DE1023079B - Farbfernsehsystem - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Farbfernsehsystem

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 2. Oktober 1953

Jean Perilhou, Reine, Seine (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung bezieht sich auf ein Farbfernsehsystem mit drei Grundfarben und mit Farbwechsel in Zeilenfolge und vorzugsweise mit Abtastung im einfachen Zeilensprung, bei dem ein vollständiger Abtastzyklus mehrere Paare von Vertikalabtastungen (Rasterabtastungen) umfaßt.

Ein solches System ermöglicht den Empfang von Farbfernsehbildern durch Mittel, deren Einfachheit nahezu mit der der Mittel vergleichbar ist, die in der Technik des Schwarzweißfernsehens verwendet werden; auch wird vollkommene Verträglichkeit (compatibility) erzielt, und somit können die vorhandenen Schwarzweißempfänger die Farbaussendungen ohne Schwierigkeiten wiedergeben.

Die verschiedenen zur Wiedergabe der Bilder in den Farbfernsehempfängern notwendigen Signale können dabei übertragen werden, ohne daß eine Ausdehnung des Frequenzbandes erforderlich ist. Bekanntlich bedingt die Verkleinerung (oder wenigstens die NichtVerbreiterung) des Frequenzbandes in hervorragendem Maße die zukünftige Entwicklung des Fernsehens, und zwar sowohl

für die Übertragung von Schwarzweißbildern wie von

Farbbildern. η

Bei bekannten Systemen dieser Art werden die einzelnen

Farben innerhalb eines Rasters und für ein vollständiges 25 wechseln, können die Farbfernsehempfänger verhältnis-BiId in gleichem Maße übertragen, d. h. insbesondere, daß mäßig einfach sein.

während jedes Rasters alle Farben auftreten und daß zu In jedem Raster ist also die eine der Farbe, vorzugs-

jeder vollständigen Farbabtastung eines Bildes die gleiche weise Grün, stets vorhanden und schreibt eine von zwei Anzahl von grünen, blauen und roten Zeilen gehört. Zeilen auf dem Empfängerschirm. Die anderen Zeilen Praktisch ist es jedoch so, daß die meisten Bilder verhält- 30 hingegen werden in aufeinanderfolgenden Rastern abnismäßig mehr Grün enthalten als Rot bzw. Blau; die wechselnd rot bzw. blau geschrieben. Signale für die letztgenannten Farben werden daher im Beim Zeilensprungverfahren, auf das die Erfindung im

Mittel mit einer geringeren Amplitude übertragen als die übrigen nicht notwendig beschränkt ist, wird dann in Grün-Signale, was eine schlechte Ausnutzung der Über- vier Abtastungen jede Zeile eines Halbbildes (Rasters) in tragungsanordnung ergibt. Weiter ist die grüne Korn- 35 allen Farben, d. h. zum Beispiel Grün — Blau — Grün — ponente diejenige, die weitgehend der Helligkeitskompo- Rot, geschrieben. Da zu jedem Bild zwei Halbbilder genente der gleichen, als Schwarzweißbild übertragenen hören, erhält man ein vollständiges Farbbild nach acht Szene entspricht. Die Wiedergabe eines Farbbildes mit Rastern.

einem Schwarzweißempfänger wird infolgedessen um so Die Einschränkung oder jedenfalls die Nichtausdehnung

besser, je besser bzw. häufiger die Grünkomponente des 40 des Bildmodulationsfrequenzbandes wird dadurch ermög-Farbbildes übertragen wird. licht, daß eine gegebene Gesamtzahl horizontaler Zeilen

pro Sekunde abgetastet wird und eine solche Anzahl vollständiger Farbbilder pro Sekunde (Raster) gewählt wird, die genügt, um das Flimmern zu vermeiden. Vorzugsweise wird eine Anzahl horizontaler einfarbiger Zeilen gleich der Zeilenzahl beim Schwarzweißfernsehen geschrieben. Um zur Bildung eines vollständigen Farbbildes dieselbe Zeile mindestens einmal hintereinander in jeder der Farben zu schreiben und um wegen der Vereinigbar-

Weiter hat es sich ergeben, daß die Umschaltmittel in den Empfängern dann besonders einfach sind, wenn während einer Vertikalabtastung (Raster) nicht alle drei Farben übertragen zu werden brauchen.

