Vortrag 5: Farbfernsehen - Informatik Information Serveriis.uni-koblenz.de/SS2007/Prosem2007/Ausarbeitungen/Proseminar2007... · Dadurch ist es schwer einen adequaten Platz für die

Proseminar SS 2007 - Vortrag 5: Farbfernsehen

Vortrag 5: Farbfernsehen

Alexander Rühle, 205110012Olaf Radcke, 205110013

1


Inhaltsverzeichnis

1 Die Übertragung von Farbfernsehsignalen1.1 Geschichte ................................................................................................................................31.2 Bandbreite ................................................................................................................................41.3 Interlacing ................................................................................................................................51.4 Single Side-band Transmission ................................................................................................61.5 Blue Saving ..............................................................................................................................61.6 Band Saving .............................................................................................................................61.7 Gamma Korrektur ....................................................................................................................8

2 Elektronische Kameras2.1 Frühe Kameraröhren ...................................................................................................92.2 Farbfähige Kameraröhren .........................................................................................102.3 Aufnahme von Farbbildern ....................................................................................... 112.4 CCD .......................................................................................................................... 112.5 Drei-CCD-Kameras .................................................................................................. 13

3 N.T.S.C.3.1 Geschichte (NTSC) ...................................................................................................143.2 Technik (NTSC) ........................................................................................................153.3 Luminanzsignal .........................................................................................................153.4 Chrominanzsignal ..................................................................................................... 163.5 Fernsehsignal ............................................................................................................ 173.5.1 Quadraturamplitudenmodulation ...........................................................................173.5.2 Farbtonfehler ..........................................................................................................193.6 P.A.L. ........................................................................................................................ 193.7 Geschichte (PAL) ......................................................................................................193.8 Technik (PAL) ...........................................................................................................193.9 S.E.C.A.M. ................................................................................................................213.10 Geschichte (SECAM) ............................................................................................. 213.11 Technik (SECAM) .................................................................................................. 213.12 Direkter Vergleich (NTSC vs. PAL vs. SECAM) ................................................... 22

44.1 Die Anwendung von Farbfilmen im Farbfernsehen ................................................. 234.2 Technik der Aufnahme ..............................................................................................234.3 Telecine .....................................................................................................................24

55.1 Magnetband und Aufzeichnung ................................................................................265.2 Die Photo CD ............................................................................................................29

Quallenangaben .............................................................................................................. 30

2


1 Die Übertragung von Farbfernsehsignalen

1.1 Geschichte

1926 stellte J.L. Baird (schottischer Erfinder) das erste funktionierende Fernsehsystem vor, die auf der Technik der Nipkow-Scheibe basierte.

Das System besteht aus einer Scheibe, die vor einem Ausschnitt ( hier schwarz umrandet) rotiert. Zusätzlich sind einzelne Löcher auf konzentrischen Kreisen angebracht. Diese Löcher tasten somit von außen nach innen jeweils eine Lochbreite zeilenweise ab. Dadurch wirkt das Bild leicht bogenförmig.

Dieses Prinzip gelang aber sehr schnell an seine technischen Grenzen, da bei höherer Auflösung die mechanische Belastbarkeit dieser Aufzeichnungs-/Abspielmethode schnell erreicht ist.Je höher die Auflösung, die das Bild haben sollte, desto mehr Zeilen ( Konzentrische Kreise) musste die Scheibe haben. Die notwendige Konsequenz war, dass die Nipkow-Scheibe entsprechend vergrößert werden musste. Die Drehzahl hingegen bleibt gleich, da sie die Frequenz des Bildes bestimmt.

Die von John Logie Baird vorgestellte Scheibe hatte 30 Zeilen und erreichte 12 ½ Bilder in der Sekunde, was ein sehr stark flimmerndes Bild zur Folge hatte. 1928 ist es Baird gelungen Farbbilder durch additive Mischung von roten, grünen und blauen Bildern zu erzeugen.

3

Abbildung 1: Nipkow Scheibe

Abbildung 1.1: Drehscheiben-Fernseher


J.L. Baird konnte das System noch verbessern, indem in einem Bildfenster gleich mehrere Löcher für mehrere Zeilen untergebracht wurden. Durch mitrotierende Scheiben wurde dann nur jeweils die Durchsicht auf ein Loch frei. Dadurch erhöhten sich die Umdrehungen pro Minute auf 1500 und die der mitrotierenden Blenden auf 3000.So erreichte Baird mit seinem mechanischen Fernseher 441 Zeilen und 25 Bildern in der Sekunde.

1931 stelle dann Manfred von Ardenne ein vollelektronisch arbeitendes Fernsehsystem vor und ermöglichte mit Hilfe einer Hochvakuum-Kathodenstrahlröhre eine 25 cm x 28 cm großes Bild.So entwickelten sich die Röhrenfarbfernseher, wie wir sie heute kennen. Im Folgenden werden wir etwas auf die Übertragungstechnik eingehen und im Besonderen Methoden vorstellen, die zur allgemeinen Bandbreitenreduzierung entwickelt wurden.

1.2 Bandbreite

Jeder potentielle Sender braucht eine gewissen Frequenz um darauf zu übertragen. Die Natur der Bildübertragung verbrauch an sich schon sehr viel Bandbreite, was sich durch Ton und Farbe noch einmal potenziert. Zusätzlich gibt es noch neben dem Fernsehen sehr viele andere Sender, die sehr viel Bandbreite vereinahmen. Da wäre als allererstes das Radio, danach kommt die Telefon-Übertragung, Polizeifunk, Militärfunk, Schiff- und Flugzeugfunkübertragungen sowie das Radar.Dadurch ist es schwer einen adequaten Platz für die verschiedenen TV-Systeme zu finden.

Um herauszufinden, wieviel Bandbreite tatsächlich benötigt wird, zeigen wir in einem Beispiel:Nehmen wir mal an unser System besitzt 525 Zeilen und 30 Bilder in der Sekunde. Dann haben wir

4

Abbildung 1.2: Nipkow Scheibe (Transmitter)

Abbildung 1.3: Einfache Kathodenstrahlröhre


durch Interlacing eine Modulation von ½ * 525 Paaren von Streifen. Zusätzlich muss es uns möglich Sein horizontale wie auch vertikale Streifen zu erzeugen. Das führt zu ½ * 525 * 4/3 Parren von Streifen. Der Faktor 4/3 kommt daher, dass die Fernsehgeräte nicht exat rechteckig sind sonder in einem Verhätlniss von 4 zu 3 erhältlich sind ( mal angesehen von 16 zu 9 Geräten oder auch Sendern ). Die ist nun die Anzahl der Modulationen für eine Zeile, aber es gibt 525 Zeilen und 30 Bilder in der Sekunde.

