DE965412C - Verfahren zur Kompensation des Stoersignals bei Fernseh-Aufnahmeroehren - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 6. JUNI 1957

Henri de France, Paris ist als Erfinder genannt worden

Gegenstand der Erfindung ist ein verbessertes

Verfahren zur Kompensation des Störsignals, das bei der Verwendung von Superikonoskop-Aufnahmeröhren in Fernsehübertragungseinrichtungen auftritt.

Bekanntlich zeigt das von einer Abtaströhre nach dem Prinzip des Superikonoskops gelieferte Bildsignal eine Störung, die im allgemeinen als »Störsignal« bezeichnet wird und sich durch eine

ίο Abschwächung des Bildes von links nach rechts und von oben nach unten bemerkbar macht, wenn die Abtastung, wie gewöhnlich, von der Betrachtungsseite her gesehen, von links nach rechts und von oben nach unten vor sich geht. Diese scheinbare Empfindlichkeitsveränderung der Röhre längs der Bildfläche ist untrennbar mit dem Arbeiten der Röhre verknüpft und rührt im wesentlichen von einer ungleichen Verteilung der auf der Speicherplatte durch den Aufprall der Photoelektronen ausgelösten Sekundärelektronen her.

Die Fernsehverbindungen weisen im allgemeinen eine weitere Verzerrungsart auf, die unabhängig von der verwendeten Bildaufnahmeröhre ist und einer nicht getreuen Wiedergabe der Kontraste oder der Helligkeitsänderungen verschiedener Bildpunkte in bezug auf entsprechende Punkte des ferngesehenen· Gegenstandes entspricht. Während nämlich die Stärke des von der Bildaufnahmeröhre gelieferten Signals näherungsweise linear mit der Helligkeit des abgetasteten Punktes wächst und diese Beziehung unabhängig von der Beleuchtung dieselbe bleibt, ist die Beziehung zwischen der der

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Bildwiedergaberöhre zugeführten Signalintensität und der Leuchtdichte des Fluoreszenzschirms nichtlinear. Um bei der Wiedergabe ein Bild zu erhalten, dessen Kontraste eine getreue Darstellung derjenigen des Gegenstandes sind, ist vorgeschlagen worden, an einem Punkt des Übertragungskanals eine nichtlineare Anordnung vorzusehen, die imstande ist, die Nichtlinearitäf der Wiedergabekennlinie auszugleichen.

ίο Die vorliegende Erfindung erlaubt, ohne irgendeine Veränderung an den verwendeten Empfängern eine Übertragung zu verwirklichen, die mit rein elektronischen Mitteln den Störschatten zum Verschwinden bringt. Gleichzeitig tritt bei diesem Verfahren zwangläufig eine sehr erwünschte weitgehende Gradationsentzerrung auf.

Es ist zum Zwecke der zeitweisen Speicherung und späteren Wiederaussendung von Fernsehbildern bekannt, in den Übertragungskanal eine Hilfseinrichtung einzuschalten, die aus einer Zwischenbild-Wiedergaberöhre und einer Zwischenbild-Aufnahmeröhre besteht und bei der das Zwischenbild als Negativbild mit ausgetasteten Rückläufen des Elektronenstrahles erscheint. Hierbei wird die Bildwiedergabe verbessert, was durch die eintretende Gradationsentzerrung erklärt werden kann. Jedoch ist dieses Verfahren bisher nicht am Zwecke der Kompensation des bei Superikonoskop-Aufnahmeröhren auftretenden Störsignals herangezogen worden.

Eine solche Kompensation läßt sich auf besonders einfache und vollkommene Weise dadurch erreichen, daß auf einer Zwischenbild-Wiedergaberöhre der erwähnten Art um das nutzbare Bildfeld ein an sich bekannter schwarzer Rahmen angebracht ist, der zusammen mit dem eigentlichen Bild abgetastet wird und somit die Einführung eines Bezugspegels für den weiteren, Übertragungsverlauf gestattet. Hierbei ist zu beachten, daß es sich erst bei Anwendung des Bildfehlerausgleichs mit Hilfe der Negativwiedergabe löhnt, den Bezugspegel der Superikonoskopaufnahme fest einzustellen und dadurch die Beibehaltung der verbesserten Bildqualität zu gewährleisten, und umgekehrt.

