Da eine Bildfolge von 25 Hz deutlich flackern würde,
überträgt
man das Bild in zwei Halbbildern zu je 288 sichtbaren Zeilen. Ein
Halbbild
enthält die Zeilen mit den ungeraden Zeilennummern, das zweite
Halbbild
die Zeilen mit den geraden Nummern. Das TV-Gerät schreibt diese
nacheinander
eintreffenden Halbbilder wieder inneinander, und setzt damit das
Vollbild
wieder zusammen. Die beiden Halbbilder haben eine unterschiedliche Zahl
an 'Hilfszeilen'. Einmal sind es 24 und einmal 25 für
Syncronisation
und Videotext... Damit ist die Zuordnung der Halbbilder genau
möglich.
Die somit entstehende Bildrate von 50 Hz erscheint weitgehend (wenn
auch nicht völlig) flackerfrei.
Jede Zeile ist 64µs lang. Damit ergibt sich eine
Zeilenfrequenz
von 15625 Hz (5 x 5 x 5 x 5 x 5 x 5 = 15625). In jeder Zeile befinden
sich
aber nur 53,3µs sichtbare Bildinformation. Die anderen
10,7µs
werden für die Synchronisation der Zeilenablenkung des
TV-Empfängers
benutzt. (Laut TV-Norm ist der sichtbare Bereich einer Zeile
unwesentlich
kürzer, ich beziehe mich mit den 53,3 µs auf das Timing des
verbreiteten BT878-Videodigitalisierschaltkreises.)
Die Bildinformation besteht aus einem Helligkeits- (Luminanz, Y) und einem Farbanteil (Crominanz, C). Da TV ursprünglich schwarz-weiß war, und sich Farb-TV-Geräte über einen viele Jahre dauernden Zeitraum nur langsam durchsetzten, war es nötig, das Farbfernsehsignal so auszustrahlen, das Schwarz-Weiß-Empfänger dieses Signal nach wie vor problemlos empfangen konnten. Deshalb ist das analoge Videosignal nach wie vor eigentlich ein schwarz-weiß-Bild, mit zusätzlicher Farbinformation.
Dieses Schwarz-Weiß-Bild wird auf Videokabeln als
Spannungssignal
übertragen.dabei entsprechen niedrige Spannungen dunklen Stellen
und
hohe Spannungen hellen Stellen. Zwischen dem Syncronimpuls und dem
eigentlichen
Bild gibt es eine 'Schwarzschulter'. Dieser Bereich stellt die Referenz
für Schwarz dar.damit kann sich der TV-Empfänger in seiner
Helligkeit
automatisch auf die Qualität des TV-Signals einregeln. Die
Differenz
zwischen Weiß und Schwarz beträgt auf einem Videokabel
typischerweise
etwa 1V.
Ein Spannungspegel unterhalb des Schwarzwertes wird als
Synchronisationsimpuls
erkannt.
Bei der Abstrahlung über die Antenne oder die Verbreitung
über
Kabelnetze wird dieses Signal auf eine Trägerfrequenz
amplitudenmoduliert.
Dabei wird einen negative Amplitudenmodulation verwendet. Weiße
Bildstellen
werden mit 10% Amplitude übertragen, schwarze Stellen mit 75%
Amplitude.
Für Synchronimpulse ist 100% reserviert (schwärzer als
schwarz).
Durch diese Negativmodulation werden Störungen hoher Amplitude als
schwarze Punkt (und nicht als eher störende weiße Punkte)
dargestellt.
Der Farbfernsehbildschirm setzt das Farbbild aus einem roten Bild
(R),
einem grünen Bild (G) und einem blaue Bild (B) zusammen (RGB).
Woher
nimmt er aber die drei Bilder?
Am Besten ließe sich ein Farbbild als RGB-Signal
übertragen.
Dafür sendet man jeweils drei Bilder anstelle von einem. Eines
enthält
den Rot-Anteil, eines den Grün-Anteil und eines den Blau-Anteil.
Zusammen
ergeben alle drei Bilder dann das Farbbild. Da auf dem TV-Bildschirm
ohnehin
die drei Farbbilder separat 'aufgemalt' werden, gäbe es zwischen
den
drei Bildern keine gegenseitige Beeinflussung - höchste
Bildqualität
beim Farbfernsehen wäre der Lohn.
