.

Vor der Erfindung der Bildaufnahmeröhren hat man auch versucht, nach dem Lichtpunktsystem Gegenstände und Personen abzutasten.

Diese mußten sich hierzu in einem verdunkelten Raum befinden und zum Auffangen des vom Objekt rückgestrahlten Lichtes dienen mehrere großflächige Photozellen.

In letzter Zeit wurde dieses Verfahren noch für die Abtastung kleiner farbiger Gegenstände im Farbfernsehen mit einigem Erfolg angewendet.

Neben den Kameras und ihren Betriebsgeräten werden im Studiobetrieb noch eine große Anzahl von Hilfsgeräten benötigt. Zur Erzeugung der unbedingt notwendigen Synchronisierimpulse für alle Bildgeber ist ein zentraler Impulsgeber vorhanden. Verteiler für die Impulse und Bildsignale sorgen dafür, daß diese an allen benötigten Stellen vorhanden sind. Zur Umschaltung und Überblendung der Signale dienen ferngesteuerte Kreuzschienenverteiler und Bildmischer.

Durch sogenannte Trickmischer können die verschiedenartigsten Übergänge zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern vorgenommen und verschiedene Bilder miteinander kombiniert werden. Eine Reihe von Spezialmeßgeräten ist erforderlich, um den Betriebszustand der Anlagen laufend zu überwachen.

Die Hauptschwierigkeit bei der Übertragung der Bildströme liegt darin, daß bei der notwendigen hohen Zeilenzahl zur Bildzerlegung sehr rasche Stromänderungen auftreten.

Überspringt der Elektronenstrahl in der Bildaufnahmeröhre z.B. eine Bildstelle mit einem plötzlichen Übergang von hell auf dunkel, so wird auch der Bildstrom von seinem mindest- auf seinen Höchstwert wechseln. Diese Änderung erfolgt in einer außerordentlich kurzen Zeit von etwa 1/10.000.000 Sekunde.

So rasche Stromschwankungen treten auch nicht annähernd bei anderen elektrischen Übertragungen auf, weder bei der Tonübertragung noch bei der Übertragung ruhender Bilder und lassen sich weder über Leitungen noch über normale Kabel über größere Strecken fortleiten.

Schon nach kurzer Laufzeit würden diese raschen Stromänderungen verwischt und abgeflacht werden. Ihre Fortleitung kann daher nur über speziell aufgebaute Breitbandkabel (Koaxialkabel) erfolgen, wobei schon in kurzen Abständen Verstärker eingesetzt werden müssen, um den Dämpfungsverlust in der Kabelstrecke wettzumachen. Der Ausbau eines solchen Breitbandkabelnetzes für Fernsehsignale wurde vor dem Krieg in Deutschland begonnen. Einige Teilstrecken hiervon werden auch heute noch benutzt.

Eine drahtlose Übertragung von Fernsehsignalen ist nur mit sehr kurzen elektrischen Wellen möglich. Dies hat folgenden Grund: Die zur Übertragung benutzte hochfrequente Schwingung, die sogenannte Trägerwelle, muß ein Mehrfaches der Frequenz haben, die übertragen werden soll. Es erhebt sich nun die Frage, wie groß die höchste Frequenz eines Fernsehsignals ist.

Um diese Frage zu beantworten, sei angenommen, daß im Bild - ähnlich wie bei einem Schachbrett - lauter helle und dunkle Stellen im Abstand je eines Bildpunktes aufeinanderfolgen. Das Bildsignal ändert dann seine Stärke jeweils im Zeitraum 1/10.000.000 Sekunde. Bei der Abtastung einer hellen Bildstelle hat das Bildsignal seinen Maximalwert, sinkt bei der anschließenden dunklen Bildstelle auf den Mindestwert und erreicht dann beim Überstreichen der folgenden hellen Bildstelle wieder seine volle Stärke, worauf sich dieser Vorgang wiederholt.