12∗525∗4

3∗525∗30=5512500

oder durchschittlichen 5,5 MHz.Dadurch ist eine Trägerwelle von 50 MHz nötig, die etwa eine Wellenlänge von 6 Metern besitzt.Ein Nachteil dieser Frequenz ist, dass sie nur einen ungefähren maximalen Ausstrahlungsradius von 160 km besitzt, da die Funkwellen nicht wie z.B. beim Radio von der Atmosphäre reflektiert werden.

1.3 Interlacing (Zeilensprungverfahren)

Um das Flimmern des Bildes zu verringern gibt es das sog. Interlacing, oder auf Zeilensprungverfahren. Dabei werden jeweils nur Halbbilder übertragen, die dann vom Fernsehgerät zu einem Vollbild zusammengefügt werden. Bei diesem Verfahren werden beim ersten Hablbild (Upper Field) nur die ungeraden Zeilen (Odd-Field) des Augabegerätes dargestellt. Ist dieses vollständig, wird das zweite Hablbild (Bottom Field) aus den geraden Zeilen ( Even-Field) aufgebaut. Bei 25 Bildern pro Sekunde zum Beispiel, leuchtet das Fernsehgerät mit 50 Bildern, was somit der doppelte Frequenz entspricht. So werden pro Sekunde 25 Voll- bzw. 50 Halbbilder übertragen.

5

Abbildung 1.4a: Ungerade Zeilen

Abbildung 1.4b: Gerade Zeilen

Abbildung 1.4c: Zusammengesetztes Vollbild


1.4 Singe Side-Band Transmission

Eine andere Methode um Bandbreite zu sparen ist die Single Side-band Transmission (einfach Seitenband Übertragung). Bei diesem Verfahren werden nur die Frequenzen übertragen, die gleich oder höher der Trägerfrequenz sind, da auf beiden „Seiten“ der Trägerwelle die selbe Information übertragen wird.

1.5 Blue Saving

Das menschliche Auge kann Details in grünem oder roten Licht wesentlich besser erkennen als in einem blau ausgeleuchteten Bild.So können Details bis zu einem gewissen Grad aus dem blauen Anteil eines Bildes herrausgefiltert werden, was somit der Bandbreite zugute kommt. Die „Ausbeute“ ist sogar so enorm, dass zur Übertragung des blauen Bildes bis zu 1/5 der Bandbreite eingespart werden kann.

1.6 Band Saving

Die Informationen eines Farbfernsehsignals werden in ihre Helligkeit und ihren Farbinhalt „aufgeteilt“. So könnte dann die Farbinformation mit weniger Bildschärfe übertragen werden als die Helligkeit, um somit Bandbreite zu sparen.Dieses System wird oft und sehr erfolgreich eingesetzt.Drei elektrische Signale E R , EG , E B werden von eine Fernsehkamera aufgenommen und stehen direkt proportional im Verhältnis zu ihren Rot-, Grün- und Blauwerten jedes einzelnen Punktes im Bild. Die Helligkeit L in jedem Punkt des Bildes ist dabei:

L=LR RLGGLB B

wobei LR , LG , LB die gemessenen Helligkeitswerte für Rot, Grün und Blau sind. Damit ist es möglich ein elektrisches Signal E L zu erzeugen, welches proportional aus den Rot, Grün und Blauwerten und der jeweiligen Helligkeit des Bildpunktes besteht:

L=LR ERLG EGLB E B

Ausserdem ist zusätzlich eine Gewichtung der Farbkomponenten erforderlich, da ein Aspekte des Farbensehens des menschlichen Auges berücksichtigt werden müssen.So wird beispielsweise Grün heller wahrgenommen als Rot, dieses wiederum heller als Blau.Dazu später mehr.

YUV-FarbmodellDas YUV-Farbmodell ist ein Modell zur Darstellung von Farbinformationen. Es besteht aus 2 Komponenten, die Luminanz (Lichtstärke) und die Chrominanz (Farbanteil). Die Chrominanz besitzt wiederum 2 Komponenten U und V.Das Y-Signal ist identisch mit dem oben aufgezeigten Signal L.Die Chrominanzsignale entstehen aus der Differenz zwischen Blauanteil und Luminanz bzw. Rotanteil und Luminanz.

6


Y=LR ERLG EGLB E BU=EB−Y V=E R−Y

Hieraus lassen sich dann bequem die elektrischen Signale für Rot, Grün und Blau zurückrechnen, wozu auch der Receiver dient.

Auf dieser Abbildung ist gut zu erkennen, dass mit diesem Verfahren 50% der Bandbreite eingespart werden kann.

7

Abbildung 1.5: YUV-Farbmodell bei Y=0,5

Abbildung 1.6: Bedarf an Bandbreite

RGBYUV

0255075100125150175200225250

275

300

RGBYVU


1.7 Gamma-Korrektur

Eine Gamma-Korrektur ist in einem abbildenden System notwendig, da das Helligskeitsempfinden eines menschlichen Auges nicht linear ist. So reagiert das Auge bei einem Anstieg auf den doppelten Helligkeitswert nicht mit einer Verdopplung der Helligskeitswahrnehmung.Dadurch das abbildende Systeme die menschlichen Sehgewohnheiten nachempfinden bzw. simulieren sollen muss eine Korrektur vorgenommen werden, da eine Elektronenstrahlröhre zum abtasten des Bildes bzw. ein CCD-Chip zwangsläufig linear arbeitet.Dies führte zur Einführung der Gamma-Korrektur, die ihren Namen durch einen griechischen Buchstaben erhalten hat.

A=E

Durch diesen Exponenten werden bei der Berechnung des Ausgangssignals A nur die Grauwerte verändert, der dunkelste und der hellste Punkt bleiben somit erhalten, wenn das Eingangssignal E auf 1 normiert wurde.Bei einem Gammawert größer als 1 „reduziert“ sich das Ausgangssignal und das Bild insgesammt dunkler. Bei einem entsprechenden Wer kleiner als 1 logischerweise heller.Zusätzlich kann man das Eingangssignal noch mit einem Koeffizienten versehen, sodass sich bei einen Wert a>1 der Kontrast erhöht : A=a∗E .Mit dem hinzufügen einer Additionskonstanten b ist es auch möglich eine gesammte Helligkeitserhöhung zu erzwingen, die auch die Werte 0 bzw. 1 erfasst : A=bE .s

In der oberen Zeile der Abbildung sind 3 Beispiele aufgezeigt mit einem Gammawert von jeweils 0.5, 1.0 und 2.0. Wie man erkennen kann ist das Bild mit dem Wert von 2.0 am dunkelsten.Die untere Zeile der Abbildung dient zur Gammaeinstellung des jeweiligen abbildenden Systems (Monitor, Beamer etc.). Wenn die Farben der inneren Quadrate mit den äußeren identisch sind, so ist der Gammawert richtig eingestellt.

