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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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"Fernsehen leicht verständlich" Teil II

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Vor langer Zeit erste Versuche

Vor der Erfindung der Bildaufnahmeröhren hat man auch versucht, nach dem Lichtpunktsystem Gegenstände und Personen abzutasten.

Diese mußten sich hierzu in einem verdunkelten Raum befinden und zum Auffangen des vom Objekt rückgestrahlten Lichtes dienen mehrere großflächige Photozellen.

In letzter Zeit wurde dieses Verfahren noch für die Abtastung kleiner farbiger Gegenstände im Farbfernsehen mit einigem Erfolg angewendet.

Dr. V. Zworykin und die Radio Corporation of America (RCA)

Den entscheidenden Fortschritt in der Fernseh-Aufnahmetechnik brachte jedoch erst die Erfindung der speichernden Bildaufnahmeröhren durch Dr. V. Zworykin, auf deren Prinzip alle heute gebräuchlichen Bildaufnahmeröhren beruhen.

Diese Bildaufnahmeröhren, insbesondere das heute bevorzugt angewendete Superorthicon, sind wahre Wunderwerke der physikalischen und feinmechanischen Technik. Aufbau und Wirkungsweise dieser Röhren sind sehr kompliziert, so daß nachstehend lediglich das Prinzip ohne Anspruch auf Vollständigkeit oder Exaktheit beschrieben sei.

Ein voll-elektronischer Bildzerleger

Die Bildzerlegung erfolgt, wie an früherer Stelle beschrieben, rein elektronisch durch einen das Bildformat zeilenweise bestreichenden Elektronenstrahl. Dieser Elektronenstrahl trifft eine Speicherplatte, auf der sich ein elektrisches Abbild des zu übertragenden Bildes befindet. Beim Superorthicon ist dieses elektrische Abbild ein Ladungsbild, d.h., die Speicherplatte ist an verschiedenen Stellen je nach der Helligkeit des Bildes verschieden stark aufgeladen.

Über die Ladungsspeicher Technik des Image-Orthicons

Je nach der Höhe der Ladung werden von dem die Speicherplatte treffenden Strahl langsamer Elektronen mehr oder weniger Elektronen aufgenommen. Der von der Speicherplatte nicht absorbierte Rest des Strahlstromes schwankt also in seiner Stärke in Abhängigkeit von den Ladungsunterschieden an verschiedenen Stellen der Speicherplatte, welche den Helligkeiten der betreffenden Stellen des optischen Bildes entsprechen.

Nach ausgiebiger Verstärkung des restlichen Strahlstroms, dessen Größe nur etwa ein hundertmillionstel Ampere beträgt, wird aus diesem das elektrische Bildsignal erhalten.

Das Bild muß durch ein Objektiv

Zur Erzeugung des Ladungsbildes auf der Speicherplatte wird vorerst in der Fernsehkamera, ebenso wie bei einer Fotokamera, ein Bild der zu übertragenden Szene durch ein Objektiv auf der Stirnfläche der Röhre entworfen. Die durchsichtige Stirnfläche trägt auf ihrer Innenseite eine sogenannte Photokathode, das ist eine lichtempfindliche Schicht, die umso mehr Elektronen emittiert, je stärker das auftreffende Licht ist.

Die von den verschiedenen Stellen der Photokathode ausgehenden Elektronen werden nun durch eine Elektronenlinse auf die Speicherplatte übertragen und ergeben dort je nach der Stärke der durch die Elektronen bewirkten Aufladung ein Ladungsbild in vergrößertem Maßstab. So einfach diese allerdings nur in groben Umrissen geschilderte Wirkungsweise der Bildaufnahmeröhre ist, so kompliziert sind ihre praktische Ausführung und die Schwierigkeiten bei der Herstellung dieser Röhre.

Hochkomplex - die Speicherplatte

Die „Speicherplatte" besteht z.B. aus einer Glashaut von 1/1000mm Dicke und einem Durchmesser von etwa 50mm, die frei gespannt und eben in der luftleer gepumpten Röhre befestigt ist. Von der Photokathode auf der Stirnfläche der Röhre wird nicht nur eine hohe Lichtempfindlichkeit, sondern auch eine Gleichmäßigkeit dieser Empfindlichkeit über die gesamte Fläche gefordert.

Der Elektronenvervielfacher

Zur Verstärkung des schwachen restlichen Strahlstromes ist innerhalb der Röhre ein sogenannter Elektronenvervielfacher eingebaut, der in mehreren Stufen die Anzahl der den Strahl bildenden Elektronen genau proportional auf mehr als das 1000-fache erhöht.

Der große Vorzug des vorstehend beschriebenen Superorthicons liegt in seiner hohen Lichtempfindlichkeit, die größer ist als die des menschlichen Auges.

