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Es war 1957 !! -- "Heutige Probleme des Farbfernsehens".

Ein ausführlicher Versuch eines Überblicks - von G. A. BOUTRY


Vorbemerkung der Redaktion:
Wir veröffentlichen hier den zusammenfassenden Schlußvortrag *), den Prof. G. A. Boutry am Ende der internationalen Farbfernsehtagung in Paris am 6. Juli 1957 gehalten hat, weil in ihm nahezu sämtliche gelösten und ungelösten Probleme im Fernsehen allgemein und speziell im Farbfernsehen angesprochen werden. *)
Deutsche Übersetzung: Erich Schwartz - Korrekturen von Gert Redlich

Zusammenfassung

Der Vortrag behandelt die Wechselbeziehungen zwischen physiologischer Optik und Fernsehtechnik, die Notwendigkeit vorbereitender zusätzlicher Wellenausbreitungsmessungen im europäischen Raum und die Mißverständnisse bei der Diskussion der Mehrfachausnutzung eines Farbfernsehkanals. Die Überwindung der Redundanz im Fernsehen, der künftige Einfluß der Halbleitertechnik bei der Entwicklung von Kameraröhren, und die Bedeutung photographiseher und magnetischer Aufzeichnungen besonders von Farbfernsehsignalen werden betont.

Vakuumtechnische Schwierigkeiten werden wahrscheinlich in steigendem Maße zur Schaltungstechnik verlagert werden. Eine technisch durchentwickelte Lichtschleuse fehlt im Fernsehen. Das einstweilen hektisch übertriebene Entwicklungstempo auf dem Farbfernsehgebiet sollte einer ruhigen Durchdringung der bestehenden Probleme Platz machen.

Der Vortrag:

Herr Vorsitzender, meine Damen und Herren!
Während der letzten vier Tage haben wir sieben zusammenfassende Vorträge und vierundfünfzig Einzelbeiträge gehört. Es wäre weder möglich noch klug, wenn ich den Versuch unternehmen wollte, in diesem letzten Vortrag eine Zusammenfassung aller dieser Ereignisse zu geben. Ich werde nur versuchen, einige markante Gesichtspunkte zu erwähnen, welche sich m. E. während der Fachsitzungen gezeigt haben, und ich werde versuchen, ihre Bedeutung auch für die zukünftige Entwicklung des Farbfernsehens abzuschätzen.

Teil 1. über die physiologische und die instrumentelle Optik

Die erste wesentliche Feststellung während der Tagung ist die überragende Rolle, welche zwei Hauptkapitel der wissenschaftlichen Optik im Verlaufe der Entwicklung der verschiedenen Farbfernsehsysteme und -apparaturen gespielt haben. Ich meine die physiologische und die instrumentelle Optik. Darf ich aussprechen, daß Prof. Wright am Ende seines schönen Vertrages fast zu bescheiden gewesen ist?

Die physiologische Optik bildet in der Tat das Alpha und das Omega der Farbfernsehtechnik. Die Zerlegung einer Szene und ihre Wiedergabe als fernsehmäßig übertragenes Farbbild sind elektronische Operationen, deren Abläufe durch die Kolorimetrie beherrscht werden. Das Endergebnis dient der Unterhaltung menschlicher Zuschauer, und deren Zufriedenheit ist das Maß für den Erfolg. Die technischen Voraussetzungen für diese Zufriedenheit bestehen darin, daß keine Überanstrengung und Ermüdung eintritt, daß keine ungewöhnlichen Sinnesreize vorkommen und gewisse bis jetzt noch unformulierte Gesetze der Farbwiedergabe eingehalten werden.

Erfahrungen im Theater, in der Kinotechnik und im Fernsehen

Ausgehend von Erfahrungen, die man im Theater, in der Kinotechnik und im Fernsehen gewonnen hat, scheint es, daß die genaue Farbtreue nur dann für den Beobachter hinreichend ist, wenn der Beleuchtungsumfang der Szene ebenfalls auf dem Fernsehschirm ohne Verschiebung, Kompression oder Dehnung der Helligkeitswerte reproduziert wird. Der Beleuchtungsumfang einer Landschaft im Mondlicht liegt in der Größenordnung von 0,1 lux, und die dominierende Wellenlänge liegt in der Nähe von 6.000 Angström. Die Szenenausleuchtung bei der „Mondlicht-Szene" in der französischen Oper „Werther" (II. Akt) beträgt etwa 20 lux bei einem bläulichen Farbton. Am Mittag eines wolkenlosen Sommertages, in 45° Breite erreicht die Beleuchtung im Freien den Wert von etwa 100.000 lux. Der Farbton entspricht dann im IBK-Diagramm dem Farbwert C (weiß). Die Szenenausleuchtung im III. Akt der „Meistersinger von Nürnberg", der diese Verhältnisse auf der Bühne nachzuahmen sucht, wird mit einer Beleuchtung von etwa 3.000 lux erreicht, wobei der Farbton etwa im Orange liegt.

