9. Übertragung zusätzlicher Prüf- und Datensignale
Die Fernsehbildübertragung beansprucht einen breiten und aufwendigen Nachrichtenkanal, der aber nur unvollständig ausgenutzt wird. Etwa während eines Viertels der Übertragungszeit wird keine eigentliche Bildinformation gesendet. In den periodisch wiederkehrenden Austastintervallen wird zwar die Synchronisierinformation für die horizontale und vertikale Strahlablenkung übertragen, aber es verbleiben nach der CCIR-625-Zeilen-Norm je Halbbild noch volle 17 Zeilen, die mit zusätzlicher Information belegt werden könnten. Selbst unter Berücksichtigung gewisser Toleranzreserven ergibt sich damit die Möglichkeit je Halbbild etwa 12 Zeilen mit Prüf- und Datensignalen zu belegen. Diese treten für den Fernsehzuschauer nicht störend in Erscheinung, weil sie innerhalb der Vertikalaustastung liegen.
Schon Mitte der 70er Jahre wurden internationale Vereinbarungen über standardisierte Testsignale, die sogenannten Prüfzeilensignale, getroffen. In der CCIR-Recommendation 473-2 [137] und im Report 314-4 [138] sind die Parameter der Prüfzeilensignale und deren Einfügung in das Zeilenraster festgelegt. Im Jahre 1977 wurde in der Bundesrepublik Deutschland erstmals das Videotext-System vorgestellt und versuchsweise mit zwei dafür verwendeten Zeilen je Halbbild eingeführt. Zwischenzeitlich werden in der Vertikal-Austastlücke je Halbbild bis zu 7 bzw. 8 Zeilen mit Videotext-Informationen belegt. Darüber hinaus dient eine sogenannte Datenzeile zur Übertragung von Programm- und Steuerinformation zu den Sendern, aber auch für den Fernsehteilnehmer mit den Daten im VPS-System.
Bild 9.1 zeigt die heute übliche Belegung der Vertikal-Austastlücke mit den genannten Prüf- und Datensignalen. Darüber hinaus werden ggf. spezielle Meßsignale, z. B. in der Zeile 10 ein schmaler Impuls für Reflexionsmessungen, übertragen. Die Zeilen 22 bzw. 335 sind für Rauschmessungen vorgesehen.
9.1 Prüfzeilensignale
Zur Kontrolle und Überwachung von Fernsehübertragungseinrichtungen dienen Testsignale, die es ermöglichen, ohne die eigentliche Bildinformation zu beeinflussen, die wichtigsten Kenngrößen des Systems, wie Amplitudenfrequenzgang, Phasengang, Übertragungsfaktor, Linearität und Einschwingverhalten, zu erfassen. Durch Vergleich der Signalamplitude und -form vor und nach dem Durchlaufen des zu prüfenden Systems bzw. unter Bezugnahme auf vorgegebene Signale kann eine Aussage über die Qualität des Übertragungssystems getroffen werden. Der Einsatz von rechnergesteuerten Auswertegeräten ermöglicht eine laufende Kontrolle und gegebenenfalls sogar eine automatische Korrektur von Systemparametern während des Programmbetriebs.
Die Prüfzeilensignale sind in ihrer Zusammensetzung aus einzelnen Impuls-, Sprungund Sinussignalen, aufgebaut auf einem Zeitraster von H/32, entsprechend 2 us, für die CCIR-525- und CCIR-625-Zeilen-Systeme mit NTSC-, PAL- oder SECAM-Farbsignalübertragung genau definiert [137]. Sie werden bezeichnet als Prüfzeilensignale der „Zeilen 17 und 18" und der „Zeilen 330 und 331". Die Einfügung in das Zeilenraster erfolgt derart, dass die „Prüfzeilensignale 17 und 330" einmal am Ausgangspunkt des Videosignals in die Zeilen 17 und 330 und zum anderen bei der Modulation des Fernsehsenders in die Zeilen 18 und 331 eingetastet werden. Man spricht dann von der „Quellen-Prüfzeile" bzw. von der „Abschnitts-Prüfzeile". Die „Prüfzeilensignale 18 und 331" erscheinen in den Zeilen 19 und 332 im ersten bzw. zweiten Halbbild.
