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"Das Fernsehen" erklären um 1960 bis 1962 - aber wie ?

Um 1960 herum wußten die allermeisten Fernsehzuschauer und die, die es noch werden wollten, wenig oder gar nichts über das "Geheimnis" des Fernsehens. Die, die dafür bezahlten mit der Fernseh"-gebühr", nahmen es einfach so hin, daß es funktionierte. Viele bunte Bilder in der "Hör-Zu" oder anderen populären Programmzeitschriften behandelten gerade mal den Fernseher und schlau wurden die meisten davonauch nicht. Es war dann wieder zu primitiv erklärt.

Hier erklärt ein Fernsehmann von dem damals einzigen deutschen Profi auf diesem Gebiet, der Robert Bosch Fernseh GmbH in Darmstadt, wie das Bild von der Kamera aus dem Studio über die Radiowellen in den heimischen Fernseher gelangt; und das natürlich alles noch in Schwarz-Weiß !!!

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Das Heftchen ist vermutlich aus 1962 ......

Herausgegeben von der Fernseh GmbH Darmstadt etwa 1962

- als der Fese Videorecorder BM 20 gerade entwickelt oder bereits gebaut wurde . . .

... eine Arbeit von E. von Gregor, Mitarbeiter der Fernseh- GmbH Darmstadt. Herr von Gregor saß damals im Patentbüro der Fernseh GmbH und war einer der allerersten Fahrer das damals absolut progressiven NSU Ro80 mit Wankelmotor. Man spricht bei den Veteranen der "Fese" auch von der Zeit der "Blauen Stunde", nach der man in dieser Patent-Abteilung entweder adelig oder ein Österreicher sein mußte.

Doch jetzt zu seinem Heft:

"Fernsehen leicht verständlich" Teil I

Der Mensch ist ein sehendes Wesen; sein dominierender Sinneseindruck ist das Bild, sein wichtigstes Sinnesorgan ist das Auge. Das Fernsehen, genauer gesagt, der Fernsehrundfunk, wendet sich daher viel unmittelbarer und eindrucksvoller an den Zuseher als das Fernhören durch Telefon oder Radio an den Hörer.

Der Fernsehrundfunk kam lange nach dem Tonrundfunk

Daß trotz der weit fortgeschrittenen Technik auf allen Gebieten der Fernsehrundfunk erst so viel später als der Tonrundfunk eingeführt werden konnte, hat seine Ursache darin, daß die Übertragung von Gesichtswahrnehmungen unvergleichlich schwieriger ist als die Fernübertragung von Gehöreindrücken.

Viele haben daran mitgewirkt, bis es soweit war

Vladimir Zworkin konstruierte die elektronischen Aufnahmeröhren, erst das Iconoscope und dann das Orthicon

Viele Zweige von Wissenschaft und Technik mußten zusammenwirken, um die Fernübertragung des Geschehenen überhaupt zu ermöglichen, und selbst bei Auswertung aller dieser staunenswerten Fortschritte hat sich in größerem Maßstab erst die Fernübertragung bewegter Schwarz-Weiß-Bilder in beschränkter Größe oder Helligkeit eingeführt.

Bis zum Aufbau eines weltumspannenden Fernsehnetzes für farbige und plastische Bilder ist es noch ein weiter Weg, die technischen Lösungen hierfür stehen zum größten Teil bereit, so daß hierfür nur wirtschaftliche und organisatorische Hemmnisse zu überwinden sind.

Vom Fernhören zum Fernsehen

Um einen Überblick zu gewinnen, wo die Probleme beim Fernsehen liegen und wie sie gelöst wurden, soll von anderen bekannten Zweigen der Technik ausgegangen werden. Es sind dies auf der einen Seite die Fernübertragung akustischer Phänomene von Sprache und Musik durch Draht oder drahtlos durch Radio, auf der anderen Seite die Aufzeichnung und die Wiedergabe bewegter Bilder durch Film, das Kino, und schließlich die schon lange bekannte elektrische Fernübertragung ruhender Bilder, die Bildtelegraphie. Als verwandter Zweig kann schließlich noch die Wiedergabe von Bildern durch Druckverfahren herangezogen werden.

Ein Rückblick auf den Vorgang der Tonübertragung

Er kommentierte für die BBC die Krönungs-Feier 1953

Um die grundlegenden Unterschiede der elektrischen Fernübertragung von Sprache und Musik einerseits und von bewegten Bildern andererseits zu zeigen, sei vorerst der Vorgang bei der Tonübertragung kurz ins Gedächtnis zurückgerufen. Sprache und Musik werden vom Sprecher bzw. vom Musikinstrument zum Ohr des Hörers durch Luftschwingungen übertragen,die je nach dem Laut oder Klang ein verschiedenes Schwingungsbild aufweisen. Man kann diese Luftschwingungen auch aufzeichnen. Hierzu läßt man sie auf eine Membrane einwirken; diese wird von der bewegten Luft mitgenommen und man kann ihre Schwingungen auf einem senkrecht zur Schwingungsrichtung bewegten Tonträger sichtbar machen oder festhalten, wie es bei der Schallplatte geschieht.