Kenntnisse und Erfahrungen

Unsere Kenntnisse und Erfahrungen über diese Zusammenhänge sind heute nur qualitativ. Wir dürfen hoffen, daß in naher Zukunft Optiker, Kino- und Fernseh-Fachleute dieses Gebiet gemeinsam untersuchen und quantitative Feststellungen treffen werden.

Während die physiologische Optik dem Farbfernsehen einen ungeheuren Dienst geleistet hat, sind andererseits Fälle eingetreten, in denen der Fernsehfachmann den Optiker auf Lücken in unseren Kenntnissen hingewiesen hat, Lücken, die ausgefüllt werden müssen. Z. B. dürfen wir annehmen, daß erst durch das beginnende Farbfernsehen der Bedarf nach einer Untersuchung der Erkennbarkeitsschwankungen in Abhängigkeit von der Farbe deutlich geworden ist, sei es, daß monochromatisches oder komplexes Licht benutzt wird. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind, wie Sie wissen, sehr instruktiv gewesen, und es ist möglich, daß die Konsequenzen aus diesen Erkenntnissen bisher noch gar nicht völlig ausgeschöpft wurden.

Über die Flimmererscheinungen

Andererseits ist eines der Kapitel, in denen Fernsehen und physiologische Optik sich eng berührten, das Studium der Flimmererscheinungen gewesen. Die amerikanischen Tagungsteilnehmer werden sich erinnern, daß es ein großer amerikanischer Physiker gewesen ist, dessen Vielseitigkeit und Originalität ich hier sehr gerne hervorheben möchte. Es war Herbert Ives von den Bell Telephone Laboratories, der als einer der ersten gründliche Untersuchungen zum Farbflimmern gemacht hat. Durch die Gründlichkeit, mit der H. E. Ives die Entwicklung des Flimmerphotometers und der heterochromen Photometrie vorangetrieben hat, war er einige Jahre später in der Lage, das erste Farbfernsehbild zu zeigen. Ich glaube es war 1929, und er benutzte damals natürlich das field-sequential Verfahren.

Die Gesetze des Farbflimmerns sind heute gut zu übersehen, und es ist möglich, daß sie eines Tages zu einer vollständigen Theorie für das Verhalten der Netzhaut führen werden. Z. B. ist im Falle der Herstellung des Eindruckes weiß nach dem field-sequential Verfahren durch die folgeweise Darbietung von drei nahezu gesättigten Primärfarben die kritische Frequenz der Lichtimpulse, unterhalb derer das Flimmern bemerkbar wird, ziemlich genau gleich 3f, wobei f die kritische Frequenz für das schwarzweiße Flimmern unter gleichen Bedingungen ist. Dabei soll das angulare Feld, die Beleuchtung und alle wesentlichen weiteren Parameter konstant gehalten werden. Der Netzhautfachmann wird diese Tatsache beachten müssen.

Teil 2. über die Geräteoptik

Die wissenschaftliche Geräteoptik hat uns ebenfalls oft geholfen, und man hat den Eindruck, daß dies so bleiben wird. Ich denke dabei nicht nur an die Hilfe durch die Benutzung optischer Instrumente und Bauelemente bei der Entwicklung fernsehtechnischer Meßgeräte, sondern auch durch die Theorie der optischen Instrumente selbst. Das moderne Verfahren einer räumlichen Frequenzanalyse, das von der Optik beigesteuert wurde, kann leicht auf die Untersuchung der Güte eines Fernsehapparates übertragen werden. Andererseits erlauben Fernsehverfahren leicht die Umwandlung der räumlichen Frequenzen in zeitliche und umgekehrt.

Der Ursprung dieser theoretischen Entwicklung, die in unseren Tagen zu der Arbeit von Schade geführt hat und die zahlreichen wichtigen Beiträge im Verlaufe dieser Tagung können bis auf einen französischen Physiker, Prof. Duffieux, zurückverfolgt werden, der sich bei der Niederschrift seiner ersten Arbeiten wahrscheinlich nicht dessen bewußt war, daß seine Idee etwa 15 oder 20 Jahre später im Fernsehen angewendet werden würde.

über die Bildwiedergabeeinrichtungen

Sie haben den schönen Vortrag von Dr. Hirsch gehört, der über Bildwiedergabeeinrichtungen im Farbfernsehen sprach. Sie werden mit mir die Gründlichkeit, Ausgeglichenheit und das Gefühl für die richtigen Verhältnisse bewundert haben, mit dem die entsprechenden Schlüsse gezogen wurden. Sie erinnern sich weiterhin, wie er uns berichtete, daß eine Farbfernsehkamera heutiger Entwicklung zwar Bilder erzeugt, die uns vollkommen befriedigen, daß aber die Herstellungskosten noch zu hoch sind, um eine erfolgreiche Massenanfertigung zu ermöglichen.