8

Abbildung 1.7: Beispiele der Gammakorrektur

=0,5 =1,0 =2,0


2 Elektronische Kameras

Eine elektronische Kamera ist ein Gerät, mit dem man bewegte Bilder elektronisch Erfassen kann. Klingt einfach.Die Komplexität liegt aber darin, ein zweidimensionales Bild zu erzeugen, dass mittels einem eindimensionalen Signal übertragen wird. Das ganze erreicht man, indem man das Bild zeilenweise scannt und später wieder zeilenweise nacheinander aufgebaut wird.Bildlich kann man sich diese Prozedur wie die Nipkow-Scheibe vorstellen.

2.1 Frühe Kameraröhren

Das Ikonoskop:Das Ikonoskop ist eine von Kalman Tihanyi im Jahr 1923 erfundene elektronische Bildröhre, die aber für Farbe ungeeignet war, da es zu viele Elektroneninterferenzen innerhalb der Röhre gab.Farbröhren erfordern eine wesentlich höhere Genauigkeit. Die Funktionsweise der Röhren wird später mit Hilfe des Vidikon`s erklärt.

Orthikon:Das Image Orthicon, auch Super-Orthikon genannt, ist die Weiterentwicklung des Ikonoskop`s, die im Gegensatz zum Ikonoskop farbfähig ist.

9

Abbildung 2.1: Ikonoskop

Abbildung 2.2: Image Orthicon


2.2 Farbfähige Kameraröhren

Vidikon:Das Vidikon wurde um 1950 von der Firma RCA entwickelt.

Die photoempfindliche Schicht besteht aus halbleitenden Materialialien wie Selen, Arsen, Tellur, oder Antimonsulfid.

Sie wird auf eine Glasscheibe aufgebracht die sich an der Stirnwand der Elektronenröhre befindet. Für den elektrischen Kontakt sorgt eine durchsichtige, elektrisch leitende Schicht zum Beispiel aus Indiumzinnoxid. Diese Signalplatte wird von einem Elektronenstrahl negativ aufgeladen.

Das aufzunehmende Bild verändert durch die unterschiedliche lokale Helligkeit punktweise den elektrischen Widerstand, so dass die Ladungen unterschiedlich schnell zur positiven Signalplatte abwandern. Dort entsteht ein Ladungsbild, welches bei jedem neuen Abtastvorgang zugleich ausgelesen und wieder gelöscht wird.

Der Elektronenstrahl wird mit einem Strahlsystem wie in einer Kathodenstrahlröhre erzeugt.

Die Kathode wird indirekt elektrisch beheizt und besteht aus geeigneten Materialien, um mit niedriger Temperatur Elektronen freisetzen zu können. Der Elektonenstrahlerzeuger ist meist als Triode ausgebildet: durch das Loch des negativ geladenen Wehneltzylinders "greift" das positive Feld des Beschleunigungsgitters und saugt die Elektronen aus einer elektronenoptisch betrachtet „virtuellen“ Kathode.

Mit der Spannung der Wehneltelektrode wird der Kathodenstrom gesteuert. Es bildet sich ein sog. „Crossover“-Punkt in der Nähe des Wehneltzylindes aus, der mit einer um die Röhre liegenden Fokussierspule auf die photoempfindliche Schicht abgebildet wird. Das magnetische Strahlablenksystem besteht aus Sattelspulen ähnlich wie bei Bildröhren.

Ein vor der photoempfindlichen Schicht befindliches Netz sorgt dafür, dass der Strahl nicht durch die umgeladene Schicht abgelenkt wird.

10

Abbildung 2.3: Vidikon mit einem Durchmesser von 1 Zoll


2.3 Aufnahme von FarbbildernZur Aufnahme von Farbbildern mit Hilfe von elektronsichen Kameras benötigt man 3 Kameraröhren (bzw. CCD-Gatter) und Farbfilter.

Das eintreffende Licht wird durch einen Strahlteiler (Prisma etc.) in 3 gleichstarke Lichtstrahlen unterteilt und treffen auf 3 verschiedenen (Plumbicon-)Kameraröhren.

Vor jeder Röhre sitzt ein Farbfilter, der jeweils nur den roten, grünen oder blauen Anteil des Lichts durchlässt.

Somit besitzt man 3 Signale die den RGB-Werten entsprechen.

2.4 CCDDas Charge-Coupled Device (ladungsgekoppeltes Bauteil) ist ein elektronisches Bauteill, dass wie ein Schieberegister (ähnlich einem Flip-Flop) funktioniert.

Es wurde im Jahr 1969 von Willard Boyle und George Smith in den Bell Laboratories entworfen und galt ursprünglich der Datenspeicherung.

Schnell wurde jedoch erkannt, dass dieser Chip lichtempfindlich ist und ein proportionales Signal zur eingehenden Lichtmenge ausgeben kann.

1975 wurden dann erstmals CCD-Chips in Fernsehkameras verwendet.

Über einem Halbleiter liegt eine isolierende Schicht, auf der optisch transparente elektrische Leiter (Elektroden) angebracht werden.

11

Abbildung 2.4: CCD-Chip

Abbildung 2.5: Ladungstransfer (Eimerkettenprinzip)


Darunter sammeln sich die Ladungsträger (meist Elektronen, manchmal auch „Löcher“). Zwischen den Pixeln verlaufen oft weitere feine elektrische Leitungen, die zum Auslesen und zur Abschirmung überbelichteter Pixel dienen.

Das einfallende Licht überträgt durch den inneren photoelektrischen Effekt seine Energie auf die Elektron des Halbleiters. Dabei entstehen gleichzeitig freie Elektronen (negativ) und positiv geladene „Löcher“ die sich aufgrund einer angelegten Spannung voneinander trennen. Die Ladungen fließen jedoch nicht sofort nach außen ab sondern werden in der Speicherzelle selbst, in einem sog. Potentialkopf gesammelt. Die Menge der erzeugten Ladungen (Elektronen) ist dabei proportional zur eingestrahlten Lichtmenge.

Da durch verschieben der Ladungen auf dem CCD keine weitere Ladung durch weitere Belichtung hinzu kommen darf wurden verschiedenen Anordnungen und Bauweisen für CCD-Chips entwickelt.

Full-Frame CCD:

Da bei CCD-Sensoren mit einem Verschluss die ganze Fläche des Chips zur Gewinnung der Bildinformation eingesetzt wird, heißt diese Lösung auch Full-Frame CCD.

