1.1 Analoges Videosignal (S. 21-22)

1.1.1 Bildaufbau

Unsere natürliche visuelle Umgebung ist dreidimensional und ihre inhaltlichen Informationen von infinitesimal feiner Struktur. Eine Bildübertragung, die den menschlichen Sehvorgang ökonomisch nachahmt, müsste ein Raster lichtempfindlicher Elemente aufbauen, dem als Bildempfänger ein entsprechendes Raster Licht erzeugender Elemente entspricht. Für jeden Rasterpunkt wäre dann ein eigener Übertragungsweg erforderlich. Das Problem ist allerdings, dass eine sehr feine Auflösung jedweden vertretbaren Kapazitätsrahmen sprengen würde; unrealistisch viele Kabel und ein immenser Bandbreitenbedarf würden benötigt. Daher nutzt man bei der technischen Umsetzung die Eigenheiten des Sehvorgangs, die bei der Anpassung des Menschen an seine Umweltbedingungen durchaus vorteilhaft sind, aber, genauer beurteilt, dennoch Unzulänglichkeiten des optischen Instruments Auge darstellen, um einen Eindruck hervorzurufen, der nichts anderes als einen „angenehmen Betrug" mit Hilfe der Technik bedeutet [3].

Die früh erkannte, nahe liegende Lösung ist, eine Parallel-seriell- Wandlung durchzuführen, also durch zeilenweise Abtastung eines Bildes aus dem räumlichen Nebeneinander der optischen Informationen ein zeitliches Nacheinander elektrischer Signale zu kreieren. Nachdem viele Ingenieure, Techniker und ihre Auftraggeber bis in das 20. Jahrhundert hinein auf die 1884 von Paul Gottlieb Nipkow patentierte und nach ihm benannte Nipkow-Scheibe gesetzt hatten, die genau dieses Problem zu bewältigen vermochte, erkannten sie, dass diese in erster Instanz mechanische Methode auf Dauer unzulänglich sein würde und sie sich auf die Entwicklung eines nahezu trägheitslos arbeitenden Instruments und daher eine durchweg elektronische Realisierung konzentrieren mussten. Im Jahre 1897 wurde von Karl Ferdinand Braun die Arbeit „Über ein Verfahren zur Demonstration und zum Studium des zeitlichen Verlaufs variabler Ströme" veröffentlicht. Die damit präsentierte Kathodenstrahlröhre (Cathode Ray Tube, CRT), allgemein auch Braun'sche Röhre genannt und ursprünglich zur Verwendung als Oszilloskop konstruiert, bildet die Basis für die späteren technischen Entwicklungen zur Bildaufnahme, -übertragung und -wiedergabe und ist die bis heute dominante Displayform für Fernsehgeräte und Monitore aller Art geblieben. An ihr orientieren sich prinzipiell alle Normen, die seitdem entstanden sind. Als Voraussetzung für eine suggestiv funktionierende Television sind also als unabdingbar eine genügend schnelle Bildabtastung, Übertragung und Bildwiedergabe sowie die Synchronisation zwischen Sender und Empfänger zu nennen.

1.1.2 Bildaufnahme und -wiedergabe

Ein Bild aufzunehmen, bedeutet in der Praxis bereits eine erste Datenreduktion. Es wird nämlich zunächst in zweidimensionaler Abbildung auf eine lichtempfindliche Schicht transferiert. Das Bild entspricht einer flächigen Anordnung sehr vieler vom aufzunehmenden Objekt reflektierter Leuchtdichtewerte, die sich zeitlich dauernd ändern. Für die Bildaufnahme per elektronischer Kamera (z. B. Vidikon, s. Abb. 1.1) werden Elektronen in einer luftleeren Röhre mittels einer geheizten Kathode erzeugt und durch elektrische Felder zu einem Strahl gebündelt. Der Elektronenstrahl wird durch magnetische Felder abgelenkt und zeilenweise über die lichtempfindliche Schicht geführt. Dabei ändert sich der Stromfluss in Abhängigkeit von der Bildpunkthelligkeit, da der Widerstand der Schicht von der Lichtintensität abhängt. Bei dieser Form der opto-elektrischen Umsetzung haben wir es mit einem bildmodulierten Stromsignal zu tun, welches schon fast das eigentliche Videosignal darstellt.