アナログビデオ信号のしくみ

たった1本のワイヤー（信号とグラウンド）で、何千ものピクセルがいっぱいの画面にカラー画像全体を表示するにはどうすればよいのか、いつも疑問に思っていました。これらの信号はどのように正確に機能し、テレビの特徴はテレビに異なるものを表示させるのですか？

私はかつてパナソニックの機内エンターテインメントシステムで働いていたので、この種のものについて少し知っています。この説明は100％技術的に正確ではありません（一部の名前は少しずれている可能性があります）が、誰でも理解できるように記述しようとしています。うまくいけば、この説明が役立つ...

その背後にある「魔法」は、信号の振幅、周波数、および変調の組み合わせである可能性があります。テレビや信号の種類によって動作は異なります。これが、古いテレビがアナログチューナーしか持っていなかった場合、新しいデジタル信号を受け入れるためのコンバーターボックスが必要だった理由です。しかし、それは実際にデータが信号でどのように提示されるかを説明するだけです。基本的に、各ピクセルのカラーデータはラインごと、ピクセルごとにTVに送信され、TVは新しいデータで毎秒何回も画面を更新します。ビデオは実際には画面上で更新される多くの静止画像ですが、動いていると認識できるほど速く変化するため、古い用語は「動画像」です。

Wikipediaのビデオシステムのテストに使用される一般的な「カラーバー」信号を見てください。

画像自体は、ピクセルの「線」に分割されます。すべての画面には非常に多くの列と行があり、画面全体の解像度を構成しています。この画像の各色は、同じラインの多数のピクセルに広がっています。付属のオシロスコープ波形は、ここで何が起こっているかを説明するのに役立ちます（この画像はTektronixからのものです）。

この画像は、2行のピクセルのデータを示しています。各行は、画面と信号を揃えるための「同期パルス」で始まります。このパルス（波形の負の部分）の後に、ラインの各ピクセルのデータが続きます。これは実際にはアナログビデオです。ピクセルデータは信号の振幅と位相によって表されます。さまざまな色を、最大電圧と最小電圧が異なるアナログ電圧として見ることができます。1つのラインが終了すると、別の同期パルスが次のラインの開始を知らせます。ビデオ信号と画面の解像度は一致している必要があります（ラインあたりのピクセル数）。余分なデータがある場合、それは削除されます。十分なデータがない場合、ピクセルはデータを共有します（画像をブロック状にします）。

おかげでピートBについて言及し、これを：

色信号に関する1ビットの詳細を明確にするために、ピクセルの輝度（明るさ）は信号の振幅によって決定されます。一方、クロミナンス（色相）は、クロマサブキャリア信号の位相によって決まります。

デジタル信号は、信号がHIまたはLOのどちらかであるという点で少し異なります。HIの値はシステムによって異なります。これが機能する方法はいくつかあります。時々、データの既知のビット数がすべてのピクセルデータを運ぶパケットを構成します（ネットワーク通信と同様）。別の方法は、信号がHIである時間と、異なるピクセル値を表すのにLOである時間の長さを合わせることです。ピクセル情報の代わりに「制御コード」を送信していますが、これはIR TVリモコンの動作の一種です。

ご想像のとおり、これはすべて非常に迅速に行われます。米国の一般的なテレビは、毎秒60回（60Hz）、またはインターレースビデオの場合は30Hzで更新（画面の更新）されます。最近のテレビとHD TVは、通常より頻繁に更新されます（240Hz以上）。このリフレッシュレートが意味することは、画面全体のすべてのピクセルが1秒あたり何回も更新されるということです。特にチェイスシーケンスのように、ビデオ内で動きの速い画像が多数ある場合は、更新するほど、より詳細な画像を表示できます。

基本周波数が異なるだけで、さまざまなTVチャンネル（AIRまたはケーブル）が同じ方法でTVに配信されます。TVチューナーは、これらの基本周波数の1つを選択して表示し（チャネルを選択）、ベースキャリア内の変調周波数に基づいてピクセルを更新します。ピクセルカラーデータを表す周波数は、画面の実際のリフレッシュレートよりもはるかに高速です。これは、各ピクセルデータが1秒あたり何回も更新される必要があり、数千のピクセルがあるためです。

人間は20Hzから20kHzのスペクトルの音しか聞こえないので、音声データはビデオの上に信号に簡単に追加し、TVでフィルタリングすることができますが、「高精細音」の場合、音声信号はすべてのデータに収まるようにテレビへの別の線。

何が起こっているのかを本当に理解するには、信号の周波数、振幅、時分割、変調、およびスペクトル分析を理解する必要があります。しかし、私はこの種がそれのいくつかを説明することを願っています...

すべてのアナログTV規格（NTSC、PAL、SECAMなど）はテーマのバリエーションであり、時分割多重化（同期およびビデオ情報）と周波数分割多重化（輝度、クロマ、サウンド）を慎重に組み合わせます。

詳細は複雑すぎてここでは説明できませんが、NTSCに関するWikipediaの記事をはじめ、Webには多くの優れたリファレンスがあります。