Das CCIR-Prüfzeilensignal „Zeile 17" wie es in Bild 9.2 dargestellt ist, beginnt mit einem breiten Weißimpuls, gleichbedeutend mit 100% BA-Signal. Bezogen auf den Normwert der Spannung des BAS-Signales von 1 V (Spitze-Spitze) entspricht dies dem Spannungssprung von 0,3 V (Schwarz- bzw. Austastwert) auf 1 V (Weißwert). Dieser Pegel dient als Amplitudenbezugswert für alle weiteren Prüfzeilensignale. Am Weißimpuls können eine Verstärkungsänderung, Dachschräge bei Verstärkungsabfall nach tiefen Frequenzen hin und Überschwingen an den Flanken festgestellt werden. Ihm folgt der sogenannte 2T-Impuls. Dieser schmale Impuls weist einen cos2-förmigen Verlauf mit einer Halbwertsbreite von 200 ns auf. Die Bezeichnung 2T-Impuls bezieht sich auf die Einschwingzeit T eines auf die Bandbreite B begrenzten Tiefpaßkanals, die nach KÜPFMÜLLER [139] mit definiert wird. Bei einer Bandbreite von B = 5 MHz ergibt dies eine Einschwingzeit von T = 100 ns.
Der cos2-förmige Impuls weist keine Vor- und Nachschwinger auf. Er wird erzeugt aus dem Spektrum eines DIRAC-Impulses, praktisch angenähert durch einen sehr schmalen Impuls, über ein cos2-Roll-off-Tiefpaßfilter. Ein solches wurde für die Erzeugung dieses 2T-Impulses von THOMSON [140] angegeben. Man spricht deshalb in der Fernsehtechnik auch vom Thomson-Filter. Das Spektrum des 2T-Impulses ist mit T = 100 ns bei der Frequenz f = 5 MHz auf null abgeklungen [1411. Aus der Amplitude des empfangenen 2T-Impulses können Rückschlüsse auf den Amplitudenfrequenzgang im Leuchtdichtekanal gezogen werden und damit auf den Kontrast in Bilddetails.
Für Aussagen über die Eigenschaften des Systems im Frequenzbereich des Farbträgers dient der 20T-Impuls. Er setzt sich zusammen aus einem cos2-förmigen Impuls mit der Halbwertsbreite 20T = 2 us und einem durch Amplitudenmodulation mit Trägerunterdrückung erzeugten Farbträgerimpuls gleicher Form und Halbwertsbreite. Die Spektralanteile liegen einerseits im Frequenzbereich von null bis 0,5 MHz und andererseits mit ± 500 kHz Bandbreite symmetrisch zur Farbträgerfrequenz. Dämpfungsverzerrungen im Übertragungssystem ändern das Amplitudenverhältnis der beiden Signalanteile und Phasen- bzw. Laufzeitverzerrungen bewirken eine zeitliche Verschiebung zwischen den beiden Signalanteilen. Als Ergebnis ist dann eine kosinus- bzw. sinusförmige Verzerrung am Boden des geträgerten 20T-Impulses feststellbar. Eine fünfstufige Grautreppe schließlich dient zur Kontrolle der statischen Linearität des Systems. Ausgewertet wird der Unterschied in der Amplitude der einzelnen Stufen.
Im CCIR-Prüfzeilensignal der „Zeile 18" (Bild 9.3) wird einem Grauwert von des Weißwertes (0,65 V im BAS-Signal) eine Folge von Sinusschwingungen mit unterschiedlicher Frequenz und einer Amplitude von 30% des vollen BA-Wertes überlagert. Als Bezug dient ein Schwingungszug mit 5 µs Periodendauer (0,2 MHz). Ihm folgen Schwingungspakete von etwa 6 Dauer mit den Frequenzen 0,5 MHz, 1,0 MHz, 2,0 MHz, 4,0 MHz, 4,8 MHz und 5,8 MHz. Verschiedentlich werden auch von dem CCIR-Vorschlag abweichende Frequenzen übertragen. Mit diesem sogenannten Multiburst-Signal lässt sich ein Amplitudenfrequenzgang bei den genannten Frequenzen erkennen.
Das CCIR-Prüfzeilensignal der „Zeile 330" beginnt ebenfalls wie das der „Zeile 17" mit einem Weißimpuls und dem nachfolgenden 2 T-lmpuls (Bild 9.4). Man vermeidet damit ein 25-Hz-Flimmern im Weißbalken bei der oszilloskopischen Wiedergabe. Außerdem liegt auch im zweiten Halbbild der Bezugswert vor. Der fünfstufigen Grautreppe ist in diesem Prüfzeilensignal die Farbträgerschwingung mit definierter Amplitude (SpitzeSpitze-Wert 280 mV) und Phasenlage (600 bezogen auf die (B-Y)-Achse) überlagert. Dieses Signal eignet sich zur Bestimmung von differentiellen Amplituden- und Phasenfehlern bei der Frequenz des Farbträgers. Dabei wird zur Auswertung die Farbträgerschwingung über einen Hochpaß abgesiebt und abhängig vom Wert des Leuchtdichtesignales, d. h. vom momentanen Arbeitspunkt auf der Übertragungslinie, werden deren Amplituden und Phasenlage gemessen. Helligkeitsabhängige Farbsättigungsfehler (differentielle Amplitudenfehler) bzw. Farbtonfehler (differentielle Phasenfehler) können so festgestellt werden.
