DE947620C - Mehrfachuebertragungssystem fuer Fernsehbilder - Google Patents
Mehrfachuebertragungssystem fuer FernsehbilderInfo
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N11/00—Colour television systems
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Description
AUSGEGEBEN AM 23. AUGUST 1956
N 7io8 FIIIa/21a1
ist als Erfinder genannt -worden
Die Erfindung bezieht sich auf ein Mehrfachübertragungssystem zum Übertragen von Fernsehbildern,
wie sie beispielsweise beim Farbfernsehen Verwendung finden, oder ähnlicher zeilenweise abgetasteter Bilder,
bei dem empfangsseitig zum Trennen der zur Übertragung benutzten Signale weder ein Farbschalter mit
Zeilen-, Raster- oder Bildfrequenz noch eine Hilfsträgerwelle oder ein Punktierungssignal von richtiger
Form, Frequenz und Phase notwendigerweise Verwendung finden müssen.
Bei Mehrfachübertragungssysternen für drei Fernsehsignale beansprucht das wichtigste, weiter als
Hauptsignal bezeichnete Signal, z. B. das Helligkeitssignal, meistens den größten Teil der zur Verfügung
stehenden videofrequenten Bandbreite.
Das erste Nebensignal, z. B. ein Farbsignal, ist einer Hilfsträgerwelle mit einem oder- zwei ganzen oder teilweisen
Seitenbändern aufmoduliert und liegt ganz innerhalb des Frequenzbereiches des Hauptsignals,
wobei diese Hilfsträgerwelle eine Frequenz hat, die ein ungerades Vielfaches der halben Zeilenfrequenz ist.
Das zweite Nebensignal, gleichfalls ein Farbsignal, ist auch einer Hilfsträgerwelle mit einem oder zwei
ganzen oder teilweisen Seitenbändern aufmoduliert.
Hegt entweder ganz außerhalb des Frequenzbereiches des Hauptsignals oder aber ganz oder teilweise innerhalb
dieses Bereiches, jedoch immer so, daß sich keine Überlappung mit dem für das erste Nebensignal erforderlichen
Frequenzbereich ergibt.
Wenn das für dieses zweite Nebensignal benutzte
Frequenzgebiet ganz oder zum Teil innerhalb des Frequenzbereiches des Hauptsignals liegt, hat auch
diese zweite Hilfsträgerwelle eine Frequenz, die ein
ίο ungerades Vielfaches der halben Zeilenfrequenz ist.
Bekanntlich finden ja nicht alle Frequenzen in dem
für ein ,Fernsehsignal benutzten Band in gleichem Maße Verwendung.
Eine Analyse des Videosignals, wie dieses sich durch Abtastung des Bildes nach einem Zeilenraster ergibt,
zeigt, daß die Energie des Signals sich größtenteils bei in der Nähe der Harmonischen der Zeilenfrequenz
liegenden Frequenzen konzentriert.
Liegt die Frequenz einer Hilfsträgerwelle zwischen ao zwei Harmonischen der Zeilenfrequenz und wird ihr
ein Videosignal mit gleicher Zeilenfrequenz wie das Hauptsignal aufmoduliert, so werden die am stärksten
besetzten Frequenzbereiche dieser modulierten Hilfsträgerwelle gerade in die am wenigsten besetzten Be-"
reiche des Hauptsignals fallen. Die durch diese modulierte Hilfsträgerwelle bei der Wiedergabe des Hauptsignals
bewirkte Störung hat bei aufeinanderfolgenden Bildern gerade entgegengesetztes Vorzeichen. Diese
Störung in dem vom Hauptsignal entworfenen Bild wird vom Auge ausgeglichen und ist infolgedessen im
allgemeinen nicht störend. Das gleiche gilt bezüglich der Störungen, die das Hauptsignal in dem der Hilfsträgerwelle
aufmodulierten Signal erzeugt.
Weiterhin hat die Erfahrung gezeigt, daß es vorteilhafter ist, wenn eine Hilfsträgerwelle mit ihren Seitenbändern
in dem die höchsten Frequenzen des Hauptsignals umfassenden Frequenzbereich dieses Signals
liegt, weil die niedrigeren Frequenzen für die primäre Formgebung des Bildes wesentlicher sind.