Außerdem hat uns Dr. Hirsch daran erinnert, daß früher einmal der Aufbau von Farbbildern auf dem Umweg über die optische, überdeckende Projektion, also die Überlagerung von drei farbigen Einzelbildern auf einem gemeinsamen Bildschirm vorgeschlagen wurde. Dieses Verfahren, welches man noch heute gelegentlich zur Erzeugung von Großbildern für eine große Teilnehmerzahl benutzt, wird jetzt so eingeschätzt, als sei es für den Farbfernsehempfänger im Heim ungeeignet. Warum ist das so? Es ist zwar wahr, daß keine der klassischen optischen Kombinationen, die man für Projektionszwecke entwickelt hat, hier vollständig befriedigend wäre. Man kann mit größerer numerischer Apertur, kleineren Randverzeichnungen und kleinerer Bildfeldwölbung arbeiten, aber das ist nicht entscheidend.

die vermissten Entwicklungen

Auf den ersten Blick sind es keine sehr reizvollen Probleme, die dem Optiker bei der Forschung, Entwicklung und Konstruktion von Fernsehapparaten nach dem Projektionsprinzip für Heimempfängerzwecke entgegentreten. Die Verringerung des Streulichtes, störende Reflexionen, die Unterdrückung von Lichthoferscheinungen, der Schutz der optischen Teile gegenüber Staub und Schmutz, die Konstruktion stabiler Projektionseinheiten, die so gebaut sind, daß sie keine Justierung beim Betrieb erfordern, selbst wenn die Braunsche Röhre ausgewechselt wird, alles das sind Probleme, an deren erfolgreicher Lösung der Optiker verzweifeln kann. Tatsächlich aber hat man keine großen Anstrengungen gemacht, um in diesem trockenen Gebiet auf neuen Wegen voranzukommen. Es wäre aber ungerecht, wenn man dem Geräteoptiker hier einen Mangel an Enthusiasmus vorwerfen wollte. Man hat ihn mit der Bedeutung des Problems nicht vertraut gemacht und hat auch versäumt, ihn auf die genau umrissenen Ziele hinzuweisen.

Ist sich denn auch der Konstrukteur von Braunschen Röhren dessen bewußt, daß seine augenblicklichen Fernsehröhren ihre sichtbare Energie in den Bereich des Raumwinkels 2n abstrahlen, so daß die größten möglichen Öffnungen unserer Objektive höchstens ein Drittel der gesamten Strahlung ausnutzen, um sie ins abschließende Bild zu bringen? Auch ist der Rest dieses Lichtes verloren, im Gegenteil breitet er sich unkontrollierbar aus auf das Risiko, daß das endgültige Bild erheblich gestört wird. Man kann annehmen, daß, wenn dieses wichtige Problem eines Tages gelöst sein wird, das daran liegen wird, daß die Elektroniker und Optiker bei ihrer Zusammenarbeit eine durchgreifende Revision ihrer beiderseitigen Arbeitsgrenzen erreicht haben werden. Man darf außerdem annehmen, daß die Lösung, einerlei, wann sie gefunden wird, revolutionierend wirken muß und wahrscheinlich weitreichende Folgen haben wird.

Teil 3. Der Stand der Technik bei der Übertragung

Wenn wir jetzt den augenblicklichen Stand der Forschung über Kodierungssysteme für die Übertragung von Fernsehbildern betrachten, so gewinnt man den Eindruck, daß das erste Kapitel in der Geschichte dieser Forschungen nun der Vollendung entgegen geht. Wir haben gute kompatible Systeme, wir besitzen die Mittel, das Verhalten dieser Systeme im Laboratorium zu vergleichen, wir kennen ihre Theorie und Schaltungstechnik. Auch vermuten wir, daß man beim Entwurf und bei der Konzeption neuer Systeme keine sichtbaren wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Erfolge mehr zu erwarten habe.

Andererseits sind praktische Untersuchungen zur Wellenausbreitung in Europa kaum in Gang gekommen. Man muß sich aber doch die komplizierte geographische Gliederung Europas vergegenwärtigen, die vielen versorgungsmäßig wichtigen Gebiete, die in bergigem und hügeligem Gelände liegen, die Verworrenheit der gesamten Oberfläche und die hohe Bevölkerungsdichte in vielen unserer Täler. Der sehr interessante Beitrag der Herren Bernath und Brand ist der einzige gewesen, der sich mit der Ausbreitung videofrequent modulierter Hochfrequenzwellen beschäftigt. Die Ergebnisse, die diese beiden Vortragenden tabelliert haben, unterstreichen es, daß wir systematische Ausbreitungsuntersuchungen anstellen müssen, noch ehe wir entscheidende Schritte in Richtung auf ein europäisches Farbfernsehen machen.

