einer gemeinsamen festen Gleichspannungsquelle. Die Röhren 30 und 34 werden abwechselnd an- oder abgeschaltet, und zwar durch die Signale, die an den Gittern 38 und 40 liegen, d. h. durch die Signalspannungen 42 und 44. Diese Signalspannungen werden durch einen Multivibrator 46 geliefert, der ebenfalls einen Teil der Phasenänderungseinrichtung darstellt. Die Synchronisierung dieser Signale mit dem übrigen Teil der Anlage wird weiter unten erläutert.

Die Grundtastfrequenz, die an den Anoden 35 und 37 der Röhre 30 und 34 auftritt, wird einem Netzwerk zur Phasenaufspaltung zugeleitet, welches im ganzen mit 48 bezeichnet ist und welches von no beliebiger Ausgestaltung sein kann, sofern es nur für die Tastfrequenz bemessen ist. In der dargestellten Form wird die neutrale Phase von einem Spannungsteiler 50 abgegriffen, welcher zwischen den beiden Anoden 35, 37 und einem festen Potential (Erde) liegt und eine Phasenumkehrstufe 51 speist. Die verzögerte Phase der Tastfrequenz wird durch ein Filter, bestehend aus dem verstellbaren Widerstand 52 und dem Kondensator 54, geliefert, welche in dieser Reihenfolge zwischen den Anoden 35 und 37 und dem festen Potentialpunkt eingeschaltet sind. Mittels eines Spannungsteilers 56, der zum Kondensator 54 parallel liegt, können verschiedene Amplituden abgegriffen.werden. Die voreilende Phase der Tastfrequenz (im Gegensatz zur eben erwähnten nacheilenden Phase) wird von

einem Phasenverschiebungsfilter abgegriffen, welches aus dem Kondensator 58 und einem verstellbaren Widerstand 60 besteht, die zwischen den Anoden 35, 37 und dem Punkt festen Potentials liegen. Auch hier ist ein Spannungsteiler, nämlich der Spannungsteiler 62, vorhanden, der zum Widerstand 60 parallel liegt und den Abgriff verschiedener Amplitudenwerte erlaubt.

Die Fernsehsignale, die von der Kamera 2 geliefert werden, werden dadurch in zeitlich absatzweise verlaufende Multiplexsignale umgewandelt, daß die Tastspannungen, die von den Spannungsteilern 56, 62 und 50 abgegriffen werden, an den Gittern 64, 66 und 68 der obenerwähnten parallel geschalteten Taströhren 16, 18 und 20 liegen. Die Gitter 70, ^2 und 74 dieser parallel geschalteten Taströhren sind untereinander durch die Leitung 76 verbunden und werden durch den Anschluß an den Punkt yj zwischen den in Reihe geschalteten Widerständen 78 und 80 vorgespannt. Das obere Ende des Widerstandes 78 liegt an einem positiven Potential, während das untere Ende von 80 an einem Punkt festen Potentials angeschlossen ist. Die Taströhren 16, 18 und 20 sind normalerweise stromdurchlässig, werden jedoch durch die negativen Halbquellen der Tastfrequenz verriegelt. Die Anoden der nacheinander getasteten Röhren 16, 18 und 20 liegen an einer gemeinsamen Ausgangsleitung 84, so daß die Multiplexfernsehsignale, die auf dieser Ausgangsleitung auftreten, über einen Kondensator 86 das Gitter 88 einer Verstärkerröhre 90 steuern, die ihrerseits einen Teil der im ganzen mit 92 bezeichneten Summationseinrichtung darstellt.