Mit dem CCIR-Prüfzeilensignal der „Zeile 331" lässt sich die statische Nichtlinearität des Systems bei der Fequenz des Farbträgers ermitteln. Dazu wird einem Grauwert des Leuchtdichtesignales die Farbträgerschwingung mit großer Amplitude überlagert. In dem Prüfzeilensignal nach Bild 9.5 sind zwei verschiedene Amplituden vorgesehen. Eine Nichtlinearität macht sich dabei durch eine Verschiebung des Gleichspannungswertes, abhängig von der Amplitude der überlagerten Schwingung, bemerkbar.
Die Auswertung der Prüfzeilen mittels Oszilloskop kann sehr differenziert erfolgen. Genaue Angaben über die mit einzelnen Signalen bestimmbaren Parameter des Übertragungssystems und die wertmäßige Erfassung von Fehlergrößen findet man in [137, 141] und u.a. auch in [142, 143 und 144]. Sehr viel schneller und präziser ist die Auswertung der Prüfzeilen-Parameter mit einem automatischen Meßplatz, z. B. mit dem Video-Analysator UVF von ROHDE & SCHWARZ. Die Auswertung von 16 Parametern dauert dabei nur etwa 2,5 s [145, 146].
Dem CCITT wurden auch schon Prüfzeilen-Testsignale für das MAC-Übertragungssystem vorgeschlagen. Diese beinhalten Impuls- und Sprungsignale, ansteigende und abfallende Rampensignale, eine gewobbelte Sinusschwingung mit definiertem Phasensprung, eine Grautreppe sowie geträgerte Impulssignale und einen Multiburst mit Sinusschwingungen zwischen 1 MHz und 8 MHz [147].
9.2 Fernsehtext
Die Ausnutzung von nicht mit Bildinhalt belegten Zeilen zur Übertragung von Zusatzinformation an den Fernsehteilnehmer geht zurück auf den Gedanken, für Hörgeschädigte lesbare Texte zum Bild mitzusenden, die aber die Bildwiedergabe nicht stören. Anfang der 70er Jahre wurden dazu in Großbritannien Versuche unternommen, die bei der BBC zu dem mit Ceefax und bei der IBA (Independent Broadcasting Authority) zu dem mit Oracle bezeichneten Verfahren führten. Man einigte sich schließlich in einem gemeinsamen Arbeitskreis mit der Geräteindustrie auf die Bezeichnung Teletext [1481. In der Bundesrepublik Deutschland wurde das Teletext-System 1977 erstmals öffentlich vorgestellt und seit dem 1. Juni 1980 als sogenannter „Feldversuch" zur Übertragung von Teletext-Information betrieben. Es wurde dafür zunächst der Begriff Videotext gewählt, der aber dann im Jahre 1983 nach der DIN-Norm 45060 in Fernsehtext umbenannt wurde. Vom angebotenen „Informationsdienst" her ist jedoch auch noch der Begriff Videotext üblich [149, 150].
Der Fernsehteilnehmer hat damit die Möglichkeit, zusätzlich zu dem angebotenen Fernsehprogramm Informationen aus bestimmten Gebieten durch Schriftzeichen und Grafiken auf dem Bildschirm wahrzunehmen. Die redaktionelle Aufbereitung erfolgt bei den Rundfunkanstalten und von ihnen betrauten Institutionen. Angeboten werden aktuelle Nachrichten, Verkehrshinweise, Wetterberichte, Sportinformationen und vieles andere. Ebenso können aber auch Einblendungen zum laufenden Programm, wie z. B. Untertitel bei fremdsprachigen Sendungen, vorgenommen werden. Der im Jahre 1980 begonnene „Feldversuch" hat zu einer ausgereiften Technik auf der Sende- und Empfangsseite geführt. Auch ist die Akzeptanz des Systems beim Fernsehteilnehmer sehr hoch. Am 1. Januar 1990 ist das Fernsehtext-Programm offiziell in den Wirkbetrieb gegangen, nachdem man sich im medienpolitischen Bereich über die Zuordnung der Textübertragung in der Austastlücke des Fernsehsignales geeinigt hat.
9.2.1 Eigenschaften des Fernsehtext-Systems
Die ursprünglich für die Datenübermittlung vorgesehenen Zeilen 17 und 18 im ersten Halbbild und 330 und 331 im zweiten Halbbild waren schon durch die Prüfzeilensignale belegt, so dass die Fernsehtext-Signale zunächst in die Zeilen 20 und 21 sowie 333 und 334 eingeblendet wurden. Ab 1982 kamen dann noch die Zeilen 13 und 14 sowie 326 und 327 hinzu. Nach dem letzten Stand (Ende 1988) werden über die Sender der ARD (Arbeitsgemeinschaft der Rundfunkanstalten Deutschlands) und des ZDF (Zweites Deutsches Fernsehen) mit dem gemeinsamen Videotext-Angebot die Zeilen 11, 12, 13, 14, 15, 20, 21 im ersten Halbbild und die Zeilen 323, 324, 325, 326, 327, 328, 333, 334 im zweiten Halbbild zur Videotext-Übertragung verwendet. Siehe dazu auch Bild 9.1 [9].
