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2. Fernsehnormen

2.1 Bild  (Schwarzweiß)

Zunächst etwas Geschichte: Am Anfang war das Schwarzweißfernsehen. Der Sender übertrug ein Helligkeitssignal. Dieses wird im Fachjargon als sogenanntes Luminaz-Signal definiert. Es wurde im Fernseher mit Hilfe eines Rasterstrahls wiedergegeben. Dieser Rasterstrahl läuft in Zeilen von links oben nach rechts unten. Beim ersten Durchlauf werden allerdings nur die Zeilen 1, 3, 5 usw. (also die ungeraden Zeilen) angezeigt. Am Ende einer Zeile folgt in der Luminanzsignal ein Synchronisationssignal, das den Fernseher auffordert, den Rasterstrahl nach links in die übernächste Zeile zu stellen. Das heißt ,ist eine Zeile am Bildschirm geschrieben z.B. die Erste ,folgt anschließend der Ersten die Dritte Zeile. Ist der Rasterstrahl rechts unten angelangt, folgen drei Synchronisationssignale, die den Rasterstrahl wieder nach links oben befördern. Dann kommt eine kleine Pause, um dem Rasterstrahl Zeit zu geben, von rechts unten nach links oben zu hüpfen. Diese Pause ist die berühmte Austastlücke. Im nächsten Durchlauf werden die geraden Zeilen (2, 4, 6 usw.) dargestellt. Jeder Durchlauf stellt also ein Halbbild (engl.: half frame oder manchmal auch video field genannt) dar. Zwei Halbbilder ergeben ein Vollbild. Dieses Verfahren (erst ungerade, dann gerade Zeilen) wird interlaced (Zeilensprungverfahren, siehe Abb.1) genannt und wurde aufgrund der technisch beschränkten Möglichkeiten (maximale horizontale Geschwindigkeit des Rasterstrahls; ca. 15 kHz) gewählt.

  Abb.1



In Europa (so wie Asien, Australien und Afrika) und den USA (so wie Japan, Kanada, Südamerika und einige Pazifikinseln) wurden von Anbeginn (wegen der verschiedenen Netzfrequenzen) verschiedene Standards etabliert (Tab 1):

  USA EUROPA
Netzfrequenz 60Hz 50Hz
Frames (Bilder je Sekunde) 30 25
Zeilenzahl je Frame 525 625

 

2.2 Bild (farbig)

Irgendwann um 1953 (USA) bzw. 1967 (Europa) sah man sich plötzlich in der Lage, das Schwarzweißfernsehen farbig zu machen, ohne dabei auf die Kompatibilität verzichten zu müssen. (Vorher gab es Versuche mit inkompatiblen Systemen, die aber von der Qualität her noch schlechter waren.) Dem Luminanz-Signal wurde huckepack ein Farbsignal (Chrominanz) aufgeladen. Dabei ging man wie folgt vor: Die Farbe besteht aus einem roten, einem grünen und einem blauen Anteil (RGB); alle drei Anteile in der Summe ergeben wieder die Helligkeit (Luminanz), die üblicherweise als Y bezeichnet wird. Es reicht also aus, zusätzlich zu Y die Differenz zwischen Y und R sowie die Differenz zwischen Y und B zu übertragen; G lässt sich dann errechnen.

Für die Farbcodierung wurde in den USA zunächst NTSC entwickelt. Dabei wird eine Differenz in die Amplitude moduliert, die andere in die Phase des Farbträgers. Dieses Methode nennt man auch Quadraturmodulation. Dieses System hat allerdings Schwächen, die man für Europa ausbügeln wollte. Mehr als ein Jahrzehnt später kam aus deutschen Landen NTSC mit Sicherheitsgurt: PAL. Gleichzeitig zu PAL wurde in Frankreich ein neuer Ansatz (unabhängig von NTSC; nicht mit Quadraturmodulation) geboren: SECAM.

 

  2.2.1  NTSC

NTSC steht für Never the same Color (naja, nicht ganz), eher für etwas wie National Television Standards Committee, was aber damit ausgedrückt werden soll ist, daß das unter 2.2 beschriebene Verfahren ohne Modifikationen umgesetzt wurde. Der gravierende Nachteil ist, daß wenn es bei der Übertragung zu Phasenverschiebungen kommt, die Farben verfälscht werden (z. B. Hautfarbe als Olivgrün oder Knallrosa). NTSC-Fernsehgeräte haben einen Regler, um entsprechende Korrekturen vorzunehmen.

Hauptsächlich wird die NTSC-Farbcodierung heute auf ein SW-Bild mit 525 Zeilen, von denen ca. 480 zu sehen sind, bei einer Wiederholrate von 60 Hz interlaced, also 30 Vollbilder je Sekunde, angewendet. Das Composite-Signal (Kombination aus Luminanz und Chrominanz ,also Helligkeits- und Farbsignal) besteht aus der Luminanz und der bei 3,58 MHz aufmodulierten Chrominanz. So wird es in den USA, Kanada und Japan verwendet.

Spricht man im allgemeinen von NTSC, so meint man üblicherweise nicht direkt die Technik der Farbcodierung, sondern die Kombination 525/60/NTSC.