Das den Bildeindruck störende Bezugssignal kann durch bekannte Mittel später wieder ausgetastet werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Kompensation des Störsignals, das bei der Verwendung von Superikonoskop-Aufnahmeröhren in Fernsehübertragungseinrichtungen auftritt, ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in den Übertragungskanal eine Hilfseinrichtung eingeschaltet ist, die aus einer Zwischenbild-Wiedergaberöhre und einer Zwischenbild-Aufnahmeröhre, gleichfalls vom Superikonosikoptyp, besteht und bei der das Zwischenbild als Negativbild mit ausgetasteten Rückläufen des Elektronenstrahles erscheint, und daß ferner auf der Zwischenbild-Wiedergaberöhre um das nutzbare Bildfeld ein schwarzer Rahmen angebracht ist, der zusammen mit dem eigentlichen Bild abgetastet wird und somit die Einführung eines Bezugspegels für den weiteren Übertragungsverlauf gestattet, und Mittel vorgesehen sind, um diesen den Bildeindruck störende Bezugssignal späterhin wieder auszutasten. Als Zwischenabtaströhre kann auch eine Speicherröhre vom Typ des Superikonoskops benutzt werden, bei der eine »Schattenzone« um die Speicherelektrode vorgesehen ist, die nicht von Photoelektronen getroffen, aber vom Abtaststrahl bestrichen wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Verbindung der Zwischenwiedergaberöhre mit einem Kreis mit nichtlinearer Übertragungskennlinie vorgesehen.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann eine Zwischenwiedergaberöhre mit einenr Schirm starker Nachleuchtdauer verwendet werden, die mit Hilfe der oben beschriebenen Mittel ein negatives Bild des ferngesehenen Gegenstandes wiedergibt, zusammen mit einer Abtaströhre, die mit einer anderen Bildnorm als die Schreibröhre arbeitet, wobei gegebenenfalls die Anordnung mit einer Blende versehen sein kann, die eine Beeinflussung der Photokathode durch das Aufleuchten des Speicherschirms beim Auftreffen des Elektronenstrahls verhindert.

Im Fall, daß innerhalb des Übertragungskanails go an irgendeinem Punkt schon eine Anordnung einer Bildwiedergaberöhre, die als Gegenstand dient, und einer Bildaufnahmeröhre vorhanden ist, kann die Erfindung angewendet werden, ohne wesentliche neue Elemente in den Übertragungskanal einzufügen. Wenn im Verlauf der Verbindung eine Zwischenspeicherung vorgenommen wird, beispielsweise auf Film, ist es häufig möglich, da man über eine Wiedergaberöhre und eine Aufnahmeröhre verfügt, von diesen Elementen den erfindungsgemäßen Gebrauch zu machen, auch wenn sie nicht am selben Punkt der Übertragungskette eingeschaltet sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. Hierin ist

Fig. ι eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung einer Bildwiedergabe- und Aufnahmeröhre,

Fig. 2 Diagramme, welche die Form der an entsprechenden Punkten des Kreises nach Fig. 1 auftretenden Signale zeigen,

Fig. 3 und 4 Kurven, die zum Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen, und

Fig. 5 eine Darstellung eines Rahmens, der für die Wiedergaberöhre zu verwenden ist.

Wie oben erwähnt, wird auf das Steuergitter der Wiedergaberöhre 1 ein Signal gegeben, das der Kurve B der Fig. 2 entspricht. Dessen Polarität ist so, daß die hellen Stellen des ferngesehenen Gegenstandes auf dem Schirm der Röhre 1 dunkel erscheinen, und umgekehrt. Offenbar kann man auch ein Signal A auf die Kathode der Röhre 1 geben, während die Vorspannung des Wehneltzylinders konstant gehalten wird. Das auf dem

Bildschirm erscheinende Bild wird durch ein optisches System, das durch die Linse 2 angedeutet ist, auf die Photokathode der Bildaufnahmeröhre 3 abgebildet. Das von der Röhre 3 gelieferte Signal wird in einem normalen Übertragungskanal wie üblich verwendet, der im wesentlichen aus mehreren Verstärkerstufen mit Vorrichtungen zur Wiedereinführung der Gleichstromkomponente und der Gleichlaufsignale besteht. Das Endsignal, dessen Amplitude proportional zur Helligkeit des Punktes des ferngesehenen Gegenstandes ist, dient zur Modulation des eigentlichen Senders. Die richtige Polarität des Bildsignals wird entweder im Verstärker oder unmittelbar in der Bildabtaströhre wiederhergestellt.

