텔레비전 작동 방식

텔레비전을 가능 하게 하는 기술에 대해 생각해 본 적이 있습니까? 수십 또는 수백 개의 풀 모션 비디오 채널이 많은 경우 무료로 어떻게 집에 도착합니까? 텔레비전은 영상을 생성하기 위해 신호를 어떻게 디코딩합니까? 새로운 디지털 텔레비전 신호는 상황을 어떻게 변화시킬 것입니까? 텔레비전에 대해(또는 컴퓨터 모니터 에 대해) 궁금한 적이 있다면 계속 읽으십시오! 이 기사에서 우리는 이러한 모든 질문과 그 이상에 답할 것입니다. 시작하려면 다음 페이지를 참조하십시오.

1. TV 픽셀과 두뇌
2. TV 모션과 두뇌
3. 음극선관
4. CRT 내부
5. TV 스티어링 코일
6. TV 형광체
7. 흑백 TV 신호
8. TV 화면 페인팅
9. 컴포지트 비디오 신호
10. 컬러 TV 화면
11. 컬러 TV 신호
12. TV 방송
13. VCR 및 케이블 신호
14. 위성 TV 신호
15. 디지털 TV
16. 모니터 대 TV

뇌 에 대한 간단한 메모로 시작하겠습니다 . 텔레비전을 가능하게 하는 두뇌에는 두 가지 놀라운 점이 있습니다. 이 두 가지 사실을 이해하면 TV가 왜 그런 식으로 설계되었는지에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

첫 번째 원칙은 다음과 같습니다. 정지 이미지를 작은 색상의 점 모음으로 나누면 뇌가 점을 다시 조합하여 의미 있는 이미지를 만듭니다. 이미지를 이해하기 위해 컴퓨터를 프로그래밍하려고 시도한 연구원이라면 누구나 알 수 있듯이 이것은 작은 일이 아닙니다. 이것이 실제로 일어나고 있다는 것을 알 수 있는 유일한 방법은 다음과 같이 우리의 두뇌가 더 이상 그것들을 모을 수 없을 정도로 점들을 날려버리는 것입니다.

대부분의 사람들은 컴퓨터 화면 가까이에 앉아 이것이 무엇을 나타내는 사진인지 구분할 수 없습니다. 점은 너무 커서 뇌가 처리할 수 없습니다. 그러나 모니터에서 10~15피트 떨어진 곳에 서 있으면 뇌가 이미지의 점을 모을 수 있고 그것이 아기의 얼굴임을 분명히 알 수 있습니다. 멀리 서 있으면 뇌가 인식할 수 있는 이미지로 통합할 수 있을 정도로 점이 작아집니다.

텔레비전과 컴퓨터 화면(신문 및 잡지 사진 포함)은 사진을 수천 개의 개별 요소로 자르기 위해 인간 두뇌의 이 작은 색 점의 융합 기능에 의존합니다. TV나 컴퓨터 화면에서 점을 픽셀 이라고 합니다. 컴퓨터 화면의 해상도는 800x600픽셀 또는 1024x768픽셀일 수 있습니다.

텔레비전과 관련된 인간 두뇌의 두 번째 놀라운 기능은 다음과 같습니다. 움직이는 장면을 일련의 정지 사진 으로 나누고 정지 이미지를 빠르게 연속적 으로 표시하면 뇌는 정지 이미지를 하나의 움직이는 장면 으로 재조립 합니다 . 예를 들어 예제 비디오에서 다음 4개의 프레임을 가져옵니다.

각각의 이미지는 다음 이미지와 약간 다릅니다. 아기의 왼발(보이는 발)을 자세히 보면 이 4가지 프레임에서 올라오고 있는 것을 알 수 있습니다. 장난감도 아주 약간 앞으로 움직입니다. 뇌는 초당 15개 이상의 미묘하게 다른 프레임을 조합하여 움직이는 장면으로 통합합니다. 초당 15는 가능한 최소값입니다. 그보다 적으면 경련을 일으키는 것처럼 보입니다.

이 섹션의 시작 부분에서 제공되는 MPEG 파일을 다운로드하여 시청하면 이 두 프로세스가 동시에 작동하는 것을 볼 수 있습니다. 당신의 두뇌는 각 이미지의 점을 융합하여 정지 이미지를 형성한 다음 분리된 정지 이미지를 함께 융합하여 움직이는 장면을 만들고 있습니다. 이 두 가지 기능이 없었다면 우리가 알고 있는 TV는 불가능했을 것입니다.