Der Bildstrom weist also periodische Schwankungen auf, wobei eine volle Periode zwei Bildpunkten entspricht und daher etwa 0,2 Mikrosekunden dauert. Das ergibt in der Sekunde 5 Millionen Perioden, das ist die gesuchte höchste Frequenz des Bildsignals. Sie beträgt also 5 Millionen Schwingungen pro Sekunde oder 5 Millionen Hz, einfacher ausgedrückt 5 MHz.

Bei allmählichen Übergängen von hell auf dunkel ändert sich der Bildstrom entsprechend langsamer. Bei der Abtastung von Bildteilen gleichmäßiger Helligkeit bleibt er längs jeder Zeile gleich gross und wird erst durch den Bildwechsel, der fünfzigmal in der Sekunde erfolgt, unterbrochen. Bei der Abtastung eines Bildes wird daher der Bildstrom je nach der Helligkeitsverteilung entlang der einzelnen Zeilen eine ganz verschiedene unregelmäßige Form aufweisen. Man kann sich aber in jedem Fall den Bildstrom aus einzelnen Schwingungen zusammengesetzt denken, die alle Schwingungszahlen von 50 bis 5 Millionen pro Sekunde umfassen.

Dieses breite Band von Einzelschwingungen zwischen 50 Hz und 5 MHz (wir nennen das die Bandbreite), das also um ein Vielfaches größer ist als der für die Tonübertragung benötigte Frequenzbereich von höchstens 30 bis 15.000 Hz, muß für die Übertragung eines Fernsehbildes übermittelt werden.

Die hochfrequente Schwingung (für den drahtlosen Bildtransport), die mit den Bildströmen moduliert werden soll, soll wieder ein Mehrfaches, z.B. das Zehnfache der höchsten Bildfrequenz aufweisen. Dies wären 50 MHz, entsprechend einer Wellenlänge von 6m. Es sind dies also die längsten Wellen, auf denen Fernsehsender für die drahtlose Übertragung von Fernsehsendungen arbeiten können. Es ist dies der Bereich der sogenannten Meter-Wellen.

Durch die Veränderung der Stärke der hochfrequenten Trägerschwingung, die Modulation, erfährt nun die Trägerfrequenz eine Verbreiterung, d.h., es wird nicht nur die Trägerwelle allein ausgestrahlt, sondern ein breites Wellenband, das sich von der Trägerfrequenz um den Bereich der Bildfrequenzen nach beiden Seiten erstreckt. Um die Breite des vom Fernsehsender in Anspruch genommenen Frequenzbandes zu verkleinern, hat man bereits den Ausweg beschritten, eines der beiden Seitenbänder vor der Ausstrahlung zum größten Teil zu unterdrücken.

Trotzdem benötigt jeder Fernsehsender noch ein Frequenzbereich oder eine Kanalbreite von mindestens 7 MHz, Im Bereich der Meterwellen lassen sich daher nur wenige Fernsehsender nebeneinander ohne gegenseitige Störung betreiben. Um dem ständig steigenden Bedarf nach Fernsehkanälen nachzukommen, mußten noch kürzere Wellenlängen im Dezimeterbereich für die drahtlose Übertragung von Fernsehsendungen erschlossen werden. In diesen Bereich lassen sich wesentlich mehr Fernsehkanäle unterbringen, weil die relative Bandbreite, bezogen auf die Trägerfrequenz, bei hoher Trägerfrequenz entsprechend kleiner wird.

Die extrem kurzen Wellen im Meter- und Dezimeterbereich, die demnach allein für einen Fernsehrundfunk in Frage kommen, verhalten sich bezüglich ihrer Ausbreitung ganz anders als die für den Tonrundfunk benutzten Mittelwellenlängen von mehreren hundert Metern oder die Kurzwellen (15 - 50m Wellenlänge). Während die Mittel- und Kurzwellen sich je nach Jahres- und Tageszeit über sehr große Entfernungen ausbreiten, bei Kurzwellen über den ganzen Erdball, ist die Reichweite der extrem kurzen Wellen im wesentlichen durch die Sichtweite begrenzt, d.h., wir können einen Sender nur so weit empfangen, als wir ihn auch von der Empfangsstelle sehen können. Bei größeren Entfernungen, in denen durch die Erdkrümmung bei ebenem Gelände oder durch Bodenerhebungen keine Sicht mehr zwischen Sender und Empfänger besteht, fällt die Empfangsstärke rasch ab und ist bald für einen brauchbaren Empfang nicht mehr ausreichend.