Bei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art wird dies erreicht, wenn gemäß der Erfindung während einer Vertikalabtastung nur zwei Farben abwechselnd übertragen werden, wobei eine der Farben, vorzugsweise

Grün, in allen Vertikalabtastungen vorkommt, während 50 keit eine bestimmte Norm beibehalten zu können, kann

die beiden anderen Farben von einer Vertikalabtastung zur anderen abwechselnd auftreten. Da nach der Erfindung während einer Vertikalabtastung (Raster) nur zwei Farben übertragen werden, die sich auf den Zeilen ab-

beim System nach der Erfindung durch Wahl der Vertikalabtastungen (deren Frequenz tatsächlich erhöht wird) und andererseits durch Wahl der Wiederholungsfrequenz einer Farbe in der gleichen Zeile und schließlich durch die

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Frequenz der vollständigen Farbbilder (die tatsächlich verringert wird) erreicht werden, daß das für die erwähnte Norm vorgesehene Frequenzband nicht ausgedehnt oder sogar verkleinert wird.

Dje Vertikalabtastfrequenz wird nach oben durch die Bedingung der Vereinigbarkeit begrenzt, d. h., sie darf keinesfalls höher als die höchste Frequenz gewählt werden, auf welche der Ablenkgenerator der Vertikalabtastung eines bestehenden Schwarzweißempfängers eingestellt werden kann. Beim heutigen Stand der Technik kann letztere Frequenz im allgemeinen nahezu verdoppelt werden, welche Erhöhung weitgehend zur Anwendung der Erfindung genügt.

Der Wechsel der Farbzeilen kann auf verschiedene Weise im Rahmen der Erfindung durchgeführt werden. Ein spezielles Beispiel wird in der nachfolgenden Tabelle angegeben. Es wird dabei angenommen, daß die erste Vertikalabtastung z. B. die ungeraden Zeilen trifft und daß dabei die Zeilen abwechselnd in Rot und Grün geschrieben werden:

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Reihenfolge

1

2

der Vertikalabtastung (Raster)

4

5

6

7

S

Reihenfolge der horizontalen Abtastungszeilen

Rot

3

Rot

Grün

1

Grün

Grün

Blau

Grün

usw.

Grün

Grün

Rot

Blau

Rot

Grün

Blau

Rot

Rot

Grün

Grün

Grün

Blau

Grün

Grün

Grün

Rot

Blau

Rot

Grün

Blau

Rot

Rot

Grün

Grün

Grün

Blau

Grün

Grün

Grün

Rot

Blau

Rot

Grün

Blau

Rot

Rot

Grün

Grün

Da im folgenden Raster, z. B. 2, gegenüber dem vorangehenden Raster, z. B. 1, die grünen Zeilen nur wenig verschoben sind und insbesondere nicht in der Mitte der zuerst geschriebenen grünen Zeilen liegen, ergibt sich eine scheinbare Aufwärtsbewegung des grünen Bildes, was jedoch sehr störend ist. Diese scheinbare Bewegung kann nach einer Weiterbildung der Erfindung durch eine periodische Umkehrung des Sinnes dieser Bewegung, vorzugsweise durch Umschaltung der Farbfolge (Farbvertauschung), erreicht werden. Dazu kann periodisch eine der Farben übersprungen werden, was darauf hinausläuft, daß ein Färb wechsel durch zwei aufeinanderfolgende Farbwechsel ersetzt wird.

Der Wechsel der Farben innerhalb der aufeinanderfolgenden Zeilen kann mittels eines elektronischen Schalters vorgenommen werden, wobei die elektrische Einstellung jedesmal umgekehrt wird, wenn ein Zeilensynchronimpuis empfangen wird. Die Einschaltung der zweiten Farbe kann in ähnlicher Weise durchgeführt werden, wenn z. B. ein Bildsynchronimpuls auftritt.