Aus Schwingungen wird ein Sprechstrom

Macht man die Membrane aus Eisen und läßt sie vor einer Spule aus vielen Windungen isolierten Kupferdrahtes auf einem Magnetkern schwingen, so entsteht in der Spule ein elektrischer Strom, dessen Form genau den Luftschwingungen entspricht. Dieser „Sprechstrom" kann über beliebig lange Leitungen übertragen werden, wenn man nur dafür Sorge trägt, daß er unterwegs durch Verstärker immer wieder auf genügender Größe gehalten wird.

Vom Telefon zum Mikrofon und zum Lautsprecher

In einem Telefon, das wieder aus einer solchen Drahtspule, einem Elektromagneten, mit einer davor angeordneten Eisenmembrane besteht, verursacht der Strom eine wechselnde Magnetisierung, die die Membrane in gleichartige Schwingungen versetzt. Diese werden an die Luft weitergegeben und stellen so den ursprünglichen Ton wieder her.

An Stelle dieses einfachen Telefons verwendet man jetzt zur Umwandlung der Luftschwingungen in elektrische Wechselströme Mikrofone verschiedener Bauart und zur Tonwiedergabe beim Radio statt des einfachen Telefons einen Lautsprecher.

Eigentlich müssen nur Stromschwankungen transportiert werden

Das Prinzip der Übertragung ist aber immer das gleiche. Stets handelt es sich darum, die den Schallschwingungen entsprechenden Stromschwankungen, welche Schwingungszahlen entsprechend dem Hörbereich des Ohres von etwa 3o bis 15.ooo Schwingungen pro Sekunde enthalten können, über Draht oder drahtlos fortzuleiten. Dabei braucht nicht einmal dieser ganze Schwingungsbereich übertragen zu werden. Für reine Sprechübertragungen durch Telefon genügt schon ein Bereich von etwa 3oo bis 5ooo Hertz.

Nach dem Draht die drahtlose Übertragung

Bei der drahtlosen Übertragung, die zuerst einen Sprechverkehr zwischen den Kontinenten ermöglicht hat und im Radio eine neue Form der Unterhaltung und Belehrung für jedermann geworden ist, wird die Stärke einer raschen elektrischen Schwingung durch die Tonströme verändert.

Damit durch die einzelnen Wellen dieser hochfrequenten Trägerschwingung die Form der Tonschwingungen genügend exakt wiedergegeben werden kann, müssen auf eine Tonschwingung mehrere volle Schwingungen der Trägerschwingung entfallen. Die sekundliche Schwingungszahl oder Frequenz der sogenannten Trägerschwingung muß daher ein Mehrfaches der Frequenz der höchsten zu übertragenden Tonschwingungen betragen.

Da sich nur sehr rasche elektrische Schwingungen über größere Strecken drahtlos fortpflanzen, müssen die Trägerschwingungen eine sehr hohe Schwingungszahl haben, die zwischen etwa 100.000 und vielen Millionen Schwingungen in der Sekunde liegen kann. Bei der drahtlosen Telegrafie ist also die Frequenz der Trägerwelle auf jeden Fall ein Vielfaches der Tonfrequenz, auch bei den längsten zur Übertragung benutzten Wellenlängen von z. B. 2000m, entsprechend einer Trägerfrequenz von 150.000 Hz.

Anmerkung vom Verfasser des Artikels :
1 Hertz ist die Einheit der sekundlichen Schwingungszahl oder der Frequenz; 1 Hertz = 1 Schwingung/Sekunde.
Die elektrischen Schwingungen pflanzen sich mit der Lichtgeschwindigkeit von 3oo.ooo km/sek fort. Fallen auf diese Strecke z.B. 150.000 Schwingungen, so ist die Länge einer Schwingung, die Wellenlänge, 30.000.000m/sek dividiert durch 150.000 Schwingungen/sek ist dann 2000m.

Bei der Bildübertragung und beim Fernsehen anders

Während also beim Gehöreindruck eine unmittelbare Übersetzung der Schallschwingungen in elektrische Ströme möglich ist und der einem Klang entsprechende elektrische Vorgang auf einmal, so wie er ist, übertragen werden kann, ist dies bei der Bildübertragung und beim Fernsehen grundsätzlich anders.

