아날로그 TV 영상신호의 표준 방식과 주파수 개념

TV 영상신호의 주파수는 일반적으로 주파수 대역에 따라 다르게 설정됩니다. 아날로그 TV에서는 NTSC, PAL, SECAM과 같은 다양한 TV 표준이 사용되었으며, 각각의 표준에 따라 영상신호의 주파수가 다릅니다.신호 주파수와 화소 개념을 정리해 보겠습니다. 

 

 

방식에 따른 비디오 신호

NTSC 표준

주요 비디오 신호가 525줄의 해상도로 구성되며, 비디오 신호의 주파수는 대략 30Hz의 필드 간격과 59.94Hz의 프레임 간격을 갖습니다. 비디오 신호는 색상 소음을 제거하기 위해 색상 하위 샘플링을 사용하여 주파수 대역을 4.2MHz로 제한합니다.

PAL 표준

주요 비디오 신호가 625줄의 해상도로 구성되며, 비디오 신호의 주파수는 25Hz의 필드 간격과 50Hz의 프레임 간격을 갖습니다. 색상 소음을 제거하기 위해 PAL은 4.43MHz로 색상 하위 샘플링의 주파수 대역을 제한합니다.

디지털 TV

대부분의 TV는 디지털 TV 표준인 ATSC (미국), DVB (유럽) 또는 ISDB (일본)을 따릅니다. 이러한 디지털 TV 시스템에서는 비디오 신호가 주파수 다중화되어 전송되며, 주파수 대역은 6MHz, 7MHz 또는 8MHz 등의 범위를 갖습니다. 디지털 TV에서는 해상도, 비트레이트, 압축 등의 다양한 요인에 따라 신호 처리가 이루어지므로 정확한 주파수는 시스템에 따라 다를 수 있습니다.

 

 

주사선과 화소수

우리가 사용하고 있는 NTSC방식의 주사선수는 최대 525선으로 세로와 가로가 같다고 한다면 화면에는 525 X 525=275625개의 그물눈으로 형성됩니다. 우리는 그물눈처럼 이루어진 하나 하나를 화면의 요소(화소) 또는 그림요소(화소)라고 합니다. 또한 픽셀이라고 하는데 이는 영어의 Picture element의 준말입니다. 그런데 우리가 사용하는 텔레비전 화면 규격을 3:4로 하고 있어 화소의 가로수는 525 X 4/3=700개가 되고 따라서 1장의 화소 총수는 525 X 700=367500개가 됩니다.(가로:700, 세로:525)

 

화소와 신호 주파수

따라서 1초간 30장의 화면이 필요하고 나타나는 화소의 수를 계산한다면 367500 X 30= 11025000개가 됩니다. 참고로 16mm의 필름이 25만개, 35mm의 필름이 116만개 정도의 픽셀을 갖습니다. 우리가 주파수를 볼 때 어떤 반복되는 형태에서 1주기를 1Hz라 말하고 있는데 위의 그림과 같이 흑백이 교차되는 화면을 생각해 본다면 하나의 연속된 구형파 교류 성분이 됩니다. 즉 2개의 화소로서 1Hz의 신호를 만들어 내게 됩니다.

이 영상 신호의 기본 주파수는 11025000/2=5512500Hz이고 약 5.5MHz가 됩니다. 결국 화면에 나타나는 주파수 범위는 0에서 5.5MHz까지의 주파수대를 형성하게 된다는 것을 알고 있습니다. 여기에서 우리는 현재 사용되고 있는 텔레비전의 1채널이 차지하고 있는 주파수 대역이 오디오를 포함하여 6MHz로 결정된 이유를 알 수 있습니다. 화면의 질을 좋게 하려면 주사선 수를 많게 하여야 하지만 매초 간 보내는 영상 수를 증가시키면 화면의 주파수는 점점 높아지게 됩니다. 따라서 사용되는 주파수 범위가 점점 넓어지게 되면 기술적으로 어려운 문제가 생기므로 어느 정도에서는 제한될 수 밖에 없습니다. 그러나 디지털 방송 방식이 도입되면서 영상 신호를 압축하여 넓어지는 대역폭을 그대로 유지하면서도 고화질의 화면을 얻는 방법이 고안되고 있습니다.

 

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TV 영상신호의 주파수는 표준 및 디지털 시스템에 따라 다르며, NTSC와 PAL의 아날로그 시스템에서는 주파수 대역이 4MHz 이상일 수 있습니다. 디지털 TV에서는 주파수 다중화가 사용되며, 일반적으로 6MHz 이상의 주파수 대역을 사용합니다.