NTSC - das Farb-Kodierverfahren für Europa ?

Wir dürfen hoffen, daß unsere amerikanischen Freunde mit der Überzeugung heimkehren werden, daß man in Europa das NTSC-Verfahren der Kodierung und Übertragung von Farbsignalen nun gut verstanden habe, und daß es auch von unseren Ingenieuren sorgfältig untersucht worden sei. Acht Beiträge über verschiedene Fragen des NTSC-Verfahrens sind in diesem Hörsaal vorgetragen worden, und der zusammenfassende Vortrag von Dr. J. Haantjes ist ein hervorragendes Beispiel sorgfältigen und genauen Studiums. Dennoch hat Dr. Hirsch im Verlaufe seines Vortrages sehr höflich auf Mißverständnisse angespielt, die früher von Zeit zu Zeit beim Gedankenaustausch über das NTSC-System und seine einzelnen Verfahren zwischen den Ingenieuren unserer zwei Kontinente vorgekommen sind. Ich glaube, daß er dabei recht hat, und ich möchte versuchen, einigen dieser Mißverständnisse bis auf ihren Ursprung nachzugehen.

Es handelt sich um eine gewisse Laxheit, in der man mit Fachausdrücken umgeht. Dieser Fehler ist in der gesamten Welt der industriellen Forschung weit verbreitet. Der Zwang zu einer genau und sorgfältig gebrauchten Nomenklatur geht durch die gesamte Wissenschaft, und deshalb existiert ja auch in der internationalen Union für reine und angewandte Physik eine Arbeitsgruppe über Zeichen, Einheiten und Begriffsbestimmungen.

NTSC verstehen

In vielen Büchern, die das NTSC-Verfahren didaktisch behandeln, bezieht man sich auf das Prinzip der konstanten Helligkeit. Tatsächlich ist das aber kein Prinzip, sondern ein erstrebenswertes Ziel, das wir aber niemals vollständig erreichen, weil unsere Fernsehschaltungen nicht linear genug sind. Die gleiche Bemerkung gilt wahrscheinlich für das Prinzip der mixed highs, welches man korrekter als berechtigten Kniff ansehen sollte, der auf einer Ausnutzung einer Eigenschaft des menschlichen Auges basiert, nämlich, daß die Anzahl gerade unterscheidbarer Helligkeitsdifferenzen im Farbdreieck eine Funktion von zwei wesentlichen Parametern ist, angularer Durchmesser der beobachteten Fläche und Helligkeit dieses Bereiches.

Deshalb dürfen wir nicht diesen zweiten Parameter vergessen, denn trotz des Prinzips der mixed highs bestehen Richter und Polizisten in den meisten Ländern darauf, daß Motorfahrer bestraft werden, die das rote vom grünen Licht bei Verkehrsampeln bei kleinem angularen Durchmesser nicht unterscheiden können.

Der Unterscheid zwischen Denken und Sprechen

Eine andere Schwierigkeit besteht darin, daß Physiker und Rundfunktechniker verschieden denken und sprechen, so daß die Versuche der gegenseitigen Verständigung ihr Ziel verfehlen. Dr. Hirsch hat uns scharfsinnig gezeigt, wie das NTSC-Verfahren die Eigenschaften des menschlichen Auges ausnutzt. Der unvoreingenommene vortragende Physiker könnte deshalb meinen, daß man sich nur beständig auf diese Augeneigenschaften bei den logischen Auseinandersetzungen über das NTSC-Verfahren beziehen sollte. Zum Beispiel widmet man in den meisten Büchern im allgemeinen der frequenzmäßigen Verkämmung von Luminanz- und Chrominanz- Komponenten in einem einzigen Videoband einen erheblichen Raum. Das ist mathematisch und elektronisch völlig angebracht.

. . . kein Widerspruch zum Theorem von Shannon

Dennoch ist der Physiker verwirrt, und erst nach einigen Studien ist er imstande, überhaupt nur zu verstehen, daß dieser Prozeß kein Widerspruch zum Theorem von Shannon darstellt, daß es überhaupt nichts zu tun hat mit der näherungsweisen Trennung der beiden Signale im Empfänger. Diese Trennung ist möglich, weil sich die Energieverteilungen der beiden Spektren im gemeinsamen Band wesentlich unterscheiden. Wenn der Ingenieur dadurch mehr Information in der Zeiteinheit verarbeiten kann, so liegt das an unseren Augeneigenschaften, so daß dieser spezielle Fall mit dem berechneten in den meisten Fällen übereinstimmt, wenn nur ein Filter im Luminanzkanal des Empfängers verwendet wird, um die große Energie abzutrennen, die im hochfrequenten Bereich des Videobandes liegt. Diese letztere Anordnung ist, obgleich sie die Auflösung des Bildes verringert, dennoch völlig berechtigt. Wenn einer der Zuhörer noch Zweifel darüber hat, so sollte ihn der Vortrag von Dr. Jesty über dieses Thema abschließend überzeugt haben.