Die erwähnte Vertauschung der Reihenfolge zur Beseitigung des scheinbaren Wanderns des grünen Bildes kann durch eine ähnliche Umschaltanordnung erzielt werden, wobei zusätzliche Synchronimpulse mit übertragen werden sollen, um die richtige Zuordnung der Signale zur Wiedergabeeinrichtung sicherzustellen. Diese zusätzlichen Impulse können in die Anfangs- oder Endzeilen des Bildes, d. h. in diejenigen Zeilen eingeführt werden, die auf dem Wiedergabeschirm unsichtbar bleiben und daher ohne Nachteile verändert werden dürfen.

Die weitere Beschreibung an Hand der Figuren, die nur als nicht einschränkende Beispiele gegeben sind, wird die Verwirklichung der Erfindung klar verständlich machen, wobei jedes Merkmal des Textes und der Figuren selbstverständlich einen Teil der Erfindung bildet.

Die Figuren zeigen schematisch die Organe, die den bekannten Einrichtungen für z. B. Schwarzweißfernsehen (monochromatisches Fernsehen) zugeordnet werden sollen.

Fig. 1 bezieht sich auf einen Sender;

Fig. 2 bezieht sich auf einen Empfänger mit einer Dreifarbenröhre mit drei Elektronenstrahlsystemen zur Erzeugung des farbigen Bildes;

Fig. 3 bezieht sich auf einen Empfänger mit einer Dreifarbenröhre mit einem einzigen Elektronenstrahlsystem, aber mit Farbsteuergittern;

Fig. 4 bezieht sich schließlich auf einen Empfänger mit zwei gesonderten Röhren, deren betreffende Bilder durch eine geeignete optische Einrichtung oder durch Projektion einander überlagert werden.

Die Wirkungsweise der üblichen Einfarbensender und -empfänger sowie ihre Organe, die an sich bekannt sind und keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden, brauchen nicht beschrieben oder dargestellt zu werden; sie werden jedoch in Blockschema in den Figuren angedeutet, wenn die Erläuterung dadurch erleichtert wird.

Gemäß Fig. 1 wird die zu übertragende Szene oder das Bild mittels einer Kamera 1 analysiert, die an sich bekannt ist. Diese Kamera 1 enthält z. B. einerseits eine erste Aufnahmeröhre 2 beliebigen Typs, z. B. ein Ikonoskop oder ein Orthikon, welche die elektrischen Signale liefert, die dem grünen Bildanteil entsprechen, und andererseits eine zweite ähnliche Aufnahmeröhre 4, die diejenigen elektrischen Signale liefert, die dem roten oder dem blauen Bildanteil entsprechen, je nachdem das auffallende Licht durch ein rotes Filter 5 oder ein blaues Filter 6 hindurchfällt. Diese Filter 5 und 6 werden von einer rotierenden Scheibe 7 getragen, die mittels eines Synchronmotors 8 bewegt wird, der durch eine Anordnung Qa gespeist und auf bekannte Weise gegenüber den im Generator 14 erzeugten Vertikalimpulsen in Synchro-

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nismus gehalten und in der Phase geregelt wird. Das fänger 17 zugeführt werden, wird die richtige Zuordnung Vertikalablenkgerät 9 für die Röhren 2 und 4 wird eben- der Signale zu den Strahlsystemen 22 und 23 gewährfalls gegenüber den Vertikalimpulsen synchronisiert; das leistet. Es entstehen so Farbbilder, die unmittelbar auf Zeilenablenkgerät ist der Übersichtlichkeit halber nicht dem Schirm der Röhre 18 sichtbar sind, dargestellt. 5 Fig. 3 zeigt einen Empfänger mit einer Dreifarben-Die von der Röhre 4 und von der Röhre 2 stammenden Elektronenstrahlröhre 26 mit einem einzigen Elektronenelektrischen Signale werden, nachdem sie Vorverstärker 10 Strahlsystem der Farbsteuergitterart; er enthält etwa die- bzw. 3 passiert haben, einer Umschaltanordnung 11 zu- selben wesentlichen Organe wie der Empfänger nach geführt, die im Takte der Zeilensynchronimpulse betätigt Fig. 2.

