DE931235C - Anordnung zur Fernuebertragung farbiger Bilder - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 4. AUGUST 1955

R 5672 VIII a/si a*

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen zur Fernübertragung farbiger Bilder, insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, für Anlagen zum Farbfernsehen.

Genauer gesagt bezweckt die Erfindung die Verbesserung der Anordnungen zur Erzeugung von Farbfernsehsignalen, bei denen Bilder in den Grundfarben erzeugt werden, die nach Überlagerung ein Fernsehbild in natürlichen Farben ergeben.

Es sind gegenwärtig verschiedene Möglichkeiten zur Herstellung von Farbfernsehbildern bekannt. Bei nahezu allen der bekannteren Fernsehsysteme wird die fernzuübertragende farbige Szene durch eine Mehrzahl von Fernsehkameras gleichzeitig abgetastet. Jede Kamera ist dabei einer anderen ig Grundfarbe des Bildes zugeordnet. Diese Grundfarben der verschiedenen Kameras werden so gewählt, daß sie in additivem Sinne komplementär sind. Dies bedeutet, daß sich weißes Licht ergibt, wenn alle von den einzelnen Kameras gelieferten Farben zueinander addiert werden.

Die gegenwärtigen Bestrebungen gehen dahin, nur drei Fernsehkameras zu benutzen oder allgemeiner gesagt, drei komplementäre farbige Aufzeichnungen der jeweiligen Szene. Die Farbe jeder Komplementärfarbenabtastung wird dabei als Grundfarbe bezeichnet, und diese drei Grundfarben müssen, wie erwähnt, nach Addition weißes Licht

ergeben. Man kann auch Systeme mit nur zwei Grundfarben benutzen, jedoch sind die Bilder dann nicht in demselben Maße farbgetreu, wie es bei drei und mehr Grundfarben der Fall ist. Gleichwohl beruhen die meisten der augenblicklichen Farbfernsehsysteme auf der Wiedergabe nur dreier Grundfarben, nämlich der Farben Rot, Grün und Blau.

Wenn drei getrennte Kameras zur Abtastung derselben Szene benutzt werden und jede Kamera ίο einer anderen Grundfarbe zugeordnet ist, muß erhebliche Sorgfalt aufgewendet werden, um die einzelnen Kameras zur Deckung zu bringen. Wenn die Abtastvorgänge in den drei Kameras nicht genau im Gleichlauf miteinander sind, so decken sich auch die Grundfarbenbilder der drei Kameras nach der Überlagerung nicht genau miteinander. Derartige Deckungsfehler treten am auffälligsten in den Bilddetails des farbigen Empfangsbildes in Erscheinung. Dies gibt dem farbigen Empfangsbild ein verschwommenes Aussehen, und zwar auch dann, wenn die einzelnen Grundfarbenbilder sehr scharf sind.

Bei der Benutzung getrennter Fernsehaufnahmekameras zur Abtastung einer Szene tritt noch ein anderes Problem auf. Dieses besteht in dem Lichtverlust der Farbfilter, die vor jeder der Kameras angebracht sein müssen. Wenn beispielsweise gewöhnliche panchromatische Aufnahmekameras beim Farbfernsehen benutzt werden, hat man bisher vor diesen Kameras verschiedene Farbfilter angeordnet. Die rote Kamera mußte mit einem roten, die blaue Kamera mit einem blauen und die grüne Kamera mit einem grünen Filter versehen werden. Da in den meisten Fernsehaufnahmeröhren ein gewisses S tor signal erzeugt wird, und zwar unabhängig davon, ob Licht auf diese Kameras auffällt oder nicht, wird durch die Benutzung von Farbfiltern das Signal-zu-Rausch-Verhältnis verschlechtert. So bewirkt beispielsweise das blaue Filter vor der blauen Kamera eine Verminderung des auf diese Kamera auffallenden Lichtstromes. Da diese Kamera aber, wie gesagt, ein gewisses Störrauschen, und zwar auch ohne Belichtung liefert, tritt wegen der Lichtschwächung im Filter eine Verminderung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses am Kameraausgang auf.

Bei einer Anordnung zur Fernübertragung farbiger Bilder wird gemäß der Erfindung zunächst eine erste Abtasteinrichtung vorausgesetzt, welche auf das Licht mehrerer Farben im fernzuübertragenden Bilde anspricht und ein Mischfarbensignal liefert. Zusammen mit einer solchen ersten Abtasteinrichtung soll noch eine zweite Abtasteinrichtung vorausgesetzt werden, welche auf das Licht nur einer Farbe oder einer von den erstgenannten Farben abweichenden Farbmischung anspricht und ein diese Farbe oder diese Farbmischung wiedergebendes zweites Farbsignal liefert.

Eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einer ersten und einer zweiten Abtasteinrichtung in dem geschilderten Sinne ist gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Subtraktion des zweiten Farbsignals von dem Mischfarbensignal, derart, daß ein resultierendes Signal gewonnen wird, welches nur die Komplimentärfarbe des zweiten Fafbsignals enthält.

Das insgesamt auftretende Signal-zü-Rausch-Verhältnis des resultierenden Farbfernsehsignals ist jedoch besser, da nämlich die panchromatische Kamera, die beim Dreifarbenfernsehen in der Regel an Stelle der ersten das Mischfarbensignal liefernden Kamera treten wird, nicht mit einem lichtschluckenden Filter ausgerüstet ist.