 

  2.2 PAL

Da Europa ein paar Jahre später am Zug war, machte man sich etwas mehr Gedanken, um das NTSC-Problem (siehe 2.2.1) auszuschalten. Die Lösung hieß PAL. PAL steht für Phase Alternating Line, was bedeutet, daß zwischen der Chrominanz (Farbsignal) der einzelnen Zeilen eine Phasendrehung um 180 Grad besteht, die für den Ausgleich von Übertragungsfehlern sorgt, indem als Farbanteile jeweils die Mittelwerte über zwei Zeilen verwendet werden. (Kleiner Haken: Dafür kann nicht an jeder Stelle des Bilds jede beliebige Farbe verwendet werden. Die Wahl der Farbe ist abhängig von der Farbe in der Zeile darüber. Das hat aber keinen sichtbaren Einfluss auf das Bild.

Hauptsächlich wird die PAL-Farbcodierung heute auf ein SW-Bild mit 625 Zeilen, von denen ca. 580 zu sehen sind, bei einer Wiederholrate von 50 Hz interlaced (siehe oben), also effektiv 25 Vollbilder (Frames) je Sekunde, angewendet. Das Composite-Signal (Kombination aus Luminanz und Chrominanz) besteht aus der Luminanz und der bei 4,43 MHz aufmodulierten Chrominanz. So wird es in Westeuropa (außer Frankreich) und in Australien verwendet.

Spricht man im allgemeinen von PAL, so meint man üblicherweise nicht direkt die Technik der Farbcodierung, sondern die Kombination 625/50/PAL.

Die erste (1) und die letzte Zeile (625) des ungeraden Halbbilds haben jeweils nur die halbe Länge, damit beide Halbbilder insgesamt die gleiche Länge haben.

 

2.3 SECAM

SECAM benutzt zur Farbübertragung im Gegensatz zu PAL und NTSC nicht eine Trägerfrequenz, sondern zwei. Und während PAL und NTSC Quadraturmodulation anwenden (man kann es auch als eine Kombination von Amplituden- und Phasenmodulation betrachten), verwendet SECAM die stabilere Frequenzmodulation, wobei nur jeweils eine der beiden Farbkomponenten abwechselnd übertragen wird (daher zwei Träger).

SECAM erreicht dadurch, ebenso wie PAL, stabile Farbtöne und vermeidet die Kinderkrankheiten von NTSC, hat aber wegen der Frequenzmodulation den Nachteil, daß der Farbträger immer in voller Amplitude vorhanden ist, und so bei farblosen Bildpartien Störmuster im Bild hervorruft.

In den meisten Ländern, die sich für SECAM entschieden haben, geschah dies aus politischen Motiven: Das Erfinderland Frankreich wollte durch eine von den Nachbarn abweichende Norm Importe von Fernsehgeräten erschweren und die heimische Industrie begünstigen (dieser Plan ging nicht auf, sondern man handelte sich nur Nachteile mit Inkompatibilitäten ein). Im damaligen Ostblock wollte man den Empfang von westlichen Sendern durch eine inkompatible Norm erschweren (augenfällig beim Beispiel DDR, wo dies jedoch nicht glückte, da die Schwarzweißnorm zu der der Bundesrepublik kompatibel blieb).

Im allgemeinen unterscheidet man sprachlich zwischen SECAM-West und SECAM-Ost, weil die Norm in verschiedenen Frequenzbereichen gesendet wird und deshalb die Empfänger nicht zwangsläufig beides können.

Zu allem Überfluss gibt es SECAM auch noch in zwei verschiedenen Aufzeichnungsvarianten auf VHS-Video. Prinzipiell kann SECAM-West und SECAM-Ost gleich auf Video aufgezeichnet werden. Da aber in den SECAM-Ost-Ländern (vor allem Naher Osten) auch PAL gebräuchlich ist, hat man den PAL-VCR eine Möglichkeit gegeben, auch SECAM-Signale aufzunehmen. Dieses Aufzeichnungsformat ist aber inkompatibel zu einer normalen SECAM-Aufnahme und nennt sich MESECAM. Im allgemeinen gilt also, daß Frankreich normales SECAM als Aufzeichnungsnorm benutzt, während Osteuropa und der Nahe Osten MESECAM verwenden.

 

2.4 Übersicht der Sendenormen

siehe auch

Unter den vorhergehenden Überschriften sind mehrere Farbfernsehsysteme vorgestellt worden. Jedes besteht aus den zwei Komponenten a) Zeilenzahl/Frequenz und b) Farbsystem. Die genannten Kombinationen sind die gebräuchlichsten (und für uns am interessantesten). Natürlich sind auch andere Kombinationen denkbar und werden teilweise auch tatsächlich eingesetzt.

Nun stellt sich abschließend die Frage: In welchem Land der Erde wird welches System eingesetzt? (Abb.2)

 

Die Antwort ist leider nicht ganz einfach, weil es noch mehr Unterschiede gibt. Da wäre noch der Frequenzbereich, in dem terrestrische Ausstrahlungen durchgeführt werden und die Methode, mit der der Zuschauer mit Stereo-Ton versorgt wird. Man unterscheidet folgende Möglichkeiten :

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Vielen Dank an   Roland   ww.2cool4u.ch   , der Texte und Bilder für die "TV-Signale" erstellt hat

 

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