Das "Sehen" muß nachgeahmt werden

Das Auge entwirft durch seine Linse ein Bild der im Gesichtsfeld befindlichen Gegenstände auf seiner Netzhaut. Diese besteht aus einer großen Anzahl lichtempfindlicher Organe, den sogenannten Stäbchen und Zäpfchen, die für die einzelnen Stellen des Bildes Helligkeitswert und Farbe registrieren und diese Reize an das Gehirn weitergeben.

Dieser Vorgang muß nun bei der Bildübertragung oder bei einer Bildaufzeichnung nachgeahmt werden. Wir könnten also rein theoretisch ein Bild der zu übertragenden Szene durch eine Linse entwerfen und in der Bildebene eine große Anzahl lichtempfindlicher Organe anordnen, welche die Helligkeit der einzelnen Stellen des Bildes in entsprechende elektrische Spannungs- oder Stromwerte umsetzen.

Solche lichtempfindlichen Organe gibt es; es sind dies die sogenannten Photozellen. Diese sehen so ähnlich aus wie eine Radioröhre und bestehen ebenso wie diese aus einem luftleeren Glasgefäß; ein Teil der Glaswand ist mit einer Schicht überzogen, die beim Auftreffen von Licht einen von dieser Schicht, der Photokathode, zu einer Gegenelektrode fließenden Strom steuert, dessen Größe von der Helligkeit des Lichtes abhängt, das die Photozelle trifft.

In der Theorie ein Bild aus lauter Lämpchen

Karolus Glühlampen Wabentafel
in Betrieb

Nach obigem könnte man die ganze Bildfläche mit einer Anzahl kleiner Photozellen besetzen; die Stärke des von jeder Zelle gelieferten Stromes wird dann von der Helligkeit der betreffenden Bildstelle abhängen. Man könnte nun jede solche Zelle durch eine eigene Leitung mit einer kleinen Glühlampe verbinden, deren Helligkeit von dem Photozellenstrom gesteuert wird. Man erhielte so ein aus zahlreichen verschieden hell leuchtenden Lämpchen zusammengesetztes Bild der ursprünglichen Szene, ähnlich wie bei den bewegten Leuchtschriften.

Tatsächlich wurde einmal versuchsweise ein solches Lampentableau für eine Bildwiedergabe im Großformat ausgeführt. Selbstverständlich wird das Bild um so besser und detailreicher, je größer die Zahl der Bildpunkte ist, in die es aufgelöst wird. Das ist aus der Reproduktionstechnik bekannt.Für die Wiedergabe von Bildern im Druck wird das Bild durch ein sogenanntes Raster in einzelne Bildpunkte zerlegt, die um so größer sind, je dunkler sie im Druck erscheinen sollen. Ein so hergestellter Druckstock für Zeitungsdruck wird ein ziemlich grobes Raster haben, so daß die einzelnen Punkte schon mit freiem Auge erkennbar sind, während für den Druck auf gutem Papier ein feineres Raster gewählt wird, bei dem die einzelnen Bildpunkte nicht mehr mit freiem Auge unterscheidbar sind, so daß das Bild scheinbar eine gleichmäßige Struktur aufweist.

Die Bildzerlegung beim Fernsehen

John Logie Baird Apparatur 1926

Beim Fernsehen müssen wir einen ähnlichen Weg einschlagen und das Bild in einzelne Bildpunkte zerlegen,deren Helligkeitswerte getrennt übertragen werden. Die Zerlegung kann nun bei weitem nicht so fein gemacht werden wie bei einem fotografischen Bild und braucht es auch nicht zu sein.

Wenn man das ganze Bild auf einmal überblickt und davon absieht, nahe heranzugehen und Teile des Bildes genau zu betrachten, genügt eine wesentlich grobere Bildauflösung, wie sie z.B. beim 8mm Schmalfilm vorhanden ist. Das ganze Bild auf einmal kann nur dann überblickt werden, wenn es aus einem Abstand besichtigt wird, der der drei- bis fünffachen Bildhöhe entspricht. Dann kann das Auge zwei benachbarte Punkte, die naher als der sehr kleine Sehwinkel von 1,5 Bogenminuten beieinander liegen, nicht mehr getrennt erkennen.

Man gewinnt ein anschauliches Bild über die notwendige Feinheit der Auflösung, wenn man sich vor Augen hält, daß der Abstand der Bildpunkte bei 25cm Betrachtungsentfernung höchstens etwa ein Zehntel Millimeter betragen darf.

Rund eine halbe Million Bildpunkte würden genügen

Um diese für ein brauchbares Fernsehbild aufgestellte Mindestforderung zu erfüllen, benötigt man also, in der Höhe des Bildes gerechnet, rund 600 Punktreihen oder Zeilen und bei einem Verhältnis der Höhe zur Seite des Bildes von 3:4 in jeder Zeile 800 Bildpunkte, das sind also insgesamt 600 x 800 = 48o.ooo oder rund eine halbe Million Bildpunkte!