Es ist die beste Aufnahmeröhre, die es gibt

Fernsehkameras mit Image-Orthicon ermöglichen daher eine Fernsehübertragung unter allen praktisch vorkommenden Lichtverhältnissen im Freien und benötigen auch im Fernsehstudio keine extrem hohe Beleuchtungsstärke, wie sie z.B. für Filmaufnahmen erforderlich ist.

Dies ist sehr erwünscht, da große Beleuchtungsstärken im Studio nicht nur hohe Anschaffungs- und Betriebskosten für die Beleuchtungseinrichtung erfordern, sondern auch durch die unvermeidliche Wärmeentwicklung der Lampen eine erhebliche Belästigung der Schauspieler bedingen sowie zusätzliche Kosten für die Klimatisierung der Studioräume verursachen.

Hauptsächlich aus diesem Grund hat sich das Image-Orthicon als universell verwendbare Bildaufnahmeröhre für Fernsehaufnahmen im Freien und im Studio weitgehend gegenüber anderen Bildaufnahmeröhren durchgesetzt, die nicht entfernt dieselbe hohe Lichtempfindlichkeit erreichen.

Das Vidicon

Für Sonderzwecke, bei denen die Bereitstellung der erforderlichen hohen Lichtstärke ohne Schwierigkeiten möglich ist, wird in geringem Umfang eine andere einfacherere Bildaufnahmeröhre, das Vidicon, in der Fernsehaufnahmetechnik verwendet.

Diese vorwiegend für das industrielle Fernsehen entwickelte Aufnahmeröhre beruht auf der Eigenschaft einiger Stoffe, bei wechselnder Belichtung ihren elektrischen Widerstand zu ändern. Eine dünne durchsichtige Schicht aus einem solchen Stoff, z.B. aus Antimontrisulfid, bildet die lichtempfindliche Schicht auf der Innenseite der Stirnfläche der Röhre, auf der das Bild mittels einer Optik entworfen wird.

Je nach der Lichtstärke auf den einzelnen Stellen der Schicht haben diese einen verschieden guten elektrischen Widerstand, der beim Abtasten der Schicht durch einen Elektronenstrahl zur Erzeugung des elektrischen Bildsignals ausgewertet wird.

Für Direktaufnahmen ist das Vidicon im allgemeinen zu wenig empfindlich; außerdem stört bei bewegten Bildern dabei die Trägheit der Photoschicht. Bei großer Beleuchtungsstärke liefert das Vidikon jedoch hervorragende Fernsehbilder und wird mit gutem Erfolg zur Übertragung von Diapositiven, für die Filmübertragung und in Normwandlern benutzt.

Eine Kamera braucht mehr als nur die Aufnahmeröhre

Die Bildaufnahmeröhre bildet das Herz der Fernsehkamera, die außerdem die für den Betrieb der Röhre erforderlichen Einrichtungen zur Strahlablenkung, zur Vorverstärkung des Bildsignals sowie zur Stabilisierung der Betriebsbedingungen enthält.
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Unter anderem ist beim Image-Orthicon eine genaue Einhaltung der Betriebstemperatur von z.B. 45° erforderlich. Zum Entwurf der Bilder auf der Photokathode der Bildaufnahmeröhre dienen ebenso wie einer Film- oder Kinokamera Objektive geeigneter Größe und Brennweite.

In der Regel sind mehrere Objektive mit verschiedener Brennweite auf einem sogenannten Objektiv-Revolver angeordnet, um den gewünschten Bildausschnitt wählen zu können.

Ein Zoom-Objektiv anstelle von 5 Einzel-Objektiven

Neuerdings verwendet man vielfach statt mehreren Objektiven verschiedener Brennweite ein einziges Objektiv mit stufenlos veränderbarer Brennweite, - eine sogenannte Gummilinse oder Vario-Optik, mit der auch während der Aufnahme der Abbildungsmaßstab kontinuierlich verändert werden kann, - wodurch der Eindruck entsteht, als ob sich die Kamera gegenüber dem Aufnahmeobjekt bewegen würde.

Das Kamera - Kontrollgerät - (heutzutage "CCU" genannt)

Die weitere Verstärkung und Bearbeitung des von der Kamera abgegebenen Bildsignals sowie die Einstellung und Überwachung der Kamera erfolgen an einem getrennten Kontrollgerät durch den Kameratechniker, so daß sich der Kameramann auf seine eigentliche Aufgabe, die Kameraführung, die Wahl des Bildausschnittes und die Erzielung der besten Bildwirkung konzentrieren kann.

Kamera und Kontrollgerät sind durch ein vieladriges (meist rotes) Kabel miteinander verbunden. Für ortsfesten Betrieb im Studio ist das Kontrollgerät in der Regel als Pultschrank für bewegliche Anlagen in Kofferform ausgeführt; die letztgenannte Ausführung wird auch zum Einbau in Fernseh-Übertragungswagen gewählt.