사용 몇 TV를 오늘로 알려진 장치에 의존하는 음극선 관 또는 CRT 그들의 이미지를 표시. LCD 와 플라즈마 디스플레이 는 다른 일반적인 기술입니다. 수천 개의 일반 60와트 전구 로 텔레비전 화면을 만드는 것도 가능합니다 ! 축구 경기와 같은 야외 행사에서 이런 것을 본 적이 있을 것입니다. 그러나 CRT부터 시작하겠습니다.

양극 및 음극 이라는 용어 는 전자 제품에서 양극 및 음극 단자의 동의어로 사용됩니다. 예를 들어 배터리 의 양극 단자를 양극으로, 음극 단자를 음극이라고 할 수 있습니다.

음극선관에서 "음극"은 가열된 필라멘트입니다( 일반 전구 의 필라멘트 와 다름 ). 가열된 필라멘트는 유리 "튜브" 내부에 생성된 진공 상태입니다. "선"은 가열된 음극을 진공 속으로 자연스럽게 쏟아내는 전자의 흐름입니다.

전자는 음수입니다. 양극은 양극이므로 음극에서 쏟아지는 전자를 끌어당깁니다. TV의 음극선관에서 전자의 흐름은 집속 양극에 의해 촘촘한 빔으로 집속된 다음 가속 양극에 의해 가속됩니다. 이 조밀한 고속 전자 빔은 튜브의 진공을 통해 날아가 튜브의 다른 쪽 끝에 있는 평면 스크린에 부딪힙니다. 이 스크린은 인광체로 코팅되어 있으며 빔에 부딪힐 때 빛을 발합니다.

그림에서 볼 수 있듯이 기본적인 음극선관에는 그다지 많지 않습니다.

음극과 한 쌍(또는 그 이상)의 양극이 있습니다. 형광체 코팅 스크린이 있습니다. 튜브의 스크린 끝에 쌓이는 전자를 흡수하기 위해 튜브 내부에 전도성 코팅이 있습니다. 그러나 이 다이어그램에서는 빔을 "조정"할 방법이 없습니다. 빔은 항상 화면 중앙의 작은 점에 착륙합니다.

그렇기 때문에 TV 내부를 보면 튜브가 코일로 감겨져 있음을 알 수 있습니다. 다음 페이지에서 스티어링 코일을 잘 볼 수 있습니다.

다음 그림은 일반적인 스티어링 코일 세트의 세 가지 다른 보기를 제공합니다 .

조향 코일은 단순히 구리 권선입니다( 코일에 대한 자세한 내용은 전자석 작동 방식 참조 ). 이 코일은 튜브 내부에 자기장 을 생성할 수 있으며 전자빔은 자기장에 반응합니다. 한 세트의 코일은 전자빔을 수직으로 이동시키는 자기장을 생성하고 다른 세트는 빔을 수평으로 이동시킵니다. 코일의 전압을 제어하여 전자빔을 화면의 어느 지점에나 배치할 수 있습니다.

형광체는 방사선에 노출되는 경우, 임의의 발광 재료 인 가시광 . 방사선은 자외선 또는 전자빔일 수 있습니다. 모든 형광색은 실제로 형광체입니다. 형광색은 보이지 않는 자외선을 흡수하고 특징적인 색상으로 가시광선을 방출합니다.

CRT에서 형광체는 화면 내부를 코팅합니다. 전자빔이 형광체에 닿으면 화면이 빛납니다. 흑백 화면에는 치면 흰색으로 빛나는 형광체가 하나 있습니다. 컬러 스크린에는 빨간색, 녹색 및 파란색 빛을 방출하는 점 또는 줄무늬로 배열된 3개의 형광체가 있습니다. 세 가지 다른 색상을 함께 비추는 세 개의 전자빔도 있습니다.

수천 가지의 다양한 형광체가 공식화되었습니다. 그것들은 방출 색상과 여기 후 방출이 지속되는 시간이 특징입니다.