Fernsehsender werden daher auf möglichst hohen Stellen, entweder auf Türmen oder Bergen aufgestellt. Auch dann sind sie aber nur in einem beschränkten Bereich von etwa 50 - 80km im Umkreis gut zu empfangen. Zur Versorgung eines ganzen Landes ist daher eine größere Anzahl von Fernsehsendern erforderlich.

Die beschränkte Reichweite der Fernsehsender hat auf der anderen Seite den Vorteil, daß in größerem Abstand voneinander Senderstationen auf der gleichen Welle arbeiten können, ohne sich gegenseitig zu stören. Ferner ist der Empfang innerhalb des Wirkungsbereiches eines Senders recht gleichmäßig und nicht wie bei Mittel- und Kurzwellen durch Schwunderscheinungen beeinträchtigt. Allerdings ist beim Fernsehen auch eine weit höhere Störfreiheit erforderlich als beim Tonrundfunk, weil im Fernsehbild sichtbare Störungen viel unangenehmer empfunden werden als die Tonstörungen beim Radioempfang.

Dafür gibt es beim Fernsehen wieder Störungsursachen,die beim Tonrundfunk nicht auftreten. Es sind dies Störungen durch Zündanlagen von Kraftfahrzeugen, die Störwellen im Bereich der extrem kurzen Wellen ausstrahlen. Eine andere, dem Fernsehen eigentümliche Störerscheinung, sind die sogenannten Geisterbilder. Neben dem Fernsehbild ist dabei ein zweites, lichtschwächeres verschobenes Bild sichtbar.

Diese Erscheinung entsteht dann, wenn die Senderwelle auf zwei verschieden langen Wegen zur Empfangsantenne gelangt, einmal auf dem direkten Weg und ein zweites Mal nach Reflexion an größeren Flächen, z. B. Hauswänden. Da beide Wellenzüge verschieden lange Strecken zurücklegen, haben sie auch eine verschiedene Laufzeit und die reflektierte Welle, die später bei der Empfangsantenne eintrifft, und entsprechend schwächer ist, verursacht das zweite verschobene Bild.

Die Übertragung des Begleittones erfolgt auf einer etwas verschiedenen Wellenlänge wie die des Bildsignals, welche von der gleichen Antenne aufgenommen und ähnlich wie bei dem Radioapparat verstärkt und dem Lautsprecher zugeführt wird.

Die Größe des Fernsehbildes wird durch die Größe der Bildröhre bestimmt, die aus technischen und wirtschaftlichen Gründen begrenzt ist. Zur Erzeugung noch größerer Bilder hat man sich schon frühzeitig bemüht, ähnlich wie im Kino das Projektionsverfahren zu benutzen.

Hierzu wird auf dem Schirm einer kleinen Bildröhre ein sehr helles Bild geschrieben und dieses durch ein optisches System vergrößert auf einer Projektionswand wiedergegeben. Schon für eine mäßige Helligkeit des projizierten Bildes sind aber sehr hohe Betriebsspannungen für die Projektionsröhre notwendig. Als optisches System wird das Schirmbild durch einen Hohlspiegel auf der Projektionsfläche abgebildet und zum Ausgleich der dabei entstehenden Bildfehler eine Korrektionslinse aus Kunststoff in den Strahlengang eingeschaltet, weil Linsensysteme für die notwendige große Lichtstärke sehr umfangreich und teuer ausfallen würden.

Wegen der geringeren Brillanz und Lichtstärke der projizierten Bilder und des weit höheren Preises der Projektionsgeräte konnten sich diese jedoch nicht einführen.