Der Mischer im Regieplatz

In der Regel werden in einem Studio oder in einem Fernseh-Übertragungswagen mehrere Kameras gleichzeitig eingesetzt.

Die Auswahl des für die Sendung bestimmten Bildes,die Überblendung von einer Kamera auf die andere und die Anweisungen an die Kameraleute erfolgen von einem Regieplatz, auf dem die Bilder aller in Betrieb stehenden Kameras auf Vorschaumonitoren wiedergegeben werden. Nach einer letzten Überwachung des abgehenden Bildes in einem Endmonitor wird das Bildsignal in das Fernsehnetz eingespeist.

Der zentrale Taktgeber im Studio:

Neben den Kameras und ihren Betriebsgeräten werden im Studiobetrieb noch eine große Anzahl von Hilfsgeräten benötigt. Zur Erzeugung der unbedingt notwendigen Synchronisierimpulse für alle Bildgeber ist ein zentraler Impulsgeber vorhanden. Verteiler für die Impulse und Bildsignale sorgen dafür, daß diese an allen benötigten Stellen vorhanden sind. Zur Umschaltung und Überblendung der Signale dienen ferngesteuerte Kreuzschienenverteiler und Bildmischer.

Durch sogenannte Trickmischer können die verschiedenartigsten Übergänge zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern vorgenommen und verschiedene Bilder miteinander kombiniert werden. Eine Reihe von Spezialmeßgeräten ist erforderlich, um den Betriebszustand der Anlagen laufend zu überwachen.

Die Fernübertragung des Bildes im Extremfall

Die Hauptschwierigkeit bei der Übertragung der Bildströme liegt darin, daß bei der notwendigen hohen Zeilenzahl zur Bildzerlegung sehr rasche Stromänderungen auftreten.

Überspringt der Elektronenstrahl in der Bildaufnahmeröhre z.B. eine Bildstelle mit einem plötzlichen Übergang von hell auf dunkel, so wird auch der Bildstrom von seinem mindest- auf seinen Höchstwert wechseln. Diese Änderung erfolgt in einer außerordentlich kurzen Zeit von etwa 1/10.000.000 Sekunde.

Kritisch sind harte Schwarz-Weiß Wechsel

So rasche Stromschwankungen treten auch nicht annähernd bei anderen elektrischen Übertragungen auf, weder bei der Tonübertragung noch bei der Übertragung ruhender Bilder und lassen sich weder über Leitungen noch über normale Kabel über größere Strecken fortleiten.

Schon nach kurzer Laufzeit würden diese raschen Stromänderungen verwischt und abgeflacht werden. Ihre Fortleitung kann daher nur über speziell aufgebaute Breitbandkabel (Koaxialkabel) erfolgen, wobei schon in kurzen Abständen Verstärker eingesetzt werden müssen, um den Dämpfungsverlust in der Kabelstrecke wettzumachen. Der Ausbau eines solchen Breitbandkabelnetzes für Fernsehsignale wurde vor dem Krieg in Deutschland begonnen. Einige Teilstrecken hiervon werden auch heute noch benutzt.

Der Wechsel von Fernsehkabel auf drahtlos (Richtfunk)

Eine drahtlose Übertragung von Fernsehsignalen ist nur mit sehr kurzen elektrischen Wellen möglich. Dies hat folgenden Grund: Die zur Übertragung benutzte hochfrequente Schwingung, die sogenannte Trägerwelle, muß ein Mehrfaches der Frequenz haben, die übertragen werden soll. Es erhebt sich nun die Frage, wie groß die höchste Frequenz eines Fernsehsignals ist.

Gedanken zur "Bandbreite" der Bild-Übertragung

Um diese Frage zu beantworten, sei angenommen, daß im Bild - ähnlich wie bei einem Schachbrett - lauter helle und dunkle Stellen im Abstand je eines Bildpunktes aufeinanderfolgen. Das Bildsignal ändert dann seine Stärke jeweils im Zeitraum 1/10.000.000 Sekunde. Bei der Abtastung einer hellen Bildstelle hat das Bildsignal seinen Maximalwert, sinkt bei der anschließenden dunklen Bildstelle auf den Mindestwert und erreicht dann beim Überstreichen der folgenden hellen Bildstelle wieder seine volle Stärke, worauf sich dieser Vorgang wiederholt.

Es müssen mindestens 5 Mega-Hertz Bandbreite sein

Der Bildstrom weist also periodische Schwankungen auf, wobei eine volle Periode zwei Bildpunkten entspricht und daher etwa 0,2 Mikrosekunden dauert. Das ergibt in der Sekunde 5 Millionen Perioden, das ist die gesuchte höchste Frequenz des Bildsignals. Sie beträgt also 5 Millionen Schwingungen pro Sekunde oder 5 Millionen Hz, einfacher ausgedrückt 5 MHz.