Selbst mit 10.ooo Lämpchen war es nicht ausreichend

Daß die Übertragung dieser riesigen Zahl getrennter Bildstellen mit einer gleich großen Anzahl von Photozellen und Lämpchen und einer ebenso großen Zahl von Verbindungsleitungen technisch unausführbar wird, ist leicht einzusehen. Die vorher erwähnte Versuchsanlage hatte nur 10.ooo Lämpchen und war trotz dieses erheblichen Aufwandes nicht mehr als ein interessantes Experiment, für die Praxis jedoch vollkommen unzureichend.

Ausweg : Einzelne Bildpunkte nacheinander übertragen
Beispiel ist die Bildtelegrafie - (heute FAX genannt)

Dr. Rudolf Hell hat das FAX erfunden

Für die Fernübertragung von Bildern ist man daher schon sehr bald auf den Ausweg verfallen, die Bildpunkte bzw. ihre Helligkeitswerte nicht gleichzeitig, sondern nacheinander zu übertragen. Nach diesem Prinzip arbeitet auch die schon lang bekannte elektrische Übertragung ruhender Bilder, die Bildtelegrafie. Das zu übertragende Bild wird dabei zylindrisch gebogen, auf eine Trommel aufgespannt und durch einen feinen Lichtstrahl in einer Schraubenlinie abgetastet. Das vor der getroffenen Bildstelle reflektierte Licht fällt auf eine Photozelle und wird von dieser in Stromwerte umgewandelt, die dann über eine Leitung oder drahtlos übertragen werden können.

Dieser Bildstrom steuert auf der Empfangsstelle die Helligkeit einer Lichtquelle, die ein auf einer ähnlichen Trommel aufgespanntes lichtempfindliches Papier mehr oder weniger schwärzt, wobei die Drehgeschwindigkeit der Trommel und die Lage des Bildpunktes in jedem Augenblick der des Originals entsprechen muß. In dieser Weise wird das Bild auf der Empfangsstelle punktweise aufgebaut. Dabei kann dieser Vorgang beliebig lang dauern, damit nicht zu rasche Stromschwankungen übertragen werden müssen.

In der Praxis nimmt er einige Minuten in Anspruch. Bei dieser Geschwindigkeit kann die Bewegung für die Abtastung und Aufzeichnung des Bildes ohne Schwierigkeiten rein mechanisch erfolgen.

Beim Fernsehen wird das Bild punktweise übertragen.

Der entscheidende Unterschied gegenüber der Bildtelegrafie liegt jedoch darin, daß sich der Bildinhalt bewegt. Es muß daher eine genügend rasch aufeinanderfolgende Reihe von Bildern übertragen werden.

Mindestens 16 Bilder in der Sekunde

Damit das Auge diese Bilderfolge zu einem bewegten Bild verschmilzt, ist es notwendig, daß mindestens 16 Bilder in der Sekunde aufeinander folgen. Der Vorgang ist also der gleiche wie beim Film. Dort werden 24 Bilder pro Sekunde wiedergegeben und durch eine weitere zusätzliche Unterbrechung jedes Bildes der Wechsel zwischen hell und dunkel auf künstliche 48 mal in der Sekunde gesteigert, um bei großer Helligkeit ein Flimmern des Bildes zu vermeiden.

Auch beim Fernsehen müssen also mindestens 16 vollständige Bilder in jeder Sekunde übertragen werden. Praktisch beträgt die Bildwechselzahl aber 25 Bilder/Sekunde in Europa, bzw. 3o Bilder/Sekunde in Amerika. Die Wahl einer zum Film abweichenden (verschiedenen) Bildwechselzahl hängt mit der Frequenz des technischen Wechselstromes zusammen, die in Europa 50, in USA 60 Perioden/Sekunde beträgt.

5oo.ooo Bildpunkte in 1/25 Sekunde

Die ungeheure Schwierigkeit, die der Verwirklichung des Fernsehens lange entgegenstand, liegt nun in der erforderlichen Geschwindigkeit der Bildzerlegung und Bildübertragung. Der gesamte Bildinhalt muß, damit ein stetiger Bewegungseindruck zustande kommt, in etwa l/25 Sekunde übertragen sein; in diesem kurzen Zeitraum muß das Bild in eine genügend große Anzahl von Bildpunkten aufgelöst werden. Wie wir früher gesehen haben, sind für eine gute Bildqualität rund 5oo.ooo Bildpunkte notwendig.

