Fernsehnorm

Eine Fernsehnorm legt den Aufbau von elektrischen Fernsehsignalen zur unidirektionalen Übertragung von Bewegtbildern mit Ton mittels Broadcasting fest. Weiterhin werden bei Trägerfrequenzübertragung die Frequenzen von möglichen Übertragungskanälen festgelegt, die konkrete Belegung wird bei Antennenübertragung durch die ITU festgelegt.Inklusive weitere Parameter wie Sendeleistungen, Richtcharakteristiken, Polarisation, Zeitmultiplex

Die Übertragung beinhaltet die Übertragung von Bildinformationen (meist zusammen mit Farbartinformationen), von mindestens einem Tonkanal und von begleitenden Zusatzinformationen (Teletext, Untertitel).

Es gibt Fernsehnormen für analoges und für digitales Fernsehen. Analoge Fernsehnormen sind hochgradig auf die Übertragung einer Art von Fernsehbildern angepasste Normen, digitale Fernsehnormen bestehen aus zwei separierbaren Teilen, der Übertragung von digitalen Daten und der digitalen Kodierung von Bewegtbildern durch die übertragenen Daten.

Analoge Fernsehnormen gab es für Antennen- und Kabelfernsehen (bis auf Frequenzbelegung identisch) sowie für Satellitenfernsehen.

Digitale Fernsehnormen gibt es für Antennenfernsehen (DVB-T, ISDB-T, ATSC/VSB, DTMB), für Kabelfernsehen (DVB-C, ISDB-C und J83B), für Satellitenfernsehen (DVB-S, ISDB-S und DSS) sowie für Mobilgeräte (DVB-H).

Die Normen sind hierbei an die unterschiedlichen Übertragungsmedien angepasst. So ist Satellitenfernsehen gegenüber den anderen Normen an größere HF-Bandbreite (27–32 MHz statt 6–8 MHz) und an die wesentlich geringere Signalqualität (SNR: 8–12 dB statt 32–52 dB) angepasst. Auf Antennenfernsehen spezialisierte (digitale) Normen versuchen mit Mehrwegempfang zurechtzukommen, was bei Kabel kaum notwendig ist.Bei Verwendung von höheren Modulationen wie QAM-256, QAM-1024 und QAM-4096 spielen auch in Kabelnetzen Reflexionen an Impedanzfehlanpassungen wieder eine Rolle. Für alle genannten Normen gibt es grundsätzlich Normwandler zur Umwandlung in kompatible Signale der jeweiligen anderen Normen.

Geschichte Erste Normen Ähnlich wie schon bei der weltweiten Ausbreitung des Hörfunk bestand auch für das Fernsehen der Bedarf nach internationaler Regulierung. Allerdings war beim Fernsehen wesentlich mehr festzulegen als nur Bandbreite, Senderabstand und die zu vergebenen Sendefrequenzen, denn Hörfunksender übertrugen ja lediglich Töne. Beim Fernsehfunk kommt zum Ton- das Bildsignal hinzu.

Fast gleichzeitig mit der Entwicklung des Schwarz-Weiß-Fernsehens wurde auch schon mit dem Farbfernsehen experimentiert. Bei den ersten Versuchen wurden mehrere Varianten entwickelt. Beispielsweise probierte der Fernsehpionier John Logie Baird für sein mechanisches Fernsehen ein System mit zwei Farben. Andere experimentierten entweder mit drei Kanälen (in jedem Kanal wurde jeweils ein Teilbild in einer der drei Grundfarben übertragen) oder der Übertragung über einen Kanal und synchronisiert rotierender Farbfilter vor Kamera und Empfänger. Hierbei musste allerdings eine wesentlich höhere Anzahl von Einzelbildern übertragen werden, damit der Eindruck eines flimmerfreien Bildes entsteht. Der amerikanische Fernsehsender CBS stellte 1943 ein Farbfernsehsystem mit schnell rotierenden Farbfiltern vor.

Übertragen wurden Bilder bei diesen frühen Versuchen des CBS-Farbfernsehens mit der Übertragungsnorm von 405 Zeilen und 144 Bildern pro Sekunde. Das Bild war zwar sehr gut, jedoch waren beispielsweise die Farbempfänger mit den Farbfilterscheiben durch diese sehr viel größeren Scheiben vor dem kleinen Bildschirm sehr klobig, laut und nicht kompatibel mit dem inzwischen eingeführten System mit 525 Zeilen und 60 Halbbildern pro Sekunde. 1941 führte die US-amerikanische Behörde Federal Communications Commission (FCC) ihre erste Schwarz-Weiß-Norm mit einem 525-Zeilen-Bild und dem Ton-Bild-Abstand von 4,5 MHz ein (siehe auch → National Television Systems Committee).