Die Bildfehler und die korrekte Gradation

In der Tat, wenn wir uns heute erinnern, daß vor zehn Jahren während der Einführung des Schwarz-Weiß-Fernsehens in Europa die Kontroverse, die damals ausgetragen wurde, fast ausschließlich die Bildauflösung betraf, so kann man heute erstaunt sein. Die Erfahrung des Fernsehrundfunks und das Studium der Bildqualität haben gezeigt, daß Bildfehler und korrekte Gradation von großer Bedeutung sind. Diese scheinbar untergeordneten Punkte sind vielleicht hier und da unterbetont worden, haben in anderen Bereichen starke Beachtung gefunden. Sie haben aber die jetzt allgemeine Meinung der europäischen Fernseh-Ingenieure nicht verändern können.

Die Entwicklung des NTSC-Verfahrens ist ein Triumph der Zusammenarbeit im ursprünglichsten und besten Sinne des Wortes. Es ist ein Meisterstück. Diese Tagung ist von Dr. Zworykin eröffnet worden, und er erzählte uns in seinem faszinierenden Vortrag von der Geburt des Farbfernsehens und von dem Beitrag, den die Ingenieure der USA zu dieser neuen Technik beigesteuert haben. Ich freue mich, daß ich am Ende unserer Tagung unseren amerikanischen Kollegen unsere Bewunderung ausdrücken darf.

zukünftige Untersuchungen über die Kodierungsverfahren

Das alles bedeutet nicht, daß die Untersuchungen über die Kodierungsverfahren nicht weitergehen sollten. Wir alle haben dem Vortrag von Dr. Graham zugehört und uns von dem überzeugt, was er uns von dem Beitrag sagte, den die Quantisierungsverfahren eines Tages im Fernsehen beisteuern können. Jeder Fernsehfachmann kennt und bedauert den großen Informationsanteil, der völlig nutzlos während einer Fernsehsendung ausgestrahlt wird. Die Überwindung der Redundanz bei tragbarem Aufwand würde eine Revolution in der Fernsehtechnik auslösen, und sie würde eine wesentliche Erweiterung unserer Kenntnisse sein. Dieses Ziel liegt jedoch noch in der unabsehbaren Zukunft, und da die Ausdehnung des Fernsehens über die Welt bis dahin nicht aufzuhalten ist, so werden die Untersuchungen über die Redundanz im Fernsehen und ihre Überwindung unabhängig weitergehen bis zu dem Tag, an dem sie reif genug sind, um zu definitiven Vorschlägen und öffentlichen Versuchen zu führen.

Teil 4. Die Bildaufnahmeröhren

Betrachten Sie jetzt den augenblicklichen Stand der Forschungen, die man beim Problem der Übertragung eines Farbbildes durch Aufspaltung in drei elektrische Signale erreicht hat. Dr. Schröter hat dieses Thema in einem lichtvollen und gut vorbereiteten Vortrag angepackt, den wir mit großer Freude gehört haben. Was waren seine Schlußfolgerungen?

Vor allem wurde gesagt, daß wir bis jetzt noch nicht die völlig befriedigende Kameraröhre im Fernsehen haben, die Röhre also, die zu gleicher Zeit empfindlich sein wird, bequem zu handhaben und vor allem in der Massenanfertigung billig herzustellen ist. Dr. Schröter hat uns gesagt, daß wir mit dem augenblicklichen Vidikon in den Sichtbereich dieses Zieles gelangt sind. Er hat die Richtungen angedeutet, in denen die Forschung sich weiterentwickeln muß, um das Ziel völlig zu erreichen.

Die Entwicklung neuer Röhren beginnt erst

In einem hat er besonders recht. Es ist heute höchstwahrscheinlich, daß die Zukunft der Signalerzeugung im schwarz-weißen und im farbigen Fernsehen auf dem Gebiet der Photoleitfähigkeit liegt. Bedeutet das nun, daß die verbleibenden Schwierigkeiten, die dem Laien als untergeordnet erscheinen mögen, nun bald überwunden sein werden? Das ist höchst unsicher.

Die Technologie photoleitender Schichten ist eines der schwierigsten und heikelsten Kapitel im gesamten Gebiet der Elektronenröhrenfertigung und in der Tat mehr als eine Frage der photoemittierenden Schichten selbst. Und diese zuletzt genannte Technologie macht heute noch Fortschritte, obgleich die Laboratorien und Fertigungsstellen während der ganzen letzten 30 Jahre das Gebiet bearbeitet haben. Es ist absolut möglich, daß noch Jahre vergehen werden, ehe wir am Ende zur fabrikationsmäßigen, billigen Massenherstellung fähig sein werden. Photoleitfähige Bildaufnahmeröhren müssen gleichzeitig hinreichend kleine Nachzieherscheinungen und hinreichend lange Lebensdauer haben, zusammen mit einer Empfindlichkeit, die zumindest den heutigen Wert hat. Wir wollen uns manchmal an die Jahre erinnern, die vergehen mußten, ehe das Ikonoskop Anlaß zur Entwicklung des Superikonoskops gab und das Superikonoskop zum Orthikon und zum Superorthikon führen konnte.