Soll das Hauptsignal ein sich über das ganze zur Verfugung stehende Frequenzband erstreckendes Frequenzspektrum
haben, so wird, wenn zwei Hilfsträgerwellen mit einem ungeraden Vielfachen der
halben -Zeilenfrequenz entsprechenden Hilfsträgerfrequenzen
gemeinsam mit ihren entsprechenden Seitenbändern in je einen Frequenzbereich des zur
Verfügung stehenden Bandes gelegt werden, notwendigerweise eine dieser Hilfsträgerwellen mit ihren
Seitenbändern in den die niedrigeren Frequenzen des Hauptsignals umfassenden Frequenzbereich dieses .
Signals zu Hegen kommen. Das System gemäß der Erfindung vermeidet diesen Nachteil und ist dadurch
gekennzeichnet, daß das Frequenzband eines jeden aus k der aus je einer HilfsträgerweUe mit einem oder
zwei ganzen oder teilweisen Seitenbändern bestehenden Nebensignalen (Jt >
1) sich ganz oder zum Teil mit dem Frequenzband der übrigen k — 1 Nebensignale
deckt und daß die Hilfsträgerwellen dieser k Neben
signale Frequenzen haben, die das nm +-τχ fache
der Zeilenfrequenz sind, wobei nm und m ganze Zahlen
sind und m gleich 1, 2, 3 . . . k ist. Beim Dreifarbenfernsehen
ist k gleich 2.
' Das System gemäß der Erfindung und der Sender und Empfänger für dieses System werden an Hand
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. ι stellt das Frequenzspektrum zweier Fernsehsignale
in der Übertragungsstrecke,
Fig. 2 das Frequenzspektrum zweier Fernsehsignale auf der Sendeseite,
Fig. 3 das -Frequenzspektrum dreier Fernsehsignale
auf der Sendeseite nach dem System.gemäß der Erfindung,
Fig. 4 eine schematische Ausführungsform eines Senders gemäß der Erfindung,
Fig. 5 eine schematische Ausführungsform eines mit dem Sender gemäß Fig. 4 zusammenwirkenden Empfängers
und
• Fig. 6 ein Frequenzspektrum für sechs Fernsehsignale auf der Sendeseite nach dem System gemäß der
Erfindung dar.
Fig. ι stellt das Frequenzspektrum zweier Fernsehsignale
in einem sich von einer Frequenz fd — fe bis
zu einer Frequenz fd -f f a erstreckenden Übertxagungsfrequenzband
dar.
Ein solches Frequenzspektrum ergibt sich bei der Modulation einer Trägerwelle f d mit zwei Signalen,
die sich über Frequenzbänder von 0 bis fa un i fb bis /„
erstrecken, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, und teilweiser Unterdrückung des unteren Seitenbandes.
Das Hauptsignal erstreckt sich also bis zur Frequenz fa, das zweite Signal zwischen den Frequenzen
fb und fc, und das zuletzt erwähnte Signal ergibt
sich. durch AufmoduHerung eines zweiten Videosignals auf eine Hilfsträgerwelle mit einer Frequenz f n,
die ein ungerades Vielfaches der halben Zeilenfrequenz ist, mit einem sich bis fb erstreckenden unteren Seitenband
und einem sich bis fc erstreckenden oberen Seitenband.
Soll das Hauptsignal sich nach wie vor bis f a erstrecken,
so müßte ein etwaiges, auch in dem zur Verfügung stehenden Frequenzband zu übertragendes
drittes Signal irgendwohin zwischen die Frequenzen 0 und f b gelegt werden, indem es einer Hilfsträgerwelle
mit einer einem ungeraden Vielfachen der halben Zeilenfrequenz entsprechenden Frequenz aufmoduliert
wird.
Dies hat jedoch den vorstehend erwähnten Nachteil, daß sich Störungen in den niedrigeren Frequenzen des
Hauptsignals ergeben.