Der Synchronisierungsgenerator 94 erzeugt Steuerimpulse für die Abtastung und Austastsignale bekannter Art, die über die Leitungen 96 und 98 sowie über den Verstärker 100 der Dreifarbenkamera 2 zugeleitet werden. Die Synchronisiersignale für das normale Einfarbenfernsehen werden vom Generator 94 dem Gitter 88 der Suüimationsschaltung 92 über die Leitung 102 zugeführt. Die nachfolgend beschriebenen Einzelheiten beziehen sich auf die Schaltungsanordnung zur Synchronisierung der Tastschaltung 22 mit der Zeilenabtastung und auf die Schaltungsanordnung zur Aussendung von Signalen, die zur Steuerung des Empfängers dienen können, so daß dessen Tastung mit der Sendertastung in Übereinstimmung bleibt. Die Zeilenimpulse 104 (horizontale Synchronisierimpulse) , die der Generator 94 liefert, werden einer differenzierenden Schaltung zugeführt, welche einen Kondensator 106 und einen damit in Reihe liegenden Widerstand 108 umfaßt. Damit der Phasenwechsel der Tastfrequenz am Ende der horizontalen Austastimpulse auftritt, ist die Zweipolröhre 110 parallel zum Widerstand 108 geschaltet, und zwar mit solcher Polarität, daß nur die negative Spitze der durch die Differentiation entstandenen Kurve 112 auf der Leitung 114 auftritt. Diese negativen Spannungsspitzen sind eine Signalquelle zur Phasensteuerung des Kommutators. Diese Spannungsspitzen auf der Leitung 114 werden ferner über die Leitung 116 auch dem Multivibrator 46 zugeführt. Dieser Multivibrator kann in bekannter Weise ausgeführt sein und besitzt zwei stabile Ruhelagen. Die Spannungskurven 42 und 44, welche i8o° Phasenverschiebung gegeneinander besitzen können, werden von den Anoden der Verstärkerröhren im Multivibrator 46 abgenommen und werden, wie oben bereits erwähnt, den Gittern 38 und 40 der Phasenumkehrverstärker 30 und 34 zugeleitet. Dadurch wird die Phase der an der Phasenaufspalteinrichtung 48 liegenden Spannung beim Beginn jeder Zeilenabtastung des Rasters um i8o° gedreht.

Die Signale zur Synchronisierung des Multiplexbetriebes auf der Empfangsseite mit dem Multiplexbetrieb der Sendeseite werden in folgender Weise hergestellt. Die negativen Spannungsstöße auf der Leitung 114 als Ergebnis der Differentiation der horizontalen Synchronisierimpulse werden dem Umkehrverstärker 118 zugeleitet und die positiven Spannungsstöße 120, die demgemäß am Ausgang von 118 auftreten, erreichen den Multivibrator 122, der von bekannter Bauart sein kann. Dieser Multivibrator 122 ist so eingestellt, daß er bei Anregung durch einen Impuls 120 einen positiven Impuls 124 von praktisch rechteckigem Verlauf und von einer Dauer liefert, die geringer ist als das Zeitintervall für die Stufe nach jedem horizontalen Synchronisierimpuls. Der Impuls 124 liegt am Gitter 126 eines stark negativ vorgespannten Verstärkers 128 und ist so groß, daß die negative Vorspannung, die von der Spannungsquelle 130 an das Gitter 126 gelangt, überwunden wird. Die neutrale Phase der Tastfrequenz, die vom Spannungsteiler 50 der Phasenspaltschaltung 48 abgenommen und im Verstärker 51 umgekehrt wird, ist an das Gitter 132 der Röhre 128 angeschlossen und infolgedessen an der Anode 134 während der Zeitdauer des Impulses 124 mit umgekehrter Phasenlage vorhanden. Der Wellenzug der Tastfrequenz, der somit an der Anode 134 auftritt, wird über den Kopplungskondensator 136 einem weiteren Stromkreis, der als Festhaltestromkreis bezeichnet werden soll, zugeführt, der aus einer Zweipolröhre 138 besteht, deren Anode beispielsweise über einen Spannungsteiler 140 an positivem Potential liegt. Der Spannungsteiler 140 ist so eingestellt, daß die Tastfrequenzspannung sich dem Niveau der Austastimpulse überlagert, wie es in Fig. iA gezeigt ist. Dies geschieht zu dem Zweck, um eine Eintastung der Kamera während der Zeilenrückläufe zu vermeiden. Die Zweipolröhre 138 ist ferner über den Widerstand 142 mit einem Gleichstromweg ausgerüstet. Nach Durchtritt durch den Festhaltestromkreis wird der Wellenzug der Tastfrequenz über die Leitung 144 dem Gitter 146 des Verstärkers 148 zugeführt, der ebenfalls zu der Summationseinrich- tung 92 gehört. Die Anode 150 des Verstärkers 148 ist mit der Anode 152 der Röhre 90 zusammeneschaltet, welche, wie oben erwähnt, den anderen Teil der Summationseinrichtung bildet, wobei beide Anoden über einen gemeinsamen Belastungswiderstand 154 an eine Spannungsquelle B+ ange-

schlossen sind. Die Phase der Tastfrequenzspannung, die an dem Widerstand 154 auftritt, ist die gleiche wie die am Ausgang der Phasenumkehrröhre 51. Diese am Widerstand 154 entstehende Spannung wird dem Sender 156 aufgedrückt, der ein beliebiger, für Fernsehzwecke geeigneter Sender sein kann. Es macht dabei keinen Unterschied aus, ob dieser Sender auf drahtlosem Wege Energie ausstrahlt oder eine Fernübertragungsleitung speist.

Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Sendeeinrichtung ist die folgende: Die Signale, die von der Dreifarbenkamera 2 geliefert werden, sind kontinuierlich mit Ausnahme der Austastintervalle. Diese Signale werden mit Hilfe der Tastanordnung 22 in Multiplexsignale umgewandelt, so daß es sich also dann um absatzweise übertragene Signale handelt. Die dabei für die einzelnen Farben verwendete Reihenfolge ist gleichgültig, solange die Reihenfolge der Farben innerhalb jeder Multiplex-

ao gruppe dieselbe ist. Diese Multiplexfernsehsignale werden sodann gleichzeitig mit den Synchronisiersignalen, die für die Steuerung der Abtastung im Empfänger nötig sind, der Summationseinrichtung 92 zugeführt. Die Grundtastfrequenz, welche beispielsweise 3,8 MHz betragen kann, wird durch den Oszillator 24 geliefert. Wenn die veränderlichen Widerstände 52 und 60 des Phasenaufspalters 48 richtig eingestellt sind, geht die Tastung der Signale entsprechend den drei Grundfarben in entsprechend getrennten Intervallen vor sich. Der Multivibrator 46 liefert Rechteckspannungen 42 und 44 von entgegengesetzter Phasenlage an die Umkehrröhren 30 und 34, wobei die Dauer jeder positiven und negativen Spannungshalbwelle der Dauer einer Zeile entspricht, da der Multivibrator immer erst umschlägt, wenn ihm ein neuer Spannungsstoß zugeführt wird.

Die negativen Impulse (Spannungsstöße), die aus der Differentiation der Zeilenimpulse 104 entstehen, dienen zum Anstoß des Multivibrators 122, so daß der Beginn eines Wellenzuges der Tastfrequenzspannung den Synchronisierimpuls nicht beeinflussen kann.

Bei einem System, bei welchem eine ungerade Zeilenzahl auf jedes Bildintervall entfällt, wie es beim gegenwärtigen Schwarzweißfernsehen der Fall ist, wird die Phase der über die Tasteinrichtung 22 gelieferten Signale gegenüber den Zeilenintervallen des Abtastrasters zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeilen umgekehrt und innerhalb einer betrachteten Zeile ebenfalls zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen dieser Zeile umgekehrt. Ein Empfänger zur Wiedergabe des in Fig. 3 und 3 A dargestellten Bildpunktschemas ist in Fig. 2 veranschaulicht, wenn die Signale durch den oben beschriebenen Sender übertragen werden. Die Empfangseinrichtung 160 bewerkstelligt den Empfang und die Gleichrichtung der Fernsehspannung, welche dem Modulator des Senders 156 in Fig. 1 aufgedrückt worden war, wobei die Ausgangsspannung von 160 einem Verteiler 161 zugeführt wird, der die Fernsehsignalspannung den Bildwiedergabeeinrichtungen zuführt und die stark negativ vorgespannten Verstärker 162, 164 und 166 enthält. Die Ausgangsspannungen dieser Verstärker sind an Bildwiedergaberöhren, die in den verschiedenen Grundfarben arbeiten, angeschlossen. Diese Bildwiedergaberöhren können gewöhnliche, üblicherweise zur Bildwiedergabe benutzte Braunsche Röhren 168, 170 und 172 sein.

Die Verstärker 162, 164 und 166 werden der Reihe nach während kurzer Intervalle mit einer durch den gesteuerten örtlichen Oszillator 174 bestimmten Frequenz getastet. Die Abstände dieser Intervalle werden durch den Phasenauf Spalter 176 bestimmt, welcher an den Oszillator 174 angeschlossen ist und ebenso wie die Phasenspalteinrichtung 48 in Fig. 1 aufgebaut sein kann. Die Ausgangsspannungen des Phasenaufspalters 176 liegen an den Gittern 180, 182 und 183 der betreffenden Verstärker 162, 164 und 166 und sind so groß, daß sie die negativen Vorspannungen der mit der Fernseheingangsspannung gespeisten Gitter 184, 186 und 188 zu überwinden vermögen.

