동기신호 및 TV의 전파

이제 화소를 전기신호로 변환하는 영상신호에 대해 기술하기로 한다. TV 카메라에 의해 만들어진 화면의 다양한 빛의 크기에 대한 정보를 휘도 정보라고 한다. 이러한 휘도 정보는 TV 화면에서 보이기 위해 전송되며, 스크린의 화면은 카메라에서 수행한 주사과정과 동일한 방식으로 주사한다. 확실하게 말하면, 카메라에서 주사한 화상과 정확히 동시에 스크린에서도 주사하여야 한다. 흑색,회색 및 회색으로 구성된 화면에서 A-A'를 주사하였을 때, 영상신호의 진폭변화를 보인다. 촬영관에서 얻은 영상신호의 전류는 매우 작으므로 이를 증폭하여 크게 할 필요가 있으며, 일반적으로 증폭단에 따라 영상신호는 정 혹은 부가된다. 간단한 영상신호로서 화면의 윗부분 반은 백색이고 아래는 흑색의 영상신호를 나타내는데, 확면의 상단은 주사를 하고 있는 동안에 일정한 신호의 진폭을 나타내지만 아래의 반은 검은 부분을 주사하면서 진폭의 변화를 보이고 나중에는 다시 일정한 영상신호로 나타난다. 즉, 1/60초 동안 화면의 위에서 아래까지 주사하여 만들어지는 영상신호의 파형은 진폭이 한번 변화하는 간결한 신호를 보여준다. TV의 화면에서는 이러한 간단한 패턴으로 연속되며, 영상신호의 주파수는 60Hz가 된다. TV에서 비교적 복잡한 패턴의 화면을 고려해 보면, 한변의 길이가 주사선의 폭과 같은 흑백색의 정사각형을 반복한 바둑판 모양이다. 이러한 경우, 세로방향으로 흑색의 정사각형 모양이 262.5개로 늘어 놓여 있다. 가로방향으로는 TV의 가로세로 비가 4:3이므로 350개를 늘어놓을 수 있다. 그러나 수평주사 기간에는 17%의 귀선 기간이 포함되어 있어 실제로는 350X0.83=290개가 된다. 이와 같이 흑백 모양을 주사하면서 발생하는 영상시놓의 파형을 수평 주사의 톱니파 전류의 주파수가 15.750Hz라고 하면, 영상신호의 주파수는 이것의 290배가 되고, 이를 계산하면 4,567,600Hz이다. 즉, 가장 복잡한 화상의 영상신호 주파수는 4.5MHz라는 의미이다. 라디오 방송의 경우에는 인간의 청각으로 감지할 수 있는 최고의 주파수가 15,000 Hz 정도이므로 영상신호는 이것의 약 300배로 높다는 것을 알 수 있다. TV의 영상신호에서 중요한 것은 흑레벨의 밝기 기준을 일정하게 유지하여야 하며, 만일 그렇지 않다면 주간의 광경이나 야간의 광경을 구별 할 수 없을 것이다. 이러한 예를 보여주는 것으로 동일한 물체를 배경의 밝기가 변함에 따라 영상신호의 평균레벨에 대한 차이를 나타내고 있다. 밝기의 평균 레벨은 주간의 화상이든 야간의 화상에 대한 신호레벨을 의미하여, 이는 직류분이라 한다. 따라서 TV에서는 이러한 직류분까지 전송하여 재생하는 것이 중요하다. 특히, 칼라 TV의 경우에는 적,녹,청색의 3색이 화상을 겹쳐서 칼라 화상을 재현하기 때문에 각각의 화상에서 직류분이 필요하게되며, 그중의 하나만 직류분을 잃더라고 색이 바뀌게 된다. 이미 기술한 바와 같이 TV 수상기의 주사선에 발기를 나타내는 전기신호를 영상신호라고 하며, 화상의 영상신호는 TV 카메라에 있는 촬상관에 의해 만들어진다. 물체의 광학적인 영상은 카메라 튜브에 있는 광 감지 타겟판에 초점을 맞추게 되고, 광전 효과에 의해 영상의 밝기는 대응하는 전기신호로 변환된다. 동기신호는 송신분의 카메라에서는 하나의 화면을 분해 주사하는 것과 수신분의 TV 화면에서 조립 주사를 하는 것이 일치하여야 하며, 만일 그렇지 않다면 화상은 흐트러지게 재현할 수 없게 된다. 즉, 송신부와 수신부의 주사를 일치시키는 것을 동기라고 하고, 이러한 동기를 이루기 위해서는 송신부에서 하나의 수평주ㅏ와 다음의 수평 주사 사이에 적당한 전기신호인 수평동기신호라 부르는 펄스신호를 삽입하게 된다. 수평동기 신호, 영상신호 및 수평 주사를 위한 톱니파 전류의 상호 관계를 나타내고 있다. 하나의 화면은 왼쪽 끝에서 오른쪽 끝으로 순서대로 수평 주사를 하게 되며, 위에서 아래로 수직 주사를 하여 모두 끝나게 되면 다시 화면의 상부로 돌아가 차례대로 아래의 수직 주사를 수행하여 하나의 수직 주사가 끝나고 다음의 수직 주사를 시작할 경우에 수직 동기신호라 부르는 펄스신호를 삽입하고 있다. 영상신호와 동기신호를 합한 것을 합성 신호라고 부른다. 합성 영상신호를 전파로 전송할 경우에는 그대로 전파되지 않으므로 VHF나 UHF 전파로 전송하게 되며, 이를 변조라고 한다. 음성신호는 영상 반송파보다 4.5MHz 높은 반송파를 사용한다. TV 방송에서 영상과 음성은 동시에 전송해야 하며, 방송국에서는 이러한 영상과 음성신호를 전파로 만들어 전송하게 된다. 음성이란 물체의 진동에 따라 공기를 진동하게 되며, 이는 마치 잔잔한 호수에 떨어트린 돌멩이로 인하여 만들어진 물무늬가 퍼져가듯이 공기 중에서 퍼져 귀에 닿으면 고막을 다시 진동시켜 인간이 소리를 감지하게 된다. 이러한 음성을 전기신호로 바꾸어 마이크로폰에 연결하며, 음압에 따른 진동이 마이크로폰의 진동판에 전압을 발생시킨다. 이 전압은 음원의 진동과 같은 변화를 나타내며, 이것을 음성 신호 전압이라 한다. TV의 전파에서는 직류분에서 4MHz까지의 주파수 대역을 가진 영상신호와 20~20,000Hz까지의 대역을 가진 음성신호를 동시에 송신해야 한다. 이와 같이 영상과 음성이 두 신호를 전파로서 효과적으로 방사하려면 신호의 주파수대역의 20배 이상의 주파수인 고주파 전류에 실어 전파를 방사하지 않으면 안 된다.