Sie haben sicher bei der Gelegenheit bemerkt, daß eine sehr kleine Anzahl von Vorträgen im Rahmen unserer Tagung zu diesem Thema gehalten worden ist. Das bedeutet aber nicht, daß die Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet verlangsamt oder spärlicher durchgeführt werden. Es bedeutet nur, daß technologische Fragen keine beliebten Themen für wissenschaftliche Vorträge bilden.

Das Abtastung von Farbfilmen

Wir haben wenig über Abtastung von Farbfilmen gehört. Nur ein Vortrag von allerdings wesentlicher Bedeutung ist hierüber gehalten worden, und überhaupt keiner zur Frage der Registrierung von Farbfernsehsendungen. Das ist sehr bedauerlich. Während der gesamten Entwicklung des Hörrundfunks ist ein ständiger Hang zur Abstrahlung konservierter Sendungen vorhanden gewesen, und immer bestand die Neigung, solche konservierten und vorbereiteten Sendungen den Direktsendungen aus dem Studio vorzuziehen. Das Verfahren der Vorkonservierung ist heute im Hörrundfunk nahezu allgemein, und die Gründe dafür sind höchst einleuchtend.

Die Herstellung eines Programmes ist auf dem Umweg über die Tonbandkonserve sowohl billiger als auch bequemer. Die Hörerschaft für dieses Programm kann wesentlich vergrößert werden. Bei der Sendung einfarbiger Fernsehprogramme zeigt sich heute die deutliche Tendenz zu demselben Entwicklungsweg. Die Zahl der Sendungen im Fernsehrundfunk von zuvor hergestellten Filmaufzeichnungen wächst ständig. Darüber hinaus wird der größere Teil direkt gesendeter Programme auf 16mm-Film während der ursprünglichen Übertragung aufgezeichnet, und die so hergestellten Aufzeichnungen kann man für künftige erneute Sendungen verwenden. Es ist nicht erstaunlich, daß dadurch das Interesse für die Aufzeichnung von Videosignalen auf Magnetband entstanden ist, und wir wissen, daß schwarz-weiße Fernsehprogramme heute beginnen, so aufgezeichnet zu werden.

Alternativen zum Farbfilm ?

Nun ist bei Farbfernsehprogrammen, deren Herstellung wesentlich teurer ist als im Falle der schwarzweißen Äquivalente, der Wunsch nach Aufzeichnung noch größer. Zu gleicher Zeit muß man bedenken, daß die Schwierigkeiten, einen Farbfilm im Fernsehstudio herzustellen und anschließend wieder abzutasten und in saubere Fernsehsignale umzuwandeln, tatsächlich sehr groß sind. Hierauf werden wir weiter unten noch zurückkommen. Auch sind die Kosten für ein solches Verfahren untragbar hoch. Immerhin wird die Aufzeichnung von Farbfernsehprogrammen wahrscheinlich eine wirtchaftliche Notwendigkeit werden, wenn der farbige Fernsehrundfunk als Mittel der öffentlichen Unterhaltung eingesetzt werden soll. Was bietet sich als Lösung an? Heute macht es nicht den Eindruck, daß sie auf photographischem Gebiet liegen wird, und deshalb sind wir erstaunt darüber, daß während der Tagung keine Vorträge oder Diskussionen über das Thema der magnetischen Aufzeichnung von Farbfernsehsignalen gehalten worden sind.

Teil 5. Die Farbfernseh-Empfängerröhren

Wir haben schon erwähnt, welche Rolle die Optik bei der Wiedergabe von Farbfernsehbildern gespielt hat. Wir wollen jetzt die Bildröhre selbst betrachten. Sind wir mit ihrem augenblicklichen Stand zufrieden?

Die Wiedergaben, die man mit augenblicklichen Farbfernsehempfängerröhren erreicht, haben guten Unterhaltungswert. Man könnte sich eine höhere Gesamthelligkeit wünschen, aber das wird verzögert — das hat uns Dr. Klasens gezeigt — durch die augenblicklichen Schwierigkeiten, die der Herstellung geeigneter roter Phosphore entgegenstehen.