Und der Ton kommt noch dazu

Bei allmählichen Übergängen von hell auf dunkel ändert sich der Bildstrom entsprechend langsamer. Bei der Abtastung von Bildteilen gleichmäßiger Helligkeit bleibt er längs jeder Zeile gleich gross und wird erst durch den Bildwechsel, der fünfzigmal in der Sekunde erfolgt, unterbrochen. Bei der Abtastung eines Bildes wird daher der Bildstrom je nach der Helligkeitsverteilung entlang der einzelnen Zeilen eine ganz verschiedene unregelmäßige Form aufweisen. Man kann sich aber in jedem Fall den Bildstrom aus einzelnen Schwingungen zusammengesetzt denken, die alle Schwingungszahlen von 50 bis 5 Millionen pro Sekunde umfassen.

Dieses breite Band von Einzelschwingungen zwischen 50 Hz und 5 MHz (wir nennen das die Bandbreite), das also um ein Vielfaches größer ist als der für die Tonübertragung benötigte Frequenzbereich von höchstens 30 bis 15.000 Hz, muß für die Übertragung eines Fernsehbildes übermittelt werden.

Kalkulation der Trägerfrequenz einer Funkstrecke

Die hochfrequente Schwingung (für den drahtlosen Bildtransport), die mit den Bildströmen moduliert werden soll, soll wieder ein Mehrfaches, z.B. das Zehnfache der höchsten Bildfrequenz aufweisen. Dies wären 50 MHz, entsprechend einer Wellenlänge von 6m. Es sind dies also die längsten Wellen, auf denen Fernsehsender für die drahtlose Übertragung von Fernsehsendungen arbeiten können. Es ist dies der Bereich der sogenannten Meter-Wellen.

Und wieder muß man einen Trick anwenden

Durch die Veränderung der Stärke der hochfrequenten Trägerschwingung, die Modulation, erfährt nun die Trägerfrequenz eine Verbreiterung, d.h., es wird nicht nur die Trägerwelle allein ausgestrahlt, sondern ein breites Wellenband, das sich von der Trägerfrequenz um den Bereich der Bildfrequenzen nach beiden Seiten erstreckt. Um die Breite des vom Fernsehsender in Anspruch genommenen Frequenzbandes zu verkleinern, hat man bereits den Ausweg beschritten, eines der beiden Seitenbänder vor der Ausstrahlung zum größten Teil zu unterdrücken.

und schon sind wir bei 7 Mega-Hertz Bandbreite

Trotzdem benötigt jeder Fernsehsender noch ein Frequenzbereich oder eine Kanalbreite von mindestens 7 MHz, Im Bereich der Meterwellen lassen sich daher nur wenige Fernsehsender nebeneinander ohne gegenseitige Störung betreiben. Um dem ständig steigenden Bedarf nach Fernsehkanälen nachzukommen, mußten noch kürzere Wellenlängen im Dezimeterbereich für die drahtlose Übertragung von Fernsehsendungen erschlossen werden. In diesen Bereich lassen sich wesentlich mehr Fernsehkanäle unterbringen, weil die relative Bandbreite, bezogen auf die Trägerfrequenz, bei hoher Trägerfrequenz entsprechend kleiner wird.

Etwas über die Rundfunk-Wellen rund um die Erde

Die extrem kurzen Wellen im Meter- und Dezimeterbereich, die demnach allein für einen Fernsehrundfunk in Frage kommen, verhalten sich bezüglich ihrer Ausbreitung ganz anders als die für den Tonrundfunk benutzten Mittelwellenlängen von mehreren hundert Metern oder die Kurzwellen (15 - 50m Wellenlänge). Während die Mittel- und Kurzwellen sich je nach Jahres- und Tageszeit über sehr große Entfernungen ausbreiten, bei Kurzwellen über den ganzen Erdball, ist die Reichweite der extrem kurzen Wellen im wesentlichen durch die Sichtweite begrenzt, d.h., wir können einen Sender nur so weit empfangen, als wir ihn auch von der Empfangsstelle sehen können. Bei größeren Entfernungen, in denen durch die Erdkrümmung bei ebenem Gelände oder durch Bodenerhebungen keine Sicht mehr zwischen Sender und Empfänger besteht, fällt die Empfangsstärke rasch ab und ist bald für einen brauchbaren Empfang nicht mehr ausreichend.

Sender müssen so hoch wie möglich stehen

Fernsehsender werden daher auf möglichst hohen Stellen, entweder auf Türmen oder Bergen aufgestellt. Auch dann sind sie aber nur in einem beschränkten Bereich von etwa 50 - 80km im Umkreis gut zu empfangen. Zur Versorgung eines ganzen Landes ist daher eine größere Anzahl von Fernsehsendern erforderlich.