Je mehr Fernsehtext-Datenzeilen bei gleichbleibendem Informationsangebot übertragen werden, um so kürzer ist die Wartezeit, bis eine gewünschte Fernsehtext-Seite auf dem Bildschirm erscheint. Es werden nämlich die Informationen von insgesamt etwa 250 Seiten (Textseiten, Tafeln) aus mehreren Magazinen übertragen. Jede Seite enthält 24 Reihen (Textzeilen) mit je 40 Zeichen oder Symbolen. Der Fernsehteilnehmer kann durch Befehl über eine Fernbedienung den Videotext-Decoder ansprechen und eine bestimmte Seite aus dem zugehörigen Magazin zur Darstellung am Bildschirm auswählen. Jede Seite enthält im allgemeinen eine in sich abgeschlossene Information.
Bei dem britischen Teletext-System, in der Bundesrepublik als Videotext-System eingeführt, werden die Reihen (Textzeilen) der Videotext-Tafeln synchron zu den Zeilen des Videosignals übertragen. Es wird eine Videotext-Schriftzeile in einer Videotext-Datenzeile innerhalb der Vertikal-Austastlücke gesendet (Bild 9.6). Eine Videotext-Seite besteht aus 24 Reihen. Somit beträgt die Zeitdauer für die Übertragung der Information einer Videotext-Seite bei 7 Videotext-Datenzeilen je Halbbild
Die theoretisch maximale Wartezeit für die Wiedergabe einer bestimmten, aus dem gesamten Angebot ausgewählten Seite beträgt damit
68,57 ms/Seite • 250 Seiten = 17,14 s.
Wichtige Seiten, z. B. mit Hinweistafeln, werden jedoch mehrmals in einem Zyklus übertragen, so dass die durchschnittliche Wartezeit unter 10 s liegt.
Neben dem britischen Teletext-Verfahren wurde in Frankreich das Antiope-Verfahren entwickelt und eingeführt. Im Gegensatz zu der zeilengebundenen Übertragung der Textinformation beim Teletext-Verfahren erfolgt diese beim Antiope-Verfahren asynchron und zeilenungebunden. Es ist lediglich eine Paketierung der seriellen Codeworte, entsprechend ihrer Einblendung in die vorgesehenen Datenzeilen des Fernsehsignals erforderlich [1491, [151].
Die Datenübertragung beim Fernsehtext-System erfolgt mit binären NRZ-Signalen. Ein Buchstabe bzw. ein grafisches Zeichen an Stelle eines Buchstabens wird durch ein 7-bit Codewort repräsentiert, das mit einem Paritätsbit zu einem 8-bit-Wort (1 byte) zusammengefasst wird. Der Zeichenvorrat umfasst nach dem derzeitigen Stand des Systems 96 alphanumerische Zeichen (Groß- und Kleinbuchstaben, Zahlen und sonstige Zeichen) sowie 64 grafische Symbole. In den 96 alphanumerischen Zeichen ist enthalten ein Block mit 13 Zeichen, die unterschiedlich nationalen Sonderzeichen zugeordnet werden können, z. B. der deutschen, englischen, französischen, italienischen, schwedisch/finnischen oder spanisch/portugiesischen Sprache [150].
Um mit 7-bit-Codewörtern mehr als 27 = 128 verschiedene Zeichen darzustellen, werden aus den 128 möglichen Kombinationen 32 Codeworte herausgenommen und für sogenannte „Steuerzeichen" verwendet. Bei dem heutigen Stand des Fernsehtextsystems („Level 1") werden davon allerdings nur 27 Codeworte benutzt. Durch Umschalten des Zeichensatzes ließen sich theoretisch auch 96 Grafikzeichen wiedergeben. Auch hier werden aber nur 64 Möglichkeiten ausgenutzt, allerdings bei Grafikzeichen in „voller" oder „gerasteter" Darstellung, was den Zeichenvorrat bei Grafiksymbolen verdoppelt. Bild 9.7 zeigt die Zuordnung der 7-bit-Codeworte auf die Steuerzeichen sowie die alphanumerischen und Grafikzeichen. Das Setzen eines Steuerzeichens zur Umschaltung auf Grafikzeichen, genauso wie für die Änderung eines Zeichens in der Farbe oder in der Größe, belegt allerdings auf dem Bildschirm den Platz eines Zeichens.
