IKS                               Broadcast Systems                                    Kapitel 2                Analoge Fe...
Bildaufbau                           IKS• Repräsentation durch örtliche Verteilung von Leuchtdichtewerten       – Zeilenwe...
Bewegungsauflösung                       IKS•    min. 15 - 20 Bilder/s erforderlich•    Film: 24 Bilder/s•    Fernsehen: 2...
Bildflimmern                                 IKS• Zwei Flimmerstörungen:       – 50 Hz Großflächenflimmern       – 25 Hz K...
Synchronisation                                IKS• Gleichlauf von Abtaststrahl (Kamera) und Schreibstrahl (Fernseh.)• Bil...
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H- und V-Synchronsignale                        IKS• Kameraaussteuerung: Schwarzwert 2 - 3% über 0 V, damit  Austastwert v...
Auflösung in horizontaler Richtung                IKS• max. Auflösung in V-Richtung: 576 sichtbare Zeilen (SW-Streifen)• B...
Auflösungen                      IKS•     3 Dimensionen der Auflösung:       •     Horizontal: 5 MHz       •     Vertikal:...
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Tut peterschrotter bs_02_grundlagen_analog

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Tut peterschrotter bs_02_grundlagen_analog

  1. 1. IKS Broadcast Systems Kapitel 2 Analoge Fernsehtechnik - GrundlagenDipl.-Ing. Peter Schrotter Broadcast Systems, SS 2011 1 Bildzeilen IKS• Prinzip: Zerlegung des Bildes in Zeilen• geringe Zeilenzahl in den ursprünglichen Systemen• Fernsehnormen nach Standard Definition: – NTSC: 525 Zeilen (480 sichtbar) – PAL, SECAM: 625 Zeilen (576 sichtbar)• Fernsehnormen nach High-Definition: – nahezu einheitlich: 1080 Zeilen – Ausnahme: ATSC-Varianten• Beschränkungen der analogen Standard-Definition Verfahren: – geringe Zeilenzahl und Horizontalauflösung: Detailwiedergabe – Großflächenflimmern (50 Hz) – Zeilenflackern (25 Hz) – Luminanz/Chrominanz-Übersprechen (Cross-Colour-Effekt)Dipl.-Ing. Peter Schrotter Broadcast Systems, SS 2011 2
  2. 2. Bildaufbau IKS• Repräsentation durch örtliche Verteilung von Leuchtdichtewerten – Zeilenweise und zeitdiskrete Abtastung möglich (Trägheit des Auges)• Qualität: Auflösung bzw. Zeilenzahl• Betrachtungsabstand entscheidendDipl.-Ing. Peter Schrotter Broadcast Systems, SS 2011 3 Berechnung der Zeilenzahl IKS• optimaler Betrachtungs- abstand: – 5fache Bildhöhe d=5h – Zeilenstruktur gerade nicht mehr sichtbar (Auflösungsgrenze des Auges) h 1 h• Grenzwinkel des Auges:     tan   z  40 d dz h 1  Zeilenzahl z    500 d  tan  5  4 10  4• in Europa: 576 sichtbare ZeilenDipl.-Ing. Peter Schrotter Broadcast Systems, SS 2011 4
  3. 3. Bewegungsauflösung IKS• min. 15 - 20 Bilder/s erforderlich• Film: 24 Bilder/s• Fernsehen: 25 Bilder/s (Europa) bzw. 30 Bilder/s (USA) – Bildwiederholrate vom üblichen Wechselstromnetz abhängig 1 Bilddauer: s = 40 ms 25 1 / 25 Zeilendauer: Th   64 µs 625 horizontale Zeilenfrequenz: fh = 15625 Hz• Telecine: optische Filmabtastung -> analoger / digitaler Videosignale – PAL Speedup: etwas schneller abspielen, kürzere Spielzeit (96%) – 3:2 Pull-Down bei NTSC: aus 4 Bildern werden 5 Bilder gemacht, Probleme bei Inverse Telecine (LCD, Plasma, 100 Hz)Dipl.-Ing. Peter Schrotter Broadcast Systems, SS 2011 5 Zeilensprungverfahren (Interlacing) IKS• Bewegungsauflösung: 25 Bilder/s• Bei hohen Leuchtdichten stören Leuchtdichteänderungen -> Großflächenflimmern• Wäre Nachleuchtdauer der Schirmbeschichtung länger: – Schleier bei Bewegungen (Röhrengeräte) – kein Problem bei LCDs• Statt 25 Bilder/s (frames/s): 50 Halbbilder/s (fields/s) – 1. Halbbild: ungerade Zeilen – 2. Halbbild: gerade Zeilen – 625/2 nicht ganzzahlig erleichtert Wiedergabe bei konstant durchlaufendem OszillatorDipl.-Ing. Peter Schrotter Broadcast Systems, SS 2011 6