Die Kathode der Röhre 1 erhält andererseits die Signale C (Fig. 2), die durch Impulse positiver Polarität gebildet werden. Diese Impulse erfolgen während der Rückkehr des Abtaststrahls der BiIdröhre und sollen die Röhre während der entsprechenden Zeit verriegeln. Die Impulse C werden mit Hilfe des Kreises 4 erzeugt, der die Zeilen- und Bildgleichlaufimpulse der Übertragung aufnimmt. Der Kreis 4 wird vorzugsweise durch einen monostabilen elektrischen Kreis gebildet, dessen Kippung durch die Ankunft der Zeilengleichlaufimpulse ausgelöst wird. Ein zweiter, nicht dargestellter Kreis derselben Art arbeitet mit Bildfrequenz. Die Dauer der Impulse C ist gleich der Dauer der Gleichlaufimpulse, vermehrt um die für »die Übertragung des Schwarzpegels je nach der Übertragungsnorm oder für Schutzperioden vorgesehenen Zeiten.

In Fig. 2 ist bei A die normale Form eines Fernsehsignals nach der französischen Norm dargestellt, d. h. eines Signals, bei dem die maximale Amplitude der höchsten Leuchtdichte des Gegenstandes entspricht und die Gleichlaufimpulse einen Pegel »schwärzer als schwarz« einnehmen.

Die Kurve B der Fig. 2 zeigt dasselbe Signal, dessen Polarität in bezug auf das Nullpotential umgekehrt ist. Offenbar macht sich die Anlegung des Signals B an die Wehneltelektrode der Röhre 1 durch Auftreten eines Negativbildes auf dem Schirm der Bildröhre bemerkbar, und zwar auf hellem Hintergrund, da die Intensität des Elektronenstrahls während der Rückkehr des Abtaststrahls am höchsten ist (Gleichlaufimpulse). Durch Anwendung der Verriegelungsimpulse C, die an die Kathode der Röhre 1 angelegt werden, erhält man eine Negativwiedergabe des ferngesehenen Gegenstandes auf einem schwarzen Hintergrund. Selbstverständlich fällt jede Anordnung, welche die Verriegelung der Röhre während einer entsprechenden Zeit bewirkt, in den Rahmen der Erfindung. Man kann insbesondere auch Impulse von negativer Polarität an die Wehneltelektrode der Röhre 1 anlegen.

Die Gammaveränderungen des Bildes oder des entsprechenden Bildsignals längs des Übertragungskanals können durch die Kurven der Fig. 3 A und 3 B dargestellt werden. Die Gerade 5 der Fig. 3 A entspricht der Kennlinie der Abtaströhre, die in der Mehrzahl der Fälle linear ist, d. h. daß die Amplitude des von der Röhre gelieferten Signals proportional zur Leuchtdichte des entsprechenden Gegenstandspunktes ist, wobei der Proportionalitätsfaktor nicht vom Absolutwert der Veränderlichen abhängt.

Kurve 6 zeigt die entsprechende Kennlinie der Wiedergaberöhre. Man sieht, daß 6 keine Gerade, sondern eine Kurve ist, die zeigt, daß die Leuchtdichte wächst, wenn das der Röhre zugeführte Signal zunimmt, daß aber diese Zunahme je nach dem Absolutwert des Signals schwankt und für Signale "von hohem Wert abnimmt. In Kurve 7 der Fig. 3 B ist die Gesamtkennlinie des Übertragungskanals dargestellt, d. h. die Kurve, welche die Leuchtdichte eines auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre wiedergegebenen Bildpunktes in Ab" hängigkeit von der Leuchtdichte desselben Punktes am ferngesehenen Gegenstand wiedergibt. Diese Kurve, die denselben Verlauf wie die Kurve 6 der vorhergehenden Figur hat, zeigt, daß die Beziehung nichtlinear ist, was die Kontraste des wiedergegebenen-Bildes verändert.