Damit war die Nipkowsche Mechanik am Ende

1885 Die Nipkow Scheibe

Es ist klar, daß es mit mechanischen Mitteln nicht mehr möglich ist, das Bild in einer so kurzen Zeit in eine so große Anzahl von Bildpunkten zu zerlegen und auf der Empfangsseite wieder aufzubauen. In den Anfängen der Fernsehtechnik hat man wohl versucht, mit mechanisch bewegten Teilen, der Nipkowschen Lochscheibe oder dem Spiegelrad, die Bildzerlegung und den Bildaufbau durchzuführen, doch konnte dies nur für kleine Zeilenzahlen gelingen, die keinesfalls auch nur bescheidenen Ansprüchen an die Bildqualität entsprochen haben.

In diesem Stadium war das Fernsehen nicht mehr als ein interessantes Experiment und war für eine allgemeine Einführung noch nicht reif. Schon bei mäßigen Zeilenzahlen gelangte man sehr bald an die technisch bedingte Grenze.

Erst die Radioröhre konnte Abhilfe schaffen

Die Lieben Röhre 1907

Erst mittels der durchgehenden Anwendung der Elektronentechnik, sowohl auf der Sende- als auf der Empfangsseite, wurde dieses Problem lösbar, weil die Elektronen, die kleinsten bekannten Teilchen, durch ihre außerordentlich geringe Masse und Trägheit mit unvergleichlich höheren Geschwindigkeiten arbeiten können als größere, mechanisch bewegte Körper.

Elektronen bewegen sich in jeder Radioröhre und sind imstande, außerordentlich raschen Stromschwankungen bis zu vielen Millionen Schwingungen pro Sekunde genau zu folgen.

Elektronische Bildzerlegung mit "Röhren"

Die Sondenröhre nach Farnsworth

In allen Fernsehröhren für die Umwandlung des Bildes in ein elektrisches Signal und deren Rückwandlung in das Fernsehbild übernimmt ein feiner Elektronenstrahl die Aufgabe, die Bildfläche in 1/25 Sekunde mit einer ausreichenden Zahl von Zeilen zu überstreichen. Die Quelle, aus der der Elektronenstrahl gebildet wird, ist wie bei der Radioröhre eine Glühkathode.

Da sich ein Strom freier Elektronen nur in einem luftleeren Raum ungehindert ausbilden kann - in Luft würden die Elektronen schon nach ganz kurzer Wegstrecke durch Zusammenprall mit den Luftteilchen gebremst werden - ist das Strahlerzeugungssystem in einen luftleer gepumpten Glaskolben (genannt "die Röhre") eingeschlossen, der je nach dem Verwendungszweck der Röhre verschiedene charakteristische Formen aufweist.
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Man erzeugt einen Elektronen-Strahl

In der Röhre wird aus dem von der Glühkathode emittierten Elektronenstrom durch eine Lochblende ein Teil ausgeblendet und der verbleibende "Elektronen-Strahl" von einer an positiver Spannung liegenden Elektrode, der Anode, angezogen und beschleunigt. Eine „elektronische Linse", die durch das Magnetfeld einer Spule oder eines Dauermagneten oder das elektrische Feld von an geeigneten Spannungen liegenden Elektroden gebildet wird, verhindert, daß sich die den Strahl bildenden Elektronen durch ihre gegenseitige Abstoßung zerstreuen und bewirkt, daß sie zu einem feinen Strahl gebündelt werden, der auf der Bildfläche einen kleinen Punkt bildet.

Der Elektronenstrahl als ein Strom schnell bewegter, im Vakuum fliegender Elektronen, ist nichts anderes als ein schwacher elektrischer Strom. Nur fließt dieser Strom nicht, wie gewohnt, durch einen Draht, sondern durch den luftleeren Raum zwischen Glühkathode und Anode.

Und den kann man ablenken (oder verbiegen)

So wie jeder stromdurchflossene Leiter ist daher auch der Elektronenstrom durch magnetische oder elektrische Felder beeinflußbar. Von dieser Wechselwirkung zwischen magnetischer oder elektrischen Strömen macht man nun Gebrauch, um den Kathodenstrahl derart aus der geraden Richtung abzulenken, daß sein Auftreffpunkt auf der Bildfläche die gewünschte zeilenweise Bewegung ausführt.

In der Regel wird diese Ablenkung des Elektronenstrahls durch Magnetfelder bewirkt, die von außerhalb der Röhre angeordneten stromdurchflossenen Spulen erzeugt werden, die Magnetfelder quer zur Richtung des Strahles erzeugen.

Den Elektronen-Strahl gleichmäßig bewegen

Um nun den Strahl eine Zeile des Bildes bestreichen zu lassen, schickt man durch diese (Ablenk-) Spulen einen in seiner Stärke gleichmäßig anwachsenden Strom. Dadurch wird der Punkt auf der Bildfläche mit gleichförmiger Geschwindigkeit von der einen zur anderen Bildkante bewegt.