Die beschränkte Reichweite hat auch Vorteile

Die beschränkte Reichweite der Fernsehsender hat auf der anderen Seite den Vorteil, daß in größerem Abstand voneinander Senderstationen auf der gleichen Welle arbeiten können, ohne sich gegenseitig zu stören. Ferner ist der Empfang innerhalb des Wirkungsbereiches eines Senders recht gleichmäßig und nicht wie bei Mittel- und Kurzwellen durch Schwunderscheinungen beeinträchtigt. Allerdings ist beim Fernsehen auch eine weit höhere Störfreiheit erforderlich als beim Tonrundfunk, weil im Fernsehbild sichtbare Störungen viel unangenehmer empfunden werden als die Tonstörungen beim Radioempfang.

Reflexionen und Verzerrungen

Dafür gibt es beim Fernsehen wieder Störungsursachen,die beim Tonrundfunk nicht auftreten. Es sind dies Störungen durch Zündanlagen von Kraftfahrzeugen, die Störwellen im Bereich der extrem kurzen Wellen ausstrahlen. Eine andere, dem Fernsehen eigentümliche Störerscheinung, sind die sogenannten Geisterbilder. Neben dem Fernsehbild ist dabei ein zweites, lichtschwächeres verschobenes Bild sichtbar.

Diese Erscheinung entsteht dann, wenn die Senderwelle auf zwei verschieden langen Wegen zur Empfangsantenne gelangt, einmal auf dem direkten Weg und ein zweites Mal nach Reflexion an größeren Flächen, z. B. Hauswänden. Da beide Wellenzüge verschieden lange Strecken zurücklegen, haben sie auch eine verschiedene Laufzeit und die reflektierte Welle, die später bei der Empfangsantenne eintrifft, und entsprechend schwächer ist, verursacht das zweite verschobene Bild.

Der Fernsehempfänger

Die vom Sender ausgestrahlte, mit dem Fernsehsignal modulierte elektrische Welle wird von der Fernsehantenne aufgenommen, deren allgemein bekannte Form der Wellenlänge angepaßt ist und die so ausgeführt wird, daß sie vorwiegend mit der dem Sender zugekehrten Seite wirksam ist. In dem Empfänger werden vorerst die aufgenommenen schwachen hochfrequenten Schwingungen grundsätzlich in der gleichen Weise wie bei einem Rundfunkgerät verstärkt und die Ausgangsspannung steuert die Helligkeit des Kathodenstrahls in der Bildröhre. Durch elektrische Weichen werden aus dem verstärkten Signal die Synchronisierimpulse abgetrennt und steuern die Ablenkgeräte für die Horizontal- und Vertikalablenkung des Kathodenstrahls in der Bildröhre, so daß dieser im Gleichlauf mit dem Abtaststrahl im Bildgeber über den Bildschirm geführt wird.

Auch der Ton muß dabei sein

Die Übertragung des Begleittones erfolgt auf einer etwas verschiedenen Wellenlänge wie die des Bildsignals, welche von der gleichen Antenne aufgenommen und ähnlich wie bei dem Radioapparat verstärkt und dem Lautsprecher zugeführt wird.

Spannungen bis 20.000 Volt erforderlich

Der Aufbau eines Fernsehempfängers ist demnach wesentlich umfangreicher als der eines Radiogerätes, denn er enthält außer den für die Tonwiedergabe notwendigen Einrichtungen noch die komplizierten Geräte für die Steuerung und Ablenkung des Kathodenstrahls sowie für die Erzeugung der für den Betrieb der Bildröhre notwendigen hohen Spannung.

Zum Erhalt heller Bilder muß der Elektronenstrahl in der Bildaufnahmeröhre mit einer Spannung von vielen 1000 Volt beschleunigt werden.

Die Größe der Bildröhre bestimmt den Preis

Die Größe des Fernsehbildes wird durch die Größe der Bildröhre bestimmt, die aus technischen und wirtschaftlichen Gründen begrenzt ist. Zur Erzeugung noch größerer Bilder hat man sich schon frühzeitig bemüht, ähnlich wie im Kino das Projektionsverfahren zu benutzen.

Kleine und große Projektionsgeräte

Hierzu wird auf dem Schirm einer kleinen Bildröhre ein sehr helles Bild geschrieben und dieses durch ein optisches System vergrößert auf einer Projektionswand wiedergegeben. Schon für eine mäßige Helligkeit des projizierten Bildes sind aber sehr hohe Betriebsspannungen für die Projektionsröhre notwendig. Als optisches System wird das Schirmbild durch einen Hohlspiegel auf der Projektionsfläche abgebildet und zum Ausgleich der dabei entstehenden Bildfehler eine Korrektionslinse aus Kunststoff in den Strahlengang eingeschaltet, weil Linsensysteme für die notwendige große Lichtstärke sehr umfangreich und teuer ausfallen würden.