Eine Weiterbildung der Erfindung macht ferner von der Tatsache Gebrauch, daß die Bilddetails in einem Fernsehwiedergabebild durch die hohen 75 Signalfrequenzen wiedergegeben werden. Zur Vermeidung einer falschen Wiedergabe dieser hohen Frequenzen, die von den Einzelfarbenkameras geliefert werden, soll dabei der Hochfrequenzanteil im Ausgangssignal der beiden Einzelfarbenkameras durch Filter vermindert werden. Der Anteil der verschiedenen Frequenzen im Ausgangssignal der Schwarzweißkamera soll jedoch unbeeinflußt bleiben. Der Hochfrequenzanteil der Schwarzweißkamera kann ferner zu dem Ausgangssignal der beiden Einzelfarbenkameras additiv hinzugemischt werden, um einen Ausgleich für die seitens der Filter verschluckten Details zu bilden. Somitmüssen sich, unabhängig davon, wie die resultierenden Signale zur Herstellung eines Farbfernsehbildes verwendet werden, die Hochfrequenzanteile jedes Grundfarbenbildes miteinander decken, da die Details in jeder Grundfarbe durch die panchromatische Kamera geliefert werden.

Eine Abwandlung der Erfindung zeigt, wie diese auf ein Bildelementmultiplexfernsehsystem mit drei Grundfarben angewendet werden kann. Die Ausgangsgröße der panchromatischen Kamera wird fortlaufend über einen Übertragungskanal als gewöhnliches Schwarzweißsignal übertragen. Diesem Signal wird jedoch ein zweites Farbanzeigesignal überlagert. Dieses letztere besteht aus einer einzigen Frequenz mit veränderlicher Amplitude und ist aus drei phasenverschobenen Signalteilen gebildet. Das erwähnte Farbanzeigesignal· wird aus den Signalen der Schwarzweißkamera und der zwei anderen Einzelfarbenkameras gewonnen, die verschiedene Grundfarbsignale liefern. Die Niederfrequenzkomponenten der Farbkameras werden subtraktiv mit den Niederfreq-uenzkomponenten der Schwarzweißkamera gemischt und ergeben ein drittes Grundfarbensignal. Auf diese Weise werden drei Farbsignale erhalten, welche nur die niedrigen Frequenzen enthalten. Diese drei Signale werden dann zeitlich absatzweise abgegriffen, wie es in der Bildpunktmultiplextechnik der Fall ist. Sodann werden lediglich die Hochfrequenzanteile von diesem Multiplexsignal abgespalten, um das obenerwähnte Farbanzeigesignal herzustellen.

Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Färbfernsehabtastsystems gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform mit neuen Merkmalen;

Fig. 3 veranschaulicht in Form eines Blockschaltbildes ein wiederum anderes Farbfernsehabtastsystem mit nejien Merkmalen;

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Erfindung in der Anwendung auf ein zeitlich absatzweise arbeitendes Bildelementmultiplexfarbfernsehsystem.

In Fig. ι sind mit io, 12 und 14 die Klemmen dreier getrennter Farbkanäle eines Farbfernsehsystems bezeichnet. An der Klemme 10 wird der blaue Kanal, an der Klemme 12 der grüne und an der Klemme 14 der rote Kanal des Fernsehsystems gespeist. Die Farben Blau, Grün und Rot sind additive Grundfarben, die zusammen weißes Licht ergeben. Die Kanäle 10, 12 und 14 werden jeweils von den Mischstufen 16, 18 und 20 gespeist. Um die richtigen Farben an den Ausgangsklemmen der Mischstufen zu erhalten, sind drei Fernsehkameras 22, 24 und 26 vorgesehen.

Die Kamera 22, die als die blaue Kamera bezeichnet werden möge, kann durch eine Fernsehkamera gebildet werden, welche praktisch nur blauempfindlich ist. Sie kann jedoch auch aus einer gewohnlichen Schwarzweißfernsehkamera 28 bestehen, vor welcher sich ein Blaufilter 30 befindet. In jedem Falle enthält das Ausgangssignal an der Ausgangsklemme 32 der Kamera 22 den Blauanteil des abgetasteten Bildes. Aus weiter unten ersichtlichen Gründen ist das blaue Signal mit BL + BH bezeichnet. Dabei bedeutet BL den Niederfrequenzanteil des blauen Signals und BH den Hochfrequenzanteil. Die rote Kamera 26 ist entsprechend beschaffen. Sie ist in Fig. 1 beispielshalber als Schwarzweißkamera 34 dargestellt, welche durch ein Rotfilter 36 hindurch Licht empfängt. Am Ausgang der roten Kamera, d. h. an der Klemme 38, entsteht dann das rote Signal RL + RH. Diese beiden Größen sollen ebenfalls den Niederfrequenzanteil und den Hochfrequenzanteil des roten Signals andeuten. Die Ausgangsklemmen der blauen und der roten Kamera sind natürlich an die Eingangsklemmen der Mischstufen 16 und 20 angeschlossen. Nach dem Stande der Technik würde man nun noch eine dritte Kamera, die in gleicher Weise wie die Kameras 22 und 26 auszubilden wäre, zu verwenden haben. Diese Kamera müßte grünempfindlich sein. Ihre Ausgangsseite wäre an den Eingang der Mischstufe 18 und somit an den Kanal 12 anzuschließen.