Um die Tastung der Verstärker 162, 164 und 166 entsprechend der Tastanordnung 22 auf der Senderseite zu synchronisieren, werden Wellenzüge der Tastfrequenz, die während der Stufen nach dem Synchronisierungsimpuls des fernübertragenen Signals auftreten, dem Gitter 190 der Röhre 191 zugeführt, welche parallel zur Röhre 192 des Oszillators 174 liegt. Da die Kathoden 194 und 196 miteinander verbunden und über einen veränderlichen Widerstand 198 an ein festes Potential angeschlossen sind, werden die Schwingungen des Oszillators 174 mit den Wellenzügen der Tastfrequenz zwangsweise in Phase gehalten. An Stelle des hier beschriebenen und dargestellten Oszillators kann auch jede andere Art von Oszillator verwendet werden, der durch kurze Wellenzüge eines Wechselstromes von praktisch derselben Frequenz wie die freie Schwingungsfrequenz des betrachteten Oszillators in Phasenübereinstimmung mit den erwähnten kurzen Wellenzügen gehalten werden kann.

Die kurzen Wellenzüge der Grundtastfrequenz einer neutralen Phase werden an den Oszillator 174 über eine Trenneinrichtung geliefert, welche ähnlich der auf der Sendeseite verwendeten Einrichtung ist. Der Zeilensynchronisierimpuls 202 wird von den Fernsehsignalen mittels einer Trennstufe 200 bekannter Art abgetrennt. Der Impuls 202 erreicht sodann einen Differentiationskreis, der beispielsweise aus einem Kondensator 204 und einem damit in Reihe liegenden Widerstand 206 bestehen kann. Die Diode 208, welche parallel mit dem Widerstand 206 liegt, dient zur Abschneidung der positiven Impulse im Kurvenverlauf 210, der durch die Differentiation entsteht. Die übrigbleibenden negativen Impulse werden einem Multivibrator 212 zugeführt, der ebenso wie der Multivibrator 122 des Senders beschaffen ist. Die Ausgangsspannung des Multivibrators 212 ist rechteckförmig und verläuft, wie durch den Kurvenverlauf 214 angedeutet, wobei die Dauer des positiven Impulses des Multivibrators 212 gleich der Dauer der Impulsstufe unmittelbar nach jedem Zeilenimpuls ist. Diese Ausgangsspan-

nung liegt am Gitter 2i6 der Verstärkerröhre 218 und verursacht einen Stromdurchgang durch diese Röhre,, da nämlich die negative Vorspannung des Gitters 216 dieser Röhre. durch die positive, vom Multivibrator gelieferte Impulsspannung aufgehoben wird. Die Ausgangsspannung des Empfängers 160 liegt am Gitter 222 dieser Röhre 218, und die Tastfrequenz von 3,8 MHz wird also durch den Schwingungskreis 224 selektiv verstärkt. Diese Tastfrequenzspannung wird sodann dem Gitter 190 der Röhre 191, wie oben beschrieben, zugeführt.

Das Blockschaltbild in Fig. 4 zeigt einen Sender, der die Phase der Multiplexfarbsignale gegenüber dem Zeilenintervall durch geeignete Wahl einer Schaltfrequenz ändern kann. Der Übersichtlichkeit halber enthalten die einzelnen Rechtecke die schon in Fig. ι dargestellten Bestandteile unter Verwendung der bereits dort benutzten, jedoch hier mit einem Strich versehenen Bezugszeichen. Die Zusammenschaltung der einzelnen Bestandteile ist dieselbe wie in Fig. 1, mit Ausnahme der Tatsache, daß bei dieser Ausführungsform der Multivibrator 46 und die Umkehrröhren 30 und 34 nicht mehr erforderlieh sind. Die Wirkungsweise der Schaltung läßt sich am besten an Hand eines Zahlenbeispiels beschreiben. Es sei angenommen, daß 15 750 Zeilen auf ι Sekunde entfallen, d. h. daß zu jeder Zeile M 241 vollständige Perioden der Tastfrequenz gehören, wenn die Grundtastfrequenz 3 795 750 Hz beträgt. Wenn jedoch die Grundtastfrequenz so gewählt wird, daß M + Va vollständige Schwingungsperioden auf jede Zeile fallen, kann als Grundtastfrequenz der Wert 3 803 625 Hz verwendet werden. (3 803 625 Hz = 241,5 X 15 750 = 3 795 750 + Va-X 15 75°·) Dann ändert sich die Phase bei aufeinanderfolgend abgetasteten Zeilen selbsttätig um i8o°, so daß keine besonderen Hilfsmittel zur Phasenänderung erforderlich sind. Da die Zeilenzahl ungerade ist, findet bei aufeinanderfolgenden Abtastungen derselben Zeile ebenfalls eine derartige Phasenänderung statt.

