디지털 시대의 방송미래

♣ 송신측 :

소리→마이크로폰→음성신호 , 영상→카메라의 촬상관→ 영상신호 . 영상신호 (+ 동기신호 ), 음성신호 , VHF, UHF→ 송신안테나→ 공간으로 방사

♣ 수신측 :

전파→수신안테나→영상신호 , 음성신호로 분리→동기신호 분리 ( 수평 , 수직 동기신호 )

음성신호→스피커→음성 , 영상신호 (+ 동기신호 )→ 음극선관→영상

(1) 텔레비전의 기초

[1] 컬러 텔레비전의 원리

1) 송신측 : 빨강 , 녹색 , 파랑으로 분해→ 휘도신호 , 색상신호→ 복합영상신호 ( 동기신호 + 음성신호 ) → 송신안테나

2) 수신측 : 수신안테나→ 복합영상신호분리→ 영상수신회로 + 색재생회로 + 동기분리회로→ 3 원색신호 + 동기신호→ CRT 의 빨강 , 녹색 , 파랑 발광→ 컬러화상 재현

[2] 화상과 화소

1) 화소 : 화상을 구성하는 작은점 , 픽셀 . → 화소가 많을수록 양질의 화상을 재현 .

2) 프레임 : 완전한 하나의 화상 . NTSC 방식→ 1 프레임 : 약 30 만 화소 (National Television System Committee) * PAL 방식 (Phase Alternating Line) : 유럽

[3] 주사 (scanning)

1) 주사 : 화소를 순차적으로 보내는 과정 . NTSC 방식→ 525 줄의 주사선이 필요하므로 시간이 걸린다 . (= 플리커 (flicker: 깜박거림 ) 가 생긴다 .) 플리커를 줄이는 방법→비월주사

2) 비월주사 : 주사선을 1 라인씩 건너 뛰어 주사하는 것 .

3) 수평주사 : 수평방향으로 주사하는 것 . 수직주사 : 위에서부터 아래 방향으로 주사하는 것 .

4) 1 초 동안에 보내어지는 화상 : 30 프레임 , 60 필드

5) 필드주사 : 홀수째번 주사선과 짝수째번 주사선의 각주사 . 이 때의 주파수→필드주파수 (60[Hz])

6) 프레임주사 : 제 1 회 및 제 2 회 필드주사에 의하여 전체 주사선을 그리는 것 . 이 때의 주파수→프레임주파수 (1 프레임주파수 :30[Hz])

7) 수평주사의 주파수 : fH=30×525=15,750[ ㎐ ] 유효주사기간 : 0.82∼0.84H 수직주사의 주기 H=63.5[ ㎲ ]

★ 흑백 TV 표준방식 (NTSC 방식 )★

주사선수 525 개

영상주파수 대역폭 4[MHz]

수평주사 주파수 15750[Hz]

수직주사 주파수 60[Hz]

프레임수 30 매

종횡비 3:4

주사방법 비월주사

[4] 촬상관

촬상관 : 카메라의 렌즈로 들어오는 광학적 영상을 영상신호라고 하는 전기적 형태로 변환하는 역할을 하는 전자관 .

[1] 색광의 기초

( 가 ) 색광의 3 요소

1) 색채의 3 속성 : 색상 , 채도 ( 선명도 ), 명도 ( 휘도 )

2) 색광의 3 원색 : 빨강 , 녹색 , 파랑

( 나 ) 색광의 혼합→가색 혼합

1) 빨강 (R)+ 녹색 (G)= 노랑 (Y)

2) 녹색 (G)+ 파랑 (B)= 청록 (C) (cyan)

3) 빨강 (R)+ 파랑 (B)= 자주 (M) (magenta)

4) 빨강 (R)+ 파랑 (B)+ 녹색 (G)= 흰색 (W)

(2) 컬러 텔레비전의 신호

RGB(Red Green Blue) 는 적색 (Red), 녹색 (Green), 청색 (Blue) 의 약자를 의미하는 것으로 빛의 삼원색을 조합하여 화면에 색상을 표현하는 방식으로 디지털 방식의 모니터에서 사용하는 방법입니다 . 우리가 사용하는 일반적인모니터 (CRT) 와 LCD 모니터 (TFT-LCD) 는 다 RGB 형식을 사용하여 색을 표현하는 것입니다 .

감색 혼합법의 3 원색인 CMY 에 검은 색을 추가한 색채 모델 . 이론적으로는 3 원색을 합하면 검정이 나와야 하지만 실제로는 정확한 검정이 나오지 않습니다 . 이를 보완하기 위하여 대부분의 색은 3가지 잉크를 섞어 사용하고 검정색은 따로 저장된 검정색 잉크를 가지고 인쇄를 하게됩니다 .

( 다 ) 색도도

1) CIE( 국제조명위원회 ) 표준색도도→ 색상과 채도의 관계를 x ,y 의 직각좌표로 나타낸 것 .