In Fig. 3 ist das Frequenzspektrum des zu übertragenden
Signals im System gemäß der Erfindung dargestellt.
Es sei das zur Verfügung stehende Frequenzband hier abermals durch die Frequenz fa begrenzt, so daß
das Hauptsignal sich von einer Frequenz ο bis fa erstreckt
Einer Hilfsträgerwelle fhl ist ein zweites Signal, beispielsweise
vorwiegend im oberen Seitenband, und einer Hilfsträgerwelle f Ä2 ein drittes Signal, beispielsweise
vorwiegend im unteren Seitenband, aufmoduliert, wobei gilt: /^1
< fh2.
Damit die Energiekonzentrationen der drei Signale1
einander mögUchst wenig stören, wird als Frequenz einer von den Hilfsträgerwellen das η + 1^fache der
Zeilenfrequenz und als Frequenz der anderen Hilfsträgerwelle das m + 2/3fache der Zeilenfrequenz gewählt,
wobei η und m ganze Zahlen sind.
Bei dem Übertragungssystem gemäß Fig. 3 ist also von der einen Hilfsträgerwelle das obere und von der
anderen Hilfsträgerwelle das untere Seitenband wenigstens teilweise unterdrückt und sind die Trägerwellen
so gewählt, daß sich ihre nicht unterdrückten Seitenbänder überlappen, die Trägerwellen selbst jedoch vorzugsweise
außerhalb des Modulationsbereiches der anderen Trägerwelle liegen. Hierdurch wird erreicht,
daß die beiden Hilfsträgerwellen mit ihren Seitenbändern möglichst wenig jenen .Frequenzbereich umfassen,
in dem die niedrigeren Frequenzen des Hauptsignals liegen, ohne daß die Hilfsträgerwelle eines
Signals sich in dem Nutzseitenband des anderen Signals befindet.
Nach etwaiger Aufmodulierung auf eine Trägerwelle fd auf der Sendesei'te und Demodulation auf der
Empfangsseite ergibt sich im Empfänger wieder das in Fig. 3 dargestellte Signal. Dieses Signal wird nunmehr
beispielsweise als Ganzes einer Steuerelektrode, einer Wiedergaberöhre und gleichzeitig zwei trennscharfen,
auf die Frequenzen fhl bzw. fh2 abgestimmten Demodulatorvorrichtungen
zugeführt. Die Ausgangssignale dieser Dernodulatorvorrichtungen können den Steuerelektroden zweier weiterer Wiedergaberöhren
zugeführt werden. Es zeigt sich, daß auf jeder der Wiedergaberöhren außer dem auf der betreffenden
Röhre gewünschten Signal auch von den beiden anderen Signalen erzeugte Störungen vorhanden sind,
die infolge der vorstehend erwähnten Wahl der Hilfs-
trägerwellenfrequenzen in einem Bild um -—■ in der
Phase gegenüber den Störungen in dem vorhergehenden Bild verschoben sind, also, nach drei Bildern ausgeglichen
sind.
Genau genommen trifft dies nur zu, wenn ein fest stehendes Bild übertragen wird.
Ist die Bildfrequenz nicht zu niedrig, so gilt dies aber auch angenähert für bewegte Gegenstände, und infolge
der Trägheit des sich auf Mittelwerte in der Zeit einstellenden Auges wird die Wirkung der Störungen
optisch nahezu zunichte gemacht.
In Fig. 4 ist ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines Senders für das Mehrfachübertragungssystem
gemäß der Erfindung in einem Blockschaltbild dargestellt.
Dabei enthalten die Einrichtungen I, II und III je eine Aufnahmekamera, die das Hauptsignal bzw. die beiden anderen Signale erzeugen, und gewünschtenfalls weitere Einrichtungen, die die von den Bildaufnahmegeräten erzeugten Signale auf bestimmte Weise verarbeiten.
Dabei enthalten die Einrichtungen I, II und III je eine Aufnahmekamera, die das Hauptsignal bzw. die beiden anderen Signale erzeugen, und gewünschtenfalls weitere Einrichtungen, die die von den Bildaufnahmegeräten erzeugten Signale auf bestimmte Weise verarbeiten.