Die alphanumerischen Zeichen werden über eine Punktmatrix aus 10 Punkten in der Höhe und 12 (früher 6) Punkten in der Breite geschrieben. Ein Zeichen belegt so 1 auf der Zeitachse. Die Darstellung eines Zeichens in zusammenhängender und gerasterter Form gibt Bild 9.8 wieder. In der Matrix ist bereits der Abstand zwischen den Zeichen und den Zeilen berücksichtigt sowie auch für notwendige Unterlängen, z. B. bei „g". Grafikzeichen basieren auf einer (2 x 3)-Matrix, mit 64 verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten. Die Wiedergabe der Zeichen kann in Weiß oder in den Grund- bzw. Komplementärfarben erfolgen. Dies gilt ebenfalls für den Hintergrund. Es lassen sich die Zeichen in doppelter Größe darstellen oder zur besseren Markierung auch blinkend. Mittels der graphischen Symbole sind nicht nur einfache flächenhafte Darstellungen möglich, sondern auch vergrößerte Zeichen in verschiedenen Schriftformen.
Das Darstellungsformat der Videotext-Seite auf dem Bildschirm weist einen Sicherheitsrand von etwa 8% nach oben und unten sowie 10% nach links und rechts auf (Bild 9.9). Eine Textzeile („Reihe"), einschließlich des Zeilenzwischenraumes, belegt 2 x 10 = 20 Rasterzeilen in zwei aufeinanderfolgenden Halbbildern. Dies erlaubt die sogenannte
Zeichenrundung. In einer Textzeile können bis zu 40 Zeichen erscheinen, mit Ausnahme der jeweils ersten Zeile einer Seite, die nur maximal 32 Zeichen enthalten kann. Insgesamt lassen sich so bis zu 952 Zeichen auf einer Seite unterbringen. Die erste Zeile einer Videotext-Seite, die sogenannte Kopfzeile, enthält normalerweise Angaben über die Programmkennung, Magazin- und Seitenummer, Wochentag, Datum und Uhrzeit.
9.2.2 Fernsehtext-Datensignal
Im Prinzip handelt es sich bei dem Fernsehtext-System um ein elektronisches Fernschreibverfahren, bei dem die bestimmten Zeichen zugeordneten Signale in vorgegebener Reihenfolge übertragen werden. Auf der Empfangsseite werden die Signale der ausgewählten Seite gespeichert. Mittels eines Zeichengenerators erfolgt die Wiedergabe auf dem Bildschirm. Jedes Zeichen wird dargestellt durch ein digitales, binär codiertes Datenwort, bestehend aus 8 bit oder 1 byte. Man benutzt den ASCII-Code (American Standard Code for Information Interchange) mit 7 bit und einem zusätzlichen Paritätsbit zur Fehlererkennung. Die Verfälschung eines übertragenen Alpha- oder Grafikzeichens wird bei nur einem Bitfehler innerhalb eines Bytes erkannt und das Zeichen dann durch eine Leerstelle markiert. Bei mehreren Bitfehlern innerhalb eines Bytes wird allerdings ein falsches Zeichen wiedergegeben.
Vor der eigentlichen Information der Fernsehtext-Zeile werden 2 x 8 bit (2 byte) zur Taktsynchronisation und 8 bit (1 byte) zur Rahmensynchronisation (Startcode) übertragen. Es folgen die Magazin- und Reihenadresse in den nächsten 2 byte. Die Magazinnummer wird mit 3 bit und die Reihennummer mit 5 bit codiert. Diese Information wird in einem HAMMING-Code übertragen, der jedem Informationsbit ein Prüfbit zuordnet. Der HAMMING-Code ermöglicht wegen seiner hohen Redundanz eine gute Fehlerkorrektur. So lassen sich durch vier voneinander unabhängige Paritätsprüfungen Einzelfehler im Codewort eindeutig erkennen und korrigieren. 2-, 4- und 6-bit-Fehler werden erkannt und die Codeworte erst beim nächsten fehlerfreien Durchlauf angenommen. In den normalen Fernsehtext-Reihen verbleiben nun 40 byte für die Zeichendarstellung (Bild 9.10a).
Die Textreihen sind von 0 bis 31 durch nummeriert. Davon werden allerdings nur die Reihen 0 23 am Bildschirm dargestellt. In die Reihen 24 • • • 31 können bei Bedarf, in einer weiteren Ausbaustufe des Systems, zusätzliche Steuerzeichen eingefügt werden. Die Kopfzeile (Reihe 0) enthält neben den schon erwähnten 5 byte für Synchronisation und Adressen noch 2 byte (Einer und Zehner) für die Seitennummer (00 • • • 99), weiterhin eine 4stellige Seiten-Subcode-Nummer (4 byte), z. B. zur Unterscheidung der einzelnen Seiten eines Mehrfachsatzes, sowie zusätzliche Steuerbits (2 byte) für z. B. die Auswahl des nationalen Zeichensatzes.