Die Kurven der Fig. 4A zeigen die den Kennlinien 5 und 6 der Fig. 3 A entsprechenden Kurven für den Fall, daß die Anordnung aus Zwischenwiedergabe- und -aufnahmeröhre gemäß der Erfindung angewendet wird. Die Kurve für die Bildwiedergabe ist mit der Kurve 6 identisch, da die Helligkeit eines Schirmpunktes im selben Sinn wie die Intensität des der Röhre zugeführten Signals schwankt, und zwar nichtlinear. Da jedoch auf dem Schirm der Wiedergaberöhre das Negativbild erscheint, d. h. Schwarz dem Maximalsignal entspricht, entsprechen die hellsten Punkte, bei denen die Beziehung zwischen Signalamplitude und Leuchtdichte nicht mehr linear ist, den schwarzen Stellen des ferngesehenen Gegenstandes und des endgültigen Bildes. Die Kennlinie der Bildspeicherröhre ist bei 5' dargestellt, wenn man die Leuchtdichte des ferngesehenen Gegenstandes als Veränderliche ansieht (und nicht diejenige des negativen Bildes, das für diese zweite Abtastung als Gegenstand dient). Die Kurve 8 der Fig. 4B zeigt diie Leuchtdichte des Bildes der Zwischenwiedergaberöhre in Abhängigkeit von derjenigen des ferngesehenen Gegenstandes. Sie leitet sich näherungsweise aus der Kurve 7 der Fig. 3 B durch eine Drehung um 90⁰ ab. Die Kurve 9 der Fig. 4C zeigt die Änderungen der mittleren Intensität des von der Zwischenaufnahmeröhre gelieferten Signals in Abhängigkeit von der Leuchtdichte des ferngesehenen Gegenstandes nach Wiederherstellung der richtigen Polarität des Videosignals (grö&t^ Amplitude bei Weiß). Die Gesamtkennlinie der Übertragung entspricht dem Produkt der Kurven 7 und 9 und kann also linear gemacht werden mit Hilfe einer geeigneten Wahl der Parameter, über die man infolge der Einführung der Zwischenwiedergabe- und -aufnahmeröhre verfügt.

Man kann also ein Übertragungssystem aufbauen, bei dem die Leuchtdichte jedes wiedergegebenen Bildpunktes proportional zu derjenigen

des entsprechenden Gegenstandspunktes ist, unabhängig vom Absolutwert derselben. Trotzdem kann es im Fall, daß die beiden Aufnahmeröhren nicht identisch sind oder daß die Wiedergaberöhre ι nicht mit derjenigen der Fernsehempfänger übereinstimmt, notwendig werden, eine gewisse Gammakorrektur der Röhre ι durchzuführen, um die Linearität herzustellen. Diese Korrektur kann mit Hilfe einer der zahlreichen hierfür bekannten ίο Schaltungen bewirkt werden, beispielsweise durch Einführung eines Elements 9 mit nichtlinearem Widerstand in den Eingangskreis der Röhre i.

Die Anwendung der Anordnung i, 2, 3 im Verlauf des Übertragungskanals vermittelt ferner den

gewünschten automatischen Ausgleich dies Störsignals der Superikonoskop-Aufnahmeröhre. Bekanntlich macht sich diese Störung durch eine Änderung der mittleren Helligkeit des Bildes bei Abwesenheit eines ferngesehenen Gegenstandes bemerkbar. Diese mittlere Helligkeit nimmt von der linken oberen Ecke 10 des Bildes nach der rechten unteren Ecke 11 zu ab (s. Fig. 5), falls die Abtastung in der gewöhnlichen Richtung vor sich geht. Wenn man das Negativbild auf dem Schirm

der Röhre 1 entwirft, wird infolge des Störsignals, das von der ersten Abtaströhre herrührt, die linke obere Ecke bei Abwesenheit eines übertragenen Bildes am dunkelsten und die rechte untere Ecke am hellsten. Infolge des durch die Zwischenabtaströhre 3 hervorgerufenen Störschattens, der sich dem ersten Störschatten überlagert, strebt die mittlere Helligkeit des Endbildes danach, sich auszugleichen.