Hat der Bildpunkt, von der einen Bildkante kommend, die gegenüberliegende Bildkante erreicht, so wird der Strom in den Spulen rasch auf seinen Anfangswert zurückgebracht; damit springt auch der Bildpunkt in seine Anfangsstellung zurück.

Zeile für Zeile

Zum Schreiben der zweiten Zeile wiederholt sich der gleiche Vorgang. Der Strom in den Spulen nimmt wieder gleichförmig zu. Damit sich die zweite Zeile nicht mit der ersten deckt, sondern (eine Zeile unten drunter) an diese anschließt, wird dem Strahl gleichzeitig durch ein zweites Spulensystem eine kleine Ablenkung in der zu den Zeilen senkrechten Richtung erteilt, indem auch durch das zweite Spulensystem ein gleichförmig ansteigender Strom geschickt wird, wobei aber hier der Stromanstieg entsprechend langsamer erfolgt.

Durch das Zusammenwirken der durch beide Spulensysteme fließenden Ablenkströme schreibt also der Strahl Zeile für Zeile, bis er am unteren Bildrand angekommen ist.

Über den Zeilenrücklauf und den Bildbeginn

Dann wird der Strom in dem zweiten Spulensystem ebenfalls rasch auf seinen Anfangswert zurückgebracht. Dadurch springt der Strahl vom unteren Bildrand (letzte Zeile) auf den oberen (erste Zeile) und die Aufzeichnung des nächsten Bildes beginnt.

Die ganze Kette muß synchron funktionieren

Vergegenwärtigen wir uns also nochmals, wie die elektronische Bildzerlegung vor sich geht. Sowohl in der Bildaufnahmeröhre in der Fernsehkamera als auch in der Bildwiedergaberöhre im Fernsehempfänger beginnen die Kathodenstrahlen genau gleichzeitig, z.B. von der linken oberen Ecke des Bildes aus, die erste Zeile von links nach rechts zu schreiben. Am Ende der Zeile springt der Strahl in beiden Röhren gleichzeitig zum linken Bildrand zurück.

Tatsächlich liegt die Zeile nicht genau waagrecht, sondern etwas schräg, weil der Strahl während seiner Bewegung in Zeilenrichtung gleichzeitig durch die dazu senkrechte Bildablenkung um Zeilenhöhe gesenkt wird. In gleicher Weise schließen sich die weiteren Zeilen an, bis der Elektronenstrahl nach dem Bestreichen der letzten Zeile die rechte untere Ecke des Bildes erreicht hat.

Dann kippt der Bildablenkstrom und führt den Strahl auf die linke obere Ecke zurück, worauf sich das Spiel mit dem Abtasten bzw. Schreiben des zweiten Bildes wiederholt.

Halbbilder - ein Kunstgriff gegen das Flimmern

Bei allen heute in Verwendung stehenden Fernsehsystemen wird für die Abtastnorm noch ein kleiner Kunstgriff angewendet, um das Flimmern des Bildes durch den Bildwechsel, der 25mal in der Sekunde erfolgt, zu vermindern.

An früherer Stelle wurde bei der kurzen Besprechung der Filmwiedergabe schon erwähnt, daß beim Film zur Verminderung des Flimmerns das Bild nicht nur während des Bildwechsels (beim Tonfilm ist das 24 mal in der Sekunde) durch eine Blende unterbrochen wird, sondern daß auch in das Bild selbst nochmals durch einen zweiten Flügel der Blende eine künstliche Dunkelpause eingelegt wird, um die Zahl der Wechsel zwischen hell und dunkel zu verdoppeln, damit das Flimmern auch bei großer Helligkeit des Filmbildes nicht störend in Erscheinung tritt.

Einen ähnlichen Trick wendet man auch beim Fernsehen an. Statt das ganze Bild in l/25 Sekunde auf einmal zu schreiben, wird der Vorgang auf zwei Phasen aufgeteilt.

Erst die ungeraden, dann die geraden Halbbilder

Zuerst wird während l/5o Sekunde ein Halbbild abgetastet bzw. geschrieben, indem der Kathodenstrahl jede zweite Zeile ausläßt, also beispielsweise die 1., 3., 5. usw. Zeile bestreicht.

Nachdem in dieser Weise die halbe Zeilenzahl in 1/5o Sekunde geschrieben ist, wird der Strahl zum Bildanfang zurückgeführt und vervollständigt nun das Bild, indem er in der nächsten fünfzigstel Sekunde die vorher ausgelassenen Zeilen zwischen die bereits bestrichenen Zeilen einfügt, also die 2., 4., 6. usw. Zeile schreibt.

