Farbfernsehen: Filmübertragung in jedes Haus
Das Farbfernsehen, 1954 zuerst in den USA und 1967 auch in Deutschland eingeführt, ist die Übertragung und Wiedergabe bewegter Farbbilder und des zugehörigen Tons über Kabel oder Funk.
Bildaufnahme und -abtastung
Zur Aufnahme der Bilder dient eine Fernsehkamera, die im Prinzip aus drei Aufnahmeröhren besteht, die jeweils mit einem Farbfilter versehen sind. Das Licht des aufzunehmenden Bildes gelangt auf ein spezielles Prisma, welches das Licht in die Farben Rot, Grün und Blau aufteilt. Die Aufnahmeröhren liefern Ausgangsspannungen, die vom jeweiligen Farbton und dessen Sättigung abhängig sind. Die Ausgangssignale der Kamera werden aufbereitet, durch einen Abtastvorgang nacheinander als elektrisches Videosignal übertragen und das Bild auf der Empfangsseite wieder Zeile für Zeile zusammengesetzt. Für ein flimmerfreies Bild werden mindestens 25 Bilder/Sekunde übertragen, und zwar im Zeilensprungverfahren: Von 50 Halbbildern werden zunächst alle ungeraden und anschließend alle geraden Zeilen übertragen.
Übertragung und Bildwiedergabe
In einer Fernsehanlage werden die Bild- und Tonträgerwellen auf eine gemeinsame Sendeantenne geschaltet. Die hiervon abgestrahlten Signale werden von einer Empfangsantenne (zum Beispiel Hausantenne) aufgenommen.Nach Demodulation (Gleichrichtung) werden sie im Empfangsgerät einer Bildröhre zugeführt und auf einem Bildschirm sichtbar gemacht. Beim Farbfernsehen werden drei Bilder (mit Rot-, Grün- und Blaufiltern) übertragen und von drei Kathodenstrahlen im Gerät wiedergegeben. Aus den Fernsehnormfarben Rot, Grün und Blau lässt sich jeder Farbeindruck durch additives Mischen von Licht erzeugen (Dreifarbentheorie).
Die Wiedergabe von Fernsehbildern erfordert einen schnellen dreifarbigen elektrooptischen Wandler. Bis heute lösen lediglich Bildröhren diese Aufgabe befriedigend. Die Umwandlung in Lichtsignale findet bei der Bildröhre im Leuchtschirmmaterial statt, wobei der Leuchtstoff die Farbe des emittierbaren (ausgesandten) Lichtes bestimmt.
Farbfernsehübertragungsverfahren
Zur Fernsehübertragung haben sich drei Standardverfahren durchgesetzt:
∙ NTSC (National Television System Committee, USA),
∙ PAL (Phase Alternating Line, Westeuropa).
∙ SECAM (Système en couleur avec mémoire, Frankreich und Osteuropa).
Alle drei Verfahren unterscheiden sich im Grundprinzip kaum voneinander. Es beruht auf der Umwandlung von Farbtönen und Farbsättigungen in elektrische Signale und deren Rückumwandlung, wobei Informationen zu Helligkeit (Luminanzsignal), Farbsättigung und Farbton (zusammen Chrominanzsignal) erforderlich sind. Das Helligkeitssignal der Farben Rot, Grün und Blau wird schwarzweißkompatibel übertragen, das heißt, Schwarzweißfernsehempfänger können Farbsendungen in Schwarzweiß und Farbfernsehempfänger können Schwarzweißsignale wiedergeben. Für die Schärfe des Bildes ist im Wesentlichen nur der Helligkeitsanteil maßgebend, während die Farbinformationen mit wesentlich geringerer Schärfe übertragen werden können. Entsprechend der Augenempfindlichkeitskurve wird in einem Encoder (Codierer) aus den drei Farbauszugssignalen Rot, Grün und Blau ein Helligkeitssignal gebildet. Für die Farbinformation genügt es, zwei Farbdifferenzsignale zu übertragen, aus denen man im Empfänger durch Decodieren wieder die Signale Rot, Blau und Grün gewinnen kann. In einem Widerstandsnetzwerk wird das Helligkeitssignal mit voller Bandbreite gebildet, wobei das Frequenzband nicht durchgehend bedeckt ist, sondern gleichmäßig verteilte Lücken im Abstand der Zeilenfrequenz, in die die Farbinformation eingeschachtelt wird, aufweist. Ein Farbhilfsträger wird mit den beiden Farbdifferenzsignalen doppelt moduliert und seine Frequenz so gewählt, dass sie ein ungradzahliges Vielfaches der halben Zeilenfrequenz entspricht, wodurch die Lücken genau ausgefüllt werden.
Die drei Systeme NTSC, PAL und SECAM unterscheiden sich in der Art, wie die Farbdifferenzsignale gebildet werden. Bei SECAM erfolgt die Übertragung des Helligkeitssignals wie bei NTSC oder PAL, die der Farbdifferenzen aber nicht mehr gleichzeitig (simultan), sondern nacheinander (sequenziell). Bei neueren Systemen wie HDTV und PALplus werden die Bild- und Tonsignale nicht mehr analog, sondern digital nacheinander übertragen.
Videotext und VPS
Beim Zeilensprungverfahren treten während des vertikalen Rücklaufs des Elektronenstrahls Zeiten ohne Videoinformationen auf. Sie werden heute für verschiedene zusätzliche Dienste wie Videotext, oder Video-Programm-System (VPS) benutzt.