Gemäß der Erfindung wird jedoch die Kamera 24 einfach in Form einer Schwarzweißfernsehkamera vorgesehen. Sie soll vorzugsweise panchromatisch sein. Dies bedeutet, daß sie alle Farben der betreffenden Szene praktisch gleich gut wiedergibt. Der Ausgang der panchromatischen Kamera 24 wird über ein Tiefpaßfilter 40 an den Eingang der Mischstufe 18 angeschlossen. Ferner sind Tiefpaßfilter 42 und 44 zwischen den roten und blauen Kameras und den zugehörigen Mischstufen 16 und 20 vorhanden. Die Kennlinien der Filter 40, 42 und 44 sind untereinander gleich, derart, daß beispielsweise diese Filter nur Fernsehsignale zwischen Null und 2 MHz hindurchlassen. Die Ausgangsseiten der Tiefpaßfilter 42und44 werden nun an die Eingangsklemmen der Mischstufe 18 über die Umkehrstufen 46 und 48 angeschlossen. Dies bedeutet, daß der Stufe 18, in welcher eine algebraische Addition stattfindet.

drei verschiedene Signale zugeführt werden. Das erste Signal ist der Niederfrequenzanteil des blauen Signals und der zweite der Niederfrequenzanteil des roten Signals. Diese beiden Niederfrequenzanteile besitzen die gleiche Polarität. Die panchromatische Kamera 24, die auf alle Farben anspricht, liefert ebenfalls gleich große blaue und rote Niederfrequenzanteile. Diese werden jedoch der Mischstufe ohne Zwischenschaltung einer Umkehrstufe zugeführt. Wenn also die Amplituden der verschiedenen Signale richtig eingestellt sind, heben die blauen und die roten Niederfrequenzanteile aus den Umkehrstufen 46 und 48 die entsprechenden Anteile im panchromatischen Ausgangssignal gerade auf, so daß am Ausgang der Stufe 18 nur der Rest des panchromatischen Signals übrigbleibt. Gemäß der Definition der additiven Grundfarben muß also am Ausgang der Stufe 18 lediglich der grüne Anteil der wiederzugebenden Szene auftreten. Am Ausgang der Stufe 18 tritt also mit anderen Worten die Differenz zwischen der Summe zweier Grundfarben und eines weißen, alle drei Grundfarben wiedergebenden Signals auf.

Man erkennt, daß an Stelle der Umkehrstufen 46, 48 und der Mischstufe 18 auch andere Einrichtungen, welche wirkungsgleich sind, treten können. Diese können auch durch beliebige Einrichtungen zur subtraktiven Mischung des panchromatischen Signals mit den zwei anderen Einzelfarbsignalen ersetzt werden, um zu einem resultierenden Signal zu gelangen.

Nach dem bisher Gesagten ist an der Ausgangsseite der Stufe 18 nur der Niederfrequenzanteil des grünen Fernsehsignals vorhanden, während am Ausgang der Stufen 16 und 20 nur der Niederfrequenzanteil des blauen und roten Kameraausgangssignals auftritt. Ein lediglich aus diesen Signalen aufgebautes Fernsehbild würde also keine Bilddetails enthalten.

Um diese Bilddetails zu gewinnen, wird der Hochfrequenzanteil PH des von der Kamera 24 gelieferten panchromatischen Signals mittels des Hochpaßfilters 50 abgetrennt. Das Filter 50 hat einen Durchlaßbereich von 2 bis 4 MHz oder höher. In manchen Fällen werden die Signale über 4 MHz später im Sender abgeschnitten, so daß, auch wenn Signale über 4 MHz durch das Filter durchtreten, das Ergebnis dasselbe wie bei der Benutzung von Bandfiltern ist. Der Wert von 4 MHz ist eine willkürliche obere Grenze, die nur zur Erleichterung der Erfindungsbeschreibung angenommen wurde. Der Ausgang des Hochpaßfilters 50 wird über einen Schalter 52 mit den Eingangsseiten der Mischstufen 16, 18 und 20 verbunden. Da die panchromatische Kamera 24 die Intensitätsänderungen aller Farben wiedergibt, sind also an der Ausgangsseite des Hochpaßfilters 50 auch die Bilddetails aller drei Farbkanäle zueinander summiert vorhanden. Die Eingangsspannung der Farbkanäle 10, 12 und 14 wird also von den Niederfrequenzanteilen der Einzelfarbenabtastung der Szene und von dem Hochfrequenzanteil der panchromatischen Szenenabtastung geliefert.

Man sieht also, daß die Benutzung der panchromatischen Hochfrequenzanteile aller drei Kanäle ein annehmbares Farbgleichgewicht, im farbigen Wiedergabebild erzeugt.' Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, daß das menschliche Auge ein geringeres Auflösungsvermögen hat, wenn die aufzulösenden Bilddetails in Änderungen von einer Farbe in eine andere bei praktisch der gleichen Helligkeit bestehen. Diese Fähigkeit des mensch-

liehen Auges, feine Bilddetails unter diesen Bedingungen aufzulösen, ist viel geringer als die Fähigkeit, Helligkeitsänderungen, z. B. Übergänge von Schwarz nach Weiß, zu empfinden.
Wenn lediglich davon Gebrauch gemacht werden soll, daß die Erfindung ein besseres Signal-zuRausch-Verhältnis liefert, jedoch von dem Vorteil der besseren Bilddefinition nicht Gebrauch gemacht werden soll, so wird der Schalter 52 geöffnet und die Schalter 54,56 und 58 werden geschlossen. Hier-

ao durch werden dann die Tiefpaßfilter 40, 42 und 44 kurzgeschlossen, so daß am Ausgang der Mischstufen 16 und 20 sowohl die Tief- als die Hochfrequenzanteile der betreffenden Kameraausgangssignale auftreten. Die Benutzung der Mischstufen 16 und 20 und des Hochpaßfilters 50 ist dann überflüssig, da der Schalter 52 geöffnet ist.