Bei diesem sogenannten "Zeilensprungverfahren" erfolgt also ein Bildwechsel 50 mal in der Sekunde und es tritt daher bei Fernsehbildern normaler Helligkeit kein störendes Flimmern auf.

Die Synchronisation

Wie erreicht man nun, daß der Zeilen- und Bildwechsel in der Bildaufnahmeröhre und in der Bildröhre im Empfänger genau gleichzeitig erfolgt?

Schon die kleinste zeitliche Verschiebung würde, wie leicht einzusehen ist, das Bild vollständig verzerren und unbrauchbar machen. Die Erzeugung der Ablenkströme für die Speisung der Ablenkspulen für den Zeilen- und Bildwechsel erfolgt sowohl auf der Sendeseite - in der Kamera - wie auch im Empfänger durch elektrische Schwingungserzeuger, welche Ströme der benötigten "Sägezahnform" liefern.

Der Synchronisierimpuls

In den kurzen Zeiten, in denen die Ablenkströme von ihrem Höchstwert auf den Anfangswert zurückspringen, werden nun kurze Stromstöße übertragen, die den Beginn des Stromanstiegs in den Ablenkgeräten auslösen. Solche Stromstöße, auch Synchronisierimpulse genannt, werden vor Beginn jeder Zeile für die Horizontalablenkung und vor Beginn jedes Halbbildes für die Vertikalablenkung übertragen. Der Synchronisierimpuls für die Vertikalablenkung hat eine längere Dauer, so daß im Empfänger durch elektrische Mittel eine Trennung der beiden Synchronisierimpulsfolgen vorgenommen werden kann.

Die 625 Zeilen Zerlegenorm (nach Dr. Gerber)

An früherer Stelle wurde schon gezeigt, daß ein Bild für befriedigenden Detailreichtum etwa 600 Zeilen aufweisen muß. Um bei dem angewendeten Zeilensprungverfahren automatisch zu erreichen, daß die Zeilen des zweiten Halbbildes zwischen die Zeilen des ersten Halbbildes fallen, soll die Zeilenzahl ungerade sein. Die in Deutschland und in vielen anderen europäischen Ländern eingeführte Gerber-Norm (nach dem Schweizer Dr. Gerber) sieht eine Zeilenzahl von 625 vor, die für ein vollständiges Bild in 1/25 Sekunde übertragen werden, so daß die doppelt so große Zahl der Halbbildwechsel 5o beträgt.

50 Hertz, an unserem Haushaltsstrom angelehnt

Diese Bildwechselzahl wurde in Übereinstimmung mit der Netzfrequenz des technischen Haushalts-Wechselstroms gewählt, die in Europa ebenfalls 5o Perioden pro Sekunde beträgt. Diese Übereinstimmung wurde seinerzeit für wichtig erachtet, um Störungen des Fernsehbildes durch die Netzfrequenz gering zu halten.

Da die Empfangsgeräte aus dem Lichtnetz mit Strom versorgt werden, so besitzen auch die aus dem Netzstrom abgeleiteten Betriebsspannungen des Fernsehempfängers einen kleinen Wechselstromanteil mit Netzfrequenz. Diese Ungleichmäßigkeiten der Betriebsspannungen, die sich im Radioempfänger als Netzton oder Brumm manchmal störend bemerkbar machen, verursachen im Fernsehbild eine Krümmung gerader senkrechter Linien. Das Auge würde solche auch sehr kleinen Krümmungen sofort als sehr störend empfinden, wenn sie sich im Bild bewegen. Stimmt dagegen die Bildwechselzahl mit der Netzfrequenz überein, so stehen diese Bildverzerrungen ruhig und fallen kaum störend auf.

Das Synchronisien ist bereits gelöst :

Heute haben diese bei der Einführung der Fernsehnorm angestellten Überlegungen weitgehend an Bedeutung verloren, da es durch die inzwischen erfolgte Weiterentwicklung der Technik auch ohne teueren zusätzlichen Aufwand möglich ist, Netzstörungen praktisch zu vermeiden. Tatsächlich treten geringe Unterschiede zwischen Netzfrequenz und Bildwechselzahl heute vielfach auf, wenn ein Fernsehprogramm über weite Strecken in Gebiete übertragen wird, deren Starkstromnetze nicht miteinander verkoppelt sind.

Zur Zeit 3 Fernseh-Systeme in Europa ....

Die für die Gerber-Norm gewählte Zeilenzahl von 625 stellt ein sehr günstiges Kompromiß zwischen der erforderlichen Bildqualität und den mit steigender Zeilenzahl rasch anwachsenden Übertragungsschwierigkeiten und Gerätekosten dar. Es entsprechen jedoch nicht alle in Europa benutzten Fernsehsysteme dieser Norm.

