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Ausgabe März 2014

Technische Hintergründe

Technische Hintergründe

Digitale TV-Sendetechnik
Bei Digital Video Broadcasting (DVB) teilen sich mehrere Fernseh- und/oder Radioprogramme einen Kabelplatz, eine Frequenz bzw. einen Transponder (Satellit). Die Datenströme der einzelnen Programme werden dabei zu einem Gesamt-Datenstrom in einem Multiplex zusammen gefasst, wobei das Bitraten-Management dynamisch gestaltet ist. Ein digitales Standard-TV-Programm braucht etwa zwei bis acht Mbit pro Sekunde, ein HDTV-Programm bis zu 27 Mbit/s. Die einzelnen DVB-Standards für die verschiedenen Übertragungswege unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Kapazität, der Modulation und der Codierung der Signale. DVB-S überträgt 33 Mbit/s in der Modulationsart QPSK, während DVB-S2 38 Mbit/s in 64 QAM und den Modulationsarten QPSK, 8PSK, 16APSK oder 32APSK verbreitet. DVB-C (Kabel) arbeitet mit 36 Mbit/s (64 QAM) in den Modulationsarten 16-256 QAM. DVB-T leistet 4 bis 22 Mbit/s in den Modulationsarten QPSK, 16-QAM und 64-QAM im Übertragungsverfahren COFDM. Generell funktionieren alle DVB-Übertragungsmodi als eine Art Container, deren Größen für die verschiedenen Verbreitungsarten angepasst werden.

Verschiedene Analog-TV-Normen
Für den analogen Fernsehempfang gibt es weltweit vier Normen, die unterschiedlich weit verbreitet sind: 1. Die Gerbernorm mit 625 Zeilen pro Bild und 25 Bildwechseln pro Sekunde wird vom internationalen beratenden Ausschuss für Funkdienste (CCIR) weltweit empfohlen - sie wurde in vielen europäischen und in zahlreichen Ländern Afrikas und Asiens angewandt. 2. Die US-Norm mit 525 Zeilen pro Bild und 30 Bildwechseln pro Sekunde findet in allen nord- und mittel- sowie in fast allen südamerikanischen Staaten Anwendung. Abweichend von diesen beiden Normen zerlegt man in England und einigen ehemaligen britischen Kolonien das Fernsehbild in 405 Zeilen (3. oder Englische Norm) und in Frankreich sowie in einigen Französisch sprechenden Ländern das Bild in 819 Zeilen (4. oder Französische Norm).

Analoge TV-Sendetechnik
Die Verbreitung analoger Fernsehprogramme erfolgt in mehreren Frequenzbereichen, wobei der VHF-Bereich in Band I (41-68 MHz) und Band III (174-223 MHz) unterteilt ist und der UHF-Bereich in Band IV und V (470-790 MHz) betrieben wird. Um Bild und Ton übertragen zu können, beträgt die Kanalbreite in Band I und III 7 MHz und in Band IV und V 8 MHz. Zur Übertragung eines Fernsehbildes sind etwa 13 Millionen Impulse in der Sekunde nötig, da jedes zu übertragende Bild in rund 520 000 Einzelpunkte zerlegt wird, die durch einen Elektronenstrahl 25-mal je Sekunde zeilenweise abgetastet werden. Daher ist die Übertragung nur im UKW- und Dezimeterwellenbereich bei einer erforderlichen Bandbreite von einigen MHz gewährleistet. Um auf der Empfangsseite jedes Bild wieder Zeile um Zeile zusammenzusetzen, steuert man die Zeilen-Abtastbewegung des Elektronenstrahls mit Gleichlaufimpulsen (Horizontal-Synchronimpulse). Das Ende der Übertragung eines Bildes wird durch einen Vertikal-Synchronimpuls gekennzeichnet. Diese Synchronimpulse werden zusammen mit den Helligkeits- und Farbsignalen über den Sender zu den Empfängern übertragen. Bei der Zusammensetzung des Bildes auf dem Bildschirm sorgen Zeitsignale für die richtige Reihenfolge der Bildelemente. Der Ton wird durch ein separates Audio-Signal hinzugefügt.

Analoge TV-Empfangstechnik
Beim analogen Empfang nimmt das Fernsehgerät sowohl die übertragenen Bild- als auch die Tonträgerwellen auf und wählt den Sender. Danach wird das Signal aufgespalten: Das Tonsignal gelangt zum Lautsprecher, die Zeitsignale an die Synchronisations-Schaltkreise, wo sie die waagerechte und senkrechte Position des Elektronenstrahls am Bildschirm bestimmen. Die Farb- und Helligkeitssignale werden an die drei Elektronenkanonen in der Röhrenbasis weitergeleitet (Braun’sche Röhre), die je einen, von Magneten gesteuerten, grünen, roten und blauen Strahl zeilenweise auf die Leuchtschicht des Bildschirms zeichnen. In Deutschland wird dabei seit 1952 die Gerbernorm von 625 Zeilen genutzt, was bei dem gängigen Bildformat von 4:3 (Breite:Höhe) eine Auflösung des Bildes in rund 520 000 Einzelpunkte bedeutet. Die 625 Zeilen werden 25-mal je Sekunde neu gezeichnet. Da dies aber zuwenig ist, um Bewegungen unter Vermeidung von Flackern abzubilden, andererseits aber eine Erhöhung der Abtastfrequenz unwirtschaftlich wäre, wendet man das sogenannte Zeilensprungverfahren an, bei dem der Elektronenstrahl beim Abfahren des Bildschirms nur jede zweite Zeile zeichnet und die fehlenden eine fünfzigstel Sekunde danach ergänzt. Jedes Fernsehbild besteht also aus zwei ineinander geschobenen Zeilenrastern. Dieses seit 1953 vom NTSC (National Television System Committee der USA) entwickelte Prinzip einer Farbbildröhre wies aber noch Schwächen in der Farbwiedergabe auf, die ab 1967 durch Einführung des PAL-Systems in Deutschland praktisch beseitigt werden konnten. In Frankreich hat sich das SECAM-System durchgesetzt.

Digitales Fernsehen
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Donnerstag, 31. Juli 2014