흑백 TV에서 화면은 백색 형광체로 코팅되고 전자빔은 형광체를 가로질러 한 라인씩 전자빔을 이동시켜 화면에 이미지를 "페인트"합니다. 전체 화면을 "페인트"하기 위해 TV 내부의 전자 회로는 자기 코일을 사용 하여 화면을 가로질러 " 래스터 스캔 " 패턴으로 전자빔을 이동합니다 . 빔은 화면을 가로질러 왼쪽에서 오른쪽으로 한 줄을 그립니다. 그런 다음 빠르게 왼쪽으로 날아가 약간 아래로 이동하고 또 다른 수평선을 그리는 식으로 화면 아래로 이동합니다.

이 그림에서 파란색 선은 전자빔이 화면에서 왼쪽에서 오른쪽으로 "그림"을 그리는 선을 나타내고 빨간색 점선은 다시 왼쪽으로 날아가는 빔을 나타냅니다. 빔이 하단 라인의 오른쪽에 도달하면 그림의 녹색 라인으로 표시된 것처럼 화면의 왼쪽 상단 모서리로 다시 이동해야 합니다. 빔이 '그림'일 때는 켜져 있고, 뒤로 날아갈 때는 화면에 흔적을 남기지 않도록 꺼져 있다. 수평 귀선 이라는 용어 는 각 선의 끝에서 왼쪽으로 다시 이동하는 빔을 나타내는 데 사용되는 반면, 수직 귀선 이라는 용어 는 아래에서 위로 이동하는 것을 나타냅니다.

빔이 왼쪽에서 오른쪽으로 각 선을 칠할 때 빔의 강도가 변경되어 화면 전체에 검은색, 회색 및 흰색의 다른 음영을 만듭니다. 선이 서로 매우 가깝게 배치되어 있기 때문에 뇌는 이를 하나의 이미지로 통합합니다. TV 화면에는 일반적으로 위에서 아래로 약 480개의 선이 표시됩니다. 다음 섹션에서는 TV가 화면에 이러한 선을 "페인트"하는 방법을 알아봅니다.

표준 TV 는 화면을 페인팅할 때 인터레이스 기술을 사용합니다 . 이 기술에서는 화면이 초당 60번 그려지지만 프레임당 선의 절반만 그려집니다. 빔은 화면 아래로 이동할 때마다 다른 모든 선을 그립니다(예: 모든 홀수 줄). 그런 다음 다음에 화면 아래로 이동할 때 각 패스에서 짝수 라인과 홀수 라인을 번갈아 가며 짝수 라인을 그립니다. 전체 화면은 두 번의 패스로 1초에 30번씩 그려집니다. 인터레이스의 대안은 프로그레시브 스캐닝 이라고 하며 , 이는 화면의 모든 라인을 초당 60번 칠합니다. 대부분의 컴퓨터 모니터는 깜박임을 크게 줄이기 때문에 프로그레시브 스캔을 사용합니다.

전자빔은 525개의 선을 모두 초당 30번 칠하기 때문에 초당 총 15,750개의 선을 그립니다. (어떤 사람들은 실제로 이 주파수를 텔레비전이 켜져 있을 때 매우 높은 음으로 들을 수 있습니다.)

텔레비전 방송국이 신호를 TV로 방송하기를 원하거나 VCR 이 TV의 비디오 테이프에 영화를 표시하기를 원할 때 TV가 그림을 정확하게 그릴 수 있도록 신호가 빔을 제어하는 ​​전자 장치와 맞물려야 합니다. TV 방송국이나 VCR이 보내는 것입니다. 따라서 TV 방송국 또는 VCR은 세 가지 다른 부분이 포함된 잘 알려진 신호를 TV로 보냅니다.

그러면 이 정보가 어떻게 TV로 전송됩니까? 알아 보려면 다음 페이지를 읽으십시오.

강도 정보, 수평 귀선 신호 및 수직 귀선 신호의 세 가지 구성 요소를 모두 포함하는 신호를 합성 비디오 신호 라고 합니다 . VCR 의 컴포지트 비디오 입력 은 일반적으로 노란색 RCA 잭입니다. 일반적인 합성 비디오 신호의 한 줄은 이 페이지의 이미지와 비슷합니다.