Frame-Transer CCD:

Bei Frame-Transer CCD`s werden die Ladungen, also das gespeicherte Bild, nach der Belichtung sehr rasch in einen abgedunkelten Bereich des CCD-Chips verschoben. Von dort kann das Bild dann zeilenweise ausgelesen werden.

Interline-Transfer CCD:

Bei Interline-Transfer CCD`s wird die Ladung jedes Pixels seitlich in eine abgedeckte Zwischenspeicherzelle übernommen; dies geschieht für alle Pixel zugleich. Erst dann werden die Ladungen in den abgedunkelten Streifen (das sogenannte Transferregister) und von dort in Richtung Ausleseverstärker verschoben.

Frame-Interline-Transfer CCD:

Bei diesem Typ werden die in den Zwischenspeicherzellen gespeicherten Ladungen möglichst schnell in einen abgedunkelten Bereich verschoben. Er verbindet also das Prinzip des Frame-Transer CCD`s und des des Interline-Transfer CCD`s.

Der Nachteil ist, dass nun pro effektivem Pixel drei Speicherzellen nötig sind, was diese Chips relativ teuer macht. Diese CCD`s sind sehr gut für

Hochgeschwindigkeitskameras geeignet.

12


Blooming-Effekt (Überbelichtung):

Da die einzelnen Pixel des CCD-Chips nur eine begrenzte Menge an Ladung aufnehmen können, kann es bei einer Überbelichtung des Chips schnell zum Blooming-Effekt kommen. Dabei wird die überschüssige Ladung auf einen benachbarten Pixel übertragen wobei es zu einer Wellenbewegung kommt und somit ein verspiegelter Effekt auftritt.

Smear-Effekt (Schlierenbildung):

Dieser Effekt tritt auf, wenn die nach unten bewegten Ladungen an einer starken Lichtquelle vorbeikommen und somit durch die einstrahlende Lichtmenge mitbelichtet werden. So wird eine „Überbelichtung“ durch das Bild „getragen“.

2.5 Drei-CCD-Kameras

Für Farbbilder kommt bei teureren Videokameras (Drei-CCD-Kameras) ein Prismenblock zum Einsatz, dessen Grenzflächen als dichroitische Spiegel ausgebildet sind. Dadurch wird das rote und blaue Licht seitlich ausgespiegelt, das grüne Licht tritt gerade durch.

13

Abbildung 2.6: Blooming- und Smear-Effekt

Abbildung 2.7: CCD-ChipAbbildung 2.8: Dichroitische Spiegel


3 N.T.S.C.

N.T.S.C. steht für National Television Standards Commitee und wurde in den 50'ern in den USA entwickelt. Das normale System wird auch häufig NTSC-M oder NTSC 3,58 genannt.

3.1 Geschichte (NTSC)

1940 wurde der staatliche Kommunikationsrat der USA die Federal Communication Commission (FCC) gegründet. Ihr erste Aufgabe war die Konfliktlösung zwischen den verschieden Standards der unterschiedlichen Unternehmen für die Übertragung des Schwarzweißfernsehens.

1941 veröffentlichte der Kommunikationsrat einen technischen Standard. Dieser basierte auf einem Vorschlag aus dem Jahre 1936, der von der Radio Manufactors Association (RMA), einem Verband für Radiohersteller, kam.

Im Januar 1950 wurde die Federal Communication Commission wieder einberufen um einen allgemeinen Standard für die Übertragung des Farbfernsehens zu erschließen. Wenige Monate später, stimmte der Rat kurzfristig für ein System der Columbia Broading Inc. (CBA). Das Problem an diesem System war die Inkompatibilität zum Schwarzweißfernsehen.

3 Jahre später (1953) dann stimmte die FCC dem N.T.S.C. - System zu. Dieses besaß eine volle Abwärtskompatibilität zum Schwarzweißfernsehen.

Die RCA TK-40A, die erste im freien Handel erhältliche NTSC-Kamera kam 1954 auf den Markt. In den sechziger Jahren wurde meistens ihr Nachfolger die TK-41 für Filmarbeiten verwendet.

14

Abbildung 3.1: TK-41


3.2 Technik (NTSC)

Die Übertragung besteht aus 525 Zeilen, von den maximal 486 (meistens 485) das sichtbare Bild ergeben. NTSC arbeitet mit einem Seitenverhältnis von 4:3 und 30 (exakt 29,97) Vollbildern. Diese Bilder werden zur Übertragung in 60 (exakt 59,94) Halbbilder pro Sekunde aufgeteilt (Interlacing). Dabei wird das Bild in gerade und ungerade Zeilen getrennt. Der Vorteil dabei ist, dass für das menschliche Auge die Bildfrequenz sich verdoppelt und somit das flimmern verringert wird. Der Hauptgrund dieses Verfahrens war aber das Einsparen von Bandbreite.

Beim damaligen Schwarzweißfernsehen benutzte man 525 Bildzeilen interlaced mit einer Bildwiederholungsrate von 60 Hz.

Beim Farbfernsehen wurde diese Frequenz minimal verringert um Tonhöhenschwankungen bei der Übertragung zu verhindern. Somit ergeben sich jetzt 525 Zeilen interlaced mit einer Bildwiederholungsrate von

60 * 1000 / 1001 Hz = 59,940059... Hz ≈ 59,94 Hz.

Mit diesen Werten können wir die Horizontalfrequenz (Wiederholrate der Zeilen (Zeilenfrequenz)) bilden:

525 Bildzeilen/2 Felder = 262,5 Bildzeilen pro Bild

262,5 Bildzeilen/Bild * (60 * 1000 / 1001 Hz) ≈ 15734,27 Hz = 15,73427 kHz

Multiplizieren wir dies mit 227,5 Perioden, erhalten wir den Farbträger mit einer Frequenz von ca. 3,58 MHz.

Da das System kompatibel zum damals noch aktuellen Schwarzweißfernsehen sein sollte, konnte man nicht einfach die Informationen von Rot, Grün und Blau senden sondern musste die Übertragung in zwei (drei) Signale unterteilen. Nämlich in das Luminanzsignal und das Chrominanzsignal.

3.3 Luminanzsignal

Das Luminanzsignal ist das „Leuchtdichtesignal“ und ist für die Helligkeit zuständig. Es bestimmt den Schärfeeindruck des Zuschauers. Da das menschliche Auge Unterschiede in der Helligkeit stärker wahrnimmt, als Farbnuancen wird es auch mit einer höheren Bandbreite als das Chrominanzsignal übertragen.

Das Luminanzsignal setzt sich aus der Addition der Farbanteile RGB zusammen. Da wir die verschiedenen Farben unterschiedlich hell wahrnehmen setzt sich das Signal so zusammen:

Y = (0,299 * Rot) + (0,587 * Grün) + (0,114 * Blau).

