Das Dokument behandelt die Grundlagen der analogen Fernsehtechnik, insbesondere der Bildzeilen und der verschiedenen Fernsehnormen wie NTSC und PAL mit ihren spezifischen Zeilenzahlen. Es werden technische Herausforderungen und Lösungen wie Bildflimmern und Synchronisation beschrieben, sowie die Bedeutung der Auflösung in horizontaler und vertikaler Richtung. Zudem werden Verfahren wie Interlacing und die Modulation von BAS-Signalen sowie deren zeitliche und räumliche Auflösungen diskutiert.

1. IKS
Broadcast Systems
Kapitel 2
Analoge Fernsehtechnik - Grundlagen
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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)
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2. Bildaufbau IKS
• Repräsentation durch örtliche Verteilung von Leuchtdichtewerten
– Zeilenweise und zeitdiskrete Abtastung möglich (Trägheit des Auges)
• Qualität: Auflösung bzw. Zeilenzahl
• Betrachtungsabstand entscheidend
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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 Zeilen
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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)
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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
Oszillator
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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 Insert
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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 Schmiereffekt
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5. Synchronisation IKS
• Gleichlauf von Abtaststrahl (Kamera) und Schreibstrahl (Fernseh.)
• Bild- und Synchronisationsimpulse zur H- und V-Ablenkung nötig
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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-Signal
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6. Bild-Austast-Synchron-Signal (BAS) IKS
• Synchronimpulse H+V mit neg. Potential in Austastlücke gelegt ->
BAS-Signal
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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 µs
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7. H- und V-Synchronsignale IKS
• Kameraaussteuerung: Schwarzwert 2 - 3% über 0 V, damit
Austastwert von Schwarz unterscheidbar
Bildvorlage mit zugehörigem H- und V-Oszillogramm
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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)
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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 s
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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.
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9. Auflösungen IKS
• 3 Dimensionen der Auflösung:
• Horizontal: 5 MHz
• Vertikal: 576 Zeilen
• Zeitlich:
• 25 Vollbilder (Frames) pro Sekunde
• 50 Halbbilder (Fields) pro Sekunde
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IKS
Broadcast Systems
Kapitel 2
ENDE
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