Die mit einem Strich versehenen Bezugszeichen in Fig. 5 bedeuten Teile eines Empfängers, der für den Empfang des Senders nach Fig. 4 geeignet ist und der die in Fig. 2 mit denselben Ziffern versehenen Bestandteile besitzt. Die Anordnung ist ebenfalls dieselbe wie in Fig. 2; mit Ausnahme dessen, daß die Signale, welche durch die Einheit 218 geliefert werden, einem selbsttätigen Frequenzregler 230 zufließen, der die Frequenz des einphasigen Oszillators 174' steuert. Der Frequenzregler 230 kann in üblicher Weise aufgebaut sein, d. h. derart, daß die Frequenz des Oszillators 174' mit der Tastfrequenz, die auf der Rückstufe (Fig. ι A) während der Zeilenpausen übertragen wird, verglichen wird, so daß eine Gleichspannung entsteht, die der Blindröhre des Oszillators in bekannter Weise zugeführt wird. Dies stellt einen bemerkenswerten Vorteil dar, da die Trägheit des Frequenzreglers 230 groß genug gemacht werden kann, um eine sehr genaue Phasenregelung des einphasigen Oszillators während eines Intervalls von wenigstens einer oder mehrerer Zeilen zu erreichen.

Auf diese Weise läßt sich unter gewissen Bedingungen eine größere Stabilität erzielen, als es bei einer Phasenänderung der Grundtastfrequenz bei jedem Übergang auf eine neue Zeile möglich ist. Es ist zu erkennen, daß durch Wahl einer geeigneten Frequenz jede beliebige Phasenänderung der Multiplexsignale erzielt werden kann, und zwar unabhängig davon, ob die Phasenänderung innerhalb einer Zeile oder zwischen den Zeilen, den Zeilenserien oder den Bildern zur Herstellung eines gewünschten Bildpunktschemas über die ganze Fläche vor sich geht.

Um ein bestimmtes Bildpunktschema zu erreichen, kann es auch wünschenswert sein, die Phase der Multiplexbildpunkte gegenüber der Zeile am Ende jedes Bildes zu verschieben. Ein derartig arbeitender Sender ist in einem Blockschaltbild in Fig. 6 dargestellt, in der die mit Strichen versehenen Bezugszeichen den mit den gleichen Bezugszeichen versehenen Teilen in Fig. I entsprechen. Der Multivibrator 46' kann in bekannter Weise so eingestellt werden, daß er durch jeden zweiten Vertikalimpuls des Synchronisierimpulsgenerators 94' angestoßen wird und dementsprechend die Phase der Tastfrequenz am Ende jedes Bildes sich ändert.

Der Sender in Fig. 6 unterscheidet sich von demjenigen in Fig. ι auch noch darin, daß die Tastfrequenz dem Empfänger über einen besonderen drahtlosen Kanal zugeführt wird, d. h. über einen Sender 240 und nicht mehr in Form kurzer Wellenzüge auf dem rückwärtigen Teil der Austastimpulse für die Zeilen.

Der Empfänger in Fig. 7 arbeitet ähnlich wie derjenige in Fig. 2, aber mit der Ausnahme, daß der Empfänger 242 auf die Signalfrequenz des Senders 240 der Fig. 6 abgestimmt ist und die Tastfrequenz, die den Sender 240 moduliert, unmittelbar dem Phasenteiler 176' zufließt. Die Ausgangsspannung des Phasenteilers wird dem Verteiler 161' zugeleitet, und die Multiplexsignale erreichen von dort die Braunschen Röhren zur Wiedergabe der einzelnen Farben, wie an Hand der Fig. 2 beschrieben.

