Bau eines Bildverbesserers für Bildröhren-TV (D-Box2 Hardware?)

Ich plane einen billigen Bildverbesserer (Farbprozessor) für klassische analoge Bildröhrenfernseher zu programmieren, der die durch Abnutzung krummen Farbkurven reifer Bildröhren per Lookup-Table (LUT) begradigt. Denn bei Bewegtbildwiedergabe ist die Röhre heutigen Flachis haushoch überlegen. Auch ich bin im Kaufhaus immer wieder mal für 20 Sekunden begeistert von den riesigen, hellen und scharfen Bildern der neuesten LED-TV. Doch wehe wenn es sich bewegt - je länger ich da drauf starre, desto weniger will ich einen haben. Irgendwie wird mir von der Künstlichkeit des digital zwangsentschneiten HD-Bilds speiübel. Wo der Flachi abgehackt rhythmisch Kanten nachmalt und die Ränder bewegter Objekte wie eine vom Bagger vor sich her geschobene Geröllhalde aus bunten, sich umwälzenden Pixelkieseln vorwärts krümeln lässt, zeichnet die Röhre bewegte Konturen am Stück mit einer selbstverständlichen Gelassenheit, die leichte Unschärfen oder Schnee vergessen lässt. Der Zweck von Fernsehen ist Bewegtbild, und dabei scheitert Flachglas kläglich.

Leider werden keine neuen CRT-Fernseher mehr gebaut, und grade vollanaloge Modelle mit unverschlimmbesserter 50Hz-Bewegtbildwiedergabe leiden oft an Farbmängeln, die sich mit dem Alter der Bildröhre noch verstärken. Es ist daher an der Zeit, dieses Kulturgut zu erhalten und die Tugenden analoger Bewegtbildwiedergabe mit zeitgemäßen Formen der Signalaufbereitung zu vereinen.

- Zweck eines Farbprozessors

Analogfernseher haben i.a. im Gerät nur 2 Sätze RGB-Regler für Grau- und Weißabgleich, die nicht ausreichen um die Farbkurven optimal einzustellen. Hierdurch ergeben sich Welligkeiten durch die z.B. Gelb je nach Helligkeit ins Grün oder Orange kippt. Beim RGB-Signal enthält 100% Rot mehr Rotintensität als 100% Weiß. (Gleiches gilt für Grün und Blau.) Justiert man Grau- und Weißabgleich auf einen Normwert (z.B. D65 = 6500K), garantiert dies noch lange nicht, dass auch satte Farben die korrekte Menge Rot, Grün und Blau enthalten.

Besonders wenn die Bildröhre altert, reduziert sich der Rotanteil nichtlinear (Rot leuchtet am schwächsten und hat deshalb den höchsten Strahlstrom, was dessen Glühkathode stärker abnutzt), sodass bei korrekter Grau- und Weißjustierung nun satte Rottöne im Vergleich zum Rest zu krass werden. Leider beginnt dies oft schon wenn eine hochwertige Qualitätsbildröhre noch 2/3 ihrer Lebensdauer vor sich hätte. Die üblich Dummie-Gegenmaßnahme ist mehr Blau reinzudrehen, was die Glotze subjektiv heller macht und die Überdosis Rot dämpft (weil ein blaues Bild relativ weniger Rot enthält, sodass es nicht mehr in den krummen Bereich ausgesteuert wird). Da auch viele Flachis sehr satt blaue Himmel darstellen können, wirkt dies auf Laien erstmal spektakulär und modern, aber dass es davon wieder natürlich wird ist natürlich Quatsch. Denn auch ein korrekt kalibrierter Flachi stellt eben nur das satte Blau, aber nicht das Weiß zu bläulich da. (Etliche Flachis tun es trotzdem - besonders bei frühen Modellen mit LED-Hintergrundbeleuchtung. Auch die letzten Bildröhrer waren oft absichtlich viel zu blau justiert um mit dem ganzen neumodischen Flachglas im Kaufhausregal bei flüchtigem Hinsehen mithalten zu können.)

Die korrekte Lösung für Bildröhren in ihren Wechseljahren wäre also, nur den oberen Teil der Rotkurve (bei mehr als im 100% Weiß) zu dämpfen. Leider geht das 1. nicht mit den üblichen Grau- und Weißabgleichsreglern, und 2. sind auch diese grade bei echten Analogfernsehern i.a. für den Nutzer unzugängliche kleine Trimmer irgendwo auf der Platine, bei deren Bedienung für Laien die Gefahr eines gefährlichen Stromschlags oder mechanischer Schäden besteht.

Ein Zusatzgerät das die Farbkurven von außen im Detail einstellbar macht nennt man Farbprozessor (bzw. Colorprozessor).

- D-Box2 als Bildverbesserer?

Leider sind externe Farbprozessoren als Luxusbeamer-Zubehör rar und sauteuer; ungeliebte D-Boxen gibts hingegen massenhaft. Ist D-Box2-Hardware dafür geeignet? Laut FAQ kann die D-Box kein Analogvideo über Ethernet streamen, weil der MPEG-Encoder fehlt. Aber in wie weit kann die Hardware Videosignale annehmen und digital verändert wieder ausgeben? Mich interessiert vor allem, ob man die RGB-Farbkurven per Lookup Table präzise ändern kann um als Farbprozessor für Analogfernseher zu dienen.

