Funktionsweise Video-Analogsignal Übertragung

[nexus1212]

Hallo zusammen,

ich habe einige Fragen zur analogen Video-Signalübertragung. Konkret möchte ich wissen, wie die Bauteile zueinander ausgesucht werden und warum nicht mehr Bildpunkte übertragen werden können (kein HD).

Beschränkung auf geringe Auflösung (PAL und NTSC):
Warum ist man auf eine Auflösung von ca. 500x400 Pixel beschränkt? Soweit ich das verstanden habe, sendet der Videosender Stumpf was über das Eingangssignal geliefert wird. Heutige Cams und Bildschrime können HD. Warum kann ich den Sender nicht mit einem HD Signal speißen?

Kamera "Zeilen":
Die Kameras haben oft die Angabe 600, 700 oder gar 900 Zeilen. Was ist damit gemeint? Ist es die Anzahl an Bildpunkte in der Vertikalen?
Wenn ich nun ohnehin nur 500x400 Pixel übertrgen kann, wäre es die beste Entscheidung eine Cam mit 500 Zeilen zu nehmen?

Auflösung Bildschirm/Brille:
Als Bildschirm oder Brille werden oft Geräte angeboten, mit deutlich mehr Auflösung als das Funksignal an Pixel liefert (z. B. Fatsahrk Dominator HD mit 800 x 600 Pixel). Da nur 500x400 Pixel übertragen werden, ist somit ein drittel vom Bildschirm dunkel?

Vielen Dank

Christoph

 

[QuadCopterix]

Wenn du das Bild in der Kamera aufzeichnen willst macht Full-HD oder 4K Sinn. Wenn das Bildsignal nur übertragen werden soll braucht die Auflösung nicht höher als PAL sein.
Siehe dazu auch
https://de.wikipedia.org/wiki/Videoauflösung

Gruß Martin

 

[Rangarid]

Die FPV Cams sind analog, die HD-Cams sind digital. Man kann die Bildpunkte von Analog nicht 1:1 mit den Pixeln digitaler Systeme vergleichen.

 

[cloidnerux]

Generell hast du das Problem der Bandbreite. Je größer dein Bild, desto mehr Bandbreite brauchst du um dieses mit >24Frames zu übertragen. Bandbreite ist inhärent der verwendeten Übertragungsstrecke, damit also direkt abhängig von den Verwendeten Kabeln, PCBs und ICs.
Die fliegende Verdrahtung jetziger analoger Cams erlaubt Bandbreiten bis vlt 50MHz, was für PAL/NTSC ausreicht. Modernes, unkomprimiertes HD benötigt Bandbreiten von mehr als 1GHz, weswegen du auch geschirmte HDMI Kabel mit Differentieller Übertragung auf mehreren Lanes nutzt um dein Monitor anzuschließen und nicht ein wenig Tüddeldraht und ne Stiftleiste, es wäre Technisch gar nicht möglich.

Willst du also HD übertragen benötigst du sofort Koaxkabel oder Differentielle Übertragungswege um überhaupt die Bildsignale zu übertragen.

Die Bildinformation bei einem PAL/NTSC Signal wird in Form eines Luminanz(Helligkeit)-Signals mit Überlagertem R-Y und B-Y Informationen übertragen. Das Luminanz-Signal ist ein Signal in der Pixelfrequenz, während R-Y und B-Y als Quadraturamplitudenmodulation bei 3,57954545 MHz überlagert wird. Ein Empfänger muss also zum einen über einen Tiefpass das Luminanzsignal heraus filtern und über einen QAM Demodulator die R-Y und B-Y Informationen. Daraus kann man dann die entsprechenden R, G, B Komponenten berechnen.

Die Synchronisation der Horizontalen und Vertikalen erfolgt über Zeitgesteuerte Schwarz oder Dunkel-Levels.

Wird auch hier beschrieben:
https://de.wikipedia.org/wiki/Phase_Alternating_Line

TVL ist eine Angabe wie viele Horizontale Linien Aufgenommen werden. Eine 400TVL Kamera ist deutlich schlechter als eine 600TVL, aber selbst eine 960TVL wird nicht mehr so viel Qualität gewinnen im Gegensatz zu einer 600TVL, da die 960TVL an die Grenzen der Übertragung stößt.

 

[s.nase]

TVL= digitale Pixel in einer Zeile der CCD-SensorMatrix, (horizontale SensorAuflösung)
analoge Bildzeilen pro Bild= maximale vertikale Auflösung der analogen Bildübertragung
Latenz= Zeitversatz zwischen CCDsensor und analogAUsgang
DSP= DigitalSingnalProcessor, DIgital/Analog Wandler in der Kamera bzw analog/digital Wandler im DIsplay

Der FlaschenHals für unsere Einsatzgebiete ist zum einen die Latenz der Kamera- und DisplayDSP's, und zum anderen die maximal noch sinnvoll übertragbare Auflösung der Analogübertragung zwischen VTX und VRX.

Aus RöhrenfernseherZeiten hab ich glaube mal gelernt, das sich nicht mehr als gut 1000 Bildpunkte in einer Zeile ohne übermässige Schärfenverluste modulieren und demodulieren lassen. Ob das für die heutzutage verwendeten DSP's in der Kamera und dem Display genauso gild, kann ich aber nicht sagen. Vermutlich ist das stark vom DSP-Typ abhängig, genauso wie die Latenz bei der Umwandlung vom digitalen SensorBild in das analogeBild am Kamera-Ausgang(und A/D am Display.

