Signalwege
Im ersten Schritt habe ich erklärt, wie das analoge Bildsignal zu einem digitalen Signal wird.
RGB
Die digitale Signalverarbeitung wie auch die Fernsehtechnik nutzt den RGB-Standard. Erst bei der "Übertragung" von Farbsignalen werden wir Unterschiede kennen lernen.
RGB steht für Rot, Grün und Blau. Das bedeutet, die Signale werden als Primärfarbe übertragen. Neue Farben entstehen durch die Veränderung der Stärke des Elektronenstrahls für Rot, Grün bzw. Blau. Das in Lichtmedien zum Einsatz kommende Farbmischungsverfahren bezeichnet man als additive Farbmischung - eine Technik, bei der Farben durch Überlagerung von zwei oder drei Lichtquellen der roten, grünen und blauen Farbanteile erzeugt werden. Wird keine Farbe addiert, entsteht Schwarz, während bei Addition von 100 % der einzelnen Farben Weiß erzeugt wird.
Damit unterscheidet sich diese Form der Bilddarstellung grundsätzlich von der der Drucktechnik, bei der das Bild aus anderen Grundfarben (z.B. Cyan / Magenta / Gelb / Schwarz) durch subtraktive Farbmischung erzeugt wird.
Das Helligkeits-Signal Y (Luminanz) kann aus den drei Farbauszügen nach folgender Formel ermittelt werden:
Y = 0.30 R + 0.59 G + 0.11 B
Die unterschiedliche Gewichtung der Farbanteile hängt vor allem mit der Physiologie des Sehens zusammen: Das Auge empfindet die einzelnen Farben bei gleicher physikalischer Intensität unterschiedlich hell.
Professionelle Videokameras liefern zunächst mit Hilfe von drei CCD-Chips getrennte Signale für die drei Farbauszüge Rot, Grün und Blau.
Die drei Farbsignale werden getrennt geführt und bearbeitet. Dies gewährleistet zwar die größtmögliche Qualität, bedeutet aber andererseits, dass alle Bauelemente der Geräte (von der Kamera über den Recorder bis zum Monitor) sowie der gesamte Übertragungsweg dreifach vorhanden sein müssen. Dieser Aufwand ist für die Sendestrecke vor allem auch wegen der benötigten, dreifachen Bandbreite unverhältnismäßig hoch. Die Signalführung nach dem RGB-Prinzip spielt daher bestenfalls bei der Signalbearbeitung in professionellen Studios sowie - naturgemäß - geräteintern (Kamera, Monitor / Fernsehgerät) eine Rolle.
Für einen RGB-Betrieb werden also mindestens drei (bis fünf), zweiadrige Kabel benötigt.
In der Praxis findet man entweder einen Scartstecker, drei, vier bzw. fünf BNC-Stecker oder eine VGA-Buchse (wie am PC) am Gerät vor.
 | Leider sieht man der Scart-Buchse die Anschlussmöglichkeiten nicht an. Hier kann sich eigentlich alles verbergen: Video, S-VHS und RGB. Da hilft im Zweifel nur ein Blick ins Handbuch der Anlage. |
FBAS, Composite
Da das Fernsehbild nicht als ganzes durch einen einzigen elektrischen Signalwert repräsentiert werden kann, muss jeder einzelne Bildpunkt durch Spannungswerte beschrieben werden. Hierfür wurde das FBAS-Signal entwickelt (manchmal auch composite genannt). Es stellt die qualitativ schlechteste analoge Übertragung dar.
Alle gegenwärtigen Fernsehsysteme wie auch die Videosysteme VHS und Video-8 fassen die ursprünglichen RGB-Farbauszüge in einem einzigen Signal zusammen. Dabei wird die Farbinformation nach Farbton und -sättigung einem Hilfsträger aufmoduliert, der in einem hohen, praktisch nicht benötigten Frequenzbereich des s/w-Videosignals untergebracht ist. Hierdurch wird nur ein einziger Übertragungskanal (Kabel, Sendestrecke usw.) benötigt.
Jeder Buchstabe der Bezeichnung FBAS steht dabei übrigens für ein bestimmtes Merkmal dieses Signal.
F - Farbsignal
Im Farbsignal werden die drei Farben Rot, Grün, Blau zu einem Signal zusammengefasst.
B - Bildsignal
Die Hell- und Dunkeltönung eines jeden Punktes wird durch eine Spannung festgelegt (Weiß = 100%, Schwarz = 30%). Diese wird mit Bildsignal bezeichnet.
A - Austastsignal
Um den Zeilenrücklauf und Vertikalrücklauf zu definieren, werden diese Signale mit 0 Volt codiert. Dieses Signal wird mit Austastsignal bezeichnet.
S - Synchronisation
Synchronisierzeichen zwischen Sender und Empfänger.
FBAS besteht also nun aus einem Gemisch von Videosignal, Farbe und Helligkeit, das erst mal zusammengesetzt und hiernach wieder auseinander gefiltert werden muss. Da hier für alle Bildanteile nur eine Bandbreite zur Verfügung steht, gehen also prinzipbedingt Bildinformationen verloren. Die Nachteile sind eine verminderte Auflösung in Bild und Farbe.