England hat bisher die in Anknüpfung an den Fernsehrundfunk vor dem Kriege damals gewählte Zeilenzahl von 4o5 beibehalten, während man in Frankreich neben der ebenfalls aus der Kriegszeit stammenden ehemaligen deutschen Norm mit 441 Zeilen ein zweites System mit der höheren Zeilenzahl von 819 eingeführt hat.

Die Bildwechselzahl beträgt jedoch einheitlich bei allen Fernsehnormen in Europa 25 vollständige Bilder bzw. 5o Halbbilder pro Sekunde. Für den Austausch von Fernsehsendungen im Rahmen der Eurovisionssendungen ist daher häufig eine Umsetzung zwischen den verschiedenen Fernsehnormen erforderlich, die mit Hilfe eines sogenannten Normwandlers vorgenommen wird.

In den USA 60 Halbbilder wegen der 60 Hz Netzfrequenz

Nach der in USA benutzten Fernsehnorm wird das Fernsehbild in 525 Zeilen zerlegt, wobei ebenfalls das Zeilensprungverfahren Anwendung findet. In Anpassung an die in USA benutzte Frequenz des technischen Wechselstroms von 6o Hz wurde auch die Bildwechselzahl mit 3o Vollbildern bzw. 6o Halbbildern gewählt.

Bei einem Programmaustausch zwischen Europa und Amerika muß bei der erforderlichen Normwandlung daher nicht nur eine Änderung der Zeilenzahl sondern auch der Bildwechselzahl vorgenommen werden, was erhebliche technische Schwierigkeiten verursacht, die erst in letzter Zeit befriedigend überwunden werden konnten.

Einigungszwang beim zukünftigen
Farbfernsehen

Von ungleich größerer Bedeutung wird die Frage einer einheitlichen Fernsehnorm bei einem zukünftigen Farbfernsehen sein, da die Normwandlung des wesentlich komplizierter aufgebauten Farbfernsehsignals sehr große technische Schwierigkeiten verursacht und kaum ohne Qualitätsverminderung möglich sein dürfte.

Es ist daher zu hoffen, daß die bei der Einführung des Schwarz-Weiß-Fernsehens versäumte Gelegenheit nach Schaffung einer einheitlichen europäischen Fernsehnorm bei der zukünftigen Einführung des Farbfernsehens ergriffen werden wird, und es besteht die Aussicht, daß auch die Länder mit anderer Fernsehnorm, das ist Frankreich und England, sich einer einheitlichen europäischen Farbfernsehnorm anschließen werden.

Die Lichtpunktabtastung im Studio

Für die Übertragung von transparenten Bildern (Filmen oder Diapositiven) hat sich ein besonders einfaches Abtastverfahren hervorragend bewährt. Nach diesem sogenannten Lichtpunktabtastsystem wird in einer kleinen Bildröhre vom Elektronenstrahl nach der benutzten Zerlegenorm ein sehr helles gleichförmig leuchtendes Bildfeld mit dem Seitenverhältnis des Fernsehbildes (3:4) geschrieben.

Die Idee, ein fliegender Lichtpunkt - der "flying spot"

Dieses leuchtende Viereck wird mittels einer Optik auf dem zu übertragenden Filmbild oder Dia abgebildet und durchleuchtet dieses. Hinter dem Bild ist eine empfindliche Photozelle angeordnet. Der über das Bildfeld wandernde Lichtpunkt (flying spot) tastet nun das transparente Bild in der beschriebenen Weise zeilenweise ab. Je nach der Helligkeit der gerade überstrichenen Bildstelle fällt mehr oder weniger Licht auf die Photozelle, die daher einen Strom entsprechend der Helligkeit dieser Bildstelle abgibt.

Sehr gute Bildqualität

Dieser Bildstrom stellt unmittelbar das Bildsignal dar, das nach entsprechender Verstärkung und nach Einfügen der Synchronisierimpulse zum Sender übertragen werden kann. Die mit dem Lichtpunktabtaster gewonnenen Fernsehbilder zeichnen sich durch beste Schärfe und exakte Geometrie aus, so daß Film- und Diaübertragungsanlagen nach dem Lichtpunktsystem in allen Fernsehstudios für Filmsendungen und für die Übertragung von Standbildern benutzt werden.

Der Epi-Abtaster

Sonderausführungen, sogenannte Epi-Abtaster, gestatten auch die Übertragung von undurchsichtigen Vorlagen, jedoch nicht mehr in so idealer Weise wie für transparente Bilder, vergleichbar dem Unterschied zwischen der optischen Projektion von Diapositiven oder Filmen und der epidiaskopischen Projektion von undurchsichtigen Bildern.

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