수평 귀선 신호는 0볼트에서 5마이크로초(그림에서 "us"로 축약됨) 펄스 입니다. TV 내부의 전자 장치는 이러한 펄스를 감지하여 빔의 수평 귀선을 트리거하는 데 사용할 수 있습니다. 라인에 대한 실제 신호는 0.5볼트와 2.0볼트 사이의 변화하는 파동으로, 0.5볼트는 검은색을 나타내고 2볼트는 흰색을 나타냅니다. 이 신호는 전자빔에 대한 강도 회로를 구동합니다. 흑백 TV에서 이 신호는 약 3.5MHz의 대역폭을 소비할 수 있지만 컬러 세트에서는 제한이 약 3.0MHz입니다.

수직 귀선 펄스는 수평 귀선 펄스와 유사하지만 길이가 400~500마이크로초입니다. 수직 귀선 펄스는 TV의 수평 귀선 회로를 동기화된 상태로 유지하기 위해 수평 귀선 펄스로 톱니 모양 입니다.

컬러 TV 화면은 다음 세 가지 면에서 흑백 화면과 다릅니다.

컬러 TV가 빨간색 점을 생성해야 할 때 빨간색 형광체에 빨간색 빔을 발사합니다. 녹색 및 파란색 점의 경우에도 마찬가지입니다. 흰색 점을 만들기 위해 빨간색, 녹색 및 파란색 광선이 동시에 발사됩니다. 세 가지 색상이 함께 혼합되어 흰색을 만듭니다. 검은 점을 만들기 위해 점을 지나 스캔할 때 세 개의 광선이 모두 꺼집니다. TV 화면의 다른 모든 색상은 빨강, 녹색 및 파랑의 조합입니다.

다음 섹션에서는 컬러 TV 신호에 대해 알아봅니다.

컬러 TV 신호는 흑백 신호처럼 보이기 시작합니다. 여분의 색차 신호는 표준 흑백 신호 상 3.579545 MHz의 정현파를 중첩하여 첨가한다. 수평 동기 펄스 직후에 3.579545MHz 사인파의 8주기가 컬러 버스트 로 추가됩니다 .

이 8개의 주기 후에 색차 신호 의 위상 편이 는 표시할 색상을 나타냅니다. 신호의 진폭은 채도를 결정합니다. 다음은 색상과 위상 간의 관계입니다.

흑백 TV는 색차 신호를 필터링하고 무시합니다. 컬러 TV는 신호에서 신호를 선택하고 일반 강도 신호와 함께 디코딩하여 세 가지 컬러 빔을 변조하는 방법을 결정합니다.

이제 표준 컴포지트 비디오 신호에 익숙해졌습니다. 소리는 언급하지 않았습니다. VCR에 노란색 컴포지트 비디오 잭이 있는 경우 바로 옆에 별도의 사운드 잭이 있다는 것을 눈치채셨을 것입니다. 아날로그 TV에서는 소리와 영상이 완전히 분리되어 있습니다.

TV로 신호를 보내는 다섯 가지 방법에 대해 잘 알고 있을 것입니다.

처음 4개 신호 는 이전 섹션에서 설명한 대로 표준 NTSC 아날로그 파형을 사용 합니다. 시작점으로 일반 방송 신호가 어떻게 집에 도착하는지 살펴보겠습니다.

위에서 설명한 일반적인 TV 신호에는 4MHz의 대역폭이 필요합니다. 흔적 측파대 와 약간의 버퍼 공간 이라고 하는 소리를 추가할 때까지 TV 신호에는 6MHz의 대역폭이 필요합니다. 따라서 FCC는 TV 채널을 수용하기 위해 6MHz 슬라이스로 잘린 라디오 스펙트럼 의 3개 주파수 대역을 할당했습니다 .

이전 섹션에서 설명한 합성 TV 신호는 사용 가능한 모든 채널에서 집으로 방송할 수 있습니다. 합성 비디오 신호는 적절한 주파수로 진폭 변조된 다음 별도의 신호로 사운드가 주파수 변조(+/- 25KHz)됩니다.

비디오 캐리어의 왼쪽은 흔적 하부 측파대(0.75MHz)이고 오른쪽은 전체 상부 측파대(4MHz)입니다. 사운드 신호는 5.75MHz를 중심으로 합니다. 예를 들어 채널 2에서 전송되는 프로그램의 비디오 캐리어는 55.25MHz이고 사운드 캐리어는 59.75MHz입니다. TV의 튜너는 채널 2에 맞춰져 있을 때 안테나로 전송 한 전파 에서 합성 비디오 신호와 사운드 신호를 추출합니다 .

