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Fernsehen - europäische Farbsysteme

Europäische Farbsysteme

In den Vereinigten Staaten begann der Rundfunk mit dem NTSC-System im Jahr 1954, und das gleiche System wurde von Kanada , Mexiko, Japan und mehreren anderen Ländern übernommen. 1967 begannen die Bundesrepublik Deutschland und das Vereinigte Königreich mit der Farbübertragung nach dem PAL-System, während Frankreich und die Sowjetunion im selben Jahr mit der Einführung des SECAM-Systems auch Farbe einführten.

PAL und SECAM verkörpern die gleichen Prinzipien wie das NTSC-System, einschließlich Fragen, die die Kompatibilität und die Verwendung eines separaten Signals betreffen, um die Farbinformationen mit geringen Details zu übertragen, die dem hochdetaillierten Luminanzsignal überlagert sind. Die europäischen Systeme wurden in der Tat entwickelt, um die Leistung des amerikanischen Systems in nur einem Bereich zu verbessern, nämlich der Konstanz des Farbtons der reproduzierten Bilder.

Es wurde darauf hingewiesen, dass die Farbtoninformationen im amerikanischen System durch Änderungen des Phasenwinkels des Chrominanzsignals übertragen werden und dass diese Phasenänderungen im Empfänger durch synchrone Erkennung wiederhergestellt werden. Die Übertragung der Phaseninformationen, insbesondere in den frühen Stadien des Farbrundfunks in den Vereinigten Staaten, unterlag zufälligen Fehlern, die bei Rundfunkstationen und Netzwerkverbindungen auftraten. Fehler wurden auch durch Reflexionen der Sendesignale von Gebäuden und anderen Strukturen in der Nähe der Empfangsantenne verursacht. In den folgenden Jahren wurde das Senden und Empfangen von Farbtoninformationen in den Vereinigten Staaten durch Sorgfalt bei Rundfunk und Vernetzung sowie durch automatische Farbtonkontrollschaltungen in Empfängern wesentlich genauer. Seit den späten 1970er Jahren wurde auf Leitung 19 beider Abtastfelder ein spezielles Farbreferenzsignal übertragen, und die Schaltung im Empfänger rastet auf die Referenzinformationen ein, um Farbverzerrungen zu beseitigen.

PAL und SECAM sind von Natur aus weniger von Phasenfehlern betroffen. In beiden Systemen beträgt der Nennwert des Chrominanzsignals 4,433618 Megahertz, eine Frequenz, die von den Bildabtast- und Zeilenabtastraten abgeleitet und daher genau mit diesen synchronisiert wird. Dieses Chrominanzsignal ist im 6-Megahertz-Bereich des vollständig übertragenen Seitenbandes untergebracht, wie in der Abbildung gezeigt . Aufgrund seiner Synchronität mit den Zeilen- und Bildabtastraten sind seine Frequenzkomponenten mit denen des Luminanzsignals verschachtelt, so dass die Chrominanzinformationen den Empfang von Farbsendungen durch Schwarzweißempfänger nicht beeinflussen.

KUMPEL

PAL (Phasenwechsellinie) ähnelt NTSC darin, dass das Chrominanzsignal gleichzeitig in der Amplitude moduliert wird, um den Sättigungsaspekt (Pastell gegen Lebendig) der Farben zu tragen, und in der Phase moduliert wird, um den Farbtonaspekt zu tragen. In dem PAL-System wird die Phaseninformation jedoch während des Abtastens aufeinanderfolgender Zeilen umgekehrt. Auf diese Weise wird, wenn während des Abtastens einer Zeile ein Phasenfehler vorliegt, ein Kompensationsfehler (gleicher Betrag, jedoch in entgegengesetzter Richtung) während der nächsten Zeile und die durchschnittliche Phaseninformation (dargestellt durch die zwei aufeinanderfolgenden Zeilen) eingeführt zusammengenommen) ist fehlerfrei.

Es sind daher zwei Linien erforderlich, um die korrigierten Farbtoninformationen darzustellen, und das vertikale Detail der Farbtoninformationen wird entsprechend verringert. Dies führt zu keiner ernsthaften Verschlechterung des Bildes, wenn die Phasenfehler nicht zu groß sind, da das Auge, wie oben erwähnt, keine feinen Details in den Farbtönen der Farbwiedergabe benötigt und der Verstand des Betrachters die beiden Kompensationsfehler mittelt. Wenn die Phasenfehler jedoch mehr als etwa 20 ° betragen, tritt eine sichtbare Verschlechterung auf. Dieser Effekt kann korrigiert werden, indem eine Verzögerungsleitung und ein elektronischer Schalter in den Empfänger (wie im SECAM-System) eingeführt werden.