Man würde aber die dreifache Kapazität an Sendern und damit
an Frequenzen benötigen. Außerdem könnten alte
SW-Geräte
mit diesem Signal nicht viel anfangen. Ein S/W-Gerät müsste
sich das Helligkeitssignal (Y) mühsam aus den drei Farbsignalen
zusammenbauen
(Y = 0,30 R + 0,59 G + 0,11 B). Dazu wären völlig neue und
aufwendigere
S/W-Geräte nötig. Das geht also nicht.
Jahre vor der Entwicklung des Farb-TV hatte man ein ähnliche Kompatibilitätsproblem beim Stereorundfunk gelöst. Ein Stereo-Sender überträgt das normale Monosignal (M). Zusätzlich überträgt er ein Signal, das die Differenz zwischen dem linken und dem rechten Kanal enthält (L-R). Der Stereoempfänger addiert Mono- und Differenzsignal für den einen Lautsprecher, für den anderen subtrahiert er das Differenzsignal vom Monosignal. Das Monoradio findet noch immer sein altes Monosignal vor. Der Differenzkanal wird auf einer so hohen Tonfrequenz (ab 19 kHz) übertragen, das das Monoradio es ignoriert.
Genauso verfährt man beim Farbfernsehen. Man sendet (neben den SW-Bild (genannt Y) noch die Differenz aus dem Rotanteil und dem SW-Bild (R-Y oder Cr) sowie die Differenz aus dem Blauanteil und dem SW-Bild (B-Y oder Cb). Diese müssen allerdings für S/W-Geräte versteckt werden.
Wie versteckt man in einem amplitudenmodulierten
Schwar-Weiß-Bild
nun eine zusätzliche Farbinformationen - und zwar so, dasss
SW-Geräte
sie gar nicht bemerken (also im SW-Bild dadurch keine Störungen
auftreten)
?
Mit Frequenzmodulation! Man nimmt ein 4,43 MHz-Signal mit konstanter
Amplitude - den sogenannten Farbträger. Dieses Signal moduliert
man
dann in der Frequenz entsprechend der zu übertragenden Farbe. Die
Sache wird dadurch einfacher, dass der Mensch zwar Helligkeitskontraste
sehr gut erkennt, die Auflösung des Auges für Farbkontraste
aber
schlecht ist. Die Farbinformation des TV-Bildes muss also bei weitem
nicht mit der Auflösung des SW-Bildes gesendet werden.
Man sendet (neben dem SW-Bild (genannt Y) noch die Differenz aus dem Rotanteil und dem SW-Bild (R-Y oder Cr) sowie die Differenz aus dem Blauanteil und dem SW-Bild (B-Y oder Cb). Diese Bilder enthalten keine (kontraststarken) Helligkeitsinformationen mehr, sondern nur noch (kontrastarme) Farbinformationen. Während das Y Signale bis zu 5 MHz überträgt, werden in den beiden Farbdifferenzkanälen nur Signale bis zu 1 MHz übertragen. Ja nach Farb-System (PAL, SECAM, NTSC) variiert die Farbträgerfrequenz und die Art der Modulation. Bei PAL werden beide Farbdifferenzbilder gemeinsam in den Farbträger hineinmoduliert, aber mit einer Phasenverschiebung von 90°. Sie lassen sich später im Empfänger durch mischen mit zwei um 90° phasenverschobenen Signalen aus einem Refenzoszillator wieder voneinander trennen.
Um Phasenfehler zu unterdrücken, wird die Phase des Farbsignals
Bildzeilenweise umgeschaltet (also von Halbbildzeile zur nächsten
Zeile des gleichen Halbbildes). Durch Vergleich der Farbsignale der
beiden
Zeilen lassen sich Phasenfehler erkennen und eleminieren. (Eine
64µs
Verzögeringsleitung speichert die Farbinformation, so dass sie
in der nächsten Zeile zum Vergleich zu Verfügung steht.) Das
geht natürlich nur dann, wenn beide Zeilen die gleiche
Farbinformation
enthalten. So ist es auch, die Farbauflösung ist vertikal also
auch
verringert, da in einem Halbbild zwar 288 Helligkeitszeilen, aber nur
144
Farbzeilen übertragen werden (diese allerding immer doppelt). Das
menschliche Auge bemerkt diesen Mangel aber nicht. Dafür ist ein
PAL-Bild
aber im Farbton stabil, was man von einem NTSC-Bild (dort wird ohne
diesen
Trick gearbeitet) nicht unbedingt sagen kann.
