Farbfernsehen

Farbverfahren

Farbfernsehen

Farbige analoge Fernsehbilder sind eigentlich farbig überlagerte Schwarzweißbilder

Auch wenn Fernsehen eine europäische Erfindung ist, die verschiedenen Farbfernsehsysteme Europas (PAL und SECAM) basieren weitgehend auf dem amerikanischen NTSC-Format, welches weltweit 1953 die ersten farbigen Fernsehsendungen ermöglichte. Auch wenn wir inzwischen weitgehend digital und in diversen Codecs Fernsehen anschauen, sind die Ursprünge des Fernsehens noch immer präsent.

 

Eigentlich wäre es naheliegend gewesen, einfach die Informationen für ROT, GRÜN und BLAU abgekürzt RGB (die Bestandteile der additiven Farbmischung) zu übertragen. Doch die Signale sollten die Kompatibilität mit den älteren Schwarzweißgeräten sicherstellen, deshalb setzt sich das Farbbild aus folgenden Bestandteilen zusammen:

  • Das Helligkeitssignal (Luminanz), also das Schwarzweißbild.
  • Ein Farbdifferenzsignal (Chrominanzsignal) die Differenz von Rot minus Helligkeitssignal.
  • Ein zweites Farbifferenzsignal (Chrominanzsignal) die Differenz Blau minus Helligkeitssignal.

 

Rechenkünste und Bandbreite

So wird das Schwarzweiß-Bild von Farbinformationen überlagert, gewissermaßen coloriert. Dieses Verfahren nennt man auch YUV, damit ist gemeint, dass die Helligkeit aus der Summe von Rot, Grün und Blau besteht. Wenn wir also zusätzlich zur Helligkeitsinformation (Y), also dem Schwarzweißbild (Luminanz) noch die Farbinformationen übermitteln wollen, brauchen wir nicht wieder zusätzlich Rot, Grün und Blau zu übertragen. Es genügt, wenn wir zusätzlich die Differenz aus Helligkeit und Rot sowie die Differenz auf Helligkeit und Blau übertragen, daraus kann man den Wert für Grün errechnen. Auf diese Weise spart man Bandbreite beim Fernsehsignal.

 

Was die Auflösung und Schärfe angeht, so wird diese weitgehend durch das Schwarzweißbild bestimmt, während die Farbinformation mit weit geringerer Auflösung übertragen wird. Das hängt einerseits damit zusammen, dass unser Auge für Farben weniger Empfindlich ist als für Helligkeitsunterschiede, andererseits mit dem Umstand, dass die Signalbandbreite nicht zu groß werden durfte.

 

Wer früher VHS Kopien von VHS Kopien gezogen hat, konnte die Konsequenzen dieser schmalen Farbinformationen im Ergebnis betrachten - oft hing das Farbbild verschoben neben dem Schwarzweißbild, ein unschöner Bildfehler.

 

NTSC

Die Abkürzung NTSC bedeutet "National Television Standards Committee", wegen der entscheidenden Schwachstelle des Systems wird es aber auch gerne ironisch mit "Never The Same Colour" beschrieben. Kommt es nämlich auf dem Übertragunsweg zu Phasenverschiebungen im Signal (Das kann bei Antennenempfang durch zu dicht nebeneinander stehende Antennen, durch Häuserfassaden etc. vorkommen), kommt es zu Farbstichen. Wenn das Fernsehbild zu grün, rosa oder blau ist, kann man an den amerikanischen Fernsehern mit einem eigenen Regler (Hue) diesen Farbstich korrigieren.

Im übrigen arbeitet das System mit 525 Zeilen, von denen 480 das sichtbare Bild ausmachen und 60 Halbbildern (exakt sind es 59,94 Halbbilder) in der Sekunde. Bei 3,58 MHz wird auf das Luminanzsignal die Farbinformation aufmoduliert. Es ist vor allem in USA, Canada, Taiwan und Japan verbreitet.

 

PAL

Testbild

Testbild

In Europa begann die Farbfernseh-Ära deutlich später Mitte der 60 er Jahre des letzten Jahrhunderts, dadurch konnten die Entwickler auch daran arbeiten, das Problem mit den Farbverschiebungen bei NTSC zu lösen. Walter Bruch, der Erfinder des PAL Verfahrens (Phase Alternating Line) kam auf die Idee, ähnlich wie es bei der symmetrischen Leitungsführung im Audiobereich geschieht, die Phasendrehung als Mittel der Auslöschung von Störungen zu nutzen.

Die Farbinformation wird von Zeile zu Zeile jeweils um 180 Grad gedreht. Dieser Phasensprung führt dazu, dass jeweils der Mittelwert zweier Zeilen die Farbinformation bestimmt. Pal arbeitet mit 625 Zeilen und 50 Halbbildern, sichtbar sind davon 576 Zeilen. Bei 4,43 MHz wird auf das Luminanzsignal die Chrominanzinformation aufmoduliert.

 

Wer nachrechnet, wird sich natürlich fragen, wie man aus 625 Zeilen jeweils halb so viele gerade wie ungerade Zeilen machen kann. Da haben die Techniker etwas getrickst,- die erste und die 625 te Zeile sind nur halb, stört aber nicht, sie sind ohnehin nicht zu sehen. Moderne PAL Fernseher können maximal 500 Zeilen darstellen, nur Studio-Fernsehmonitore haben einen Underscan-Modus, der mehr Zeilen darstellen kann.

 

Neben dem in Europa überwiegend verbreiteten Standard PAL gibt es auch noch zwei Varianten, PAL N mit einer geringeren Bandbreite, sowie PAL M für 60 Hz Länder mit 60 Halbbildern in der Sekunde (Brasilien) bei 525 Zeilen.

 

SECAM

Dieses in Frankreich entwickelte Farbverfahren löste das Problem der Farbverschiebungen bei NTSC auf andere Weise als PAL. Hier werden zwei Trägerfrequenzen verwendet und die Farbinformation wird jeweils einzeln abwechselnd übertragen. Die zu übertragende Informationsmenge ist größer als bei PAL und wenn keine Farbe im Bild vorkommt, kann es, weil trotzdem die volle Farbamplitude übertragen wird, manchmal zu störenden Bildmustern kommen. Es gibt zwei inkompatible Varianten, das normale SECAM (Frankreich) sowie das Ost-SECAM (Osteuropa) auch MESECAM genannt.

 

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