2) 색광의 3 원색

빨강 610[nm](x=0.67,y=0.33)

녹색 540[nm](x=0.21,y=0.71)

파랑 400[nm](x=0.14,y=0.08)

[2] NTSC 방식

( 가 ) 원리 1 채널당 대역폭 : 6[ ㎒ ]→ 주파수 인터리빙

( 나 ) 색신호 변환

1) 휘도신호→넓은 대역폭 할당 2) 색신호→낮은 주파수 대역폭을 할당 , 약 0∼1.5[ ㎒ ]

( 다 ) 주파수 인터리빙

1) 3.58[ ㎒ ] 라는 주파수의 색부반송파를 선정한 이유→휘도 신호에 반송 색신호를 겹쳐서 전송함으로써 쌍방의 신호가 서로 간섭하여 화면에 방해 무늬가 생기는 것을 최소한으로 줄이기 위해서 .

2) 컬러텔레비전방식 (NTSC 방식 ) fH=4.5[ ㎒ ]×(2/572)=15,734[ ㎐ ] fv=fH×(2/525)=59.94[ ㎐ ] fs=fH×(455/2)=3.579545[ ㎒ ]

[3] 컬러 영상 신호

( 가 ) 휘도신호

1) 흑백영상 휘도 신호 : Y=0.30R+0.59G+0.11B

( 나 ) 색도신호

1) 녹색 (G)= 흰색 (W)- 빨강 (R)- 파랑 (B) 2) 2 개의 색차 신호 I,Q I=0.60R-0.28G-0.32B→1.5[ ㎒ ] Q=0.21R-0.52G+0.31B→0.5[ ㎒ ] 3) I 축 ( 주황과 파랑을 연결 )→ 눈에 민감한 축 Q 축 ( 풀색과 붉은보라를 연결 )→ 눈에 둔감한 축

( 다 ) 동기신호

1) 동기신호 : 각 주사선이 바뀌는 곳과 각 필드 주사가 바뀌는 곳마다 일정한 시간적 간격을 두고 , 이 사이에 기준이 될 수 있는 신호를 넣는다 . 2) 합성영상신호 : 영상신호 + 동기신호

[4] 컬러 영상 신호의 생성과 재현

( 가 ) 컬러 텔레비전 신호의 생성

1) 색차신호 I 및 Q 는 이중 평형 변조기에 의하여 서로 90° 만큼 위상차가 나는 색부반송파를 각각 변조 .

I 변조기 출력 =Icos(wt+33°) Q 변조기 출력 =Qsin(wt+33°)

2) 송신기에 가해지는 컬러 영상신호 Em

Em=Y+Icos(wt+33°)+Qsin(wt+33°)

( 나 ) 컬러 영상 신호의 생성 과정

① 색 패턴을 주사 → 파랑 , 빨강 , 녹색의 카메라 신호로 출력 ② Y, I, Q 신호 출력 ③ 증폭기로 증폭 ④ I,Q 신호로 3.58[ ㎒ ] 의 색부반송파 평형변조 ⑤ 합성 색도 신호 출력 ⑥ 휘도 신호를 더해서 합성영상신호 출력 ⑦ 수평동기펄스와 컬러버스트를 집어 넣어서 완전한 영상신호를 만듦

( 라 ) 색의 재현

R=Y+0.62Q+0.96I B=Y+1.70Q-1.10I G=Y-0.64Q-0.28I

다채널– 기존의 Analog 채널보다 4~6 배 채널 확보

고화질 / 음악– 기존 채널로 디지털 HDTV 채널 가능

부가 Service– EPG, Shopping, Banking, Game, 데이터 방송 ...

고속 Internet 접속– 위성 / 지상파 : 고속의 Downstream, Up 은 전화선– 쌍방향 접속에서 CATV 가 유리

Why Digital?

영상 정보를 MPEG2 로 압축 , 다중화하여 전송 전송로 환경에 따라 적절한 변조 방식 채용

(QPSK, QAM, OFDM, VSB) MPEG2 Decoder 가 내장된 STB(IRD) 로 수신

디지털 방송이란 ?

정지영상의 압축

정지영상의 압축 - 디지털 팩스 , 컬러프린터 , 디지털 스틸 카메라 , 영상 데이터 베이스 (DB), 전자영상회의 등 많은 분야에서 응용

o 컴퓨터 화면을 캡쳐하여 전송한다고 가정 컴퓨터 화면의 크기 : 1024 * 768 트루 칼라 (True color) : 화소 당 24 bit 정지영상은 1024*768*3 Byte(24bit) = 2,359,296 Byte ( 약 2.4MByte) 의 데이터가 생성 , 비트 수로는 약 18.84 Mbits

이것을 128kbps 의 ISDN 으로 전송할 때 약 147 초 , 33.6kbps 의 모뎀으로는 약 561 초가 소요됨 ⇒ 영상데이터의 압축이 필요