Wegen der geringeren Brillanz und Lichtstärke der projizierten Bilder und des weit höheren Preises der Projektionsgeräte konnten sich diese jedoch nicht einführen.

Der Eidophor-Projektor ist herausragend

Statt das gesamte benötigte Licht auf dem Schirm der Bildröhre zu erzeugen, hat man versucht, Anordnungen zu finden, bei denen die Helligkeit einer starken Projektionslichtquelle geändert wird. Von den verschiedensten Effekten, die für diesen Zweck versuchsweise benutzt werden, hat sich lediglich im beschränkten Umfang das schweizer Eidophor-System behaupten können.

Bei diesem Großbildprojektor trifft der Elektronenstrahl, welcher das Bild erzeugt, eine Ölschicht. Diese wird je nach der Stärke des Strahles an verschiedenen Stellen verschieden hoch geladen. Es entsteht durch die Anziehungs- und Abstoßungs-Kräfte der Ladungen auf der Ölschicht ein schwaches Relief des Fernsehbildes, das durch eine Schlierenoptik auf der Projektionsfläche abgebildet wird. Es ist verständlich, daß für die praktische Durchführung dieses Systems große Schwierigkeiten zu überwinden waren, und daß der Eidophor-Projektor daher eine sehr umfangreiche und komplizierte Anlage darstellt, die nur in Sonderfällen, z. B. zur Großbildübertraqunq in Lichtspieltheatern, eingesetzt wird.

Fernsehnetze in Deutschland

Im Gegensatz zum Hörrundfunk auf Mittel- und Kurzwellen, bei dem ein starker Sender im ganzen Land und auch noch über dessen Grenzen hinaus empfangen werden kann, benötigt man für den Fernsehrundfunk eine größere Anzahl von Sendern, von denen jeder nur ein beschränktes Gebiet versorgen kann. Es wäre nun außerordentlich unwirtschaftlich, für jeden Sender ein eigenes Programm zu produzieren. Die zahlreichen Fernsehsender eines Landes werden daher durch ein Fernsehnetz verbunden, über das sie von einer zentralen Stelle aus mit Bildsignalen versorgt werden.

Breitbandkabel oder Richtfunk fürs Fernsehen

Abgesehen von Breitbandkabeln, die nur für kleine Entfernungen in beschränktem Umfang benutzt werden, erfolgt die Übertragung der Bildsignale innerhalb des Fernsehnetzes ebenfalls drahtlos mittels scharf gebündelter Strahlen sehr kurzer elektrischer Wellen. Diese Wellen sind noch kürzer als die im Fernsehrundfunk benutzten Meter- und Dezimeterwellen und liegen im cm-Gebiet. Sie lassen sich dann ähnlich wie Lichtstrahlen durch einen Scheinwerfer durch Richtantennen (Parabolspiegel) zu einem schmalen Strahl konzentrieren.

Auch auf der Empfangsstelle werden gleichartige Richtantennen benutzt, die den aufgenommenen Wellenstrahl sammeln und dem Empfänger zuführen. Dadurch genügen schon sehr kleine Senderleistungen für eine störungsfreie Übertragung. In noch höherem Maße als bei den Meter- und Dezimeterwellen ist jedoch die Reichweite solcher Richtstrahlverbindungen mit cm-Wellen durch die Sichtweite begrenzt. Zur Überbrückung größerer Entfernungen ist daher eine Anzahl von Relaisstationen erforderlich, die auf Türmen oder Berggipfeln aufgestellt werden, so daß sie sich gegenseitig in Sichtweite befinden.

Das Gebiet der cm-Wellen bietet frequenzmäßig ausreichend Raum für die Übertragung zahlreicher Fernsehfrequenzbänder sowie für eine beliebige Anzahl von Telefongesprächen oder Hörrundfunkprogrammen. Sie treten daher auch in erfolgreichen Wettbewerb mit den vieladrigen Kabelstrecken der Ferntelefonie.

Die Speicherung des Programms

Die Übertragung des elektrischen Fernsehsignals erfolgt nahezu mit Lichtgeschwindigkeit (300.000km pro Sekunde), so daß das Bild praktisch im selben Augenblick am Bildschirm der Empfänger erscheint, in dem es die Kamera sieht, selbst wenn dazwischen viele 1oookm liegen.

Dieses unmittelbare Miterleben ist der einmalige Vorzug des Fernsehens gegenüber anderen Bildberichten durch Film und Zeitung. Er sollte weitgehend ausgenutzt werden, indem ein möglichst großer Teil der Programme als Direktsendungen übertragen wird. Mit steigender Sendezeit wird dies jedoch aus wirtschaftlichen und personellen Gründen immer schwieriger. Z.B. ist zum Vorbereiten eines Fernsehspiels Probenarbeit notwendig, die ein Vielfaches der Zeit der Sendung selbst benötigt. Aktuelle Ereignisse fallen auch nur selten und zufällig in die Hauptsendezeiten, die in großen Ländern auch durch die Unterschiede der Ortszeiten nicht übereinstimmen. Schließlich ist es auch nicht überall möglich, Fernseh- Übertragungswagen einzusetzen und ihre Verbindung mit dem Fernsehnetz herzustellen.