SECAM

In SECAM ( système électronique couleur avec mémoire ) werden die Luminanzinformationen auf die übliche Weise übertragen und das Chrominanzsignal damit verschachtelt. Das Chrominanzsignal wird jedoch nur auf eine Weise moduliert. Die beiden Arten von Informationen, die erforderlich sind, um die Farbwerte (Farbton und Sättigung) zu erfassen, treten nicht gleichzeitig auf, und die Fehler, die mit der gleichzeitigen Amplituden- und Phasenmodulation verbunden sindnicht auftreten. Vielmehr enthalten im SECAM-System (SECAM III) alternative Linienscans Informationen zu Luminanz und Rot, während die dazwischen liegenden Linienscans Luminanz und Blau enthalten. Die grüne Information wird innerhalb des Empfängers durch Subtrahieren der roten und blauen Information vom Luminanzsignal abgeleitet. Da einzelne Linienscans nur die Hälfte der Farbinformationen enthalten, sind zwei aufeinanderfolgende Linienscans erforderlich, um die vollständigen Farbinformationen zu erhalten, und dies halbiert das in der vertikalen Dimension gemessene Farbdetail. Wie oben erwähnt, ist das Auge jedoch nicht empfindlich gegenüber dem Farbton und der Sättigung kleiner Details, so dass keine nachteiligen Auswirkungen auftreten.

Um die roten und blauen Informationen von den Luminanzinformationen zu subtrahieren und die grünen Informationen zu erhalten, müssen die roten und blauen Signale gleichzeitig im Empfänger verfügbar sein, während sie in SECAM in zeitlicher Reihenfolge übertragen werden. Die Voraussetzung für die Gleichzeitigkeit wird erfüllt, indem der Signalinhalt jedes Zeilenscans gespeichert wird (oder „gespeichert“ wird - daher der Name des Systems, französisch für „elektronisches Farbsystem mit Speicher“). Das Speichergerät ist bekannt alsVerzögerungsleitung; Es enthält die Informationen jedes Zeilenscans für 64 Mikrosekunden, die Zeit, die erforderlich ist, um den nächsten Zeilenscan abzuschließen. Um aufeinanderfolgende Leitungspaare abzugleichen, wird auch ein elektronischer Schalter benötigt. Als die Verwendung von Verzögerungsleitungen zum ersten Mal vorgeschlagen wurde, waren solche Leitungen teure Vorrichtungen. Spätere Fortschritte reduzierten die Kosten, und die Tatsache, dass Empfänger diese Komponenten einbauen müssen, wird nicht mehr als entscheidend angesehen.

Da das SECAM-System die Farbinformationen mit einem Minimum an Fehlern reproduziert, wurde argumentiert, dass SECAM-Empfänger keine manuellen Steuerungen für Farbton und Sättigung benötigen. Solche Anpassungen werden jedoch normalerweise bereitgestellt, um es dem Betrachter zu ermöglichen, das Bild an den individuellen Geschmack anzupassen und Signale mit Sendefehlern aufgrund von Faktoren wie fehlerhafter Verwendung von Kameras, Beleuchtung und Vernetzung zu korrigieren.

Digitales Fernsehen

Governments of the European Union, Japan, and the United States are officially committed to replacing conventional television broadcasting with digital television in the first few years of the 21st century. Portions of the radio-frequency spectrum have been set aside for television stations to begin broadcasting programs digitally, in parallel with their conventional broadcasts. At some point, when it appears that the market will accept the change, plans call for broadcasters to relinquish their old conventional television channels and to broadcast solely in the new digital channels. As is the case with compatible colour television, the digital world is divided between competing standards: the Advanced Television Standards Committee (ATSC) system, approved in 1996 by the FCC as the standard for digital television in the United States; and Digital Video Broadcasting (DVB), the system adopted by a European consortium in 1993.

The process of converting a conventional analog television signal to a digital format involves the steps of sampling, quantization, and binary encoding. These steps, described in the article telecommunication, result in a digital signal that requires many times the bandwidth of the original wave form. For example, the NTSC colour signal is based on 483 lines of 720 picture elements (pixels) each. With eight bits being used to encode the luminance information and another eight bits the chrominance information, an overall transmission rate of 162 million bits per second would be needed for the digitized television signal. This would require a bandwidth of about 80 megahertz—far more capacity than the six megahertz allocated for a channel in the NTSC system.

To fit digital broadcasts into the existing six- and eight-megahertz channels employed in analog television, both the ATSC and the DVB system “compress” bit rates by eliminating redundant picture information from the signal. Both systems employ MPEG-2, an international standard first proposed in 1994 by the Moving Picture Experts Group for the compression of digital video signals for broadcast and for recording on digital video disc. The MPEG-2 standard utilizes techniques for both intra-picture and inter-picture compression. Intra-picture compression is based on the elimination of spatial detail and redundancy within a picture; inter-picture compression is based on the prediction of changes from one picture to another so that only the changes are transmitted. This kind of redundancy reduction compresses the digital television signal to about 4 million bits per second—easily enough to allow multiple standard-definition programs to be broadcast simultaneously in a single channel. (Indeed, MPEG compression is employed in direct broadcast satellite television to transmit almost 200 programs simultaneously. The same technique can be used in cable systems to send as many as 500 programs to subscribers.)

However, compression is a compromise with quality. Certain artifacts can occur that may be noticeable and bothersome to some viewers, such as blurring of movement in large areas, harsh edge boundaries, and an overall reduction of resolution.