Es verbleiben so in der Kopfzeile noch 24 Zeichenplätze (24 byte) für Schrift- und Steuerzeichen sowie 8 Zeichenplätze (8 byte) für die Angabe der Uhrzeit (Bild 9.10b). Mit 45 byte je Reihe ergibt das 360 bit, die innerhalb der aktiven Zeit einer Fernsehzeile (52 PS) zu übertragen sind. Es ergäbe sich so eine Bitrate von 6,923 Mbit/s. Tatsächlich erfolgt aber eine Verkopplung mit der Zeilenfrequenz. Für die Übertragung des Fernsehtextsignales hat man deshalb eine Taktfrequenz von fBit = 444 •fh = 6,9375 MHz gewählt, die sendeseitig mit einer maximalen Toleranz von ± 25 • 10 -6 einzuhalten ist. Mit der Bitrate von 6,9375 Mbit/s beträgt die Zeitdauer für ein Bit nun TBit = 144 ns. Das Datensignal wird im NRZ-Code (Non Return to Zero) übertragen zwischen dem BAWert 0, entsprechend binär „0", und dem BA-Wert 0,66 für binär „1" (Bild 9.11).
Vor dem Eintasten in das FBAS-Signal wird das Datensignal einer Bandbegrenzung durch ein Roll-off-Filter unterworfen. Dieses besitzt einen relativ flach abfallenden Amplitudenfrequenzgang, der bei der halben Bitfolgefrequenz von etwa 3,5 MHz seinen 50%-Wert aufweist. Man erreicht damit ein sehr geringes Überschwingen und Nebensprechen der Impulse, was sich günstig auf die Bitfehlerrate auswirkt [152, 1531.
Die Störanfälligkeit des Datensignales auf dem Übertragungsweg erstreckt sich nicht nur auf den Einfluss von überlagerten Störsignalen, z. B. Rauschen, sondern ist wesentlich auch durch Phasenverzerrungen im HF- und ZF-Bereich bedingt sowie durch Echo-Störungen infolge von Reflexionen auf dem Funkweg oder in den Antennenanlagen. Während bei der Wiedergabe eines Farbfernsehbildes eine allmähliche Verschlechterung der Bildqualität mit sinkendem Signal/Rauschabstand im Videosignal feststellbar ist, zeigt sich bei der Wiedergabe von Zeichen im Fernsehtext-System ein sehr abrupter Übergang von fehlerfreier zu stark gestörter Darstellung (Bild 9.12). Allerdings ist bei ausreichender Farbbildqualität auch eine einwandfreie Zeichenwiedergabe gewährleistet, falls nicht zu starke Reflexionen, z. B. durch Mehrwegeempfang vorliegen [9, 149, 150, 154].
9.2.3 Zeichenvorrat und Befehlssatz
Wie schon erwähnt, werden von den 128 möglichen 7-bit-Codewörtern 96 für den eigentlichen Zeichensatz und 32 für den Befehlssatz verwendet. Bei den Grafikzeichen werden nur 64 Möglichkeiten ausgenutzt. Die Bilder 9.13a) und b) geben die darstellbaren alphanumerischen und grafischen Zeichen wieder, mit ihrer Zuordnung auf die Bits b1 bis b7 im Codewort [150]. Die Zeichen bei den Koordinaten (Spalten/Zeilen)
2/3, 2/4, 4/0, 5/11, 5/12, 5/13, 5/14, 5/15, 6/0, 7/11, 7/12, 7/13 und 7/14
gehören zu den nationalen Alphabet-Varianten und können ggf. durch andere Zeichen ersetzt werden.
Den Befehlssatz der Steuerzeichen zeigt Bild 9.14 [150]. Jedes Steuerzeichen erfordert ein Byte in der Fernsehtext-Datenzeile und somit auch einen, nun leeren, Platz in der Fernsehtext-Reihe. Ohne besondere Steuerzeichen beginnt jede Reihe automatisch mit dem Grundzustand, d. h. mit
alphanumerische Zeichen in Weiß
Hintergrund Schwarz
Blinken „Aus"
Wiedergabe ohne Einblendfeld
normale Höhe
Grafik zusammenhängend
Grafik nicht überschreibend
verdeckte Darstellung „Aus".
Weitere Ausbaustufen des Systems, so z. B. die Erweiterung des Zeichenvorrates auf 330 alphanumerische Zeichen („Level 2") und zusätzliche 100 frei definierbare Zeichen (DRCS, Dynamically Redefinable Character Sets) u. a. auch zur Darstellung von nicht lateinischen Buchstaben („Level 3") sind vorgesehen [9, 150, 155, 156, 157].