Die Anzahl der analog übertragenen Zeilen pro Bild hängt vom Übertragungsstandart ab. Bei unserem PAL-B/G System in Deutschland sind es effektiv 576 BildZeile bei 25 FarbVollbildern pro Sekunde(5Mhz Bandbreite). Bei üblichen NTSC System sind es nur effektiv 480 BildZeilen, dann aber mit 30 FarbVollbildern pro Sekunde(4.2Mhz). Es gibt auch noch andere Normen mit mehr Zeilen. Wobei die für uns wohl eher nicht in Frage kommen, da unsere üblichen VTX nur 6Mhz(8Mhz?) Bildsingnalbreite übertragen können.

Wenn man unser PAL-B/G System mit dem NTSC-M Sytem mal vergleicht, scheint das NTSC-M etwas weniger Reserven pro Bildpunkt zu verwenden, selbst wenn man die geringere Zeilenanzahl und höhere Bildrate von NTSC-M mit berücksichtigt. Das lässt den Schluß zu(wenn ich richtig gerechnet habe), das sich mit NTSC-M nur etwa 800 Bildpunkt pro Zeile noch einigermassen scharf übertragen lassen. Kann mich aber auch irren.

Mir stell sich dabei nun auch die Frage, ob mit NTSC-M womöglich weniger Nachbarkanalstörungen auftreten können, wenn man einen VTX mit geringer VideoBandbreite(6Mhz) verwendet? Und ob für PAL-Systeme ein VTX mit hoher Bildsingnalbreite(8Mhz) nötig ist, damit die gut 1000Bildpunkte pro Zeile noch relativ scharf übertragen werden können? Wobei sich dann auch immer noch die Frage ist, wie sehr man den Angaben zur Bildsignalbreite(VideoBandbreite) in den VTX-Datenblättern trauen kann.

Latenz entsteht beim Digital/Analog-Umwandlungsprozess des DSP's in der Kamera, und der A/D-Wandlung im DisplayDSP. Wobei die zu verarbeitende Datenrate des KameraDSP(D/A) wohl deutlich höher sein wird, als die im DisplayDSP(A/D). Denn der CCDsensor liefert in der Regel eine deutlich höher Auflösung(komplette CCD-Matrix), als der KameraDSP dann letztlich als AnalogSignal wieder aus spuckt. Dazu kommen auch noch die ganzen BildverbessungsVerfahren im KameraDSP, die eventuell auch noch Latenz erzeugen, wenn die DSP nicht genügend Verarbeitungsreserven hat. Der DisplayDSP hat da wesentlich weniger zu tun, mi tz.B. dem Zoom, Crop, Verzerrung und vielleicht noch Kantenglättung für die SeitenverhältnisAnpassung an die DisplayMatrix.

In den Kameras sind die DSP's aus Kosten- und Platzgründen oft sehr knapp ausgelegt. Besonders dann wenn auch noch ein Haufen Bildverbesserungsverfahren laufen, oder der CCD-Sensor ne sehr hohe PixelMatrixAuflösung hat. Die DisplayDSP's werden in der Regel ausreichend flott arbeiten können, und somit nur eine sehr geringe zusätzliche Latenz in der Gesamtübertragung mit beisteuern.

Mein Fatzit:
Ein CCDSensor mit mehr als 1000TVL macht schon mal generell wenig Sinn, weil die analoge VideoÜbertragung sowieso nicht mehr als 1000 Bildpunkte pro Zeile einigermassen scharf übertragen kann. Mehr als 1000TVL hilft nur noch der KameraDSP um etwa ihre BildverbesserungsVerfahren zu optimieren. Da die heute verwendeten KameraDSP's aber scheinbar schon mit mehr als 650TVL an ihre Grenzen stoßen(Latenz nimmt deutlich zu), sind mehr als 650TVL nur für ŚlowSpeed Copter sinnvoll. Und selbst du würde mir die erhöhte Latenz auf den Sack gehen. Für die nahe Zukunft wäre es schon mal schön, eine Kamera mit ausreichend schnellem DSP zu haben, die ohne LatenzZuwachs ein 800TVL Bild aufnehemen und in ein scharfes analogSignal umwandeln kann. Meine Hoffnungen lagen ja auf der Sony2090 DSP. Aber die scheint ja auch Latenzprobleme mit mehr als 650TVL-CCDSensoren zu haben.

Aber vielleicht kann mich einer von euch eines besseren belehren. Für irgendwelche Fehlerkorrekturen meiner Gedankengänge bin ich immer zu haben.

 

[schnellmaleben]

Gute Zusammenfassung, sehe ich auch so.

Tut jemand die TVL unabhängig überprüfen? Mir scheint die Marketingabteilung der Kamerahersteller legt jedes Jahr nen Hunderter drauf, egal ob technisch realisiert oder nicht.
(Hatten wir bei den ESCs ja auch - nach 400, 490... werden die inzwischen mit "600Hz SimonK" beworben obwohl keine 2000uS mehr bei 600Hz passen.)