Fernsehnorm

Eine Fernsehnorm legt fest, wie die Bild- und Tondaten beim Fernsehen während der Übertragung vom Sender zum Empfänger übertragen werden. Man kann zwischen analogen und digitalen Übertragungsverfahren unterscheiden, analoge Übertragungsverfahren sind ziemlich spezialisierte Übertragungsverfahren, die auf die Übertragung eines Farbbildes und von 1 bis 3 Tonkanälen spezialisiert sind. Digitale Verfahren sind hier wesentlich generischer, man sieht ihnen im Gegensatz zu analogen Verfahren auf den ersten Blick nicht an, ob sie Bild, Ton oder Zusatzdienste und wieviele sie davon übertragen. Eine Unterteilung in Fernsehnorm und Radionorm ist damit nicht mehr sinnvoll.

Unabhängig davon kann man die Übertragung in drei Teile unterteilen:

• HF-Übertragung Modulation (analog) oder Modulation (digital)
• Signalübertragung im Basisband (analog) bzw. eingesetzte Quellkodierung (digital)
• Bildparameter

Der erste Punkt beschäftigt sich damit, wie man die Übertragungen (auf einem Medium) hinbekommt,die klassischen Übertragungswege sind Antenne, SAT-Schüssel und Breitbandkabel. Typisch ist, daß über das Medium viele Programme gleichzeitig übertragen lassen.

Zwischen dem ersten und dem zweiten Punkt steht der Empfänger.

Der zweite Punkt beschäftigt sich mit den verbliebenen Parametern nach der Demodulation im Empfänger, die Begriffe Trägerfrequenz, Bildmodulation, Bild-Ton-Abstand existieren hier nicht mehr. In der Analogtechnik hat man es jetzt mit FBAS-Signalen zu tun, in der Digitaltechnik mit Datenströmen.

Zwischen dem zweiten und dem dritten Punkt stehen in der Analogtechnik Farbdekoder und Combfilter, in der Digitaltechnik Audio- und Videodecoder.

Der dritte Punkt beschäftigt sich mit den verbleibenen Parametern nach dieser Dekodierung.

Begriffe wie PAL, NTSC und SECAM als Farbmodulationen haben hier ihre bedeutung verloren.

HF-Übertragung (analog)

Weggelassen werden bei dieser Betrachtung antennenspezifische Parameter, die zum Einfangen des Signals notwendig sind, wie Antennenrichtung, Polarisation, Antennenstandort.

Terristrische Übertragung

Bei klassischer terristrischer Übertragung sind das:

• Bildträgerfrequenz (es gibt festgelegte Kanal-Raster für jede Norm, auch wenn moderne Empfänger das auf Grund der kontinuierlichen Durchstimmbarkeit nicht mehr interessiert)
• Größe des größeren und des kleineren Seitenbandes sowie die Lage des größeren Seitenbandes
• Positiv- oder Negativmodulation, Pegel von Schwarz und Weißpegel
• Abstand und Richtung des Tonträgers
• Modulation des Tonträgers (AM oder FM), bei FM verwendete Preemphasis
• diverse Zweikanaltonverfahren zur Übertragung von mehreren Audiokanälen
• ..._

Kabelgebundene Übertragung

Kabel nutzt genau die gleichen Parameter wie die klassische terristrische Übertragung.

Es sind aber weitere Frequenzen zulässig, die es bei der klassischen terristrischen Übertragung nicht gibt. Diese liegen

• zwischen Band II und Band III:_..._
• zwischen Band III und 300 MHz:_..._
• zwischen 300 MHz und Band IV: Hyperband

Satelliten-Übertragung

Bei der klassischen Satelliten-Übertragung ist das:

• Mittenfrequenz FM-Träger
• Nominalhub
• Video-Preemphasis
• Hubbegrenzung
• Abstand der Tonträger
• Modulation des Tonträgers (FM oder QPSK bei ADR), bei FM verwendete Preemphasis

HF-Übertragung (digital)

Digital terristrisch (DVB-T)

Verwendung findet mit OFDM eine Modulationstechnik, die gegen Reflexionen und Mehrfachempfang ziemlich robust ist, dafür aber gegenüber Dopplerverschiebungen etwas anfälliger ist. Die Parameter, mit denen DAB OFDM verwendet, sind gegen Dopplerverschiebungen robuster.

• Frequenz des ersten Trägers
• Anzahl der Trägerfrequenzen
• Abstand der einzelnen Träger und damit verbunden: Symbolrate
• Länge des Guard-Intervalls
• Verwendete Modulation (QPSK, 16-QAM, 64-QAM)
• Verwendeter Anteil der Bruttodaten für die Fehlerkorrektur

Digital Satellit (DVB-S)

Verwendung findet QPSK, da die Signalqualität deutlich schlechter als bei DVB-T und DVB-C ist.

Im Gespräch für zukünftige Erweiterungen ist 8PSK

• Mittenfrequenz
• Bandbreite und Rolloff-Faktor
• Symbolrate
• Verwendeter Anteil der Bruttodaten für die Fehlerkorrektur

Digital Kabel (DVB-C)

Verwendet findet 4-PSK, 16-QAM oder 64-QAM.