VCR 은 본질적으로 자체적인 작은 TV 방송국입니다. 거의 모든 VCR의 뒷면에는 채널 3 또는 4를 선택할 수 있는 스위치가 있습니다. 비디오 테이프 에는 합성 비디오 신호와 별도의 사운드 신호가 들어 있습니다. VCR에는 테이프에서 비디오 및 사운드 신호를 가져와 TV에서 채널 3 또는 4의 방송 신호처럼 보이는 신호로 변환하는 회로가 내부에 있습니다.

케이블 TV 의 케이블에는 케이블을 통해 전송되는 많은 채널이 포함되어 있습니다. 케이블 제공업체는 다양한 케이블 TV 프로그램을 모든 일반 주파수로 간단히 변조하여 케이블을 통해 집으로 전송할 수 있습니다. 그러면 TV의 튜너가 신호를 수신하므로 케이블 상자가 필요하지 않습니다. 불행히도 이러한 접근 방식을 사용하면 케이블 서비스를 매우 쉽게 도용할 수 있으므로 신호가 재미있는 방식으로 인코딩 됩니다. 셋톱박스는 디코더입니다. 채널을 선택하면 올바른 신호를 디코딩한 다음 VCR이 채널 3 또는 4의 TV로 신호를 전송하는 것과 동일한 작업을 수행합니다.

대형 위성 안테나 는 위성 에서 지구로 보내는 인코딩되지 않았거나 인코딩된 신호를 수신 합니다. 먼저 접시를 특정 위성으로 가리킨 다음 전송 중인 특정 채널을 선택합니다. 셋톱박스는 신호를 수신하고 필요한 경우 디코딩한 다음 채널 3 또는 4로 보냅니다.

소형 위성 시스템 은 디지털입니다. TV 프로그램은 MPEG-2 형식으로 인코딩되어 지구로 전송됩니다. 셋톱 박스는 MPEG-2를 디코딩하는 많은 작업을 수행한 다음 이를 표준 아날로그 TV 신호로 변환하여 채널 3 또는 4의 TV로 보냅니다. 자세한 내용은 위성 TV 작동 방식 을 참조하십시오 .

최신 유행은 DTV 또는 HDTV (고화질 TV) 라고도 하는 디지털 TV 입니다. DTV는 위성 시스템 과 마찬가지로 MPEG-2 인코딩을 사용 하지만 디지털 TV 는 새롭고 더 큰 화면 형식을 다양하게 허용합니다.

형식은 다음과 같습니다.

디지털 TV는 그것은 단지 컴퓨터 모니터와 같은 MPEG-2 신호와 디스플레이를 디코딩 그것을 믿을 해상도와 안정성을 제공한다. 또한 디지털 신호를 디코딩하고 이를 아날로그로 변환하여 일반 TV에 표시할 수 있는 다양한 셋톱 박스가 있습니다. 자세한 내용은 디지털 텔레비전 작동 방식 을 확인하십시오 .

귀하의 컴퓨터에는 아마도 TV와 매우 비슷하게 보이지만 더 작고, 더 많은 픽셀이 있고 훨씬 더 선명한 디스플레이 를 가진 " VGA 모니터 "가 있을 것입니다. 모니터의 CRT 및 전자 장치는 TV에 필요한 것보다 훨씬 더 정확합니다. 컴퓨터 모니터는 더 높은 해상도가 필요합니다. 또한 VGA 모니터의 플러그는 합성 신호를 받아들이지 않습니다. VGA 플러그는 모든 신호를 분리하여 모니터에서 더 정확하게 해석할 수 있도록 합니다. 다음은 일반적인 VGA 핀아웃입니다.

이 표는 3개의 빔에 대한 신호와 수평 및 수직 동기 신호가 모두 개별적으로 전송된다는 점을 나타냅니다. 자세한 내용은 컴퓨터 모니터 작동 방식 을 참조하십시오.

텔레비전, 디스플레이 유형 및 관련 주제에 대한 자세한 내용은 다음 페이지의 링크를 확인하십시오.

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