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Kapitel 8 (Seite 104) Das SECAM-Verfahren

Vorbemerkung

Das SECAM-Verfahren entstand ebenso wie das PAL-Verfahren mit dem Ziel, das NTSC-Verfahren so zu variieren, daß Phasenfehler bei dem Übertragen der Farbinformation vom Coder des Senders bis zum Decoder des Empfängers keine Farbverfälschungen bei der Bildwiedergabe hervorrufen.
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Prinzip des SECAM-Verfahrens

Das SECAM-Verfahren beruht auf dem Gedanken, daß man ohne wesentliche Qualitätseinbuße die Vertikalauflösung bei der Farbwiedergabe verringern kann, da die Fähigkeit des menschlichen Auges, Farbunterschiede bei sehr kleinen Einzelheiten wahrzunehmen, ohnehin beschränkt ist (siehe Seite 33).

Außerdem ist vorausgesetzt, daß sich der zeitliche Verlauf der Farbinformation von einer Zeile zur zeitlich darauf folgenden Zeile nur unwesentlich ändert, was durch Versuche an einer Vielzahl von übertragenen Farbfernseh-Bildern bestätigt wurde.

Die für das Übertragen der Farbinformation erforderlichen zwei Komponenten, Farbton und Farbsättigungsgrad (bzw. die zwei Farb-Differenzsignale) brauchen deshalb nicht gleichzeitig (simultan) übertragen zu werden. Man kann sie in jeweils zwei zeitlich aufeinander folgenden Zeilen nacheinander (sequentiell) übertragen.

Im Empfänger setzt man dann die gesamte Farbinformation aus den in zwei aufeinander folgenden Zeilen übertragenen Komponenten zusammen. Dazu ist ein Speicher (eine Verzögerungsleitung) erforderlich, mit dem die Signalfolge einer Zeile für die Dauer einer Zeilenperiode gespeichert wird, so daß sie mit der Signalfolge der nächsten Zeile gemeinsam verarbeitet werden kann.

Hieraus ist die Bezeichnung SECAM (sequentielle a memoire) entstanden, die besagt, daß es sich bei diesem Verfahren um ein sequentielles Übertragen mit Speichern handelt.

Modulation beim SECAM-Verfahren

Beim NTSC- und beim PAL-Verfahren wird die Quadratur-Modulation mit unterdrücktem Farbträger angewendet, bei der der Zeiger des (modulierten) Farbart-Signals ein genaues Abbild des Primär-Farbart-Signals ist. Damit werden beide Komponenten der Farbinformation, nämlich Farbton und Farbsättigung (bzw. die zwei Farb-Differenzsignale), gleichzeitig übertragen.

Da man beim SECAM-Verfahren beide Komponenten der Farbinformation nacheinander überträgt, ist hier keine Quadratur-Modulation erforderlich. Die Modulationsart kann frei gewählt werden.

Für das SECAM-Verfahren wurde Frequenz-Modulation des Farbträgers mit den Farb-Differenzsignalen (R-Y) und (B-Y) festgelegt, wobei der Farbträger nicht unterdrückt ist.

Die Farbträger-Frequenz wird etwa ebenso wie beim NTSC- oder beim PAL-Verfahren gewählt. Die Modulation erfolgt unsymmetrisch, d. h. +350 kHz und -506 kHz vom Farbträger.

Das sequentielle Übertragen des mit dem Farb-Differenzsignal (R-Y) frequenzmodulierten Farbträgers und des mit dem Farb-Differenzsignal (B-Y) frequenzmodulierten Farbträgers ist von Übertragungsfehlern weitgehend unabhängig:

Farbtonverfälschungen durch Phasenfehler sind ausgeschlossen, weil der Farbton hier nicht mit einer Phasenbeziehung gegeben ist.

Ein Blick auf die schwarz-weiß Kompatibilität

Verfälschungen des Farbsättigungsgrades und des Farbtons könnten auftreten, wenn die Amplituden der Farb-Differenzsignale auf dem Übertragungsweg beeinflußt würden. Das ist bei Frequenz-Modulation unmöglich, falls die Eingangs-Signale so groß sind, daß ihre Amplituden vor der Demodulation begrenzt werden können.

Bei der angewandten Frequenz-Modulation ist der Farbträger nicht unterdrückt. Er tritt sogar besonders stark bei wenig gesättigten Farben auf, so daß er beim Empfang einer Farbfernseh-Übertragung mit einem Schwarz-Weiß-Fernseh-Empfänger besonders stark stören würde. Deshalb muß der Farbträger im Coder des Senders abgeschwächt werden.

Das geschieht mit einem auf die Farbträger-Frequenz abgestimmten Serienresonanzzweig, dessen Wirkung so ist, daß der Farbträger für wenig gesättigte Farben bei der Wiedergabe im Schwarz-Weiß-Fernseh-Empfänger nicht stört. Auf diese Weise erreicht man etwa die gleiche Qualität wie beim NTSC- oder PAL-Verfahren.