Es kann I z. B. das grüne Bildsignal sowie die hohen Frequenzen von Rot und Blau, II die niedrigen Frequenzen
des roten Bildsignals und III die niedrigen Frequenzen des blauen Bildsignals (sogenannte »mixed
highs«) liefern.
Das durch I erzeugte Hauptsignal wird einem Tiefpaßfilter F1 mit Sperrfrequenz ftt zugeleitet.
Das Ausgangssignal von II wird einem Modulator M1
zugeführt, in dem das Signal einer Hilfsträgerwelle mit einer Frequenz fhl gleich dem η + ^fachen der
Zeilenfrequenz aufmoduliert wird. Diese Trägerwelle wird einer Vorrichtung O entnommen, die einen geeigneten
Oszillator enthält und mittels der an der Stelle L einlaufenden Synchronisierimpulse gesteuert wird.
Diese mit dem Ausgangssignal, von II modulierte Trägerwelle wird einem Bandfilter Jf2 zugeführt, dessen
obere Sperrfrequenz kleiner ist als fn2, während die
untere kleiner ist als fhl.
Das Ausgangssignal von III wird einem Modulator M2 zugeführt, in dem das Signal einer Trägerwelle
auf moduliert wird, deren Frequenz fh 2 das m -f- 2/3fache
der Zeilenfrequenz ist.
Das Ausgangssignal dieses Modulators wird einem Bandpaßfilter F3 zugeführt, dessen untere Sperrfrequenz
größer ist als fhl und dessen obere Sperrfrequenz
größer ist als fh2.
Die Ausgangssignale der drei Filter .F1, F2 und F3
werden nunmehr in der Addiervorrichtung A additiv kombiniert.
Das kombinierte Signal kann jetzt über eine Leitung übertragen werden oder aber, wie dies in Fig. 4 dargestellt
ist, nach Aufmodulierung auf eine Hochfrequenzträgerwelle im Modulator M3 und darauffolgender
Bandbreitenbeschränkung in einem Bandfilter JF4 einer Sendeantenne Z zugeführt werden.
Es ist ersichtlich, daß als fh anstatt des η + ^fachen
der Zeilenfrequenz ebensowohl das η -j- 2/3fache der
Zeilenfrequenz gewählt werden darf. In diesem Falle ist jedoch fh 2 das m +^/gfache der Zeilenfrequenz.
In Fig. 5 ist ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines Empfängers für das Mehrfachübertragungssystem
gemäß der Erfindung in einem Blockschaltbild dargestellt, der sich gut zum Empfang durch den Sender
gemäß Fig. 4 ausgesandter Signale eignet.
Das von einer Empfangsantenne R empfangene Signal wird der Demodulatorstufe DT zugeführt, die
ein Signal wie in Fig. 3 dargestellt liefert.
Das Ausgangssignal von DT wird einerseits der Wiedergaberöhre 5S1, andererseits den zwei Bandfiltern
F5 und F6 zugeführt.
Das Bandfilter JF5 hat einen Durchlaßbereich mit
einer oberen Sperrfrequenz, die kleiner ist als fh2, und
einer unteren Sperrfrequenz, die kleiner ist als fhl, und
das Bandfilter F6 hat einen Durchlaßbereich mit einer
oberen Sperrfrequenz, die größer ist als fh2, und einer
unteren Sperrfrequenz, die größer ist als fhl.
Die Ausgangssignale von JF5 und .F6 werden den
Demodulatoren D1 bzw. D2 zugeführt.
Die. Kombination JF5-D1 bildet eine auf die Trägerwelle
fhl abgestimmte Demodulatorschaltung und
liefert das auf fhl modulierte Signal samt den von
den beiden anderen Signalen erzeugten Störungen, die jedoch infolge der vorstehend erwähnten Wahl der
Trägerwellenfrequenzen in der Wiedergaberöhre BS2
für das Auge nahezu zunichte gemacht werden.
Die Kombination F6-D2 bildet eine auf die Trägerwelle
fh2 abgestimmte Demodulatorschaltung und
liefert der Wiedergaberöhre JBS3 das auf fh2 modulierte
Signal samt den von den beiden anderen Signalen erzeugten Störungen.