9.2.4 Fernsehtext-Decoder
Zur Auswertung der übertragenen Fernsehtext- oder, wie noch im allgemeinen Sprachgebrauch üblich, Videotext-Information ist im Fernsehempfänger ein Decoder notwendig. Diesem wird vom Videodemodulator das FBAS-Signal zugeführt. Über Steuersignale von der Fernbedienung wird auf Videotext-Betrieb umgeschaltet und die Seitenauswahl getroffen. Der Fernsehtext- oder Videotext-Decoder gibt an einer vorbereiteten Schnittstelle dann die Zeicheninformation an die Farbendstufen weiter (Bild 9.15).
Im Videotext-Decoder muss zunächst das Datensignal vom FBAS-Signal abgetrennt werden. Dies erfolgt in einem Videoprozessor (z. B. SAA 5030 bzw. SAA 5230 von VALVO). Unter Verwendung eines Schwingkreises, der auf die Bittaktfrequenz 6,9375 MHz abgestimmt ist, und mittels eines einstellbaren Verzögerungsgliedes bzw. mit einem in der Phase nachsteuerbaren 13,875-MHz-Quarzoszillator beim neueren SAA 5230, wird das Datentaktsignal zurückgewonnen und in seiner Phasenlage automatisch so abgeglichen, daß die positive Flanke des Taktsignales stets genau in der Mitte der Datenimpulse liegt. Der Videoprozessor enthält außerdem einen nachsteuerbaren 6-MHz-Taktoszillator zur Erzeugung des Bildwiedergabetaktes (für die Zeichendauer von 1 PS). Dieser wird in der Taktsteuerung (SAA 5020 bzw. als Teil von SAA 5240) auf die Zeilenfrequenz heruntergeteilt und im Videoprozessor wieder mit den abgetrennten Synchronimpulsen verglichen zur Gewinnung der Steuerspannung für den 6-MHz-Oszillator.
Die Synchronisierung der Ablenkstufen des Fernsehempfängers kann auf verschiedene Weise erfolgen:
- bei Wiedergabe des normalen Fernsehprogrammes wird das Synchronsignal über den Videoprozessor durchgeschaltet und normal verarbeitet
- bei Videotext-Betrieb gibt die Taktsteuerung ein dort erzeugtes komplettes Synchronsignal aus, das bei ungestörtem FBAS-Signal mit diesem synchronisiert ist oder bei fehlendem FBAS-Signal („after hours display") freilaufend für die Wiedergabe der Information aus dem Seitenspeicher dient.
Vom Videoprozessor gelangen das Videotext-Datensignal und der Datentakt in die Datenverarbeitungs- und Steuerschaltung SAA 5041 (bzw. EURO CCT-Schaltung SAA 5240 beim VALvo-Videotext-Decoder der 2. Generation). Die Videotext-Daten werden so aufbereitet, dass sie in einen Seitenspeicher (1k x 8 bzw. bis zu 8k x 8) eingelesen werden können. Damit der Datenverarbeitungsteil nur Impulse auswertet, die innerhalb der Vertikal-Austastlücke einlaufen, wird er durch ein Signal von der Taktsteuerung nur während des sogenannten „Datenfensters" (Zeilen 6 bis 22 im 1. Halbbild und Zeilen 319 bis 335 im 2. Halbbild) aktiviert. In dieser Schaltung erfolgt dann auch die Datenprüfung.
Beim Erkennen der „Reihe 00" (Kopfzeile) tritt ein Seitenkomparator in Aktion, der die Nummer einer vom Fernsehteilnehmer über die Fernbedienung vorgewählten Seite mit der jeweils einlaufenden Seitennummer vergleicht. Stimmen die Seitennummern überein, so wird die nachfolgende Information in den Seitenspeicher übernommen. Dieser muß eine Speicherkapazität von etwa 1 Kbyte (mindestens 24 x 40 x 7 bit = 6720 bit) aufweisen. Die „2. Generation" des VALvo-Videotext-Decoders erlaubt mit dem 8-Kbyte Speicher das Verarbeiten von bis zu vier gleichzeitigen Seitenanforderungen und das Abspeichern von bis zu acht Videotextseiten. Die im Seitenspeicher festgehaltene Information wird im Takt des Fernsehbildes an den Zeichengenerator (SAA 5051 bzw. als Teil von SAA 5240) weitergegeben, der die Farbwertsignale R, G, B und ein Austastsignal (Blanking) an die Video-Endstufen abgibt.
Das Blockschaltbild eines Videotext-Decoders mit den Funktionsbausteinen der „1. Generation" des VALvo-Videotext-Decoders zeigt Bild 9.16 [158].