Das Luminanzsignal ergibt also das Schwarzweißbild. Zu diesen Informationen kommt das

15


Chrominanzsignal. Die Monochromgeräte verarbeiten nur das Luminanzsignal, das Chrominanzsignal wird verworfen.

3.4 Chrominanzsignal

Das Chrominanzsignal enthält die Werte für die Farbsättigung und den Farbanteil des Bildes. Um Bandbreite zu sparen werden bei diesem Signal nur zwei Werte U und V übertragen. Dabei stellt U die Differenz von dem Wert Blau minus der Luminanz Y und V die Differenz von dem Wert Rot minus Y dar. Beim NTSC wurden die Komponenten auch mal „I“ und „Q“genannt.

U = 0,493 * (B – Y)V = 0,877 * (R – Y)

Das Empfängergerät, welches jetzt die Signale Y, U und V erhält, setzte diese wieder in die Werte Blau und Rot um. Auch der Farbanteil von Grün kann aus diesen Daten dann errechnet werden.

Das Endgerät erschließt also die drei Primärfarben wie folgt:

R = Y + V / 0,877

B = Y - U / 0,493

und daraus Grün:

G = 1,7 * Y – 0,509 * R – 0,149 * R

16

Abbildung 3.1a: Y-Signal

Abbildung 3.1c: Q-Signal Abbildung 3.1d: Y+I+Q

Abbildung 3.1b: I-Signal


3.5 Fernsehsignal

Diese Arte der Übertragung wird auch Composite Video genannt.

Bei der Aufzeichnung mit der Kamera wird gleich intern eine Gammakorrektur durchgeführt, diese dient zu Anpassung an die Lichtverhältnisse. Anschließend werden die aufgenommenen Farben vom RGB-System in das YUV-Modell umgewandelt. Es entstehen so das Luminanz- und das Chrominanzsignal. Anschließend wird das Signal kodiert und über das jeweilige System verschickt. Im Endgerät entstehen dann nach der Dekodierung und Umwandlung die Werte für das RGB-Modell.

3.5.1 Quadraturamplitudenmodulation

Um die beiden Farbdifferenzsiganle versenden zu können werden sie in einer Quadraturamplituden-modulation (Quadraturmodulation) moduliert. Das bedeutet, dass die beiden Signale jeweils auf eine gleiche Trägerfrequenz per Amplitudenmodulation mit jedoch 90° verschobener Phase moduliert werden. Anschließend werden sie addiert.

Rechts in der Abbildung sehen wir, wie eine Amplitudenmodulation verläuft. Zuerst haben wir eine hochfrequente Trägerschwingung (a) und darunter die nicht so hoch frequente Signalschwingung (b). In (c) werden die beide Schwingungen addiert. (d) schließlich zeigt die Modulation der Signalschwingung auf die Trägerschwingung.

Bei den Systemen NTSC und PAL wird im Gegensatz zu SECAM die Trägerschwingung nicht mit übertragen. Im Empfänger wird diese wieder hergestellt. Dazu wird der „Burst“ mitgesendet. Dies ist ein kurzes Signal am Anfang einer Zeilenübertragung.

17

Abbildung 3.2: Composite Video

Abbildung 3.2: Amplitudenmodulation


Oben sehen wir eine Abbildung eines Oszilloskopdiagramm von dem Fernsehsignal bei der Übertragung einer Zeile. Zu Anfang befindet sich ein Zeilenynchronimpuls. Bei dessen fallender Flanke wird der Zeilenrücklauf ausgelöst. Einen Bildrücklauf gibt es dann, wenn das erste Halbbild fertig ist. Als nächstes sehen wir den „Burst“. Wie oben schon erwähnt wird der Träger aus Effizienzgründen nicht mit übertragen. Damit der Fernseher jedoch diese Schwingung wieder herstellen bzw. synchronisieren kann, benötigt er dieses kurze Referenzsignal in dem 9 bis 10 Sinusschwingungen übertragen werden. Schließlich beginnt der Hauptteil mit einem weißem Bild. Dem schließen sich die Farben, hier dargestellt mit abnehmender Helligkeit an, bis schwarz. Würde jetzt jede Zeile eines Vollbildes so übertragen, entstünden auf dem Bildschirm die dargestellten Farben in vertikalen Balken.

18

Abbildung 3.3: FBAS-Signal

Abbildung 3.4: Farbbalken


3.5.2 Farbtonfehler

NTSC hat aber einen gewissen Nachteil, denn zum Beispiel durch Hausfassaden oder zu dicht stehende Antennen kann es auf dem Übertragungsweg zu Phasenverschiebungen kommen. Das bedeutet, dass auf dem Bildschirm Farbstiche sichtbar werden. Die amerikanischen Fernsehgeräte haben dafür einen kleinen Regler, „Hue“ genannt, mit dem sie diese Fehler wieder korrigieren können. Unter anderem aus diesem Grund, wollte Europa dieses System nicht einfach übernehmen, sondern selber ein System ohne Farbtonfehler entwickeln.Unten sieht man eine kleine Simulation einer Phasenverschiebung. Schon eine kleine Änderung des Farbtons lässt die Haut merkwürdig aussehen. Darum wird auch besonders auf die korrekte Darstellung von Haut geachtet. Bei anderen Gegenständen, wie Metall oder Holz wäre eine kleine Änderung des Farbtons nicht so gravierend.

3.6 P.A.L

P.A.L. steht für Phase Alternating Line (Phasenwechselnde Zeile).

3.7 Geschichte (PAL)

1963 wurde P.A.L. entwickelt und zum Patent angemeldet. Erfinder war ein deutscher, Walter Bruch aus Hannover. Eingeführt wurde das System erst 1967 im Rahmen Internationalen Funkausstellung (IFA).

3.8 Technik (PAL)

PAL im Gegensatz zu NTSC besteht aus 625 Bildzeilen von denen meistens 575 Zeilen sichtbar sind. Die Bildwiederholfrequenz liegt bei 25 Hz.

Im Grunde benutzt PAL das gleiche Prinzip wie NTSC.Denn auch hier wird mit dem Interlacing gearbeitet. Hier entstehen jedoch somit 50 Halbbilder pro Sekunde (50 Hz).Es ergibt sich also eine Horizontalfrequenz von 15,625 kHz.

19

Abbildung 3.5a: Farbtonfehler Abbildung 3.5b: Farbtonfehler


625 Bildzeilen/2 Felder = 312,5 Bildzeilen pro Bild

312,5 Bildzeilen/Bild * 50 Hz = 15,625 kHz

Die Farbträgerfrequenz beträgt bei PAL dann:15,625 kHz * 283,75 = 4,43 MHz.

Das Problem des Farbfehlers bei NTSC wurde wie folgt behoben bzw. umgewandelt.