Es verbleibt natürlich eine andere Schwierigkeit, die in verschiedenem Maße sämtlichen heute bekannten Farbfernsehröhren anhaftet. Die Technik der Elektronenröhren hat seit 1939 einen stetigen Hang in Richtung auf große Präzision bei der Herstellung und Montage der Elektroden und Isolierteile gezeigt. Magnetrons für Millimeterwellen, traveling-wave-Röhren aller Gattungen, Scheibentrioden, kleine Klystrons usw. sind Röhren, bei denen hohe Präzisionsmechanik und Vakuumtechnik sich begegnen müssen. Alle diese Röhrentypen haben sich durchgesetzt, und ihre hohen Preise waren kein Hindernis.

Den Focus auf wirtschaftliche Produktion setzen

Das ist auch bei Farbfernsehröhren nicht der Fall. Bei diesen großen Röhren, die man im allgemeinen mit drei Strahlerzeugungssystemen ausstatten muß, mit einer Ausblendmaske oder mit engmaschigen Gittern von großen Gesamtabmessungen, besteht der Bedarf nach hoher Präzision, die auch beim Pumpen und Ausheizen der Röhren nicht verlorengehen darf, zusammen mit der Notwendigkeit einer preiswerten Herstellung. Die Erfüllung aller dieser Anforderungen ist bisher nur mäßig gelungen. Es werden künftige stetige Fortschritte erzielt werden, und sie müssen es werden, bevor eine wirtschaftliche Möglichkeit der Fertigung erreicht ist.

Einer der interessantesten Wesenszüge ist es hierbei gewesen, daß Röhren mit Führungsstrahl zur Diskussion gekommen sind, bei denen die mechanischen Schwierigkeiten, die bei der Konstruktion der Röhre selbst auftreten, auf Kosten einer komplizierteren Schaltungstechnik vereinfacht werden konnten, die man in Verbindung mit den Bildröhren brauchte. Diese Verlagerung der auftretenden Probleme von der Vakuumtechnik zur Schalttechnik dürfte ein gesundes Prinzip bei der künften Entwicklung sein.

Aktuelle Probleme - Hoffen auf die Elektronik

Es bestehen noch zwei andere große Probleme bei der Entwicklung von Bildröhren, über die während dieser Tagung nicht gesprochen wurde, weil niemand sie gerne erwähnt. Das erste Problem liegt daran, daß die einzige Anordnung, die uns bei der Umwandlung elektrischer Signale in räumlich verteilte Helligkeitsschwankungen bisher befriedigt, die Kathodenstrahlröhre ist. Und diese Braunsche Röhre ist ein nichtlineares Gerät, ihr Gammawert ist immer wesentlich größer als 1 und außerdem ist er variabel. Das führt zu Komplikationen, die beim Schwarzweiß-Fernsehen noch erträglich waren. Das ist beim Farbfernsehen nicht mehr der Fall.

Die größte verbleibende Schwierigkeit bei der Herstellung und Übertragung von Farbfernsehsignalen entsteht nur durch die Notwendigkeit, daß man drei unabhängige Gammakorrekturen gebraucht, die abgeglichen werden müssen. Die Linearität läßt sich entlang der gesamten Übertragungskette und im Empfänger, zum mindesten nicht mit der hinreichenden Genauigkeit wieder herstellen. Man muß gestehen, daß uns im Augenblick kein klarer Weg bekannt ist, wie man diese Situation verbessern könnte. Hier liegt ein wichtiges Feld für künftige Forschung, welches im Augenblick besonders unbearbeitet erscheint.

Das zweite Hauptproblem, das ich erwähnte, liegt darin, daß beim Aufbau eines sichtbaren Bildes mit einer Braunschen Röhre die Helligkeitssignale, die man dem Schirm zuleitet und die Helligkeit selbst, die über den Schirm verteilt wird, beide über eine gemeinsame Quelle erzeugt und gesteuert werden, durch den Elektronenstrahl. Nun pflegte ein Physiker, der in meinen Studientagen in Frankreich sehr bekannt war, Prof. H. Bouasse, zu sagen, daß immer, wenn in einem Apparat ein einzelnes Glied zwei verschiedene Funktionen zu erledigen hat, es beide Aufgaben nur ungenügend erfüllen würde. Die heutigen Fernsehbildröhren beweisen dieses Prinzip geradezu.

Neue Ideen werden verlangt

Die Situation würde wesentlich günstiger, wenn der Elektronenstrahl bei kleinem Energiepegel die notwendige Information nur über die Verteilung der Energie allein liefern brauchte, während die entsprechende Energie selbst durch eine irgendwie geartete Lichtschleuse geliefert werden könnte, die proportional zu den Informationsamplituden mehr oder weniger geöffnet werden würde. Es ist nur berechtigt, wenn man hier sagt, daß die Bedeutung dieses Problems schon vor Jahrzehnten erkannt wurde, und daß das Problem der Lichtschleuse seitdem ständig bearbeitet worden ist.