In Deutschland wurden 1935, zur Einführung des Fernsehens, 180 Zeilen bei 25 Vollbildern pro Sekunde als Norm verwendet, jedoch schon 1937 durch 441 Zeilen mit 50 Halbbildern ersetzt. In Großbritannien wurde bei der Einführung des Fernsehens zunächst mit 240 Zeilen bei 25 Vollbildern und 405 Zeilen mit 50 Halbbildern (ausgestrahlt im wöchentlichen Wechsel) experimentiert. Auch dort entschied man sich nach nur einem Jahr für die Norm mit 405 Zeilen, später „Norm A“ genannt. In Frankreich wurde das Fernsehen mit 453 Zeilen offiziell eingeführt, während der Deutschen Besatzung Frankreichs wurde die Norm auf 441 Zeilen geändert und auch nach Kriegsende vorläufig beibehalten,Der letzte Sender mit 441 Zeilen lief in Paris. Im Frequenzbelegungsplan von 1952 war immer noch der Frequenzbereich von 41–47 MHz für diesen Sender reserviert. zeitweise im Parallelbetrieb mit der neuen 819-Zeilen-Norm.

Nachkriegsnormen Großbritannien führte 1946 einen britischen Fernsehstandard mit 405 Zeilen pro Vollbild ein, Frankreich folgte 1948 mit einem eigenen Sendestandard mit 819 Zeilen pro Vollbild. In den Jahren 1945 bis 1952 wurde eine Harmonisierung der Fernsehnormen angestrebt, die in einem Abschlussdokument am 28. Juni 1952 endete.Abschlussdokument der Stockholmer Konferenz, Fernsehnormen, Frequenzbelegungsplan, UKW-FM-Frequenzen Die Empfehlung von 625 Zeilen/Vollbild bei 50 Hz Halbbildfrequenz wurde von allen Ländern bis auf Frankreich (und seinen Kolonien, z. B. Marokko) und Großbritannien/Irland/Isle of Man/Kanalinseln verwendet, alle anderen Ländern nutzten oder wechselten (z. B. Philips/Niederlande hatten mit 567 Zeilen angefangen) auf die 625/50-Norm.Großbritannien und Frankreich wechselten vor Einführung von Farbfernsehen zur 625/50-Norm mit jahrzehntelanger Simultanausstrahlung beider Normen, um alte Fernsehgeräte weiter nutzbar zu halten.

Diese Festlegung hatte den Vorteil, eine zur NTSC-Norm (Nordamerika, Japan) sehr ähnliche Zeilenfrequenz zu haben. Diese, auch als 525/60 geschriebene Norm weist mit 15750 Hz eine von der 625/50-Norm mit 15625 Hz nur minimal abweichende Frequenz (−0,8 %) auf. Das erlaubte sowohl die Wiederverwendung der Vertikalansteuerung bei Produkten der beiden Normgebiete wie auch mit noch vertretbarem Aufwand Multinorm-Geräte. Mit Einführung der RCA-Farbnorm (NTSC, kompatibel zu bestehenden SW-Geräten) im Jahr 1954 verringerte sich diese Differenz auf −0,7 %.

Das Bild besteht dabei aus 287½ sichtbaren Zeilen pro Halbbild sowie 25 unsichtbaren Zeilen pro Halbbild, von denen 2½ Zeilen als Vertikalaustastimpuls benutzt werden. Das ergibt zusammen 625 Zeilen, die bei 50 Hz Halbbildfrequenz jeweils exakt 64 µsIn der Funkamateur wurden jeweils die Zeilenfrequenzen des Zweiten DDR-Fernsehens zwischen 13:00 und 13:10 Uhr des Vormonats veröffentlicht. Dies stellt zu jener Zeit mit einer relativen Genauigkeit von 10−10 den genauesten Frequenzstandard dar, den Privatpersonen nutzen konnten. dauern. Das Signal ist inklusive von Vor- und Nachtrabanten exakt festgelegt, um die exakte Verkämmung der beiden Halbbilder zu gewährleisten.Fernsehtechnik ohne Balast, S. 27ffRefresher Topics – Television Technology, S. 8 ffRundfunk-, Fernseh- und Tonspeichertechnik – Lehrbuch für die Berufsbildung, VEB Verlag Technik, 2. Auflage, Bestellnummer 552 987 2: S. 178–268: Erläuterung der Hintergründe sowie Schaltungstechnik mit den Mitteln der 1970/80er JahreIn der Schwarzweiß-Zeit wurde die Bildfrequenz aus der Netzfrequenz und die Zeilenfrequenzen durch mehrmaliges Multiplizieren der Bildfrequenz mit kleinen, ungeraden Faktoren und anschließender Halbierung gewonnen. Das ermöglichte zur damaligen Zeit eine vergleichsweise einfache Erzeugung von Bild- und Zeilenfrequenz mit dazu synchroner Beleuchtung mit Glüh- und Bogenentladungslampen. 405 Zeilen: 9×9×5, 441 Zeilen: 9×7×7, 525 Zeilen: 7×5×5×3, 625 Zeilen: 5×5×5×5, 819 Zeilen: 13×9×7, MUSE 1125 Zeilen: 9×5×5×5Bei 2:1-Zeilensprung ist essentiell, dass Zeilenfrequenz/Bildfrequenz keine ganze, sondern eine halbe Zahl ergibt. Dadurch (und mit ein paar zusätzlichen Maßnahmen bei der Signalgestaltung auf Senderseite) ist es möglich, dass die zwei Halbbilder ineinander und nicht aufeinander auf die Bildröhre geschrieben werden. Bei Missachtung dieser Regel werden die Bilder aufeinander geschrieben, was die Streifenbildung verstärkt. Diesen Effekt konnte man in den 1990er Jahren bei durch Grafikkarten erzeugten Zeilensprungsignalen beobachten. Nur wenige Grafikkarten (z. B. die von IBM) erzeugten ein normgerechtes Signal.