Im Gegensatz zum Hörrundfunk auf Mittel- und Kurzwellen, bei dem ein starker Sender im ganzen Land und auch noch über dessen Grenzen hinaus empfangen werden kann, benötigt man für den Fernsehrundfunk eine größere Anzahl von Sendern, von denen jeder nur ein beschränktes Gebiet versorgen kann. Es wäre nun außerordentlich unwirtschaftlich, für jeden Sender ein eigenes Programm zu produzieren. Die zahlreichen Fernsehsender eines Landes werden daher durch ein Fernsehnetz verbunden, über das sie von einer zentralen Stelle aus mit Bildsignalen versorgt werden.

Abgesehen von Breitbandkabeln, die nur für kleine Entfernungen in beschränktem Umfang benutzt werden, erfolgt die Übertragung der Bildsignale innerhalb des Fernsehnetzes ebenfalls drahtlos mittels scharf gebündelter Strahlen sehr kurzer elektrischer Wellen. Diese Wellen sind noch kürzer als die im Fernsehrundfunk benutzten Meter- und Dezimeterwellen und liegen im cm-Gebiet. Sie lassen sich dann ähnlich wie Lichtstrahlen durch einen Scheinwerfer durch Richtantennen (Parabolspiegel) zu einem schmalen Strahl konzentrieren.

Auch auf der Empfangsstelle werden gleichartige Richtantennen benutzt, die den aufgenommenen Wellenstrahl sammeln und dem Empfänger zuführen. Dadurch genügen schon sehr kleine Senderleistungen für eine störungsfreie Übertragung. In noch höherem Maße als bei den Meter- und Dezimeterwellen ist jedoch die Reichweite solcher Richtstrahlverbindungen mit cm-Wellen durch die Sichtweite begrenzt. Zur Überbrückung größerer Entfernungen ist daher eine Anzahl von Relaisstationen erforderlich, die auf Türmen oder Berggipfeln aufgestellt werden, so daß sie sich gegenseitig in Sichtweite befinden.

Das Gebiet der cm-Wellen bietet frequenzmäßig ausreichend Raum für die Übertragung zahlreicher Fernsehfrequenzbänder sowie für eine beliebige Anzahl von Telefongesprächen oder Hörrundfunkprogrammen. Sie treten daher auch in erfolgreichen Wettbewerb mit den vieladrigen Kabelstrecken der Ferntelefonie.

Die Übertragung des elektrischen Fernsehsignals erfolgt nahezu mit Lichtgeschwindigkeit (300.000km pro Sekunde), so daß das Bild praktisch im selben Augenblick am Bildschirm der Empfänger erscheint, in dem es die Kamera sieht, selbst wenn dazwischen viele 1oookm liegen.

Dieses unmittelbare Miterleben ist der einmalige Vorzug des Fernsehens gegenüber anderen Bildberichten durch Film und Zeitung. Er sollte weitgehend ausgenutzt werden, indem ein möglichst großer Teil der Programme als Direktsendungen übertragen wird. Mit steigender Sendezeit wird dies jedoch aus wirtschaftlichen und personellen Gründen immer schwieriger. Z.B. ist zum Vorbereiten eines Fernsehspiels Probenarbeit notwendig, die ein Vielfaches der Zeit der Sendung selbst benötigt. Aktuelle Ereignisse fallen auch nur selten und zufällig in die Hauptsendezeiten, die in großen Ländern auch durch die Unterschiede der Ortszeiten nicht übereinstimmen. Schließlich ist es auch nicht überall möglich, Fernseh- Übertragungswagen einzusetzen und ihre Verbindung mit dem Fernsehnetz herzustellen.

Fast so alt wie das Fernsehen selbst sind die Versuche, Fernsehbilder in ihren natürlichen Farben zu übertragen.

Das hierbei benutzte Verfahren ist im wesentlichen das gleiche, wie es bei der Reproduktion von farbigen Bildern im Druck oder bei der Farbfotografie angewendet wird. Es besteht darin, alle im Bild vorkommenden Farben durch die Kombination dreier Grundfarben zu bilden.