Bei der Übertragung des roten Farbdifferenzsiganls R-Y wird bei jeder zweiten Bildzeile dieses um 180° phasenverschoben. Die Information über die Polung des Signals ist im Burst hinterlegt. Im Empfängergerät werden dann zwei aufeinander folgenden Zeilen addiert und deren Durchschnitt errechnet. Liegt ein Farbtonfehler vor, wird dieser in einen für das menschliche Auge nicht so gut wahrnehmbaren Farbsättingungsfehler umgewandelt.

Linie 1 (R – Y) (B – Y) Linie 3 -(R – Y) (B – Y)

Linie 1 wird jetzt verzögert, dass man sie mit Linie 3 verrechnen kann. So erhalten wir dann die beiden Farbdifferenzsiganle B-Y und R-Y.

R−Y B−Y −R−Y B−Y 2

= R−Y B−Y −R−Y B−Y 2

= B−Y

R−Y B−Y −−R−Y B−Y 2

= R−Y B−Y R−Y −B−Y 2

= R−Y

Dennoch treten bei beiden Systemen gelegentlich andere Fehler auf, wie zum Beispiel Cross-Color- und Cross-Luminance-Störungen auftreten. Diese treten auf, wenn z. B. etwas kleinkariertes gezeigt wird. Dann entsteht schnell ein Schlieren oder so ein Flimmern.

20


3.9 S.E.C.A.M.

S.E.C.A.M. steht für Séquentiel couleur à mémoire was soviel bedeutet wie Sequenzielle Farbe mit Speicher.

3.10 Geschichte (SECAM)

SECAM wurde gleichzeitig zu PAL entwickelt, um ebenfalls den auftretende Problem der Phasenverschiebung zu umgehen. Nach einem Streit um die Systeme PAL und SECAM entschied man sich in Europa größtenteils für PAL. Nur Frankreich wählte SECAM, wahrscheinlich auch um die Gebühren des Patents zu umgehen. Außerdem wollte man nicht, dass die Industrie von zu vielen Importen geschädigt wird, weswegen das Akroym auch ironisch mit dem Namen „Système élégant contre l'Amérique“ (Elegantes System gegen Amerika) versehen wurde. Einige afrikanische und asiatische Länder schlossen sich Frankreich an.

3.11 Technik (SECAM)

Im Grunde funktioniert SECAM genauso wie NTSC und PAL. Allerdings wurde das Farbtonproblem auf eine andere Weise gelöst. Statt der Amplituden-modulation wird eine Frequenzmodulation verwendet. Dies hat den Vorteil, dass Phasenverschiebungen den Farbinformationen nichts mehr anhaben. Ein Nachteil besteht allerdings darin, dass so die Differenzsignale R-Y und B-Y nicht mehr wie bei der Quadraturmodulation auf eine gemeinsame Trägerwelle moduliert werden können, und so nicht mehr gleichzeitig übertragen werden können. SECAM löst dieses Problem, indem es einfach pro Zeile immer nur eines der beiden Signale (U mit 4,25 und V mit 4,406 MHz) sendet. Wird die nächste Zeile übertragen, wird die vorherige Zeile wieder benutzt indem sie gespeichert wird, daher auch der Name. Dies hat zur Folge, dass sich die vertikale Farbauflösung halbiert. Diese geringere Auflösung ist für uns jedoch so gut wie nicht Wahrnehmbar, da wie schon beschrieben, wir kleine Farbunterschiede kaum wahrnehmen.

21


3.12 Direkter Vergleich

NTSC PAL SECAMEinführung 1953 1967

(1963) 1967(1963 Moskau)

Bildzeilen 525 625 625sichtbare Zeilen 485 575 -Vollbilder / Sekunde 29,97 25 25Perioden für Chromi-nanzübertragung 227,5 283,75 282

272Zeilenfrequenz (kHz) ca. 15,73 ca. 15,63 ca. 15,63

Modulation des Chrominanzsignals Amplitudenm. Amplitudenm. Frequenzm.

Farbträgerfrequenz (MHz) ca. 3,58 ca. 4,43 U: 4,25V: 4,406

Gesamtgröße der Bandbreite (MHz) 6 8 8,5

22

Abbildung 3.6: Weltkarte


4.1 Die Anwendung von Farbfilmen im Farbfernsehen

Seit den Anfängen des Filmens wird hauptsächlich mit 24 fps auf fotografischen 35mm Film aufgenommen. Es gibt drei Arten dieses Material in ein Interlace-Signal um zu wandeln. Sie ordnen sich dem Begriff Telecine unter. Die erste Methode verwendet Bildaufnahmeröhren, die zweite Lichtpunktabtaster bzw. Leuchtschirmabtaster („Flying-Spot Scanner“) und die dritte arbeitet mit dem „linear solid-state sensor“.

Bei Filmmaterial, das nicht direkt gesendet wird, also keine live-Übertragung ist, gibt es zwei Alternativen dieses aufzunehmen. Zum einen gibt es die Möglichkeit das Material mit TV-Kameras auf magnetischem Band festzuhalten.

Das magnetische Band hat den einen Vorteil, dass er direkt abspielbar ist und nicht im Gegensatz zum Film der erst noch entwickelt werden muss.

Häufiger wird jedoch die Filmkamera verwendet, denn sie besitzt ein paar mehr Vorteile. Die Kameras sind in der Regel einfacher einzusetzen. Außerdem ermöglicht die Verwendung des Films eine sehr viel einfachere Bearbeitung (z. B. schneiden). Auch ist er günstiger und besitzt eine sehr viel höhere Lebensdauer als Magnetband. Die direkte Einsetzbarkeit in jedem beliebigen Fernsehsystem (NTSC, PAL, ..) wird meistens ebenfalls erwünscht, besonders wenn es um Material geht, dass in mehreren Ländern ausgestrahlt werden soll. Des Weiteren können Kopien günstiger hergestellt werden und auch die Bildqualität ist sehr gut.

4.2 Techniken der Aufnahme

Wird ein Film gedreht, wird an dem Set meistens nur eine Kamera eingesetzt. Dies bietet die Vorteile das das Licht und die Action extra auf die Kamera abgestimmt sind. Dieses Verfahren beansprucht sicherlich mehr Zeit, die Qualität der Aufnahme ist dann aber sehr gut.

Bei Material dass direkt oder kurze Zeit später gesendet werden soll (z. B. Nachrichten, Magazine, (Talk)-Shows), werden mehrere (meist drei) Kameras verwendet. Die Qualität der Aufnahmen sinkt, da bei der Belichtung Kompromisse gemacht werden müssen. Die Action wird von drei (oder entsprechend vielen) Monitoren aus betrachtet . Diese Methode geht natürlich schneller, da zum einen nicht immer wieder das Licht abgestimmt werden muss.