Gemäß der Erfindung kann auch eine Übertragung mit verringerter Bandbreite stattfinden. Bei einer derartigen Einrichtung, werden die- Tiefpaßfilter 42 und 44 ebenso benutzt wie sie in Fig. 1 dargestellt sind. Das Tiefpaßfilter 40 wird überbrückt, so daß die panchromatischen Nieder- und Hochfrequenzanteile PL + PH die Mischstufe 18 erreichen. Das Hochpaßfilter 50 ist jedoch ebenso wie die Mischstufen 16 und 20 überflüssig. Die gesamte Übertragungsbandbreite des Systems beträgt dann je 2 MHz für die rote und blaue Kamera plus 4 MHz für den grünen Kanal. Dies ergibt eine Gesamtbandbreite von 8 MHz zur Übertragung des ganzen Farbsignals.

Die Einrichtung in Fig. 2 entspricht prinzipiell im großen und ganzen derjenigen in Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, daß sich Fig. 2 auf ein Fernsehsystem mit Farbwechsel im Takte des BiIdwechseis bezieht. Drei Farbkameras 22_a, 24_a und 2O₀ liefern das erforderliche blaue, panchromatische und rote Signal. Die Tiefpaßfilter 42,, und 44_a sind mit den Ausgangsseiten der blauen und roten Kamera in Reihe geschaltet. Diese Tiefpaßfilter speisen wie oben die Mischstufen i6_a bzw.. 20_a. In Fig. 2 ist noch eine Vereinfachung gegenüber Fig. 1 enthalten. Das Tiefpaßfilter 40 am Ausgang der panchromatischen Kamera 24 in Fig. 1 ist nämlich fortgelassen worden. Unter diesen Umständen ist der Ausgang des Hochpaßfilters So₀ in Fig. 2 nur mit der Eingangsseite der Mischstufen i6_a und 2o_a verbunden. Die Umkehrstufen 46,,, und 48g, welche die Ausgangsseite des Tiefpaßfilters 42_ß und 44_a mit der Eingangsseite der Mischstufe i8_fl. verbinden, sind jedoch aus denselben Gründen, wie in Fig. 1, vorhanden. Die Signale an den Ausgangsklemmen io_a, i2_a und 14^ der Mischstufen i6_a, i8_e und 20_a sind von der gleichen Art wie in Fig. 1 beschrieben.

Wie bemerkt, stellt die Fig. 2 ein Farbfernsehsystem mit Farbwechsel im Takte des Bildwechsels dar. Die Ausgänge der Mischstufen i6_a, i8_a und 2o_a können den Eingahgsseiten der vorgespannten Röhren 60, 62 und 64 zugeführt werden. Diese vorgespannten Röhren sind normalerweise bis unter den unteren Knick ihrer Kennlinie vorgespannt, und zwar durch die ihren Kathoden zugeführten positiven Vorspannungen. Mittels eines 20-Hertz-Generators 66, der vom Generator 68 synchronisiert wird, werden diese Röhren der Reihe nach eingetastet. Dies geschieht mit Hilfe von wohlbekannten Phasenverschiebungseinrichtungen, z. B. den Phasendrehgliedern 70 und 72. Diese PhasendrehgHeder können die Form von Laufzeitgliedern oder von Netzwerken annehmen. Die Röhre 64 ist die erste, welche eingeschaltet wird. Anschließend wird die Röhre 64 verriegelt und die Röhre 62 geöffnet. Nach der darauffolgenden Verriegelung der Röhre 62 wird die Röhre 60 stromdurchlässig, und das Spiel beginnt von neuem. Der Zeitabstand zwischen den Zeitpunkten, in denen die Röhren leitfähig werden, kann natürlich zu ¹Ao Sekunde bemessen werden, wie es den heutigen Fernsehnormen entspricht. Daher tritt am Widerstand 74 in Abständen von Vco Sekunde zunächst das rote Signal, dann das grüne Signal und schließlich das blaue Signal auf. Diese können natürlich einem Sender 76 zur Hochfrequenzübertragung zugeführt werden. Die Ablenkeinrichtungen 78 für die Kameras sind in Fig. 2 nur durch das Rechteck 78 angedeutet.