Der Vorgang ist der gleiche wie bei einem früheren System der Farbfotografie. Bei diesem wurden von der wiederzugebenden Szene drei Bilder aufgenommen; eines durch ein Rotfilter, das zweite durch ein Grünfilter und das dritte durch ein Blaufilter. Jedes Filter läßt nur die vom Objekt kommenden Strahlen seiner Farbe hindurch und es werden nur die entsprechenden Stellen der fotografischen Emulsion der drei Platten geschwärzt. Stellt man von den drei auf diese Weise erhaltenen Negativen drei transparente Kopien (Diapositive) her und projiziert diese übereinander, wobei vor die Objektive der drei Projektionsapparate wieder Filter für die entsprechenden Farben geschaltet werden, so erhält man durch die Summierung der drei Teilbilder ein Bild in den natürlichen Farben, wobei die ganze Reihe der in der Natur vorkommenden Farben durch verschieden starke Mischung der drei passend gewählten Grundfarben wiedergegeben wird.

In gleicher Weise geht man beim Farbfernsehen vor. An Stelle einer Bildaufnahmeröhre enthält die Farbkamera drei Bildaufnahmeröhren, vor die Filter in den drei Grundfarben vorgeschaltet sind.

Im Empfänger kann man nun in gleicher Weise statt einer Bildröhre deren drei anordnen, wobei jedes Bild durch entsprechende Wahl der Fluoreszenzschicht auf dem Bildschirm in einer anderen Grundfarbe leuchtet. Diese drei Bilder werden ebenso wie die drei Farbdias der Farbfotografie übereinander projiziert. Bei den Farbfernsehempfängern für den Heimgebrauch wird jedoch wie in den Schwarz-Weiß-Empfängern nur eine Bildröhre für direkte Betrachtung benutzt, deren Bildschirm jedoch nicht aus einer gleichförmig weiß leuchtenden Fluoreszenzschicht besteht, sondern auf einer sehr groGen Anzahl von Gruppen mit je drei in verschiedenen Farben leuchtenden Stellen aufgebaut ist, die vom Elektronenstrahl nacheinander bestrichen werden. Die Anzahl dieser Gruppen oder Farbtripel ist so groß, daß die einzelnen Farbpunkte bei normalem Betrachtungsabstand nicht mehr unterscheidbar sind und im Auge zu der wiederzugebenden Mischfarbe verschmolzen werden.

Abgesehen von dem eben angedeuteten ungleich größeren Aufwand auf der Sende- und Empfangsseite ist auch die Übertragung des elektrischen Signals im Farbfernsehen wesentlich schwieriger. Im einfachsten Fall wäre es erforderlich, statt eines Fernsehsignals drei Signale für die drei Grundfarben zu übertragen. Dies würde jedoch eine Verdreifachung der Frequenzbandbreite für ein Farbfernsehsignal gegenüber der Bandbreite für ein Schwarz-Weiß-Fernsehbild bedeuten, was bei der Knappheit von Fernsehkanälen selbst unter Hinzunahme der Kanäle im Dezimeterbereich untragbar wäre.

Durch sinnreiche Ausnutzung der physiologischen und technischen Gegebenheiten ist es jedoch gelungen, aus den drei Farbsignalen ein zur Übertragung geeignetes Farbfernsehsignal zu bilden, das ohne Verlust an Bildschärfe und Bildqualität keine größere Frequenzbandbreite besitzt als das Fernsehsignal für das Schwarz-Weiß-Fernsehen und das daher in den vorhandenen Fernsehkanälen übertragen werden kann.

Die Übertragangsstrecken und Fernsehsender müssen hierzu allerdings besonders strengen Anforderungen entsprechen, was jedoch bei allen in neuer Zeit gebauten Anlagen im Hinblick auf das kommende Farbfernsehen der Fall ist.

Die Erfahrungen mit dem Farbfernsehen in Ländern, in denen es bereits eingeführt ist, in erster Linie in USA, haben gezeigt, daß die technische Seite des Farbfernsehens als gelöst betrachtet werden kann. Die Einführung in Europa wird daher nicht lange auf sich warten lassen, wenn die wirtschaftliche Kraft seiner Länder ausreicht, die weit höheren Kosten zur Programmgestaltung auf der Senderseite und der Farbfernsehempfänger für die Fernsehteilnehmer zu tragen.