Das auf der Signalelektrode der Röhre 3 bei

Abwesenheit eines ferngesehenen Gegenstandes eingeschriebene Pdtentialrelief müßte nämlich einer zunehmenden Ladungsdichte entsprechen, wenn man sich vom Bildpunkt 10 nach dem Bildpunkt 11 auf dieser Signalplatte bewegt, da die mittlere

Helligkeit in dieser Richtung zunimmt. Aber das Störsignal der Röhre 3 seinerseits strebt danach, den Änderungssinn des Mittelwerts des Signals, das von der Röhre bei Abtastung der Signalelektrode abgegeben wird, zu vermindern, zum

Verschwinden zu bringen oder sogar umzukehren. Zur weiteren Verbesserung dieser Kompensation ist gemäß der Erfindung die Anbringung eines Rahmens 12 von schwarzer Farbe um den nutzbaren Teil des von der Röhre 1 wiedergegebenen Bildes vorgesehen. Dieser Rahmen kann beispielsweise durch zwei auf die Röhre geklebte Papierstreifen dargestellt werden. Man kann beliebige Formen des Rahmens vorsehen, jedoch ist die einfachste und wirksamste Form die durch Schrafrur bei 12 in Fig. 5 dargestellte Form.

Auf diese Weise enthält das von der Abtaströhre 3 gelieferte Signal zu Beginn jeder Zeile kurzzeitig einen Wert, der dem Schwatzpegel des Bildes entspricht. Ebenso liefert sie zu Beginn jedes Bildes ein Signal, das während mehrerer Zeilen dem Schwarzpegel entspricht. Diese Signalteile können, in. Verbindung mit einem Bezugssignal dazu dienen, wirksam eine Vorrichtung zur Wiedereinführung der Gleichstromkomponente zu steuern, die den Absolutwert des Schwarzsignals auf dem ganzen Bild korrigieren kann. Solche Vorrichtungen sind dem Fachmann als Klemmschaltungen bekannt.

Claims (5)

Patentansprüche·.

1. Verfahren zur Kompensation des Störsignals, das bei der Verwendung von Superikonoskop-Aufnahmeröhren in Fernsehübertragungseinrichtungen auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß in den Übertragungskanal eine Hilfseinrichtung eingeschaltet ist, die aus einer Zwischenbild-Wiedergaberöhre und einer Zwischenbild-Aufnahmeröhre, gleichfalls vom Superikonoskoptyp, besteht und bei der das Zwischenbild als Negativbild mit ausgetasteten Rückläufen des Elektronenstrahls erscheint, und daß ferner auf der Zwischenbild-Wiedergaberöhre um das nutzbare Bildfeld ein schwarzer Rahmen angebracht ist, der zusammen mit dem eigentlichen Bild abgetastet wird und somit die Einführung eines Bezugspegels für den weiteren Übertragungsverlauf gestattet, und Mittel vorgesehen sind, um dieses den Bildeindruck störende Bezugssignal späterhin wieder auszutasten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwiedergaberöhre und die Zwischenaufnahmeröhre mit den Organen ausgerüstet sind, die für eine Änderung der Übertragungsnorm notwendig sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwiedergaberöhre eine größere Nachleuchtdauer aufweist, als die Bildwiederkehrperiode nach der bei der Bildaufnahme verwendeten Norm beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwiedergaberöhre mit einem nichtlinearen Kreis verbunden ist, der eine Gammakorrektion bewirkt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwiedergaberöhre und die Zwischenaufnahmeröhre durch Organe dargestellt werden, die zur Speicherung und dann zur Wiäderabtastung des gespeicherten Fernsehsignals dienen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 450 675;
Journal of the SMPTE, Februar 1952, S. 85 ff,; Electronics, Januar 1952, S. 86 ff.

. Hierzu ι Blatt Zeichnungen