Rudolf Mäusl Fernsehtechnik Vom Studiosignal zum DVB-Sendesignal 4., erweiterte und überarbeitete Auflage lhp Hüthig Verlag
Vorwort zur 4. Auflage V Vorwort zur 3. Auflage VII 1 Geschichte der Fernsehtechnik 1 2 Analoges Video-Quellensignal 7 2.1 Prinzip der Bildübertragung 7 2.1.1 Bildabtastung 8 2.1.2 Zeilenzahl 9 2.1.3 Bild-Seitenverhältnis 9 2.1.4 Bildwechselfrequenz 10 2.1.5 Zeilensprungverfahren 11 2.1.6 Zeilenfrequenz 12 2.2 BAS-Signal 13 2.2.1 Bildsignal mit Gamma-Korrektur 13 2.2.2 Bandbreite des Bildsignals 14 2.2.3 Austastsignal 17 2.2.4 Synchronsignal 17 2.3 Farbbildsignal 19 2.3.1 Farbbildaufnahme und -wiedergäbe 19 2.3.2 Farbwertsignale R, G, B 20 2.3.3 Helligkeits- oder Leuchtdichtesignal 21 2.3.4 Farbdifferenzsignale 22 2.4 FBAS-Signal 25 2.4.1 Spektrum des Leuchtdichte- bzw. BAS-Signals 25 2.4.2 Farbartsignal beim PAL-Verfahren 27 2.4.3 PAL-FBAS-Signal 29 2.4.4 PAL-Coder und -Decoder 32 2.4.5 Spektrum des PAL-FBAS-Signals 36 2.5 PALplus-System 38 2.5.1 Merkmale des PALplus-Standards 38 2.5.2 Kompatible Übertragung im 16:9-Bildformat 39 2.5.3 Statusbits-Information und Referenzsignale 41
3 Trägerfrequente Übertragung von analogem Bild- und Tonsignal 43 3.1 Terrestrischer Funkkanal und Kabelkanal 43 3.1.1 Bildsignalübertragung durch Restseitenband-Amplitudenmodulation 43 3.1.2 Tonsignalübertragung durch Frequenzmodulation 48 3.1.3 Zwei-Tonträger-Verfahren 50 3.1.4 Frequenzbereiche und Fernsehkanäle 52 3.2 Satellitenkanal 53 3.2.1 Bildsignalübertragung durch Frequenzmodulation 53 3.2.2 Torisignalübertragung mit FM-Unterträger 54 4 Digitales Video-Studiosignal 55 4.1 Analog-Digital-Wandlung 56 4.1.1 Pulscodemodulation (PCM) 56 4.1.2 Video-Analog-Digital- und -Digital-Analog-Wandler... 58 4.1.3 Berechnung des Signal-zu-Quantisierungsgeräusch-Abstandes 59 4.2 Abtastraster im 4:4:4-, 4:2:2- und 4:2:0-Format 61 4.3 Digitale Studionorm ITU-R BT.601 64 4.4 Studio-Multiplexsignal nach ITU-R BT.656 66 4.4.1 Zeitmultiplex von digitalen Leuchtdichte- und Farbdifferenzsignalen 66 4.4.2 Digitale Synchronisierinformation 70 4.4.3 Digitale Begleittonsignale 71 4.4.4 Aktiver Teil des Digitalen Studiosignals 73 4.5 Vergleich verschiedener Abtastraster 74 4.5.1 SDTV-Abtastraster nach Europa- und US-Standard... 74 4.5.2 HDTV-Abtastraster mit Breitbildformat 75 4.5.3 Computer-Auflösungsformate nach VESA 80 5 Datenreduktion beim digitalen Videosignal 81 5.1 Prinzipien der Datenreduktion 82 5.2 Verfahren der Redundanzreduktion 82 5.2.1 Anwendung der Differenz-Pulscodemodulation (DPCM) 83 5.2.2 Differenzbildübertragung mit Bewegungskompensation 85 5.3 Verfahren der Irrelevanzreduktion 88 5.3.1 Anwendung der Diskreten Cosinus- Transformation (DCT) 88 5.3.2 Frequenzabhängige Quantisierung 92 5.4 Redundanzreduktion beim Datenstrom durch Lauflängencodierung (RLC) und Variable-Längen-Codierung (VLC) 93 5.5 Anwendung der Datenreduktionsverfahren bei der Magnetbandaufzeichnung 95
6 Datenreduktion beim digitalen Audiosignal 97 6.1 Psyche-akustisches Modell des menschlichen Ohres 98 6.2 Prinzip der Teilbandcodierung 99 6.3 Layers bei den Codierverfahren 102 6.4 Mehrkanal-Codierung 103 6.5 Datenraten bei digitalen Audiosignalen 105 7 Video- und Audio-Codierung nach dem MPEG-Standard 107 7.1 Entwicklung des MPEG-Standards 107 7.2 Der MPEG-2-Standard 109 7.2.1 MPEG-2, Teil 1: Systems 110 7.2.2 MPEG-2, Teil 2: Video 111 7.2.3 MPEG-2, Teil 3: Audio 123 7.3 Weitere MPEG-Standards: MPEG-4, MPEG-7, MPEG-21 124 8 MPEG-2-Systemmultiplex 127 8.1 Programmstrom (PS) 127 8.2 Transportstrom (TS) 129 8.2.1 Transportstrom-Multiplex 130 8.2.2 Zeitreferenz im Transportstrom 134 8.2.3 Programmspezifische Information 139 8.2.4 Teletext-Übertragung bei Digital Video Broadcasting (DVB) 141 8.2.5 Zugriff auf ein Programm 143 9 Übertragung des MPEG-2-Transportstroms 145 9.1 Energieverwischung 146 9.2 Verketteter Fehlerschutz 148 9.2.1 Äußerer Fehlerschutz mit REED-SOLOMON-Blockcode 149 9.2.2 Byte-Interleaving 150 9.2.3 Innerer Fehlerschutz mit Faltungscode 152 9.2.4 Effektivität der Fehlerkorrektur 155 9.3 Trägermodulation 156 10 Digitale Trägermodulation 159 10.1 Mögliche Trägertastverfahren 159 10.2 Basisband-Filterung 160 10.3 Phasenumtastung und Quadratur-Amplituden-Phasenumtastung 165 10.3.1 2-Phasenumtastung (2-PSK, BPSK) 165 10.3.2 4-Phasenumtastung (4-PSK, QPSK) 167 10.3.3 Quadratur-Amplituden-Phasenumtastung (QAPSK)... 169 XI
10.3.4 Vergleich der Trägertastverfahren nach Bandbreitebedarf 173 10.3.5 Einfluss von Rauschstörungen 174 10.3.6 Hierarchische Modulation 176 10.4 Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) 178 10.4.1 Prinzip der OFDM 181 10.4.2 Einfügung eines Schutzintervalls 183 10.4.3 Technische Realisierung der OFDM 186 11 Übertragung des DVB-Signals im Satelliten-, Kabel- und terrestrischen Funkkanal 191 11.1 Satellitenkanal (DVB-S) 191 11.2 Kabelkanal (DVB-C) 197 11.3 Terrestrischer Funkkanal (DVB-T) 200 11.4 Versorgung von tragbaren Empfangsgeräten (DVB-H) 206 11.5 Digital Multimedia Broadcasting (DMB) 209 12 Vergleich der Signalaufbereitung und Signalverteilung 211 12.1 Analoges Fernsehen 211 12.2 Digitales Fernsehen 212 Literaturverzeichnis 215 Stichwortverzeichnis 221