Dieser Anschluss besteht also nur aus einer 2-adrigen Leitung. Dieser ist am Gerät entweder als Cinch, BNC oder Scart - Anschluss vorhanden.
Y/C, S-Video
Besser ist da schon eine Signalübertragung, bei der für die Helligkeitsinformation (s/w) und die Farbinformation getrennte Signale genutzt werden. Diese Signale werden mit Y für Luminanz (Helligkeit) und C für Chrominanz (Farbinformation) benannt. Bei Y/C handelt es sich praktisch um ein "zerlegtes" FBAS-Signal.
Dadurch werden die Schwächen der FBAS-Signalverarbeitung vermieden, die vor allem in der Einbettung der Farbinformation in das s/w-Signal liegen . Es werden jeweils zwei getrennte Signalwege (Kabel etc.) benötigt.
Die Bildqualität wird dadurch gegenüber dem FBAS-Signal erheblich verbessert. Diese Signalform, die für Auflösungen von 400 bis 430 Linien geeignet ist, wird auch als S-Video bezeichnet und findet bei S-VHS und Hi-8-Videogeräten Anwendung.
 | Dieser Anschluss besteht aus einem 4-adrigen Kabel, da hier für die Farbe C und für die Helligkeit Y, jeweils eine zweiadrige Leitung verwendet wird. Dieser Anschluss ist entweder als Mini-D-Buchse (Hosiden) oder als Scart realisiert. Der Hosiden-Anschluß ist jedoch öfters anzutreffen. |
YUV
Hochwertige Systeme (wie z.B. Betacam, aber auch gute DVD-Player) nutzen hingegen drei Signale.
Bei dieser Technik wird das RGB-Ausgangssignal der Kamerachips durch eine Matrixschaltung in die Komponenten Y (Helligkeit), U=R-Y (Farbdifferenzsignal Rot) und V=B-Y (Farbdifferenzsignal Blau) umgewandelt. Der Grünanteil des Bildes kann hieraus durch eine Schaltung entsprechend der modifizierten Grundformel (0.59 G = Y - 0.30 R - 0.11 B) ermittelt werden.
Im Gegensatz zur RGB werden hier zwei (U und V) der drei Signale nur mit halber Bandbreite aufgezeichnet (man spricht auch von einem sogenannten 4:2:2-Sampling). Dies ist möglich, weil das menschliche Auge Helligkeitsänderungen stärker wahrnimmt, als Änderungen des Farbtons und der Sättigung.
In diesem YUV-Format sind die Bilder übrigens auch auf der DVD gespeichert.
Der Anschluss besteht aus drei 2-adrigen Kabeln, da hier für die Farben B und R (mit Helligkeit) und für die Synchronisation Y jeweils eine eigene Leitung verwendet wird. Dieser Anschluss ist entweder mit drei Cinch-Buchsen oder mit drei BNC-Steckern realisiert.
Als wichtig sollten Sie behalten, dass man die Signale recht problemlos wandeln kann. Ein schlechtes VHS-Signal wird durch Wandlung jedoch nie besser. Ein YUV-Signal z.B. durch Wandlung jedoch immer schlechter.
Kommen wir abschließend zu einer Form der Bildübertragung, die für den Hobbyfilmer immer wichtiger wird:
FireWire®, IEEE 1394, i.Link® bzw. DVI (Digital Visual Interface)
FireWire war ursprünglich ein Arbeitstitel der 1995 im IEEE 1394-1995 Standard genormten Gigabit Übertragungstechnologie.
Sie wurde ursprünglich von Apple als Desktop LAN Technologie entwickelt, dann aber an die IEEE 1394 Working Group übergeben.
Der Begriff "FireWire" wurde von amerikanischen Marketingfachleuten als zu aggressiv für den dortigen Markt eingeschätzt. Der neue Markenname wird vermutlich "E-Link" sein.
Der Fachbegriff "IEEE 1394" wird fast ausschließlich von EDV-Spezialisten benutzt.
FireWire besitzt eine offene Architektur. Das heißt, Firmen, die diese Technologie implementieren, benötigen keine Lizenzen. Sie müssen sich an die vorgegebenen Standards halten, um ihre Produkte E-Link / FireWire / IEEE 1394-kompatibel zu nennen. Die Architektur besitzt eine flexible Topologie, zulässig ist sowohl eine kettenartige Aneinanderreihung der Geräte, als auch eine baumförmige Verästelung.
Durch die leichte Skalierbarkeit können gleichzeitig 100, 200 und 400 MBit Geräte am gleichen Bus angeschlossen sein. Die low-cost Ausrichtung und die einfache Handhabung von FireWire sichert zukünftig den breiten Einsatz im Consumerbereich.
Die Übertragung der Bildinformationen erfolgt also rein digital und nicht mehr analog wie bei den o.a. anderen Normen.
FireWire ist einer der schnellsten Standards für Peripheriegeräte, die je entwickelt wurden. Aus diesem Grund ist die FireWire Technologie hervorragend für Multimedia-Peripheriegeräte wie Camcorder oder andere Hochgeschwindigkeitsgeräte wie moderne Festplatten und Drucker geeignet.
1997/1998 taufte Sony die IEEE 1394 -
|
| |||||||||