Die Schwächen von SECAM

Die für die Farbinformation zur Verfügung stehende Bandbreite ist im Interesse der Kompatibilität begrenzt. Daraus folgt ein relativ kleiner Frequenzhub.

Das bedeutet, daß die Farb-Differenzsignale (R-Y) und (B-Y) vor der Modulation erheblich kleinere Beträge als beim NTSC- und beim PAL-Verfahren haben.

Damit ergibt sich beim SECAM-Verfahren eine größere Anfälligkeit gegen Rauschstörungen als beim NTSC- oder beim PAL-Verfahren.

Bei kleinen Werten der Eingangsspannung treten Rauschstörungen in der Farbwiedergabe (Farbrauschen) auch dann auf, wenn das Bild in bezug auf seine Leuchtdichteverteilung noch nicht nennenswert verrauscht ist. Das Farbrauschen zeigt sich vor allem als farbiges Ausreißen der Konturen.

Gegenmaßnahmen

Zum Herabsetzen des Farbrauschens wendet man die Hilfsmittel an, die man z. B. auch beim UKW-Rundfunk ausnützt:
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  • • Man arbeitet auf der Senderseite mit einer Pre-Emphasis. Sie besteht darin, daß das aufzumodulierende Signal im Bereich seiner höheren Frequenzen angehoben wird. Die damit gegebene Anhebung der Signale im Bereich höherer Modulations-Frequenzen wird im Empfänger nach der Demodulation rückgängig gemacht (De-Emphasis).
  • • Außerdem verwendet man im Empfänger vor den FM-Demodulatoren Begrenzer-Schaltungen, mit denen man den AM-Rauschanteil beseitigt.

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SECAM-Schalter

Im Coder des Senders ist ein Umschalter erforderlich, mit dem an den FM-Modulator zeilenweise abwechselnd die Farb-Differenzsignale (R-Y) und (B-Y) gelegt werden.

Im Empfänger braucht man einen entsprechenden Umschalter, mit dem die senderseitige Umschaltung wieder rückgängig gemacht werden muß. Dieses Umschalten wird mit den Zeilen-Synchronisier-Impulsen bewirkt.

Damit jeweils die (B-Y)-Komponente des Farbart-Signals an den (B-Y)-Teil des Empfängers und die (R-Y)-Komponente des Farbart-Signals an den (R-Y)-Teil des Empfängers gelangen, werden während des Bildrücklaufs frequenzmodulierte Kennimpulse übermittelt, die diese Zuordnung sicherstellen.

Blockschaltplan des SECAM-Coders

Der SECAM-Coder (Bild 8.01) ist im Prinzip ähnlich aufgebaut wie der NTSC-Coder (vgl. Bild 6.09): Bezüglich der Farbfernseh-Kamera, der Gamma-Korrektur, des Generators für das AS-Signal und den Farbträger sowie der Matrix-Schaltungen für das Leuchtdichte-Signal (T-Matrix) und die die Farbart kennzeichnenden Signale bestehen keine prinzipiellen Unterschiede.

Auch die Verzögerung im Zuge des Y-Signal-Weges ist in beiden Codern gleichermaßen enthalten.

Die Unterschiede beziehen sich auf den Coder-Abschnitt zwischen dem Ausgang der I-Q-Matrix bzw. der (R-Y)-(B-Y)-Matrix und dem im Ausgang des Coders liegenden Summierungsblock.

Den Eingang dieses Coder-Abschnittes bildet der Zeilenschalter, mit dem von Zeile zu Zeile zwischen dem Farb-Differenzsignal (R-Y) und dem Farb-Differenzsignal (B-Y) umgeschaltet wird. Er wird mit dem Horizontal-Impuls gesteuert.

Auf den Zeilenschalter folgen die Pre-Emphasis-Schaltung und der FM-Modulator. Daran schließen sich die Blöcke an, in denen die Farbart-Signale so modifiziert werden, daß die Forderungen nach Kompatibilität hinreichend erfüllt werden. Dies ist wegen des hier mit übertragenen Farbträgers notwendig.

Zunächst schwächt man den Farbträger so weit, daß auch bei wenig gesättigten Farben keine wesentliche Störung des Bildes durch den Farbträger im Schwarz-Weiß-Fernseh-Empfänger entsteht.

Dieses Schwächen bedeutet eine Einsenkung im Frequenzband, was zur Bezeichnung »Anti cloche« (Gegenglockenform) geführt hat (Bild 8.02).

Wenn das Leuchtdichte-Signal in diesem Frequenzbereich mit hohen Scheitelwerten auftritt, würde das eben erwähnte Schwächen des Farbträgers und der benachbarten Anteile der Farbart-Signale zu einem Beeinflussen der Farbwiedergabe von Seiten des Leuchtdichte-Signals (Cross Color, Farbübersprechen) führen.

Um dieszu verhindern, wird das Leuchtdichte-Signal über einen Bandpaß (3 ... 5) MHz an einen Gleichrichter-Eingang geführt. In dem Gleichrichter entsteht eine Regelspannung. Mit ihr wird die Verstärkung für die Farbart-Signale bei größerem Anteil des Leuchtdichte-Signals im Frequenzbereich von (3 ... 5) MHz angehoben (zusätzliche Amplituden-Modulation).