Andere Bildpunktschemata als die bisher beschriebenen sind in Fig. 8 A und 8 B dargestellt, in welchen die Ziffern innerhalb der Kreise die Ordnungszahl der Zeilenserie Teilbildabtastung (d. h. Zeilenserie, Zeilensatz oder Feld beim Zeilensprungverfahren) angeben, innerhalb deren der betreffende Bildpunkt wiedergegeben wurde. Die Darstellung bezieht sich nur auf eine Farbe; die übrigen Farben werden jedoch in derselben Weise behandelt. Das Schema nach Fig. 8 A macht es nötig, die Phase der Multiplexgruppen der verschiedenen Farben in bezug auf die Zeilenabtastintervalle am Ende jeder Zeilenserie um 270⁰ zu ändern, während das Schema nach Fig. 8 B eine Phasenänderung von 90° zwischen den Zeilenserien (Feldern) erfordert. Ein derartig arbeitender Sender ist in Fig. 8 dargestellt unter Benutzung entsprechender Bestandteile wie in Fig. i. Ein Vertikalbasisimpuls, der von dem Synchronisierimpulsgenerator 250 geliefert wird, wird den Kameras 252, 254 und 256 über die stark negativ vorgespannten Verstärker (Trennverstärker)

zugeleitet, welche zusammen mit 258 bezeichnet sind. Zeilensynchronisierirnpulse erreichen diese Kameras über die stark negativ vorgespannten Verstärker 260. Der positive Vertikalbasisimpuls wird ferner einem Differentiationskreis, bestehend aus dem Widerstand 262 und dem damit in Reihe liegenden Kondensator 264, zugeleitet. Ein negativer Auslöseimpuls wird an der Rückflanke des vertikalen Basisimpulses mit Hilfe einer Zweipolröhre 266, die parallel zum Widerstand 262 liegt, erzeugt und einem Ringmultivibrator, der das Bezugszeichen 270 trägt, über die Leitung 272 zugeführt. Dieser Multivibrator kann außer der dargestellten Schaltung auch in einer anderen Schaltung aufgebaut sein, in welcher auf den Ausgangsleitungen 274, 276, 278 und 280 positive Impulse bei einer Folge von den Multivibrator anstoßenden Impulsen auftreten. Diese positiven Impulse sind so groß, daß die Sperrspannung an den Gittern 282, 284, 286 und 288 der Röhren 290, 292, 294 und 296 überwunden wird, wenn die positiven Impulse die Gitter 298, 300, 302 und 304 erreichen.

Durch einen Oszillator 306 wird die Grundtastfrequenz an einen Phasenteiler geliefert von derselben Ausbildung wie in Fig. 1. Die verschiedenphasigen Ausgangsspannungen liegen an den negativ vorgespannten Gittern 282, 284, 286 und 288. Die Anoden der Röhren 290, 292, 294 und 296 sind untereinander durch eine gemeinsame Ausgangsleitung 310 verbunden, welche über einen Schwingungskreis 312, der seinerseits auf die Frequenz des Oszillators 306 abgestimmt ist, mit einer festen Gleichspannung B + verbunden ist. Auf diese Weise werden die verschiedenen Phasen der Oszillatorfrequenz der Reihe nach über die Leitung 310 einem an den Schwingungskreis 312 angeschlossenen Transformator zugeführt, der die Phasenteiler 314 speist, die ebenso aufgebaut sind wie die entsprechende Einrichtung in Fig. 1. Die Oszillatorspannungen tasten während aufeinanderfolgender Intervalle über die Leitungen 316, 318 und 321 die Kameras 252, 254 und 256. Die Multiplexausgangsspannungen der Kameras 252, 254 und 256 erreichen über die Leitung 324 eine Additionseinrichtung 322. Diese Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von derjenigen in Fig. 1 darin, daß die Ausgangsspannungen der Kameras der Reihe nach eingetastet werden, während bei Fig. ι die Kameras fortlaufend, mit Ausnahme der Basisintervalle, ihre Spannungen an die Tasteinrichtung liefern. Bei der Schaltung nach Fig. 8 wird die Synchronisierung des Empfängers ebenso wie bei der Schaltung nach Fig. 1 erreicht, indem nämlich Wellenzüge der Tastfrequenz auf der Leitung 318 dem Ende der Zeilenbasisimpulse überlagert sind.