Die Bilder auf den drei Wiedergaberöhren müssen nunmehr optisch vereinigt werden. Es kann jedoch
auch eine Dreifarbenröhre Verwendung finden. Die Ausgangssignale von DT, D1 und D2 müssen dann je
einer Steuerelektrode des zugehörigen Elektronenstrahlerzeugers zugeführt werden. Je nach der Art
■ der Femsehsignale können auch Kombinationen der Ausgangssignale von DT, D1 und D2 den entsprechenden Steuerelektroden der Wiedergaberöhre öder der
Dreifarbenröhre zugeführt werden, wie beispielsweise beim Farbfernsehsystem des N.T.S.C.
ίο Das von dem Sender gemäß Fig. 4 ausgesandte
Signal wird bei einem üblichen Schwarz-Weiß-Empfänger das gleiche Bild ergeben wie bei dem Empfänger
für das System gemäß der Erfindung in der Wiedergaberöhre BS^1. Das hierin also auftretende
Hauptsignal hat hinreichenden informativen Wert, um ein sehr befriedigendes Ergebnis zu geben.
Infolge der erwähnten Wahl der Hilfsträgerwellen-· frequenzen werden auch hier die von den beiden
anderen Signalen erzeugten Störungen für das Auge ao nahezu zunichte gemacht werden.
Der Empfänger für das System gemäß der Erfindung eignet sich außerdem gut zum Empfang eines von
einem üblichen Schwarz-Weiß-Sender ausgesandten Signals. Dazu braucht beispielsweise nur allen drei.
Wiedergaberöhren das Ausgangssignal von DT zugeführt zu werden.
Das System gemäß der Erfindung kann noch erweitert werden, indem in einem .Hauptsignal k Hilfsträgerwellen
vorgesehen werden, wobei der Fall eintreten kann, daß eine oder mehrere Hilfsträgerwellen
samt Seitenbändern in den die niedrigeren Frequenzen des Hauptsignals enthaltenden Frequenzbereich ' zu
liegen kommen. Hierbei wird also Wert darauf gelegt, daß mehr als zwei Nebensignale in einem beschränkten
Frequenzgebiet übertragen werden, und wird nicht an erster Stelle, wie bei der Übertragung zweier Nebensignale,
beachtet, daß diese möglichst vorteilhaft übertragen werden.
Wenn jedes der aus einer Hüfsträgerwelle mit ihren
Seitenbändern bestehenden Signale sich wenigstens zum Teil mit allen anderen aus einer Hüfsträgerwelle
mit ihren Seitenbändern bestehenden Signalen deckt, müssen diese Hilfsträgerwellen, damit die Störungen
der anderen Signale in einem bestimmten Signal mögliehst wenig hinderlich sind, auf Frequenzen gebracht
werden, die das
^-p)-, \n2
— ) -facne der Zeüenfrequenz sind, %,
t ΊΓΖ
nh sind ganze Zahlen,
Der Ausgleich der Störungen vollzieht sich in diesem Falle im (k -+-. i)-fachen der Büdzeit. In Fig. 6 ist ein
Beispiel eines Frequenzspektrums gemäß dem System der Erfindung dargestellt, wie es auf der Sendeseite
für sechs Femsehsignale vorhanden ist, wie sie beispielsweise für Stereofarbfernsehen Verwendung finden
könnten. Da hier fünf Hüfsträgerwellen vorhanden sind, vollzieht sich der Ausgleich der Störungen in
sechs Bildern.
Die Nebensignale sind hier paarweise auf je eine Hüfsträgerwelle aufmoduliert. Bei jedem Paar ist von
der einen dieser Hüfsträgerwellen das obere und von der anderen das untere Seitenband wenigstens teüweise
unterdrückt. Die nicht unterdrückten Seitenbänder eines Paares überlappen sich, und ein Hilfsträgerwellenpaar
mit geringerem Frequenzumfang liegt innerhalb des Überlappungsgebietes eines Hüfsträgerwellenpaares
mit größerem Frequenzbereich. Hierdurch sind die notwendigen Überlappungsgebiete möglichst
gleichmäßig verteilt, was dem Ausgleich der Störungen zugute kommt. Die paarweise modulierten
Hüfsträgerwellen können in dem Empfänger paarweise wieder getrennt werden.