Die in Nordamerika und Japan etablierte NTSC-Norm nutzte dagegen 241½ sichtbare Zeilen pro Halbbild sowie 21 unsichtbare Zeilen pro Halbbild, von denen 2½ Zeilen als Vertikalaustastimpuls benutzt werden. Das ergibt zusammen 525 Zeilen, die bei 60 Hz (ab 1954: 60/1,001 Hz) Halbbildfrequenz jeweils 63,49 µs (63,55 µs) dauern.

Trivia: Die 13,5 MHz Pixeltakt der Bildausgabe von DVD-Spielern ist ein ganzzahliges Vielfaches der Zeilenfrequenz sowohl der 625/50-Norm (864-fach) wie der 525/60-Norm (858-fach).

1961 wurde die 625/50-Norm dann in Stockholm mit gewissen Abänderungen (insbesondere die Festlegung der Kanalbandbreite auf 7 MHz und einem Abstand der Ton- und Bild-Trägerfrequenz von 5,5 MHz) zum offiziellen Normenvorschlag, der sogenannten „Gerber-Norm“ des CCIR, erklärt (benannt nach dem Vorsitzenden der CCIR-Arbeitsgruppe Walter Gerber). Dagegen verwendeten einige mitteleuropäische Länder (wie bis 1956/57 auch die DDR) und die Mehrzahl der osteuropäischen Länder die auf 8 MHz erweiterten Frequenzbänder und einen Ton-Bildträger-Abstand von 6,5 MHz, allerdings wie die CCIR-Norm eine Zeilenzahl von 625. Sie wird als OIRT-Norm bezeichnet. Einige der OIRT-Länder wechselten im 21. Jahrhundert zur CCIR-Norm.Lit.: Bischoff, Jürgen: Die politische Ökonomie von HDTV. Frankfurt am Main, 1993

Klassifizierung Analoge Fernsehnormen erzeugen ein komplexes analoges Multiplex-Signal, das trickvoll verschachtelt Schwarzweiß-, Farb- und Toninformationen beinhaltet. Es ist genau ein Bildsignalaufbau möglich.

Jede Norm ist hierarchisch aufgebaut: Timing des Videosignals Bildfrequenz und Zeilenfrequenz, Zeilensprung Austastlücken und deren Lage Aufbau der Synchronsignale Signal im Basisband (DC bis 6...10 MHz), auch als FBAS-Signal bekannt. Schwarzweißsignal im Basisband (bei Basisbandsignalen ist auch Pegel und Impedanz festgelegt) (begleitende Informationen für Teletext und Untertitel) Farbartsignal im Basisband (Tonsignal im Basisband) Signal im Trägerband (VHF/UHF), auch als HF-Signal bekannt. Frequenz Restseitenbandlage und -breite Polarität der Bildmodulation Abstand des oder der Tonträger Signal im Trägerband für Satelliten (SHF, erste SAT-ZF im UHF) Preemphasis Bild und Frequenzhub Frequenzspreizung durch Dreiecksignal Modulation und Lage der Tonunterträger (FM, FM Panda/Wegener oder ADR, bis zu 8 Tonträger auf 7,02+0,18·n MHz möglich, die häufig für drei bis sechs zusätzliche Radioprogramme benutzt wurden)

Digitale Fernsehnormen definieren die Kodierung von digitalen Daten sowie die Interpretation dieser Daten. Letztes ist mit Normen der ISO/IEC (z. B. ISO/IEC 13818:2022 oder ISO/IEC 14496:2021) gekoppelt. Die Verwendung der Daten ist vielfältiger als die von analogen Fernsehnormen, so sind im Allgemeinen verschiedene Videoauflösungen und -wiedergabefrequenzen möglich bis hin zum kompletten Fehlen eines Videosignals (wie z. B. Radio über DVB-T in Großbritannien).

Die Normen sind hierarchisch aufgebaut: gemultiplexer Datenstrom (Transport-Stream), enthält mehrere (typ. drei bis dutzende) Fernseh- oder Radioprogramme. jeweilige Daten für die Bildkodierung, wobei verschiedene Auflösungen und Bildfrequenzen möglich sind und Austastlücken nur bei der Übertragung dekodierter Signale wieder eine Rolle spielen (Definition dieser erfolgt durch die VESA) jeweilige Daten für die Tonkodierung(en) begleitende Informationen (Programmguide, Firmware-Updates, Wetterinformationen, …)