정지영상에 대한 압축방식

PCX, GIF 방식 - 무손실 (Lossless) 방식 , 약 1/2 정도의 압축율

JPEG(Joint Photograpic Coding Experts Group) 방식 –

고압축율 알고리즘 개발

JPEG - ⌈ 무손실 방식 (Lossless) - 영상을 압축 후 신장을 하게

되어도 화질의 손실이 없이 그대로 재생하는 방식

⌊ 손실 방식 (Lossy) - DCT(Digital Cosine Transform)

방식에 의해 압축이 실현되며 압축 후 신장을 하면

원래의 화질에 손실이 발생 , 1/10 ~1/30 정도의

고압축율로 데이터를 압축

동영상의 압축

디지털 시대의 본격적인 개막 - 동영상 압축이 가능하면서부터 시작

동영상 압축방향 통신을 목적으로 한 방식 ⌈ ⌊ 고품질 영상의 저장 및 디지털 방송을 목적으로 한 방식

영상통신을 목적으로 한 표준안 - ITU-T 에 의해 주도된 H.261 표준안

고품질 영상의 저장 및 디지털 방송을 목표로 한 표준안 - ISO 에 의해 마련된 MPEG 표준안

MPEG 표준안 - 저장매체용으로 개발

MPEG-1 : 비트율 1.5 Mbps 로 VCR 화질로 CD 또는 DAT 에 저장을 목적으로 영상을 압축하는 표준 MPEG-2 : 비트율 4~20 Mbps 로 고화질 TV(HDTV) 의 품질로 압축하여 저장매체 뿐만아니라 TV 방송용 , 통신용으로도 널리 사용할 목적으로 개발

MPEG-3 : MPEG-2 에 포함됨

MPEG-4 : 아날로그 전화선이나 무선통신을 이용한 영상통신을 목적으로 초저비트율로 영상을 압축할 수 있는 압축알고리즘의 개발을 목표로 함

HDTV

HDTV 의 개념 및 특징

DTV 전송방식 - 2004 년 7 월 미국식 ATSC(Advanced Television Systems Committee) 전송방식으로 결정

디지털 TV - 제작 , 편집 , 전송 , 수신 등 방송의 모든 단계를 0 와 1 의 디지털 신호로 처리하는 TV 방송시스템

HDTV 의 특징

1) 높은 해상도 (resolution) 를 갖는다 .

2) 기 존 의 아 날 로 그 TV 에 비 해 색 재 현 성 이 뛰 어 난 자 연 스 러 운 색채표현이 가능하다 . 3) 5.1 채널의 다중음향시스템을 갖는다 . 4) HDTV 의 화면비율은 16.32 : 9 이다 . ( 아날로그 TV 4:3, 영화 16.65:9)

5) 디지털 TV 는 PC 등 디지털화된 다른 통신미디어와 접속 연계사용이 용이하다 . 6) 디지털 TV 는 정보의 손실없이 신호를 압축하여 보다 많은 정보량을 전송할 수 있다 .

표 8-1. 아날로그 TV 와 디지털 TV

구분 아날로그 TV 디지털 TV(ATSC 방식 )

SDTV HDTV

채널 (6MHz) 1 채널 3~4 채널 1 채널

음성다중 2 채널 ( 스테레오 ) 5.1 채널 5.1 채널

부가서비스 가능 ( 단순 ) 가능 ( 다양 ) 가능 ( 다양 )

화면비 4:3 4:3 또는 16:9 16:9

주사선수 525 480*720,480*640 1080*1920,720*1280

해상도 ( 화소 ) 25~30 만 ( 저화질 ) 33~35 만 ( 중화질 ) 90~200 만 ( 고화질 )

양방향성 단방향 양방향 양방향

수상기가격 낮음 중간 높음

외부잡음 약함 강함 강함

송신전력 높음 낮음 낮음

DMB(Digital Multimedia Broadcasting)

이동 멀티미디어 방송 : 이동 중 수신을 주목적으로 다채널을 이용하여 텔레비전 방송 , 라디오 방송 및 데이터 방송을 복합적으로 송신하는 방송

DMB 의 특징

o 방송 편성의 변화

o 멀티미디어 방송 서비스 제공

o 다양한 콘텐츠 제공

o 수신료 - 위성 DMB( 유료 ), 지상파 DMB( 무료 )

o SFN(single frequency network)

영상편집의 목적

1) 정보압축

2) 시 공간의 비약 ⋅

3) 의도적인 생략

4) 숏의 배열

5) 시간축 조정

편집의 기능

1) 결합 (combine)

2) 삭제 (trim)

3) 수정 (correct)

4) 구성 (build)

코덱 (CODEC)

코 덱 (CODEC) 은 Compress( 압 축 ) 과 Decompress( 풀 기 ) 의 줄임말이다 . 컴퓨터로 비디오신호를 입력하여 압축하는 것을 Encoding, 출력하여 압축을 푸는 것을 Decoding 이라고 한다 .

기본적인 화면전환장치 ( 기법 ) - 컷 (cut), 디졸브 (dissolve), 와이프 (wipe), 페이드 (fade)