Claims (6)
1. Mehrfachübertragungssystem zur Übertragung zeüenweise abtastbarer Fernsehbüder oder ähnlicher Büder, bei dem ein Hauptsignal und mehrere
je aus einer Hüfsträgerwelle mit einem oder zwei ganzen oder teüweisen Seitenbändern bestehende
und in dem für das Hauptsignal benutzten Frequenzband liegende Nebensignale Verwendung finden,
dadurch gekennzeichnet, daß sich das Frequenzband eines jeden aus k dieser Nebensignale
(k > 1) ganz oder teüweise mit dem Frequenzband
der anderen k — 1 Nebensignale deckt und daß die
Hüfsträgerwellen dieser k Nebensignale Frequenzen
haben, die das nm + ~ίγτ—fache der Zeüenfrequenz
sind, wobei nm und m ganze Zahlen sind und m
gleich i, 2, 3 . .. k ist.
2. Mehrfachübertragungssystem nach Anspruchi, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüfsträgerwelle'
wenigstens eines Nebensignals im Bereich der höchsten Frequenzen des Hauptsignals liegt.
3. Mehrfachübertragungssystem nach Anspruchi
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teü des einen durch Modulation eines Nebensignals
auf eine Hüfsträgerwelle entstandenen Seitenbandes unterdrückt ist.
4. Mehrfachübertragungssystem nach Anspruchi oder 2 mit zwei auf je eine HilfsträgerweUe aufmodulierten
Nebensignalen, dadurch gekennzeichnet, daß von der einen Hüfsträgerwelle das obere
und von der anderen HilfsträgerweUe das untere Seitenband wenigstens teüweise unterdrückt ist
und die TrägerweUen so gewählt sind, daß sich ihre nicht unterdrückten Seitenbänder überlappen,
die Trägerwellen selbst jedoch vorzugsweise außerhalb
des Modulationsbereiches der anderen Trägerweüe liegen (Fig. 3).
5. Mehrfachübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit mehr als zwei auf je eine
Hüfsträgerwene aufmodulierten Nebensignalen, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebensignale paarweise
auf je eine Hüfsträgerwelle auf moduliert sind und von der einen dieser Hüfsträgerwellen das
obere und von der anderen das untere Seitenband wenigstens teüweise unterdrückt ist und daß sich
die nicht unterdrückten Seitenbänder eines Paares überlappen und daß ein Hüfsträgerwellenpaar mit
geringerem .Frequenzumfang innerhalb des Überlappungsgebietes
eines Hüfsträgerweüenpaares mit iss
größerem Frequenzbereich liegt (Fig. 6).
6. Sender für ein Mehrfachübertragungssystem gemäß Anspruch i, in dem ein Hauptsignal und
eine Anzahl in dem für das Hauptsignal benutzten Frequenzband liegender Nebensignale erzeugt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß sich das Frequenzband eines jeden aus k dieser Nebensignale
ganz oder zum Teil mit dem Frequenzband der anderen k — ι Nebensignale deckt und daß die
Hilfsträgerwellen dieser k Nebensignale Frequenzen
- -fache derZeilenfrequenz
haben, die das nm + -
« -J- I
sind, wobei nm und m ganze Zahlen sind und m
gleich i, 2, 3 ... k ist.
η. Empfänger für ein Mehrfachübertragungssystem gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet,
daß von k (k > 1) trennscharfen
Demodulatoren der m** auf eine Frequenz, die
das nm + -T-j-—· -fache der Zeilenfrequenz ist, ab-
« -J- I
gestimmt ist, wobei nm und m ganze Zahlen sind
und m gleich i, 2, 3 ... k ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
The Bell System Technical Journal XIII, Juli 1934, S. 466.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
©509 659/1312.56 (609 589 8.56)
Applications Claiming Priority (1)
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