Programme auf Film aufnehmen

2 Filmkameras mit Röhrenverstärkern

Es ist daher schon lange üblich, aktuelle Ereignisse für die Fernsehberichterstattung auf Film aufzunehmen, die dann zu beliebiger Zeit mittels einer Filmübertragungsanlage gesendet werden können. Allgemein bedeutet es eine außerordentliche Erleichterung des Programmbetriebes, wenn Teile des Programms gespeichert werden können. Für fernsehmäßig produzierte Programme bietet sich hierfür die Möglichkeit an, die auf einem hochwertigen Fernsehempfänger wiedergegebenen Bilder mit einer Filmkamera aufzunehmen.

So einfach dies im Prinzip erscheint, so schwierig ist im Hinblick auf eine gute und gleichbleibende Bildqualität die praktische Ausführung einer solchen Bildaufzeichnungsanlage. Diese liefert nach Entwickeln und Kopieren des Films einen Fernsehfilm, der in gleicher Weise wie ein optisch aufgenommener Film durch die in allen Fernsehstudios vorhandenen Filmübertragungsanlagen abgetastet und gesendet werden kann.

Neue Ideen mit der Magnetbandtechnik

Die FESE BM 20 komplett mit Röhren

Für eine möglichst aktuelle Berichterstattung wurde jedoch die durch die Entwicklung und Ausarbeitung des Films aufgetretene Zeitverzögerung als unerwünscht angesehen. Man war daher schon lange bemüht, eine andere Methode der Programmspeicherung auszuarbeiten, bei welcher das elektrische Fernsehsignal direkt gespeichert und ohne weitere Bearbeitung des Aufzeichnungsträgers unmittelbar wieder gesendet werden kann, ähnlich wie es beim Tonrundfunk in großem Maßstab mit den Tonbandmaschinen üblich ist.

Eine Übertragung des dort benutzten Prinzips der magnetischen Speicherung für Fernsehsignale bietet jedoch außerordentliche Schwierigkeiten im Hinblick auf das ungleich breitere Frequenzband des Fernsehsignals (50Hz - 5MHz) gegenüber dem Tonfrequenzband, das bis maximal 15kHz reicht.

Diese Technik ist noch sehr jung (aus 1956)

NBC Erstsendung 1956

Erst in den letzten Jahren ist es gelungen, Magnetbandmaschinen zu entwickeln, die eine Speicherung der Fernsehsignale auf einem Magnetband bei ausreichender Schärfe und Bildqualität ermöglichen. Damit bei den erforderlichen hohen Aufzeichnunqsqeschwindiqkeiten von rund 40m pro Sekunde keine untragbar großen Bandlängen benötigt werden, erfolgt die magnetische Aufzeichnung zum Unterschied von der Tonaufzeichnung nicht in einer Längsspur des Bandes, sondern in eng aufeinanderschließenden Querspuren auf einem entsprechend breiteren Magnetband, wobei die Magnetköpfe auf einem mit hoher Geschwindigkeit (15.000 U/min.) rotierenden Kopfrad angeordnet sind, die das Band in seiner Querrichtung "bestreichen".

Bandaustausch nur mit Normwandlern

Ein früher FESE Normenwandlerauf Röhren basierend

Während die Aufzeichnung auf Film Bilder liefert, die als solche erkennbar sind und in beliebiger Weise unabhängig von der benutzten Fernsehnorm abgetastet werden können, stellt die Magnetbandaufzeichnung ein Abbild des elektrischen Fernsehsignals der betreffenden Norm dar. Zur Sendung einer anderen Norm, z.B. beim Abspielen eines in Europa aufgenommenen Magnetbandes in Amerika, ist daher die Zwischenschaltung eines Normwandlers erforderlich. Ein auf Magnetband aufgenommenes Programm kann sofort nach der Aufnahme wieder gesendet werden; außerdem besteht die Möglichkeit, nicht mehr benötigte Aufzeichnungen zu löschen und das Band für eine neue Aufnahme wiederzuverwenden. Die Vorteile der Magnetaufzeichnung haben dazu geführt, daß diese im Programmbetrieb in steigendem Umfang angewendet wird und zu einer wesentlichen Erleichterung des Proqrammbetriebes führt.

Zukunft Farbfernsehen

Fast so alt wie das Fernsehen selbst sind die Versuche, Fernsehbilder in ihren natürlichen Farben zu übertragen.