  4. 4. Bildflimmern IKS• Zwei Flimmerstörungen: – 50 Hz Großflächenflimmern – 25 Hz Kantenflackern: waagrechte helle Linien, nur in einem Halbbild Reduktion des Bildflimmerns:• Erhöhung der Bildwiederholrate – Auge kann durch Trägheit Einzelbilder integrieren – 100 Hz Bildwiedergabe: 50 Vollbilder/s dargestellt – 200 Hz Bildwiedergabe: 100 Vollbilder/s dargestellt• Verdopplung der Zeilenzahl – Projektionstechnik: Linedoubler, De-Interlacer – Prinzipien: Line Insert, Interpolation, Field InsertDipl.-Ing. Peter Schrotter Broadcast Systems, SS 2011 7 Funktionsweise: 100 Hz Bildwiedergabe IKS• Beispiel: Bewegung von links nach rechts:• 2 aufeinander folgende Bilder A, B mit Halb- bildern ,A1, A2, B1, B2 100 Hz- Großflächen- Kanten- Speicher- Bewegungs- Verfahren flimmern flackern bedarf tauglichkeit Typ a beseitigt bleibt 1 Halbbild Ok Typ b beseitigt beseitigt 1 Vollbild SchmiereffektDipl.-Ing. Peter Schrotter Broadcast Systems, SS 2011 8
  5. 5. Synchronisation IKS• Gleichlauf von Abtaststrahl (Kamera) und Schreibstrahl (Fernseh.)• Bild- und Synchronisationsimpulse zur H- und V-Ablenkung nötigDipl.-Ing. Peter Schrotter Broadcast Systems, SS 2011 9 H- und V-Impulse IKS• Strahlrücklauf muß beim Empfänger unsichtbar bleiben – während Strahlrücklauf: keine Bild-Information übertragen, da dies der Empfänger nicht darstellen könnte• Nach Abtastung: Bildsignal mit vorläufiger Austastlücke > B-Signal• Videoverstärker des Bildgebers: normgerechte Austastung (0 V) => BA-SignalDipl.-Ing. Peter Schrotter Broadcast Systems, SS 2011 10
  6. 6. Bild-Austast-Synchron-Signal (BAS) IKS• Synchronimpulse H+V mit neg. Potential in Austastlücke gelegt -> BAS-SignalDipl.-Ing. Peter Schrotter Broadcast Systems, SS 2011 11 BAS = Schwarz-Weiß-Signal IKS• Bildsignal – Zeilenweise Informationen über die Helligkeitsverteilung der Bildvorlage – Analoge Spannung 0 – 0,7 V, Schwarz: 0 V, Weiß: 0,7 V• Austastsignal – während Strahlenrücklauf (Signalpegel wird auf definiertem Austastwert gehalten) – Austastsignal wird unterhalb des Schwarzpegels gesendet => Elektronenstrahl wird in Dunkelphase zurückgeführt – horizontal: Zeilenrücklauf | vertikal: Rücklauf nach jedem Halbbild• Synchronisationssignal – Synchronisation der Darstellung des Zeilenrasters – Synchronisationssignal für jede Bildschirmzeile – Übertragung während horizontaler Austastung, -0,3 V während 4,7 µsDipl.-Ing. Peter Schrotter Broadcast Systems, SS 2011 12
  7. 7. H- und V-Synchronsignale IKS• Kameraaussteuerung: Schwarzwert 2 - 3% über 0 V, damit Austastwert von Schwarz unterscheidbar Bildvorlage mit zugehörigem H- und V-OszillogrammDipl.-Ing. Peter Schrotter Broadcast Systems, SS 2011 13 Zeiten IKS ganze Bildzeile: Th = 64 µs Bildinhalt: tb = 52 µs horizontale Austastlücke: ta,h = 12 µs Amplitudenverhältnisse: 0,7 VSS (BA) + 0,3 VSS (S) = 1 VSS (BAS)Dipl.-Ing. Peter Schrotter Broadcast Systems, SS 2011 14
  8. 8. Auflösung in horizontaler Richtung IKS• max. Auflösung in V-Richtung: 576 sichtbare Zeilen (SW-Streifen)• Bildseitenverhältnis: 4:3 4 horizontale Auflösung : 576   768 Bildpunkte pro Zeile 3• horizontales Schwarz-Weiß-Punktemuster: max. Frequenz: 768 / 2 = 384 Grundschwingungen pro Zeile 52 µs Bildinhalt pro Zeile 768 1  f    7,4 MHz horizontale Auflösung 2 52 s Aber: 576 Zeilen zu optimistisch. Realistisch ist max. Auflösung 400 Zeilen Aufgrund von Leitungseigenschaften und endlicher Ausdehnung des Abtaststrahls bzw. CCD-Sensors (siehe Kell-Experimente) übertragbare Zeilenzahl 4 1 f     5 MHz  520 Grundschwingungen 2 3 52 sDipl.-Ing. Peter Schrotter Broadcast Systems, SS 2011 15 Modulation des BAS-Signals IKS• Bild ist amplitudenmoduliert (AM), allerdings negativ, da: 1. Impulsstörungen weniger sichtbar (schwarz) 2. Synchronimpulse mit voller Sendeleistung abgestrahlt, damit auch bei stark verrauschtem Signal noch Synchronisation möglich (Synchronisation wichtiger als Inhalt) 3. Negativmodulation: günstige Leistungsbilanz, da Spitzenleistung nur kurzfristig für Synch-Impulse benötigt.Dipl.-Ing. Peter Schrotter Broadcast Systems, SS 2011 16
  9. 9. Auflösungen IKS• 3 Dimensionen der Auflösung: • Horizontal: 5 MHz • Vertikal: 576 Zeilen • Zeitlich: • 25 Vollbilder (Frames) pro Sekunde • 50 Halbbilder (Fields) pro SekundeDipl.-Ing. Peter Schrotter Broadcast Systems, SS 2011 17 IKS Broadcast Systems Kapitel 2 ENDEDipl.-Ing. Peter Schrotter Broadcast Systems, SS 2011 18

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