Sinnvolle wäre jeweils nur 1 Zeile zwischenzuspeichern (1 wird empfangen und verarbeitet während die vorige synchron dazu ausgegeben wird) um die Latenz minimal zu halten (sodass Lightgun-Games, C64-Lightpen etc. weiter funktionieren). Kompliziert werden könnte die Berücksichtigung der Strahlstromregelung, die bei zu großflächig hellem Bild die sichtbare Gesammthelligkeit im Fernseher reduziert, was eine Verschiebung der Farbkurven (z.B. durch Aufsummieren der Pixelhelligkeit) nötig macht. Auch ungleiche Phosphor-Abnutzung von 4:3-Bildröhren durch heutige 16:9-Balken ließe sich durch dortiges Senken der Helligkeit leicht kompensieren. Evt. könnte man auch horizontale Schärfe, Konvergenz oder Linearität per Software verbessern, aber damit das gut aussieht (kein Moire etc.) bräuchte man vermutlich viel Rechenleistung und sehr hohe horizontale Auflösung (z.B. Full-HD).

Auch ein Testbildgenerator und die direkte Ansteuerung eines billigen Colorimeters (z.B. Spyder TV) wie bei Colorimetre HCFR wären sinnvoll.

Das Gerät soll ein analoges Videosignal per SCART-Buchse entgegen nehmen und verarbeitet an einer 2. SCART-Buchse (und optional per TV-Modulator) wieder ausgeben können. Wichtig ist dass pro Fernseher mehrere Presets (z.B. für unterschiedliche Helligkeit) abspeicherbar sind und man Datensätze für viele verschiedene Fernseher anlegen kann, damit z.B. ein Fernseher-Sammler das Gerät abwechselnd an vielen verschiedenen Fernsehern benutzen kann. Die Daten sollen kopierbar und extern abspeicherbar sein (z.B. per PC, USB-Stick oder SD-Karte). Es sollte sowohl einfache Einstellungen für Laien bereitstellen (um z.B. einen simplen Farbstich zu beseitigen ohne an Trimmern im unter Hochspannung stehenden TV rumdrehen zu müssen) als auch einen Profimodus mit sehr detaillierter Kurvenfeinjustierung per GUI.

Optional könnte natürlich auch ein Modus mit Vollbild-Zwischenspeicherung für vertikale Bildeingriffe (Konvergenz, vertikale Linearität, Bildgröße, Flimmerreduktion, TV-Normwandlung etc.) integriert werden, doch hat dies keine Priorität, denn sowas wäre mir schon zuviel des Guten. Es soll nämlich ein videophiler Bildverbesserer werden, der um den analogen Bildcharakter zu erhalten möglichst wenig und nicht möglichst viel tut, denn digitale Verschlimmbesserer gibt in späten 1990er CRT-Glotzen schon viel zu viele. Sachen wie Bewegungsanalyse oder Schneereduktion (die entfernt bekanntlich auch Regen...) kombinieren darin nur das schlimmste beider Welten (grobpixelige Lochmaske + krümelndem Ruckelflachi-Look).

- Hardwarefragen

Das Bildverbesserungsgerät sollte höchstens 50..100€ kosten und die Software Open Source werden. Möglichst soll eine bereits existierende verbreitete Hardware verwendet werden, die nicht zu groß ist oder viel Strom frisst/ heiß wird.

Kann die D-Box2 sowas, oder ist ihr Videosignalpfad wg. lahmer CPU so fest verdrahtet dass man an Farbkurven etc. nicht machen kann? (Mir wurde schon davon abgeraten.) Falls deren CPU-Leistung nicht für alles gleichzeitig reicht, wäre es auch ok wenn die D-Box dann nur noch als Bildverbesserer dient, also ohne DVB zu empfangen bloß Signale von einer SCART-Buchse modifiziert an der anderen wieder ausgibt.

Sofern das mit der D-Box2 garnicht oder nur in schlechter Qualität geht, wäre evt. der Einsatz eines modernen DSP denkbar (im HDTV-Zeitalter dürfte genügend Rechenleistung nicht viel kosten). Hierbei würde ich dann 16bit pro Farbkanal und 2048 Pixel pro Zeile (Full-HD) als Mindestvoraussetzung für videophile Qualität festlegen, um sich von den abscheulichen 1990er Bildverbesserern klar abzuheben und das Potential einer guten Bildröhre voll auszuschöpfen.

(Das Projekt ist erst in der Planungsphase. Ich habe mich noch nicht mit der Implementierung von Details befasst und kenne mich nicht sonderlich mit moderner Hardware oder DSP aus. Mein jetziger Fernseher ist ein Nokia 417TV (läuft ca. täglich 14h, von mir umgebaut und mehrmals repariert) mit strahlungsarmer hochauflösender (ca. HD-Ready) 43cm Bildröhre, die ursprünglich als kombinierter PAL-TV und PC-Monitor gedacht war.)

Code:

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