Es sind zahlreiche Vorschläge gemacht worden, von denen drei oder vier durch entwickelt worden sind. Ein Vorschlag von Fischer in Zürich wird noch jetzt weiter erprobt. Aber während zahlreiche dieser Ideen in ihren Grundprinzipien sehr interessant sind, so müssen wir doch gestehen, daß wir noch heute keine ausgereifte Lichtschleuse zur Verfügung haben. Solange dieser Zustand anhält, besteht wenig Hoffnung, daß man die augenblicklichen Begrenzungen in bezug auf Größe, Helligkeit und Gradation unserer Fernsehbilder überwinden wird.

Ich komme zum Schluß.

Am Ende des zweiten Weltkrieges brach das Schwarzweiß-Fernsehen auf uns herein und brachte rasch eine fieberhafte und fast romantische Atmosphäre. Das lag wahrscheinlich an dem extremen Tempo und der Bedeutung der Entwicklung auf dem Gebiet der Elektronik in der vorangegangenen Periode. Ich habe den Eindruck, daß bei der Geburt des Farbfernsehens diese Atmosphäre des unvergleichlichen Aufschwungs verantwortlich war für einen gewissen Mangel an Einsicht seitens der Industrieführer über die bestehenden Grenzen und die wirtschaftlichen und technischen Probleme.

Man glaubte, so möchte ich meinen, daß die verbleibenden kleinen Schatten bald durch die fortschreitende Entwicklung beseitigt sein würden. Man glaubte, daß die Entwicklung nicht verzögert, ja daß sie sogar anwachsen würde. Darf ich in diesem Augenblick auf das Niveau des platten Vergleiches absinken? Erinnern wir uns, daß ein galoppierendes und ein durchgehendes Pferd auf den ersten Blick gleich schnell laufen. Auf die Dauer behandeln sie ihre Reiter völlig verschieden. Heute trabt das Pferd, auf dem das Farbfernsehen reitet. Es wird eines Tages sein Ziel erreichen, und währenddessen werden unsere Laboratorien, die seit 1945 zu sehr angekurbelt worden sind, zum mindesten in der Lage sein, ruhig über die wesentlichen verbleibenden Probleme zu arbeiten.

Ein letztes Wort.

Ich habe manchmal im Verlaufe meines Vertrages gesagt, daß unsere augenblicklichen Bilder befriedigend seien. Lassen Sie mich meine Meinung klarer ausdrücken. Von 1917 bis 1918 lebte ich in einem französischen Provinznest, in welches die amerikanischen Truppen die ersten Kinobilder mit Charly Chaplin brachten. Allgemein bewunderte man sie als technisch ausgezeichnet. Dennoch war das Flimmern dieser Bilder abscheulich, die Bildauflösung schlecht, das Korn schrecklich und die Gradation überhaupt nicht vorhanden.

Mein Rat an jeden Fernsehingenieur, falls er ihn nicht vergißt, besteht darin, einmal oder zweimal im Monat ins Kino zu gehen, um dort zu sehen, wie gut ein schwarzweißes Bild sein kann, und wie weit die Kinotechnik noch davon entfernt ist, wirklich vollkommene Farbbilder zu machen.

Wir wollen uns erinnern, daß auf sämtlichen Verfahren der Farbwiedergabe ein Mehltau liegt. Sie alle sind schwierig, ihre Entwicklung ist immer langsam, verwickelt und kostspielig gewesen. Das ist in der Textilindustrie der Fall gewesen, das war genauso beim farbigen Druck, und es traf für die Farbphotographie zu. Erinnern Sie sich an die Entwicklung der Farbphotographie. Am Ende des neunzehnten Jahrhunderts machte Lippmann in Paris die ersten Farbphotographien, bei denen er das Interferenzverfahren benutzte.

Rückblick und Ausblick

Um 1910 herum erfand Louis Lumiere das Autochromverfahren. Es wurde im Jahre 1918 in kleinem Rahmen industriefähig gemacht. Schließlich entstand aus der Autochromplatte bereits eine Ausblendanordnung, und ich habe noch eine Sammlung von Bildern, die etwa von 1925 stammt. Wir mußten dann bis 1936 warten, bis der nächste Schritt möglich war, und wir müssen zugeben, daß im Jahre 1957 das Kodachromverfahren, eine bewundernswerte Leistung, immer noch zu teuer ist, um universell etwa in der Kinotechnik verwendet werden zu können.

Die nüchterne Einschätzung dieser historischen Tatsachen wird den letzten Erfolg sicherstellen, den wir in dem von uns betriebenen industriellen Abenteuer anstreben, dem Farbfernsehrundfunk.

Dies, meine Damen und Herren, ist es, was ich beim Anhören Ihrer Vorträge während dieser ersten Tagung über die physikalischen Probleme des Farbfernsehens gelernt habe, die in Paris in einem Jahre hoher Technisierung, großer Unruhe und spärlicher Glaubenswerte im Jahre 1957 stattgefunden hat.

Ein Vortrag am Ende der internationalen Farbfernsehtagung in Paris am 6. Juli 1957.


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