Die „2. Generation" kommt mit nur zwei integrierten Schaltkreisen (SAA 5230 und SAA 5240) und einem 8K x 8-RAM aus, weist aber gegenüber der 1. Generation wesentlich verbesserte Leistungsmerkmale auf. So wird z. B. die Zeichendarstellung durch Übergang von der 5 x 9-Punkte-Matrix auf eine 12 x 10-Punkte-Matrix verfeinert. Bei der Videotext-Wiedergabe arbeitet man ohne Zeilensprung, wodurch das Flimmern reduziert wird. Der Decoder nimmt die automatische Umschaltung des Zeichensatzes auf eine andere Sprache vor und ist außerdem für die Verarbeitung von zukünftigen Videotext-Erweiterungen vorbereitet. Darüber hinaus kann der Decoder auch zum Datenempfang im „Voll-Kanal-Modus" eingesetzt werden, bei dem zukünftig vielleicht in einem eigenen Kanal in allen Fernsehzeilen Videotext-Daten übertragen werden. Dieses System erlaubt die Übertragung von etwa 600 Seiten je Sekunde [159].
Eine Weiterentwicklung des letztgenannten Konzeptes schlägt sich in dem „Videotext Decoder für Europa" mit dem Videoprozessor SAA 5231 und der ECCT-Schaltung SAA 5243 nieder. „ECCT" bedeutet hier Enhanced Computer Controlled Teletext [160].
9.3 Datenzeile
Die Zeile 16 in der Vertikal-Austastlücke des 1. Halbbildes wird als „Datenzeile" bezeichnet. Sie dient zur Übertragung von Quellen- und Steuerdaten zwischen den Rundfunkanstalten sowie der VPS-Zusatzinformation (Video Programm System) zur Aufnahmesteuerung von Heim-Videorecordern.
Die Übertragungssicherheit für die Daten muss hier wesentlich größer sein als beim Fernsehtext-System. Man wendet deshalb in der Datenzeile den mehr störsicheren Biphase Code an. Bei diesem wird jedes zu übertragende Bit durch zwei komplementäre Elemente repräsentiert. Bild 9.17 zeigt dies an einem Datensignal. Dabei wird ein „ 1 "-Bit durch einen Signalsprung in der Bitmitte von „1" auf „0" und ein „0"-Bit durch einen Sprung von „0" auf „1" übertragen. Der Bittakt ist im Zusstandswechsel in der eigentliChen Bitmitte enthalten. Bitfehler können nur dann auftreten, wenn gleichzeitig die zwei Elemente eines Bits definiert ihren inversen Zustand annehmen. Dies ist aber sehr unwahrscheinlich.
Die Information der Datenzeile umfasst 15 Wörter, wobei jedes Datenwort aus einer 8-bit-lnformation mit einer Bitdauer von 400 ns besteht. Die Datenrate beträgt so 2,5 Mbit/s und die Taktfrequenz 5 MHz, da jedes Bit durch zwei Elemente im Bi-Phase-Code dargestellt wird. Die Bi-Phase-Modulation wird technisch erzeugt durch eine 2-Phasenumtastung eines 2,5-MHz-Sinusträgers. Durch eine Tiefpaßfilterung wird eine Begrenzung des Spektrums vorgenommen.
Die gesamte Dauer der Dateninformation ergibt sich zu
Die Einfügung des Datensignals in eine Zeile des FBAS-Signales gibt Bild 9.18 wieder.
Eine Dateninformation wird auch in Zeile 329 im 2. Halbbild übertragen. Die Unterscheidung zur Zeile 16 im 1. Halbbild liegt darin, dass die
Datenzeile 16 als „Quellendatenzeile" und die Datenzeile 329 als „Abschnittsdatenzeile" bezeichnet wird [9, 161, 162, 163].
Die 15 Datenwörter haben in den beiden Datenzeilen teilweise gleiche, teilweise aber verschiedene Bedeutung. Siehe dazu Ta belle 9.1.
Die Datenworte 11 bis 14 enthalten in 32 bit die VPS-Zusatzinformation. Als „Beitragskennzeichnung" (Istwert-Label) wird das Datum und die Uhrzeit des angekündigten Beitragsbeginns sowie der Nationalitäten- und Programmquellencode übertragen [161].
Die Auswertung des Datensignales erfolgt zunächst ähnlich wie bei dem VideotextDecoder mit einem Datenzeilen-Prozessor (z. B. SAA 5235 von VALVO). Der VPS-Decoder benötigt dann noch eine spezielle Decoderschaltung (z. B. VALVO SAF 1135), die in Verbindung mit den vom Fernsehteilnehmer am Videorecorder eingegebenen Aufzeichnungsdaten bei einer Übereinstimmung mit dem übertragenen „Label" (Datenworte 11 bis 14) die Videorecorderaufnahme startet [163].