Bevor man nun diese Farbinformation dem S/W-Bild (Y) hinzugibt, wird
der Farbträger selbst unterdrückt. Damit wird die
gegenseitige
Beeinflussung von Helligkeit und Farbe minimiert.
die gesamte Helligkeits- und Kontrastinformation |
Deshalb lassen sie sich im Farbträger FM-moduliert übertragen |
Der Farb-TV-Empfänger kann sich daraus dann die drei Farbbilder zusammenbasteln, die er dann anzeigt.
Das zusammengesetzte Signal aus amplitudenmoduliertem SW-Bild und Phasenmoduliertem Farbbild heisst Composit-Signal. Zur Übertragung des Compositsignals z.B. vom Videorekorder zum TV genügt ein einzelner (geschirmter) Draht. Das ist dann entweder eine einzelne Leitung im Scart-Kabel, oder ein Chinch-Kabel. Die Video-Stecker der Chinch-Kabel sind normalerweise gelb gekennzeichnet.
Ganz unproblematisch ist die gemeinsame Übertragung von
Helligkeits-
(Y) und Farbinformation (C) aber auch nicht. An jeder nicht ideal
geraden
Bauelementenkennlinie kann es zu einer gegenseitigen Beeinflussung der
beiden Informationen kommen. Dadurch erhalten z.B. einfarbig graue
Strukturen
plötzlich Farbsäume. Dass lässt sich vermeiden, wenn
man Y-Signal und C-Signal auf getrennten Drähten transportiert.
Man
spricht dann von einer Y/C-Verbindung. Die bekannteste ist das
sogenannte
SVHS-Kabel mit einem Mini-Din-Stecker. Der Name 'SVHS-Kabel' ist
eigentlich
nicht korrekt, hat sich aber eingebürgert, da SVHS-Videorekorder
lange
Zeit die einzigen weit verbreiteten Geräte mit Y/C-Ausgang waren.
Heute findet man diesen Steckverbinder z.B. auch an DVD-Playern.
Man kann aber Y/C auch im Scart-Kabel übertragen. In diesem Kabel
stehen drei Drähte für Video bereit. Meist wird nur ein Draht
benutzt, dann wird Composit übertragen. Nutzt man 2 Drähte,
kann
man Y/C übertragen. Natürlich müssen Bild-Quelle und
Bild-Empfänger
dann dementsprechend eingestellt werden. Das geht nicht automatisch,
sonder
manuell (in irgenteinem Menue). Wird ein Y/C-Signal an einen
TV-Empfänger
übertragen, dessen Eingang auf Composit eingestellt ist, so sieht
man dort nur ein S/W-Bild - also das Y-Signal. Ein Scart-Kabel mit Y/C
hat gegenüber dem SVHS-Kabel den Vorteil, dass die automatische
Quaellenumschaltung
durch die Steuerleitung des Scartkabels funktioniert. SVHS-Kabel bieten
diesen Komfort nicht.Außerdem transportiert das Scart-Kabel auch
die Audiosignale, für die bei Nutzung eines SVHS-Kabels noch
zusätzliche
Chinch-Kabel nötig sind.
Ein anderer Weg, um eine gegenseitige Beeinflussung von Helligkeit, Farbe (und Ton) zu vermeiden ist eine zeitlich getrennt Übertragung über die selbe Leitung. So wird bei D2-MAC verfahren, das aber (außer in Skandinavien) nie richtig eingesetzt wurde, und nun im Digitalzeitalter aussterben wird.
Die beste Kabelverbindung ist ein RGB-Kabel. Diese Verbindung hat sich beim Computermonitor bewärt, und findet sich auch im Videobereich. Als RGB-Kabel dient hier normalerweise ein Scart-Kabel. Seine drei Video-Drähte wurden mit Blick auf RGB-vorgesehen. Wer Geräte mit RGB-Fähigkeit besitzt, sollte das auch nutzen.
Der schlimmste Fall ist die Nutzung des Antennenkabels zur Videoübertragung. Hier werden Helligkeitsinformation, Farbinformation und Ton auf einen hochfrequenten Träger aufmoduliert, nur um am Ende des Kabels wieder aus ihm extrahiert zu werden. Das das nicht ohne Qualitätsverlust möglich ist, ist klar. Die meisten Modulatoren beherrschen nicht einmal Stereo-Ton. Es gibt nur drei Entschuldigungen für die Nutzng des Antennenkables zur Videoübertragung.