아날로그 영상신호 기초인 주사(Scanning)의 개념

아날로그 TV에서 영상신호가 화면에 표시될 때 순차적으로 분해하여 처리합니다. 이것을 주사(Scanning)라고 호칭합니다. 

이러한 주사의 개념과 종류를 알아보고 전체적인 TV영상ㅇ신신호의 흐름을 정리해 보도록 하겠습니다. 

 

아날로그 TV 영상 신호 개요

 

영상을 만들어 내고, 전송하고, 또는 기록해서 임의의 시기에 임의의 장소에서 표시(디스플레이)하는 기술의 총칭을 TV라고 합니다. 이러한 영상 신호의 흐름을 요약해 보자면,

1. 카메라로 피사체를 촬영.
2. 촬상관이나 CCD에 영상이 입력 됨.
3. 영상을 전기신호로 변환할 때 동시에 병렬 처리하는 것이 아니라 순차적으로 화면을 분해하여 직렬 처리함.
4. R, G, B 신호는 컬러 Matrix회로를 거쳐서 Y, I, Q 신호로 변환됨.
5. NTSC 변환기(NTSC Encoder)를 거쳐서 NTSC 합성신호(NTSC Composite signal)가 됨.
6. 수상기는 수신한 전기신호로 원래 영상모습으로 재현함

 

 

 

 

주사(Scanning)

TV 화면은 계속되는 일련의 수평 주사선을 따라 차례로 주사됩니다. 이와 같은 주사동작에 의해 전체화면을 구성하는 모든 화소들이 포함된 영상신호가 만들어집니다. 사진의 인화과정을 생각해 보면 TV화면을 재생하는 방식과 다른 것을 알 수 있습니다. 사진의 경우 전체화면을 한 번 만에 재현합니다. 그러나 TV의 경우 화면은 할 줄 할 줄씩, 그리고 한 프레임 한 프레임(frame)씩 재조립해야 합니다. 이러한 시간적 요인 때문에 텔레비전 화면은 대각선 방향으로 뻗은 선분들로 구성되며, 프레임(frame)들이 화면 위 혹은 아래로 흐르는 현상이 나타나게 됩니다. 텔레비전 화면은 교과서를 읽을 때와 마찬가지로, 한 줄씩 모두 읽어 전체 페이지를 읽는 것과 동일한 방식으로 주사됩니다.

 

비월주사

 

그림같이 화면의 상단 왼편에서 시작하여 왼쪽에서 오른쪽으로 위쪽에서 아래쪽으로 한 번에 한 줄씩 순차적으로 모든 화소를 주사합니다. 이와 같은 방법을 수평 선형 주사(Horizontal Linear Scanning)라고 부릅니다. 이러한 주사는 송신단의 카메라 촬영소자에서 이미지를 화소로 분해할 때와 수상기의 수상관에서 재현할 이미지를 재조립할 때 이용되는 방식입니다.

 

 

 

 

 

하나의 완전한 화면을 구성하는데 필요한 주사선의 수는 많을수록 좋은데, 그 이유는 화소의 수가 상당히 많아질 뿐 아니라, 그에 따라 해상도가 좋아지기 때문입니다. NTSC 시스템의 경우는 완전한 한 화면을 구성하는데 총 525라인으로 표준화되어 있습니다. 이것은 6 MHz대역의 텔레비전 방송 채널을 고려할 때 최적의 주사선수입니다. 또한, 빔은 수평주사를 수행하면서 아래쪽으로 이동합니다. 수평주사선들이 겹치는 것을 피하기 위해 이와 같은 수직주사동작이 필요합니다. 수평주사에 의해 좌에서 우로 주사선들이 만들어지며, 수직주사는 위에서 아래로 주사선을 펼쳐서 프레임(frame)을 꽉 채웁니다. 카메라 촬상소자에서 이루어진 주사시간과 수상관에서 재현하는 주사시간을 일치시킬 필요가 있습니다. 이를 위해서 영상신호에서는 동기신호(synchronizing signal)가 반드시 필요합니다.

 

 

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지금까지 주사의 개념에 대해 알아보았습니다. 아날로그 tV방송 기술이긴 하지만 현재 방송기술의 근간이 되는 내용이기에 다루어 봤습니다. 개념을 이해 하고 실무에 적용하시기 바랍니다.