Die Anordnung nach Fig. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung auf ein Farbfernsehsystem mit Farbwechsel im Takte des Bildelementenwechsels. Bei dieser Einrichtung ist ebenfalls eine blaue Kamera 22_Ö, eine panchromatische Kamera 24₆ und eine rote Kamera 265 vorgesehen. Die Ausgangsklemmen dieser Kameras sind ebenso wie in Fig. ι an Tiefpaßfilter 42^, 4o₆ und 44₆ angeschlossen. Die Ausgangsseiten der Tiefpaßfilter 42₆ und 44_Ö liegen über Umkehrstufen 462, und 48^ an der Eingangsseite der Mischstufe i8₆, wie in Fig. 1. Jedoch wird, da es sich um eine Farbübertragung mit Farbwechsel im Takte des Bildelementenwechsels handelt, der Hochfrequenzanteil der panchromatischen Kamera nicht der Mischstufe i8₆ zugeführt, wie es in Fig. 1 und 2 der Fall war. Statt dessen geht der Hochfrequenz anteil der panchromatischen Kamera über das Hochpaßfilter 50& an die Eingangsklemmen einer weiteren Mischstufe 80. Diese Mischstufe vereinigt den Hochfrequenzanteil, der über die Mischstufe So₆ geht, mit der Ausgangsgröße eines Signalkommutators oder Umschaltvorrichtung, welche schematisch bei 82 dargestellt ist. Diese Umschaltvorrichtung 82 ist nur in einer ihre Funktion veranschaulichenden Art und Weise dargestellt. Sie besteht in Fig. 3 aus einem rotierenden Schaltarm 84, der in der Richtung des Pfeiles umläuft und der Reihe nach die Kontaktsegmente 86, 88 und 90 berührt. Die Ausgangsgröße dieses Umschalters wird von dem umlaufenden Schaltarm 84 abgenommen und der Mischstufe 80 zugeführt. Die Geschwindigkeit, mit welcher der Schaltarm 84 die

rote, die grüne und die blaue Niederfrequenzkomponente abgreift, ist durch einen Kommutatorantriebskreis 94 bestimmt. Obgleich der Umschalter als mechanischer Umschalter dargestellt ist, kann er mit Einschluß seines Antriebskreises 94 in verschiedenartiger Weise als Elektronenumschalter ausgeführt werden. So kann man ihn beispielsweise durch vorgespannte Röhren wie in Fig. 2 verwirklichen. Die Umschaltgeschwindigkeit des Systems mit Farbwechsel im Takte des Bildpunktwechsels in Fig. 3 ist viel höher als die Umschaltgeschwindigkeit des Bildwechselsystems in Fig. 2. Als Beispiel sei erwähnt, daß die Umschaltgeschwindigkeit in Fig. 3 vorzugsweise etwa einige Megahertz für jede Farbe beträgt. Die Ausgangsspannung der Mischstufe 80 bildet dann ein Farbfernsehsignal mit zeitlich absatzweiser Übertragung der einzelnen Farben, das unmittelbar zur Modulation des Senders 76 dienen kann.

In Fig. 4 sind bei 28_e, 92,, und 34^ Schwarzweißfernsehkameras geeigneter Ausbildung dargestellt. Vor der Kamera 28_C befindet sich ein Blaufilter 30,,, so daß das Signal an der Ausgangsseite der Kamera 28_C im wesentlichen nur den blauen Bildanteil der zu übertragenden Szene enthält. In entsprechender Weise befindet sich vor der Kamera 34^ ein Rotfilter 36c so daß der Ausgang dieser Kamera das rote Bildsignal liefert. Dieses Blaufilter 3O_C und die Kamera 28_C stellen zusammen eine blaue Kamera dar, während das Rotfilter und die zugehörige Kamera zusammen die Rolle einer roten Kamera 26_C spielen. Diese Kameras sind durch die punktierten Rechtecke 22^ und 20_C dargestellt bzw. angedeutet. Natürlich kann die dargestellte Anordnung auch durch eine beliebige Art einer Fernsehkamera ersetzt werden. Die Kamera 92_C besitzt kein Filter, und ihr Ausgangssignal gibt daher den Signalverlauf in allen Farben wieder, so daß man diese Kamera als panchromatisch bezeichnen kann. Die panchromatische Kamera ist durch das punktierte Rechteck 24^ angedeutet.

Die Ausgänge der Kameras 22_C, 24,. und 26_e sind mit den Eingangsseiten der Tiefpaßfilter 42,., 4O_C und 44_e verbunden, welche beispielsweise nur die Signalfrequenzen zwischen Null und 2 MHz übertragen sollen. Die Fernsehkameras selbst liefern jedoch Signalfrequenzen von Null bis 4 MHz. Die untere Frequenzgrenze Null ist natürlich hypothetisch, wenigstens bis zum gewissen Grade, wird aber in der Praxis durch Benutzung von sogenannten »clamping-Kreisen« erreicht, d. h. von Kreisen zur sogenannten Wiedereinführung der mittleren Bildhelligkeit oder Gleichstromkomponente des Fernsehsignals.

Die Ausgangsgrößen der Tiefpaßfilter 42,. und 44c werden den Polaritätsumkehrstufen 46,. und 48,. zugeführt, so daß die Phase des am Ausgang der Tiefpaßfilter auftretenden Signals umgekehrt wird. Eine derartige Polaritätsumkehr kann in verschiedenartiger Weise erreicht werden, beispielsweise durch einen einstufigen widerstandsgekoppelten Verstärker. Die Ausgangsgrößen der zwei Polaritätsumkehrstufen 46,, und48_c werden zusammen mit der Ausgangsgröße des Tiefpaßfilters 40,. der Eingangsseite einer Mischstufe i8_c zugeführt. Bei dieser Schaltung wird, wie beschrieben, die Ausgangsgröße der blauen Kamera 22_e und der roten Kamera 26_C subtraktiv mit der Ausgangsgröße der panchromatischen Kamera 24_C gemischt. Das Ausgangssignal der Mischstufe i8_e stellt somit das grüne Bildhelligkeitssignal dar.