wird und die z. B. eine elektronische Kippschaltung ent- i° Die den drei Bestandteilen Grün, Rot und Blau enthält. Dadurch werden entweder die grünen oder die roten sprechenden Signale werden dabei folgendermaßen ver- bzw. blauen Signale dem Sender 12 zugeführt, der auch alle wendet.

üblichen Organe, insbesondere die Generatoren 13 und 14 Die Videosignale werden dem Strahlsystem der Röhre der Zeilen- bzw. Rastersynchronisiersignale mit der 26 zugeführt. Zur Auswahl werden an die Farbsteuer-Frequenz fz bzw. fr und die erforderlichen Modulations- i5 gitter 29 der Röhre 26 Spannungen Ug₁ Ur bzw. Us geschaltungen, enthält. legt, die während der Dauer einer Zeilenabtastung kon-Weiter ist ein Generator 16 vorgesehen, der vom Ver- stant bleiben, deren Wert aber für die Abtastung einer tikalablenkgenerator 14 gesteuert wird und Farbsteuer- grünen, roten bzw. blauen Zeile verschieden ist. Dadurch Synchronsignale liefert, welche die Phasenübereinstim- erhält der Elektronenstrahl unmittelbar vor dem Wiedermung zwischen den Lichtfiltern 5 und 6 und dem Um- 20 gabeschirm eine zusätzliche Ablenkung und trifft den schalter 11 des Senders und den zugeordneten Umschal- Leuchtstoff entsprechender Farbe auf dem Schirm. In der tern des Empfängers sicherstellen; diese Farbsteuer- Einrichtung25a erfolgt z.B. die zeilenfrequente Umsynchronsignale bestehen z. B. aus einem Impulszug mit schaltung (f_z) zwischen der für Grün erforderlichen Nachgegenüber der Zeilenfrequenz z.B. fünf- bis sechsmal ablenkspannung Ug und dem Ausgang der Einrichtung 25, höherer Frequenz. Diese Farbwechselsynchronimpulse 25 die mit Rasterfrequenz f_r die für Blau bzw. Rot erforkönnen leicht mittels geeigneter Filter abgetrennt werden. derliche Nachablenkspannung Ub bzw. Ub, liefert.

Auch kann dem Sender 12 ein Generator 15 zugeordnet Durch die Einrichtung 28 werden diese Umschaltungen

sein, der von dem Zeilen- und dem Vertikalablenk- in Abhängigkeit von der Zeilen- und Rasterfrequenz be-

generator 13 und 14 gesteuert wird und der die oben- tätigt, wobei auch die richtige Phasenzuordnung in

erwähnten Farbvertauschungssynchronsignale mit einer 30 Abhängigkeit von den Farbsteuersynchronimpulsen her-

Frequenz f_w liefert, die z. B. aus zusätzlichen Impulsen gestellt wird.

in der Mitte einer Zeile am Bildende oder -anfang be- Gemäß Fig. 4 wird vom Empfängerteil 17 das Videostehen können und die eine periodische Umkehrung der signal über eine Umschalteinrichtung 19 einer ersten scheinbaren Verschiebungen der Zeilen in der Bildebene Röhre 30 zum Schreiben der grünen Zeilen und einer bewirken. Die Farbvertauschungssynchronsignale kön- 35 zweiten Röhre 31 zum Schreiben der roten bzw. blauen nen dem Umschalter 11 zugeführt werden und den Zeilen zugeführt.