Bei allen dargestellten Anordnungen ist eine sinusförmige Tastspannung benutzt. Es liegt jedoch auf der Hand, daß man an Stelle dieser sinusförmigen Spannung auch getrennte scharfe Impulse benutzen kann, die mittels Multivibratoren oder anderer bekannter Schaltungen hergestellt werden können.

Verschiedene andere Bildpunktschemata, die von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen, lassen sich dadurch herstellen, daß die Phase der Multiplexbildpunkte, welche den verschiedenen Grundfarben entsprechen, in verschiedener Folge gegenüber den Zeilenintervallen verschoben werden. Die Erfindung stellt einen erheblichen Fortschritt für das Farbfernsehen dar, insofern, als ein Fernsehsystem mit Farbwechsel der Bildpunkte angegeben ist, bei welchem der gesamte Farbinhalt eines Bildes durch vier ineinandergreifende Zeilenserien (Teilbilder) wiedergegeben werden kann, und zwar in einer Weise, die mit den gegenwärtigen Schwarzweißfernsehnormen vereinbar ist und ein gegebenes Frequenzband gut ausnutzt.

Claims (27)

Patentansprüche:

1. Farbfernseheinrichtung, in welcher das den Bildinhalt wiedergebende Signal aus Spannungen besteht, deren Amplituden den Helligkeitswerten der verschiedenen Grundfarben bei der Abtastung jeder Bildzeile entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage der den einzelnen Grundfarben entsprechenden Spannungen gegenüber den Zeilenabtastintervallen bei aufeinanderfolgenden Abtastungen derselben Zeile go verschieden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Signalsperr vorrichtung für jede Farbe und eine Quelle von mit verschiedener Phase verlaufenden Signalen, wobei jede Signalsperrvorrichtung durch ein Signal von anderer Phase gesteuert wird, so daß die Phasenlage dieser Signale gegenüber einem betrachteten Zeilenabtastintervall bei aufeinanderfolgenden Abtastungen derselben Zeile von der Phase der Signale verschieden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle der verschiedenphasigen Signale aus einem Oszillator zur Erzeugung eines primären Signals und einem mit diesem primären Signal gespeisten Phasenverschiebungsnetzwerk besteht, daß dieses Phasenverschiebungsnetzwerk mehrere Ausgangsstellen besitzt, welche verschiedenphasige, aus dem primären Signal hergestellte sekundäre Signale liefern, und daß jede der Signalsperrvorrichtungen an eine dieser Ausgangsstellen angeschlossen ist und die Phasenlage des primären Signals derart geändert werden kann, daß bei aufeinanderfolgenden Abtastungen derselben Zeile die Phasenlage des primären Signals gegenüber dem Zeilenabtastintervall verschieden ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase der den Bildinhalt wiedergebenden Spannungen gegenüber dem Zeilenabtastintervall während der Abtastung stetig und kontinuierlich verändert wird.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase der den Bildinhalt wiedergebenden Spannungen

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gegenüber dem Zeilenabtastintervall sprunghaft geändert wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase der den Bildinhalt wiedergebenden Spannungen in der Pause zwischen aufeinanderfolgenden Zeilen geändert wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase der den Bildinhalt wiedergebenden Spannungen in der Pause zwisehen aufeinanderfolgenden Bildern geändert wird.

8. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenunterschied der den Bildinhalt wiedergebenden Spannungen zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen derselben Zeile annähernd 180 ° beträgt.

9. Einrichtung nach Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenänderung der den Bildinhalt wiedergebenden Spannungen zwischen aufeinanderfolgenden Zeilen annähernd i8o° beträgt.

10. Einrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenänderung der den Bildinhalt wiedergebenden Spannungen zwischen aufeinanderfolgenden Bildern annähernd i8o° beträgt.

11. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das primäre und das sekundäre Signal sinusförmigen Verlauf besitzen.

12. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das primäre und das sekundäre Signal aus Impulsreihen bestehen.

13. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Empfänger die den Bildinhalt wiedergebenden Spannungen den Signalsperr vor richtungen zugeleitet werden und diese mit ihren Ausgangsklemmen an Wiedergabeeinrichtungen zur Wiedergabe in mehreren Grundfarben angeschlossen sind und daß aus dem Fernsehsignal hinter der letzten Gleichrichterstufe ein Phasensteuersignal zur Steuerung der Signalsperr vorrichtungen hergestellt wird.

14. Einrichtung nach Anspruch 3, 4 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserzeuger mit einer selbsttätigen Frequenzregeleinrichtung ausgerüstet ist und das Phasensteuersignal dieser Regeleinrichtung zugeleitet wird, so daß der Oszillator kontinuierlich ohne sprunghafte Phasenänderungen schwingt.

15. Einrichtung nach Anspruch 3, 6 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasensteuersignal dem Oszillator zugeleitet wird, um seine Phase gegenüber dem Zeilenabtastintervall beim Beginn von aufeinanderfolgend abgetasteten Zeilen sprunghaft zu ändern.

16. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Kameraröhre Eifirichtungen zur Erzeugung von Fernsehsignalen entsprechend zwei oder mehr Grundfarben eines fernzusehenden Objektes vorhanden sind und diese Signale den Signalsperrvorrichtungen zugeleitet werden, so daß diese die Ausgangsspannung der Kameraröhre in zyklischer Vertäuschung verriegeln, und dann die den Bildinhalt in den verschiedenen Farben wiedergebenden Spannungen einem S ender ausgangskreis zugeleitet werden.

17. Einrichtung nach Anspruch i6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannungen der Signalsperrvorrichtungen einer Additionsstufe zugeleitet werden, an dieser Additionsstufe ferner ein der Phase der verschiedenen Grundfarben entsprechendes Signal liegt und daß die Ausgangsseite der Additionsstufe mit dem Senderausgangskreis verbunden ist.

18. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasen der den Bildinhalt wiedergebenden Spannungen gegenüber dem Zeilenabtastintervall bei aufeinanderfolgenden Abtastungen einer gegebenen Zeile solche Werte haben, daß die Zuführung der gegebenen Werte verschiedener Farben während der ersten Abtastung etwa in der Mitte zwischen der Zuführung derselben Werte der verschiedenen Farben bei der nächsten Abtastung derselben Zeile erfolgt.

19. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Farben der den Bildinhalt wiedergebenden Spannungen durch die Phase dieser Spannungen gegenüber der Phase von kurzen Wellenzügen definiert sind.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz dieser kurzen Wellenzüge innerhalb des Frequenzbandes der Bildhelligkeitssignale liegt und diese Wellenzüge in einer bestimmten zeitlichen Lage zu den Zeilenimpulsen übertragen werden.

21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Wellenzüge unmittelbar auf die Zeilensynchronisierimpulse folgen.

22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilensynchronisierimpulse Basisimpulsen von Zeilenfrequenz überlagert sind und die kurzen Wellenzüge auf dem rückwärtigen Teil dieser Basisimpulse übertragen werden.

23. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch u₀ gekennzeichnet, daß der Empfänger einen Phasenvergleichskreis enthält, welchem diese kurzen Wellenzüge und ferner die Schwingungen eines örtlichen Farboszillators zugeführt werden zum Zwecke, diesen Oszillator in fester Phasenlage mit den kurzen Wellenzügen zu halten.

24. Einrichtung nach Anspruch 13 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen des Oszillators durch Steuerung der Signalsperrvorrichtungen die wiederzugebende Farbe steuern.

25. Einrichtung nach Anspruch 21 und 23, gekennzeichnet durch eine weitere Signalsperrvorrichtung, welche von denZeilensynchronisierimpulsen gesteuert wird, derart, daß sie kurz nach jedem Zeilensynchronisierimpuls nur für

die Dauer des Durchtritts eines kurzen Wellenzuges zum Phasenvergleicher öffnet.

26. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Sender eine weitere Signalsperrvorrichtung vorgesehen ist, welche durch die Zeilensynchronisierimpulse gesteuert wird und die Schwingungen eines örtlichen Farboszillators derart absperrt, daß kurze Wellenzüge entstehen, die einer Additionsstufe zugeleitet werden, so daß sie nur während kurzer Intervalle fernübertragen werden.

27. Einrichtung nach Anspruch 16 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen des örtlichen Oszillators die zu übertragende Farbe durch Steuerung der Signalsperrvorrichtungen bestimmen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

I 9577 12.54