Ferner ist in der Schaltung ein Umschalter 82_C zum aufeinanderfolgenden Abgriff des blauen, grünen und roten Signals an den Kontaktsegmenten 86_C, 9O_C und 88_C vorhanden. Der Kontaktarm 84,. des Umschalters möge von einem Umschalterantriebskreis 94,, angetrieben werden. Diese Antriebsstufe kann ein beliebiger üblicher Schwingungserzeuger sein und möge beispielsweise eine Frequenz von 3,5 MHz liefern.

An der Ausgangsklemme 96 des Umschalters 82_C tritt also ein Farbfernsehsignal mit absatzweiser Übertragung der verschiedenen Farben auf.

Die Ausgangsgröße der panchromatischen Kamera 24_C wird über den für 4 MHz durchlässigen Kanal So_c der einen Eingangsklemme einer Mischstufe 8o_c zugeführt. Die Ausgangsgröße des Umschalters an der Klemme 96 geht über ein Hochpaßfilter 98, welches nur den Hochfrequenzanteil des Signals hindurchläßt, an die Eingangsklemme der Mischstufe 8o_c. Dessen Ausgangsgröße seinerseits wird natürlich einem üblichen Hochfrequenzsender 76 für die Fernübertragung zugeführt. Die Kurvenform des an der Ausgangsklemme 100 auftretenden Signals der Mischstufe 8o_e hat somit denselben Verlauf wie ihn ein Farbfernsehsignal mit zeitlich absatzweiser Übertragung der einzelnen Bildelemente besitzt.

Die Mischstufe 8o_c kann von irgendeiner geeigneten Ausbildung sein, welche eine lineare Kombination zweier elektrischer Signale ermöglicht.

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen die folgende. Da der einzige Niederfrequenzanteil, welcher der Mischstufe 8o_c zufließt, von der panchromatischen Kamera 24_C herrührt, hängen Helligkeitsänderungen in dem entsprechenden Empfangsbild von der Ausgangsgröße dieser erwähnten Kamera ab. Das Hochpaßfilter 98 verhindert die Abnahme des blauen, roten und grünen Niederfrequenzanteils von der blauen und roten Kamera 22_C und 26_C und der subtraktiven Mischstufe 18^,.

Dies ergibt sich noch deutlicher, wenn man bedenkt, daß das absatzweise Multiplexsignal, welches am Kommutator 82_C auftritt, in Wirklichkeit einen 3,58-MHz-Träger darstellt, der . der Reihe nach durch von dem blauen, dem roten und dem grünen Kanal abgegriffene Spannungen amplitudenmoduliert ist. Wenn man das Signal an der Stelle 96 betrachten könnte, so würde man für den Spannungsverlauf eine Schwingung von 3,58 MHz Frequenz wahrnehmen, die sich aus drei in ihrer Amplitude modulierten, phasenverschobenen Teilschwingungen zusammensetzt. Jede Teilschwingung des Ausgangssignals bei 96 stellt eine Farbe des je-

weils übertragenen Bildelementes dar, während die Amplitude des Signals bei 96 den Sättigungsgrad der betreffenden Farbe darstellt. Dies ergibt sich bereits aus der Natur der zeitlich absatzweisen Übertragung und außerdem aus einem Aufsatz in der RCA-Review vom Dezember 1949. Da gemäß der Erfindung alle Helligkeitskomponenten den Kanal 5o_c durchlaufen und der Träger von 3,58 MHz die Farbe und den Farbsättigungsgrad wiedergibt, kann das Hochpaßfilter 98 als Verbindungsglied zwischen dem Kommutator 8z_c und der Mischstufe 8o_e dienen.

An den Ausgangsklemmen der Mischstufe 8o_c tritt ein allen praktischen Bedürfnissen genügendes Schwarzweißfernsehsignal auf, welchem die 3,5-MHz-Schwingung überlagert erscheint, die aus den phasenverschobenen Teilschwingungen besteht. Wenn man also mit einem gewöhnlichen Schwarzweißempfänger das Farbsignal wiedergibt, wird die 3,58-MHz-Komponente wegen ihrer Sinusform keine Helligkeitsänderungen auf dem Schirm des Schwarzweißempfängers hervorrufen. Dabei wird natürlich vorausgesetzt, daß die Braunsche Röhre auf einem linearen Teil ihrer Kennlinie arbeitet. ^Z5 Wenn aus irgendeinem Grunde unter diesen Umständen die Kameras 22_C, 24,. und 26_C gegeneinander erheblich außer Gleichlauf geraten, macht sich dies keineswegs in der Schärfe des Schwarzweißempfangsbildes bemerkbar, da alle Helligkeitsänderungen von der einzigen panchromatischen Kamera 24_e herrühren.

Wenn das Farbsignal in einem Farbfernsehempfänger wiedergegeben wird, üben Gleichlauffehler der Kameras 22_C, 24^ und 26_C einen geringeren Einfluß aus, als es bei früheren Systemen der Fall war. Dies gilt deshalb, weil Gleichlauffehler der Kameras nur die Phase des sinusförmigen 3,58-MHz-Trägers am Umschalter 82 beeinflussen. Hierdurch wird die Farbe ein wenig verzerrt und die im Empfänger wiedergegebene Farbe ein wenig falsch zugeordnet. Jedoch hängt die Bilddefinition wieder hauptsächlich von der einzelnen panchromatischen Kamera 24_C ab, und das· resultierende, durch Gleichlauf fehler etwas gefälschte Farbsignal liegt im Niederfrequenzgebiet, d. h. überschreitet nicht 2 MHz. Die Deckungsprobleme bzw. Gleichlaufprobleme werden in Farbfernsehempfangseinrichtungen sogar noch verbessert.