So erreicht man, daß die Farbart-Signale dann höher verstärkt werden, wenn das Leuchtdichte-Signal im Frequenzbereich des Farbsignals erhebliche Anteile hat. Wegen der angewendeten Frequenzmodulation hat dieses Anheben keine nachteiligen Folgen für die Farb-Übertragung, weil es im Empfänger durch die dort angeordneten Begrenzer ohne Auswirkung auf die demodulierten Signale bleibt.

Beim SECAM-Verfahren sind Kennimpulse (Identifikations-Impulse) zum Erreichen der phasenrichtigen Zeilenumschaltung im Empfänger notwendig. Dabei handelt es sich um frequenzmodulierte Impulse, die während jeder Bild-Austastlücke gesendet werden.

Blockschaltplan des SECAM-Farbfernseh-Empfängers

Der in Bild 8.03 dargestellte Blockschaltplan weicht von dem Blockschaltplan des NTSC-Empfängers (vgl. Bild 6.10) nur hinsichtlich seines Farbteils ab.

Übereinstimmend mit dem Blockschaltplan des NTSC-Empfängers sind im Farbteil links der Chroma-Verstärker und rechts die Matrix mit Verstärker, worin die Steuerspannungen für die Farbfernseh-Bildröhre gewonnen werden, eingetragen.

Das Rechteck, das den Chroma-Verstärker darstellt, enthält den Vermerk »mit Amplituden-Korrektur«. Damit wird angedeutet, daß die Amplituden der Farbart-Signale im Frequenzbereich des Farbträgers angehoben werden. Mit dem Anheben (Bild 8.04) gleicht man das Absenken aus, das für diesen Frequenzbereich im Sender vorgenommen wird, um in Schwarz-Weiß-Fernseh-Empfängern die Farbträgerstörungen abzuschwächen. Dem Frequenzgang der das Anheben bewirkenden Entzerrerschaltung gemäß wird sie gelegentlich Cloche-Schaltung (Glockenschaltung) genannt.

Von dem einen Ausgang des Chroma-Verstärkers führt ein Signalweg unmittelbar und ein zweiter Signalweg über eine Einzeilen-Verzögerungsanordnung sowie einen nachgeschalteten Verstärker auf den Umschalter, mit dem die zwei Komponenten des Farbart-Signals jeweils auf die ihnen zugeordneten beiden Blöcke geschaltet werden.

Es handelt sich dabei um einen doppelpoligen Umschalter: Mit dem einen Umschaltkontakt bzw. der entsprechenden Diodenschaltung wird der (B-Y)-Demodulator mit dem anderen (R-Y)-Demodulator von Zeile zu Zeile wechselnd einmal an den unverzögerten und einmal an den verzögerten Signalweg gelegt.

Da es sich beim SECAM-Verfahren um Frequenz-Modulation handelt, enthält jeder der beiden zur Demodulation dienenden Blöcke außer einem Verstärker einen Begrenzer, einen Diskriminator und eine De-Emphasisschaltung.

Es geht weiter

Die Begrenzung und damit die bei der Farbwiedergabe auftretende Farbsättigung ist einstellbar.

Die Verstärker enden in Treiberstufen für die Diskriminatoren.

Diese sind ähnlich geschaltet wie die Ratio-Detektoren der Rundfunkempfänger. Die Forderungen, die an die Konstanz der hier verwendeten Diskriminatoren gestellt werden müssen, sind sehr hoch: Bereits geringe Verstimmungen können Ausgangs-Gleichspannungen bewirken, die den Weißabgleich der Farbfernseh-Bildröhre beeinträchtigen und damit großflächige Farbverfälschungen verursachen.

Von den Ausgängen der zwei Demodulator-Blöcke werden die Farb-Differenzsignale (B-Y) und (R-Y) an eine Matrix-Schaltung weitergegeben. In dieser entsteht zusätzlich das dritte Farb-Differenzsignal (G-Y) oder es werden unter Zuziehen des Leuchtdichte-Signals die Primär-Farbsignale R, G, B gewonnen.

Vom Chroma-Verstärker führt eine Leitung zum Kennimpuls-Verstärker. Dieser arbeitet mit einer astabilen Kippschaltung zusammen, die gemeinsam mit den Zeilen-Rücklauf-Impulsen den elektronischen Umschalter steuert.

Mit den Bild-Austastimpulsen werden aus den Zeilen-Signalen am Anfang eines jeden Halbbildes die Kennimpulse herausgetastet. Während der Umschalter von den Zeilen-Rücklauf-Impulsen synchronisiert wird, bewirken die Kennimpulse das phasenrichtige Umschalten, d. h. das Zuordnen der Komponenten des Farbart-Signals zu den richtigen Demodulatoren.

In dem Kennimpuls-Verstärker wird schließlich beim Ausbleiben der Kennimpulse die Spannung gewonnen, die den Farbsignalweg im Chroma-Verstärker sperrt.

Und ? Haben Sie alles verstanden ?

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