Das hierbei benutzte Verfahren ist im wesentlichen das gleiche, wie es bei der Reproduktion von farbigen Bildern im Druck oder bei der Farbfotografie angewendet wird. Es besteht darin, alle im Bild vorkommenden Farben durch die Kombination dreier Grundfarben zu bilden.

Fast wie bei der Farbfotografie

Der Vorgang ist der gleiche wie bei einem früheren System der Farbfotografie. Bei diesem wurden von der wiederzugebenden Szene drei Bilder aufgenommen; eines durch ein Rotfilter, das zweite durch ein Grünfilter und das dritte durch ein Blaufilter. Jedes Filter läßt nur die vom Objekt kommenden Strahlen seiner Farbe hindurch und es werden nur die entsprechenden Stellen der fotografischen Emulsion der drei Platten geschwärzt. Stellt man von den drei auf diese Weise erhaltenen Negativen drei transparente Kopien (Diapositive) her und projiziert diese übereinander, wobei vor die Objektive der drei Projektionsapparate wieder Filter für die entsprechenden Farben geschaltet werden, so erhält man durch die Summierung der drei Teilbilder ein Bild in den natürlichen Farben, wobei die ganze Reihe der in der Natur vorkommenden Farben durch verschieden starke Mischung der drei passend gewählten Grundfarben wiedergegeben wird.

Farbkameras mit 3 oder 4 Aufnahme-Röhren

In gleicher Weise geht man beim Farbfernsehen vor. An Stelle einer Bildaufnahmeröhre enthält die Farbkamera drei Bildaufnahmeröhren, vor die Filter in den drei Grundfarben vorgeschaltet sind.

Empfänger auch mit 3 Röhren oder einer Kombiröhre

Im Empfänger kann man nun in gleicher Weise statt einer Bildröhre deren drei anordnen, wobei jedes Bild durch entsprechende Wahl der Fluoreszenzschicht auf dem Bildschirm in einer anderen Grundfarbe leuchtet. Diese drei Bilder werden ebenso wie die drei Farbdias der Farbfotografie übereinander projiziert. Bei den Farbfernsehempfängern für den Heimgebrauch wird jedoch wie in den Schwarz-Weiß-Empfängern nur eine Bildröhre für direkte Betrachtung benutzt, deren Bildschirm jedoch nicht aus einer gleichförmig weiß leuchtenden Fluoreszenzschicht besteht, sondern auf einer sehr groGen Anzahl von Gruppen mit je drei in verschiedenen Farben leuchtenden Stellen aufgebaut ist, die vom Elektronenstrahl nacheinander bestrichen werden. Die Anzahl dieser Gruppen oder Farbtripel ist so groß, daß die einzelnen Farbpunkte bei normalem Betrachtungsabstand nicht mehr unterscheidbar sind und im Auge zu der wiederzugebenden Mischfarbe verschmolzen werden.

Theoretisch benötigt man die dreifache Bandbreite

Abgesehen von dem eben angedeuteten ungleich größeren Aufwand auf der Sende- und Empfangsseite ist auch die Übertragung des elektrischen Signals im Farbfernsehen wesentlich schwieriger. Im einfachsten Fall wäre es erforderlich, statt eines Fernsehsignals drei Signale für die drei Grundfarben zu übertragen. Dies würde jedoch eine Verdreifachung der Frequenzbandbreite für ein Farbfernsehsignal gegenüber der Bandbreite für ein Schwarz-Weiß-Fernsehbild bedeuten, was bei der Knappheit von Fernsehkanälen selbst unter Hinzunahme der Kanäle im Dezimeterbereich untragbar wäre.

Auch hier wieder mit Tricks arbeiten

Durch sinnreiche Ausnutzung der physiologischen und technischen Gegebenheiten ist es jedoch gelungen, aus den drei Farbsignalen ein zur Übertragung geeignetes Farbfernsehsignal zu bilden, das ohne Verlust an Bildschärfe und Bildqualität keine größere Frequenzbandbreite besitzt als das Fernsehsignal für das Schwarz-Weiß-Fernsehen und das daher in den vorhandenen Fernsehkanälen übertragen werden kann.

Für Farbe bracht man gute Qualität

Die Übertragangsstrecken und Fernsehsender müssen hierzu allerdings besonders strengen Anforderungen entsprechen, was jedoch bei allen in neuer Zeit gebauten Anlagen im Hinblick auf das kommende Farbfernsehen der Fall ist.

Die Erfahrungen mit dem Farbfernsehen in Ländern, in denen es bereits eingeführt ist, in erster Linie in USA, haben gezeigt, daß die technische Seite des Farbfernsehens als gelöst betrachtet werden kann. Die Einführung in Europa wird daher nicht lange auf sich warten lassen, wenn die wirtschaftliche Kraft seiner Länder ausreicht, die weit höheren Kosten zur Programmgestaltung auf der Senderseite und der Farbfernsehempfänger für die Fernsehteilnehmer zu tragen.

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