Ab und zu werden auch Filme mit TV-Kameras gedreht und auf Magnetband aufgenommen. Dies bietet den Vorteil günstigeres Equipment zu verwenden sowie eine schnellere Bearbeitung und Herstellung. Auch Trickeffekte können leichter eingebaut werden. Die Art Filme zu drehen wird immer Attraktiver, da die Systeme der TV-Kameras und Zubehör stetig besser werden. Ist so ein Material fertig, wird er mit Hilfe des Telerecording-Verfahren auf Film gebracht.

Bei Übertragungen wird natürlich nie der Originalfilm verwendet, da die Gefahr dass dieser Schaden nimmt viel zu groß ist. Stattdessen werden Kopien gemacht. Um die Qualität dieser zu gewährleisten, ist es sinnvoll Negativ-Postiv-Filmsysteme zu benutzen. Es Gibt auch Positiv-Positiv-Systeme, werden allerdings eher selten angewendet.

Da ein Fernseher eine nicht so gute Bildschärfe besitzt, könnte man davon ausgehen, dass ein

23


16mm-Film (statt eines 35mm-Films) ausreichen könnte. Dies ist nicht der Fall, denn wie man weiß gibt es bei jeder Art von Übertragung Verluste. So ist das auch hier. Nehmen wir Beispielsweise einen 16mm-System mit eine fotografischen Linse mit einem Negativ-Positiv-System. Bei der Aufnahme verschlechtert sich der Kontrast um 25%. Ähnlich hoch ist der Verlust bei der Übertragung. Da sich die Verluste multiplizieren bleiben noch 56% (¾ x ¾ = 0,56) des Kontrastes erhalten.

4.3 Telecine

Ein normal professionelle Kamera schießt 24 Bilder in der Sekunde. Beim Abspielen dieser Frequenz auf einem Wiedergabegerät, würde der Zuschauer so ein Flimmern wahrnehmen. Deswegen werden vom Gerät ein oder zwei zusätzliche Schwarzperioden (dark periods) eingebaut. Durch das Anheben der Frequenz auf 48 oder 72 Schwarzperioden wird das Flimmern schwächer und ist kaum noch zu erkennen.

Ein Kinoprojektor projiziert die Bilder mit einer Dauer von 1/96 Sekunden an die Leinwand. Zwischendurch werden mit einer Dauer von ebenfalls 1/96 Sekunden Schwarzphasen eingeworfen. Bei jeder zweiten Schwarzphase wird dann das Bild gewechselt.

Beim Fernsehen geht das ganze etwas anders. Hier muss das Bild nicht erst in das „Gate“ gerückt werden um dann an die Leinwand geworfen zu werden. Der Fernseher arbeitet mit dem „Fly-Back“ (Zeilenrücksprung). Dessen Dauer beträgt weniger als 10 % des Bildzyklus, d. h. bei PAL mit 50 Hz weniger als 1/500 Sekunden und bei NTSC mit 60 Hz sogar weniger als 1/600.

Um den Film (oder sonstiges Material) für den Fernseher in ein elekronisches Signal zu wandeln gibt es folgende drei Telecine-Verfahren:

Die erste Methode ist eine Kombination aus einem Kinoprojektor und einer TV-Kamera. Dies ist möglich wenn die Kameras mit Vidicon ausgestattet sind. Vidicon ist eine mit einer lichtempfindlichen Halbleiterplatte ausgestattete Bildaufnahmeröhre, die das Bild bis zur Abtastung mit einem Elektronenstrahl speichern kann. Dies ermöglicht, dass das Bild zwischen den Zeilenrück-sprüngen nur kurz mit einer Geschwindigkeit von 1/1000 Sekunden aufblitzen muss. Der Vorteil hier besteht darin, dass nicht auf eine exakt Synchronisation zwischen Kamera Pull-

24

Abbildung 4.1: Pull-Down Kinoprojektor

Abbildung 4.2: Pull-Down TV


Down und den Zeilenrücksprüngen des Fernsehgerätes geachtet werden muss.

Eine weitere Methode von Film ein Fernsehrsignal zu erzeugen ist der „Flying-Spot Scanner“. Dieser scant mit einem durch eine Linse gebündelten Elektronenstrahl aus einer Kathodenstrahlröhre (Braunsche Röhre) über das Bild und erzeugt so die korrekte Zeilenzahl. Hinter dem Film werden die einzelnen Abschnitte mit Hilfe von Farbfiltern in die Grundfarben RGB aufgeteilt und auf Fotovervielfacher („Photomultipler“) gelenkt. Diese wandeln das eintreffende Licht (je nach Helligkeit) in Spannung um.

Die dritte ist wohl beliebteste Methode. Hierbei wird ebenfalls Licht mit einer Linse gebündelt. Es entsteht aber so ein schmaler Streifen der auf das Bild trifft. Prismen teilen dann den Lichtstreifen in die Farben RGB auf. Diese treffen dann auf 3 Solid-State-Sensoren (CCD-ähnlich) und werden in Spannung wieder ausgegeben. Die Sensoren bestehen aus bis zu 2048 Elementen und können also HDTV-Qualität erzeugen.

Wenn das Fernsehsystem mit einer Frequenz von 60 Hz arbeitet, gibt es bei der Umwandlung ein kleines Problem. Denn so einfach lassen sich 24 fps nicht in 30 fps umwandeln. Das Problem löst man mit dem 2:3 Pull-Down.

25

Abbildung 4.3: Pull-Down Kamera mit Vidicon

Abbildung 4.4: Flying-Spot Scanner


Dabei wird das erste Vollbild noch normal gezeigt. Das zweite auch noch, allerdings wird hier anschließend noch einmal das erste Halbbild mit dem ersten Halbbild des dritten Bildes verschmolzen. Das zweite Halbbild des Bildes drei verschmilzt dann mit dem zweiten Halbbild von Bild Nr. 4. Das vierte Bild wird zum Schluss aber auch noch mal komplett richtig gezeigt.

5.1 Magnetband und Aufzeichnung

Zum aufzeichnen und abspielen von Fernsehmaterial versuchte man das Signal auf Magnetband aufzunehmen. Zur Aufzeichnung wurde ein Schreibkopf verwendet, der aus einem hochpermablem (sehr leicht magnetisierbarem) Metall besteht. Dieser ist mit einer Spule umwickelt durch welche der Aufsprechstrom geleitet wird. Die so entstehenden Magnetfeldlinien durchdringen das Magnetband, das diese „Informationen“ speichert. Heutzutage besteht das Magnetband aus einer Kunststofffolie, die mit magnetisierbaren Material beschichtet ist.