Rhythmus der Farben vertauschen, so daß periodisch Die Umschalteinrichtung 19 trennt im Takte der

eine Umkehr der obenerwähnten scheinbaren Kriech- Zeilenfrequenz f_z die grünen und die blauen bzw. roten

bewegung eintritt. Videosignale. Der mit halber Rasterfmquenz— umlau-

Fig. 2 zeigt einen Empfanger mit einer Dreifarben- 40 ° 2

Elektronenstrahlröhre 18, die drei Strahlsysteme 21, 22 fende Motor 13 dreht die Scheibe 32 mit einem roten und und 23 enthält. Von dem eigentlichen Empfangsteil 17 einem blauen Lichtfilter und bewirkt dadurch die Wiederwird das Videosignal einer ersten Schaltvorrichtung 19 gäbe der roten Zeilen während der einen Vertikalzugeführt, die im Takte der Zeilenfrequenz f_z betätigt abtastung und der blauen Zeilen während der nächsten wird und die die den grünen Bildzeilen entsprechenden 45 Vertikalabtastung. Durch die Synchronisiereinrichtung Videosignale dem Strahlsystem 21 und die den blauen 39, der die Zeilen-, Raster- und Farbsteuersynchron- bzw. roten Bildzeilen entsprechenden Videosignale einer impulse zugeführt werden, werden die Umschalteinrichim Takte der Rasterfrequenz f_v betätigten Schaltvor- tung 19 und der Motor 33 betätigt, wodurch die feste richtung 19 a zuführt, die die Zuordnung zu den Strahl- Farbzuordnung sichergestellt wird. Die beiden Röhren 30 Systemen 22 und 23 für Blau und Rot bewirkt. 5° und 31 erzeugen also zwei unvollständige, getrennte Teil-

Die erste Umschaltvorrichtung 19 enthält z. B. eine bilder, ζ. B. ein grünes und rotes Teilbild während der Kippschaltung, die durch die Zeilenimpulse gesteuert wird ersten Vertikalabtastung (z. B. nur die ungeraden Zeilen und das zugeführte Videosignal periodisch zum einen oder des endgültigen Bildes), dann ein grünes und blaues Teilanderen Ausgang durchläßt. Die richtige Zuordnung zur bild während der zweiten Vertikalabtastung (z. B. nur die Übertragung der grünen bzw. der blauen oder roten 55 geraden Zeilen des endgültigen Bildes) usw. Diese Bilder Signale erfolgt mittels einer Phasenregelanordnung 20, werden optisch durch bekannte Mittel einander überdie von geeigneten Farbsteuersynchronsignalen mit der lagert, z. B. durch Projektion auf einen einzigen Schirm. Frequenz f_s aus dem Empfänger 17 gesteuert wird. Eine der besonderen Vorteile dieser Art von Empfän-Hierzu eignen sich z. B. die Rastersynchronimpulse beim gern nach der Erfindung ist der, daß es nur zwei ver-Zeilensprung, die in aufeinanderfolgenden Rastern ver- 60 schiedene Bilder anstatt drei gibt, die optisch einander zu schiedene Phasenlage gegenüber den Zeilensynchron- überlagern sind. Es ist ersichtlich, daß dies die Konimpulsen aufweisen. struktion wesentlich vereinfacht.

Mit der zweiten Umschaltvorrichtung 19<z werden die Es ist wichtig zu bemerken, daß die Bedingung der

roten und blauen Videosignale den Elektronenstrahl- Vereinigbarkeit mit den bestehenden Schwarzweißemp-

jystemen 22 und 23 für rote bzw. blaue Farbwiedergabe 65 fängern stets erfüllt wird; denn einerseits kann die

zugeführt. Die Umschaltung erfolgt dabei im Takte der Frequenz der Vertikalabtastungen (in dieser Beschreibung

^asterfrequenz /γ. Auch die Vorrichtung 19« kann eine Rasterfrequenz genannt) leicht geregelt werden (z. B.

kippschaltung enthalten, die durch die Rasterimpulse mittels eines einfachen Knopfes), um den richtigen

getätigt wird. Durch die Einrichtung 24, der die Färb- Empfang von Farbaussendungen sicherzustellen, und

iteuersynchronsignale der Frequenz f_s aus dem Emp- 70 andererseits enthalten diese Empfänger keine Videosignal-

umschalter und keine Mittel zum Trennen oder zur individuellen Wiedergabe der verschiedenen Farbbestandteile, so daß alle übertragenen Videosignale zur Bildung der Schwarzweißbilder beitragen.