• Mittenfrequenz
• Bandbreite und Rolloff-Faktor
• Symbolrate
• Verwendeter Anteil der Bruttodaten für die Fehlerkorrektur

Signalübertragung im Basisband (analog)

Bei analoger Übertragung im Basisband kommt jetzt noch als Bildparameter dazu:

• Farbmodulation (PAL, NTSC, SECAM)
• Farbträgerfrequenz (3,579545 MHz: NTSC-3.58, 4,433619 MHz: PAL-4.43 und NTSC-4.43, ca. 4,25 MHz und 4,40625 MHz: SECAM)
• Größe der horizontalen Austastlücke (12 µs von 64 µs)
• Größe der vertikalen Austastlücke (24,5...25 Zeilen bei CCIR, 19,5...22,5 bei FCC)

Signalübertragung im Basisband (digital)

Für die digitale Übertragung des Bildes wird MPEG-2 verwendet (selten MPEG-1), für Ton kommt sowohl MPEG-1 und MPEG-2 Audio wie auch Digital Dolby zum Einsatz, wobei MPEG Audio obligatorisch ist. Üblicherweise gibt es aber Einschränkungen:

• bestimmte Bildformate
• maximale Datenrate
• GOP-Länge
• zeitlicher Bild-Ton-Offset

Bildparameter

Folgende Parameter sind dann die eigentlichen Bildparameter:

• Bildfrequenz (23,97602 Hz, 24 Hz, 25 Hz, 29,97003 Hz, 30 Hz, 50 Hz, 59,94006 Hz, 60 Hz)
• Abtastverfahren (2:1 Zeilensprung oder progressiver Abtastung)
• sichtbare Zeilenanzahl (480, 576, 720, 1080 Zeilen)
• Lage der Primärfarben im CIElab-Farbraum (was für Rot, Grün und Blau exakt)
• Gammawert für die Zuordnung zwischen Wert und Helligkeit (2,2...2,7)
• Bei analoger Übertragung: horizontale Auflösung (-3 dB oder -10 dB Bandbreite: 2,5...6,75 MHz)
• Bei digitaler Übertragung: horizontale Pixelanzahl (352...1920)
• Pixelgeometrie bzw. Verhältnis von Bildhöhe und Bildbreite (4:3 bis 16:9 für die Nennpixelzahlen)

Liste der analogen Übertragungsnormen

Kanalraster VHF

• System B: E-2...E-12 (CCIR außer F, Monacco, Italien)
• System M: A-2...A-13 (FCC)
• System D: R I...R XII (OIRT)
• System A: B-1...B-14 (UK alt)
• System I: I-B, I-D, I-F, I-H, I-J (Irland)
• System F: F-2, F-4...F-12, F-8A (F)
• System B: A, B, C, D, E, F, G, H, H1 (Italien)
• System B': 4...10 (Marokko)
• System B": 0...11, 5A (Australien)
• System B: 1...9 (NZ)
• System M: J-1...J-12 (Japan)

Kanalraster UHF

• System G: E-21...E-72 (nicht FCC)
• System M: A-14...A-83 (FCC)
• System M: J-45...J-62 (Japan)

In den USA wird NTSC verwendet bei einem Bild aus 525 Zeilen mit 59,94 Halbbildern pro Sekunde. In weiten Teilen Westeuropas wird PAL bei 625 Zeilen, 50 Halbbildern verwendet, zumeist negativer Bildmodulation und einem Ton bei 5,5 MHz. In Frankreich wird SECAM verwendet mit ebenfalls 625 Zeilen, 50 Halbbildern pro Sekunde, aber positiver Bildmodulation und einem Bild-Tonträgerabstand von 6,5 MHz. In der DDR wurde SECAM verwendet, aber mit negativer Bildmodulation im Unterschied zu Frankreich und einem Tonabstand von 5,5 MHz, während andere osteuropäische Länder einen Tonabstand von 6,5 MHz einsetzen. Eine größere Anzahl Länder migriert derzeit von SECAM zu PAL.

Die positive Bildmodulation bedeutet dabei, helle Bildpunkte haben eine große Amplitude. Bei negativer Bildmodulation ergibt eine große Amplitude schwarze Bildpunkte. Störungen auf der Übertragung treten meist als große Amplitude auf, bei negativer Bildmodulation werden diese als dunkle Punkte dargestellt, was weniger auffällig ist als die hellen bei positiver Modulation.

Für eine tabellarische Übersicht siehe [1].

(Teil-)Digital

• PALplus - eine Erweiterung von PAL, abwärtskompatibel
• D2-MAC - brachte vor allem durch getrennte Übertragung des Bildsignals und des Farbsignals eine Qualitätsverbesserung, wurde hauptsächlich über Satellit übertragen, konnte sich nicht durchsetzen.
• HDTV - Sammelbegriff für Fernsehnormen mit höheren Auflösungen
• DVB - Digital Video Broadcasting

Die digitalen Fernsehnormen orientieren sich an einigen Kenndaten der analogen Fernsehnormen, wie Zeilenzahl und Bildfrequenz. Zur Komprimierung der Daten wird in der Regel der MPEG-2-Standard verwendet.

Im Unterschied zu analogen Fernsehnormen existert bei digitalen Fernsehnormen als weiteres Merkmal die Anzahl Spalten eines Bildes. Zusammen mit der Anzahl Bildzeilen erhält man so die so genannte Auflösung des Bildes in Bildpunkte (Pixel). Die Spaltenzahl wird dabei idealerweise so gewählt, das sich bei der Bilddarstellung die Höhe der einzelnen Pixel nicht wesentlich von der Breite unterscheidet. Statt des traditionellen Bildverhältnisses von 4:3 wird verstärkt 16:9 eingesetzt.

Siehe auch: Fernsehsignal, Bildaufbau, Normwandlung