Es sei bemerkt, daß, da die Ausgangsgrößen der Kameras 22_C und 26_C 2 MHz nicht zu überschreiten brauchen und manchmal sogar nur 100 kHz betragen, mit sehr billigen Mitteln eine annehmbare Farbauflösung der Kameras 22_C und 26_C erreicht \verden kann. Da die Farbkameras einfach ausfallen und die Gleichlaufprobleme wegen der Natur der Erfindung nicht mehr von so großer Bedeutung sind, kann der ganze Aufbau oder die sogenannte Mehrfarbenkamera, bestehend aus den Einzelkameras 22_C, 24_C und 26_e, ziemlich billig und mit geringem Raumbedarf aufgebaut werden. Wenn auch wie oben bestimmte Zahlenwerte für die verschiedenen Filter und Kameras angegeben sind, ist doch zu beachten, daß die Erfindung sich keineswegs auf diese Zahlenwerte beschränkt. Es ist im Sinne der Erfindung nur notwendig, daß bestimmte Hochfrequenzanteile vom Umschalter 82_C der Mischstufe 8o_c zugeführt werden und daß dieser Frequenzbereich die Umschalterantriebsfrequenz mit einem an diese Umschaltfrequenz anschließenden Frequenzband von ungefähr der Hälfte der höchsten Farbsignalfrequenz enthält, auf welche die Farbkameras noch ansprechen müssen. Natürlich muß der Kanal 5o_c einen Durchtritt der tiefsten Helligkeitsfrequenzen zusätzlich der Schwarzweißbilddetailfrequenzen bis hinauf zu einem Frequenzwert erlauben, bei dem noch eine annehmbare Bilddefinition entsteht.

Natürlich können, wenn auch bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen eine panchromatische Kamera in Verbindung mit zwei monochromatischen Kameras verwendet wird, auch Einrichtungen mit anderen Farbempfindlichkeitseigenschaften benutzt werden. So kann z. B. in Fig. 1 die Kamera 22 nur für Rot und Grün empfindlich gemacht werden, so daß an ihrem Ausgang an der Klemme 32 sowohl rote als grüne Bildsignale auftreten. Um das grüne Bildsignal für die· Zuführung an der Klemme 12 in Fig. 1 getrennt zu gewinnen, ist es dann nur nötig, die Ausgangsgröße (R) der roten Kamera 26 von dem rot-grünen Ausgangssignal (R + G) dieser zuletzt erwähnten Kamera 22 zu subtrahieren. Unter diesen Bedingungen kann das blaue Signal lediglich durch Subtraktion der Ausgangsgröße (R + G) der zuletzt erwähnten Kamera 22 von der Ausgangsgröße der panchromatischen Kamera 24 gewonnen werden. Es sind viele weitere ähnliche Kombinationen möglich, jedoch ist schon aus dem bisher Gesagten ersichtlich, daß das Signal·· zu-Rausch-Verhältnis des endgültigen zusammengesetzten Fernse^!hsignals um so größer ausfällt, je größer die Anzahl der Farben ist, auf welche jede Kamera anspricht.

Als weiteres Beispiel sei erwähnt, daß die panchromatische Kamera nach den obigen Ausführungsformen auch durch eine nur auf zwei Farben ansprechende Kamera ersetzt werden kann. Die beiden anderen Kameras können andere geeignete Ansprecheigenschaften erhalten, wobei wieder jede lediglich auf zwei Farben anspricht bzw. für sie empfindlich ist. So kann in Fig. 1 die Kamera 22 rot-grün-empfmdlich sein (R + G), die Kamera 24 rot-blau-empfindlich (R + B), während die Kamera 26 blau-grün-empfindlich (B + G) gemacht werden kann. Unter diesen Bedingungen kann die Ausgangsgröße der Rot-Grün-Kamera von der Ausgangsgröße der Rot-Blau-Kamera subtrahiert werden, um das Signal (B — G) zu erhalten. Dieses (B — G)-Signal kann dann zu dem (B + G)-Signal der dritten Kamera addiert werden, um ein reines Blausignal zu erhalten. - Ein Teil dieses blauen Signals kann sodann von der Rot-Blau-Kamera subtrahiert werden, um ein rotes Signal zu erhalten. Das rote Signal läßt sich seinerseits von der Rot-Grün-Kamera subtrahieren, und zwar zur Gewinnung des grünen Signals. Man sieht also,.daß die Anwendbarkeit und der Umfang, d. h. das Prinzip der Erfindung, recht groß ist.

Die Erfindung läßt sich somit auf eine Mehrzahl von Farbfernsehsystemen anwenden. Ihre Vorteile können in jedem beliebigen System nutzbar gemacht werden, in welchem die Farbdarstellung eines Objektes mit Hilfe von Abtastmethoden nach Art des Fernsehens bewerkstelligt wird.

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Anordnung zur Fernübertragung farbiger Bilder, bestehend aus einer ersten Abtasteinrichtung, welche auf das Licht mehrerer Farben im fernzuübertragenden Bilde anspricht und ein Mischfarbensignal liefert, aus einer zweiten Abtasteinrichtung, welche auf das Licht nur einer Farbe oder einer von den erstgenannten Farben abweichenden Farbmischung anspricht und ein dieser Farbe oder diese Farbmischung wiedergebendes zweites Farbsignal liefert, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Subtraktion des zweiten Farbsignals von dem Mischfarbensignal, derart, daß ein resultierendes Signal gewonnen wird, welches nur die Komplementärfarbe des zweiten Farbsignals enthält.

2. Anordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine dritte Abtasteinrichtung, welche nur auf Licht einer anderen zweiten Einzelfarbe oder einer anderen zweiten Farbmischung anspricht und ein der zweiten Einzelfarbe oder der zweiten Farbmischung entsprechendes Signal liefert, durch Subtraktionseinrichtungen, die von dem genannten Misclifarbensignal der ersten Abtasteinrichtung das von der dritten Abtasteinrichtung gelieferte Signal zusammen mit dem von der zweiten Abtasteinrichtung gelieferten Signal subtrahieren, derart, daß das resultierende Signal komplementär zur Summe des von der zweiten und von der dritten Abtasteinrichtung gelieferten Signals ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Subtraktionseinrichtungen Vorrichtungen zur Polaritätsumkehr der betreffenden Farbsignale enthält und Vorrichtungen zur Kombination der umgekehrten Signale mit dem Mischfarbensignal.

4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein Tiefpaßfilter zwischen der Ausgangsseite der ersten Abtasteinrichtung und der Subtraktionseinrichtung, durch ein weiteres Tiefpaßfilter zwischen der Ausgangsseite der zweiten oder dritten Farbabtasteinrichtung und der Subtraktionseinrichtung, durch ein Hochpaßfilter im Ausgang der zweiten Abtasteinrichtung, dessen untere Grenzfrequenz nicht wesentlich tiefer liegt als die oberste Grenzfrequenz beider Tiefpaßfilter und durch Einrichtungen zur Mischung des Ausgangs des Hochpaßfilters mit dem Ausgang des an die zweite oder dritte Farbabtasteinrichtung angeschlossenen Tiefpaßfilters.

5. Anordnung nach Anspruch 4, mit einer zweiten und dritten Farbabtasteinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch je eine getrennte an die erste, zweite und an die dritte Farbabtasteinrichtung angeschlossene Mischstufe und durch Verbindungsleitungen von der Ausgangsseite des Hochpaßfilters zu jeder der Mischstufen, so daß der Ausgang jeder Mischstufe tiefe Frequenzen enthält, welche einer Einzelfarbe oder einer anderen Farbmischung zuzüglich der hohen Signalfrequenzen des durch die erste Abtasteinrichtung gelieferten Mischfarbensignals entsprechen.

6. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein Tiefpaßfilter an der Ausgangsseite jeder Abtasteinrichtung und eine Abgreifvorrichtung, welche der Reihe nach periodisch mit den Tiefpaßfiltern mit konstanter Abgreifgeschwindigkeit verbunden wird und ein Ausgangssignal bzw. ein aus einer Reihe von Impulsen bestehendes Ausgangssignal liefert, in welchem jeder Impuls eine andere Farbe darstellt als der vorhergehende Impuls und durch einen Nebenschlußkreis, der von der Ausgangsseite der Mischfarbenabtasteinrichtung zu der Ausgangsseite der Abgreifvorrichtung verläuft und das Mischfarbensignal oder wenigstens seinen Anteil an höheren Frequenzen an der Subtraktionseinrichtung und der Abgreifvorrichtung vorbeileitet.

7. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Mischung des Ausgangs des Nebenschlußkreises mit dem Ausgang der Abgreifvorrichtung.

8. Anordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Hochpaßfilter zwischen der Abgreifvorrichtung und der Mischeinrichtung.

9. Anordnung zur Fernübertragung farbiger Bilder, gekennzeichnet durch drei Kameras, von denen jede auf zwei Farben anspricht und die erste Kamera ein Rot + Grün-Signal, die zweite Kamera ein Rot + Blau-Signal und die dritte Kamera ein Blau + Grün-Signal liefert, durch Einrichtungen zur Subtraktion des Rot + Grün-Signals vom Rot -j- Blau-Signal, so daß sich ein Blau — Grün-Signal bildet, durch Einrichtungen zur Addition des Blau — Grün-Signals mit dem Blau + Grün-Signal, so daß sich ein Blausignal ergibt, durch Einrichtungen zur Subtraktion eines Teils des Blausignals von dem Rot + Blau-Signal, so daß sich ein Rotsignal ergibt und schließlich gekennzeichnet durch Subtraktion des Rotsignals vom Rot -j-Grün-Signal zur Bildung eines Grünsignals sowie durch Benutzung des blauen, des roten und des grünen Signals für die Fernübertragung.

10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben einer Abtasteinrichtung zur Herstellung eines drei Grundfarben enthaltenden Mischfarbensignals und neben einer Abtasteinrichtung, die nur auf eine Grundfarbe anspricht, eine dritte Abtasteinrichtung vorhanden ist, die auf zwei verschiedene Grund-

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farben anspricht und ein diesen beiden Grundfarben entsprechendes Farbsignal liefert, so daß durch Subtraktion des Mischfarbensignals und des Zweifarbensignals ein Farbsignal erhalten wird, welches nur eine zweite Grundfarbe wiedergibt, während eine weitere Subtraktionseinrichtung durch Subtraktion des Einfarbensignals der zweiten Abtasteinrichtung vom Zweifarbensignal ein nur einer dritten Grundfarbe entsprechendes Farbsignal liefert.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

ι 509 531 7.55