Zeilenanzahl bei Fernsehbildern

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auf Was bezogen?

- früher analoges Zeitalter:
https://de.wikipedia.org/wiki/Fernsehnorm
https://de.wikipedia.org/wiki/Phase_Alternating_Line
https://de.wikipedia.org/wiki/NTSC

- digital HD
https://de.wikipedia.org/wiki/High_Definition_Television

langsaam1 (Beitrag #3) schrieb:

auf Was bezogen? - früher analoges Zeitalter: https://de.wikipedia.org/wiki/Fernsehnorm https://de.wikipedia.org/wiki/Phase_Alternating_Line [url]https://de.wikipedia.org/wiki/NTSC

[/url]


Also mich interessiert, weshalb wir bei PAL 625 verwenden (gezeigt werden nur 576, das ist mir bekannt).
Mit 25 Halbbildern kommen wir auf 50 Hz, diese 50 Hz hängt mit unserem Stromnetz zusammen. Das konnte ich herausfinden. Weshalb aber bei PAL 625 Zeilen genutzt werden, ist mir ein Rätsel.

Naja, das "erklärt" sich wie folgt:

Wirtschaftliche Gründe führten dazu mit einer möglichst kleinen Zeilenanzahl auszukommen. Jedoch müssen mindestens so viele Zeilen übertragen werden, daß sich eine befriedigende Bildqualität ergibt. Zu dieser gehören:
- Verschwinden der Zeilenstruktur
- ausrechende Bildschärfe

Wird die Zeilenzahl so gewählt, daß die Zeilenstruktur vom Auge gerade nicht mehr aufgelöst werden kann, dann ist das auch gleichzeitig die Grenze für die Auflösung des Bilddetails. Im Hinblick auf die Schärfe, bei einem gegegeben festen Betrachtungsabstand, wäre es auch sinnlos eine größere Zeilenzahl zu übertragen, da die zugehörigen feinen Bilddetails vom Auge sowieso nicht mehr aufgelöst werden können. Die Betrachtung für die Zeilanzahl und die Bildschärfe sind daher identisch.

Sei h die Bildhöhe mit insgesamt z Zeilen, h/z der Zeilenabstand und d der Öffnungswinkel unter dem das Auge den Zeilenabstand sieht. Ziel ist es nun den Zeilenabstand so geschickt zu wählen, dass zwei benachbarte Zeile gerade nicht mehr vom Auge, bei normalem Betrachtungsabstand, aufgelöst werden können.

In der Fovea Centralis, somit im Bereich des Auges mit dem stärksten, oder schärfesten Sehens, ist der Durchmesser der sich dort befindlichen Zapfen etwa 4~5µm groß. Man rechnet im Mittel mit einem Winkel der Grenzauflösung von 1,5 Winkelminuten. Unter diesem Winkel kann das Auge gerade noch zwei Bildpunkte voneinander unterscheiden.

Die kleinste zulässige Zeilenzahl für einen normalen Betrachtungsabstand a von etwa 4~5 mal der Bildhöhe h errechnet sich dann so:

(h/2)/a = tan alpha/2. Dies istz ungefähr alpha/2. Der Betrachtungswinkel alpha ist somit ungefähr h/a=15°.

Die minimale Zeilenzahl ergibt sich aus tan(alpha/2)/tan(d/2), was ungefähr alpha/d entspricht. Daraus folgt:
15°/(1,5'/60) = 600 Zeilen.

Jetzt kommen noch einige Synchronimpulse/die Austastlücke hinzu, so ist man bei einer simplen Verabredung der damaligen CCIR-Norm, die man dann auf 625 Zeilen festlegte. Andersherum: Man erlaubte eine Overhead für die Austastlücke von 6% der Zeilenzahl, sodaß man auf 625(1-0,06)=586 Zeilen kam. Weitere 10 Zeilen spendierte man den TV-Geräten um sich final zu synchronisieren.

In der Tat, war der erste Ansatz eher wissenschaftlicher Natur, war der Rest Ingenieurskunst und Verabredung.

Ach ja, die 50Hz der Netzfrequenz haben nur bedingt mit der Bildanzahl pro Sekunde zu tun.
Und nein, man versuchte nicht die TV-Geräte mit der Netzfrequenz zu synchronisieren. Das wäre auch tötlich, da selbst heute nicht die 50Hz als starr zu betrachten sind. Das hat andere Gründe.

Gehen wir einmal davon aus, das im 625-Zeilensystem ca. 500.000 Bildpunkte übertragen werden. Mit den damaligen TV-Geräten standen 10^(-6)/(25*0,5)=80ns Zeit zur Verfügung in dem ein Pixel leuchtete (25 Vollbilder). Den Rest musste das Auge über dessen Integrationsvermögens abgewickelt werden. Leider fängt das ganze dann an zu flimmern. Was im Kino die Flügelblende war, war im Fernsehen das Interlaced Verfahren (50 Halbbilder).

Mit den damaligen TV-Geräten und deren durchschnittlicher Leuchtdichte kam man darauf, dass eine Bildwiederholrate von 50 Bildern pro Sekunde ausreicht, um das Flimmern fast zu verhindern. Damit waren die 50Hz geboren.

saker (Beitrag #4) schrieb:

Also mich interessiert, weshalb wir bei PAL 625 verwenden (gezeigt werden nur 576, das ist mir bekannt). Mit 25 Halbbildern kommen wir auf 50 Hz, diese 50 Hz hängt mit unserem Stromnetz zusammen. Das konnte ich herausfinden. Weshalb aber bei PAL 625 Zeilen genutzt werden, ist mir ein Rätsel.

Das wird ja so auch gar nicht mehr genutzt. Diese Zahl stammt aus der Dinosaurier-Zeit der analogen Video-Übertragung. Die analogen Signale haben eben anders gearbeitet, Austastlücken undsoweiter. Wikipedia und der Rest des Internets bieten genug Lesestoff, warum die Analogtechnik so gearbeitet hat wie sie gearbeitet hat. Wer noch einen VHS-Recorder und einen TV mit SCART-Eingang besitzt kann diese analoge Variante noch nachvollziehen. Aber im heutigen Zeitalter des digitalen Videomaterials funktioniert das anders. Das ehemalige "PAL" bzw. "NTSC" Signal wird zwar aus Tradition noch immer so genannt, dient aber nur noch der Unterscheidung zwischen dem 50Hz und dem 60Hz System. Soweit wir in der digitalen Videowelt (und in SD, was in Zeiten von 4k und jetzt sogar 8k Auflösung sowieso überholt ist) von diesen Formaten reden, ist bei digitalen Videosignalen PAL = 576 Zeilen, und NTSC = 480 Zeilen.

Ich danke euch beiden, das hat mir geholfen. Habe zwar viel gelesen, aber jetzt sind auch die letzten Fragen geklärt. Für mich ist das Thema gelöst :-)