Das Problem bei dieser linearen Wiedergabe war, dass die hohe Bandbreite zu kleinen Bandwellenlängen führte. Um das Problem der hohen Geschwindigkeit zu lösen wollte man den Schreib-/Lesekopf ebenfalls bewegen. Das erste Ergebnis von Ampex (Anfang der 50'er) war dann Arcurate Scan. Hierbei lief das Band dann über die Deckelfläche eines sich drehenden Zylinders. Natürlich rutschte das Band häufig runter und man verwarf ganz schnell die Idee. Bei Transversal Scan ließ man das Band über die Mantelfläche laufen. Damit hatte man schon mehr Erfolg und Ampex setzte dieses Verfahren in ihrem Quadruplexrekorder VR2000 ein.

26

Abbildung 4.5: 2:3-Pull-Down


Das System was heute hauptsächlich verwendet wird ist Helical Scan. Das Band läuft hier ebenfalls über die Mantelfläche eines Zylinders. Der Zylinder ist jedoch schräg angebracht, so dass sich eine höhere Relativgeschwindigkeit ergibt. Bildsuchlauf und Zeitlupe wurden so ermöglicht.

Die meistverwendetsten Formate sind VHS (analog, magnetisch), DV (digital, magnetisch), DVD (digital) und MPEG4 (digital).

Das VHS-Format wurde 1976 in Japan von der Firma JVC entwickelt. VHS bedeutet offiziell Video Home System. Angeblich steht die Abkürzung jedoch für die Aufzeichnungsmethode nämlich „Vertical-Helical-Scan“ (senkrecht-spiralförmige Abtastung).

Das Band einer VHS-Kassette ist 1,27 cm Breit. Die Abspielgeschwindigkeit beträgt in NTSC-Systemen 3,335 cm/sec und bei PAL-Systemen 2,339 cm/sec, was nach sich zieht, dass unterschiedliche Banddauerangaben gemacht werden: T-(Minuten) bei NTSC und E-(Minuten) bei PAL.

Das Band läuft im Halbkreis um eine Trommel herum. Diese besitzt zwei Schreib- und Leseköpfe, die abwechselnd immer dann aktiviert werden, wenn sie auf das Band treffen.

Da das Signal ohne ein Zwischenspeichern direkt auf das Band übertragen wird, besitzt VHS eine Auflösung von 485 (NTSC) bzw. 576 (PAL) Zeilen. Horizontal werden 220 – 240 Linien gespeichert. Da VHS jedoch pro Zeile nur um die 30-40 Farben und eine Farbrauschreduktion (welche die Farbwerte der Zeilen vermischt) angewendet wird, hat dies eine deutlich schlechtere vertikale Auflösung zur Folge. Dies zieht auch nach sich, dass beim Herstellen immer neuer Kopien einer Kopie, die Farben langsam ausblassen. Die Video-Bandbreite beträgt 7,8 Mhz.

Eine durchaus bessere Variante ist S-VHS. Da hier auf einem hochwertigen eisenoxidbeschichtetem Band mit einer höheren Magnetpartikeldichte aufgenommen wird, beträgt die Bandbreite bei S-VHS 11MHz. Außerdem werden Luminanz- und Chrominanzsignal getrennt aufgenommen.

In Abhängigkeit auf die Breite und Höhe des Bildschirms bietet S-VHS zu VHS (320 x 240) eine ca. 60%ige Steigerung auf 530 x 400 Bildpunkte.

Da diese analoge Magnetbandaufzeichnung jedoch viel Speicherplatz benötigt, benutzte man ab 1996 lieber das Format DV (Digital Video). Da die Bilder hier digital magnetisiert werden, benötigt das Format nur ca. 10% des Speicherplatzes, wie beim analogen Verfahren. Die Einzelbilder werden hier ähnlich wie beim JPEG-Verfahren codiert. DV arbeitet so mit einer Datenrate von 3,125 Mbyte/sec.

Die Auflösungen in den verschiedenen Systemen sehen wie folgt aus:

27

Abbildung 5.1: Helical Scan

Abb. 5.2: VHS


NTSC -> 720 x 480PAL -> 720 x 576

Professionelle Formate wie z. B. Betacam (Sony 1982) zeichnen das Helligkeits- und die Farbdifferenzsiganle mit getrennten Köpfen auf. Die Signale werden also mit doppelter Geschwindigkeit aufgezeichnet, was eine hervorragende Bildschärfe von mehr als 600 vertikalen Linien ermöglicht. Heute wird meist Digital Betacam benutzt. Auch hier ist Bitrate mit 90 Mbit/sec um einiges höher wie z. B. zu DV (25 Mbit/sec).

28

Illustration 5.3: Abb. 16: MiniDV

Abb. 5.4: Betacam-Kamera


5.2 Die Photo CD

Kodak und Phillips kamen auf die Idee das CD-System für die Speicherung von Fotografien zu nutzen und entwickelten das Photo CD System. Dazu wird der Film normal entwickelt. Zum einscannen kann man die Negative oder aber auch die Ausdrücke nehmen. Die Farben werden in das eigens für die Photo CD entwickeltes Farbsystem YCC transformiert und im Image Pac Dateiformat gespeichert. Die Umwandlung vom RGB in das YCC System geschieht wie folgt:

Y = 0,299 R + 0,587 G + 0,114 BC1 = -0,299 R - 0,587 G + 0,886 B = B-YC2 = 0,701 R - 0,587 G – 0,114 B = R-Y

100 Dateien passen auf eine CD. In jeder Datei ist das Bild in 5 bis 6 verschiedenen Auflösungen vorhanden.

Base Auflösung(Helligkeit)

Auflösung(Farbe)

Speicherplatz(MB)

Verwendungs-zweck

Base/16 192 x 128 96 x 64 0,07 ThumbnailBase/4 384 x 256 192 x 128 0,28 Fernseher, WebBase 768 x 512 384 x 256 1,13 Computer-monitor,

Web4 Base 1536 x 1024 - 4,5 HDTV-Monitor16 Base 3072 x 2048 1536 x 1024 18 Ausdrucke

20 x 30 cm64 Base 6144 x 4096 3072 x 2048 72 Druckvorstufe,

Druck, Archivierung

29


Quellenangaben:

– The Reproduction of Colour– http://www.ntsc-tv.com/– http://de.wikipedia.org/wiki/– http://www.movie-college.de/– http://www.paradiso-design.net/

30

http://www.ntsc-tv.com/

http://www.paradiso-design.net/

http://www.movie-college.de/

http://de.wikipedia.org/wiki/

Documents

Vortrag 5: Farbfernsehen - Informatik Information Serveriis.uni-koblenz.de/SS2007/Prosem2007/Ausarbeitungen/Proseminar2007... · Dadurch ist es schwer einen adequaten Platz für die