Es ist schließlich selbstverständlich, daß zahlreiche Abarten im Rahmen der Erfindung möglich sind. Dies betrifft z. B. den Ersatz entweder im Sender oder im Empfänger jedes bekannten Organs oder jeder bekannten Schaltung durch ein gleichfalls bekanntes Organ oder Schaltung mit gleichwertiger Wirkung.

Claims (9)

Patentansprüche: 10

1. Farbfernsehsystem mit drei Grundfarben und mit Farbwechsel in Zeilenfolge und vorzugsweise mit Abtastung im einfachen Zeilensprung, bei dem ein vollständiger Abtastzyklus mehrere Paare von Vertikalabtastungen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Vertikalabtastung nur zwei Farben abwechselnd wiedergegeben werden, wobei eine der Farben, vorzugsweise Grün, in allen Vertikalabtastungen vorkommt, während die beiden anderen Farben von einer Vertikalabtastung zur anderen abwechselnd auftreten.

2. Farbfernsehsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Vertikalabtastungen pro Sekunde gegenüber der Schwarzweißnorm nur so weit erhöht wird, als es die Regelmöglichkeit der Vertikalfrequenzoszillatoren der üblichen Schwarzweißempfänger gestattet.

3. Farbfernsehsystem nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während jeder Vertikalabtastung die Wechsel der Farbzeilen mittels einer ersten elektronischen Kippschaltung (19) durchgeführt wird, die durch die Zeilensynchronimpulse gesteuert wird, während die Abwechselung der Farben zwischen zwei aufeinanderfolgenden Vertikalabtastungen mittels einer zweiten elektronischen Kippschaltung (19 a) durchgeführt wird, die durch die Rastersynchronimpulse gesteuert wird.

4. Farbfernsehsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Farbsteuersynchronsignal übertragen wird, das vorzugsweise aus einem Impulszug mit einer gegenüber der Zeilenfrequenz, z. B. fünf- bis sechsmal höheren Frequenz, besteht, und das im Empfänger mittels eines geeigneten Filters abgetrennt wird, und das zur Phasenregelung des Umschalters (19) in bezug auf die Stellung der Farbfilter (oder ähnliche Organe) des Senders dient.

5. Farbfernsehsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Maßnahmen, durch die der Sinn der scheinbaren Kriechbewegung der Zeilen periodisch umgekehrt wird, vorzugsweise durch Umschaltung der Farbfolge (Farbvertauschung).

6. Farbfernsehsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbvertauschung mittels der ersten Kippschaltung (19) durchgeführt wird, die durch einen zusätzlichen, vorzugsweise einem üblichen Synchronimpuls ähnlichen Impuls gesteuert wird, der z. B. in der Mitte einer Endzeile oder einer Anfangszeile, des Bildes und nur während gewisser Abtastungen eingeführt wird.

7. Farbfernsehsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Empfängern die Bilder in zwei verschiedenen Röhren erzeugt werden, von denen eine ein Bild in der während jeder Bildabtastung vorkommenden Farbe und die andere abwechselnde Bilder einer und der anderen Farbe erzeugt, wobei die Bilder der zwei Röhren darauf durch ein bekanntes Mittel, vorzugsweise durch Projektion auf einen Schirm, einander überlagert werden.

8. Sender für ein Farbfernsehsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche.

9. Empfänger für Farbfernsehsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche.

In Betracht gezogene Druckschriften: Proceedings of the IRE, Oktober 1951, S. 1326, rechte Spalte;
Zeitschrift für angew. Physik, 1952, S. 302, Abb. 4.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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