영상 변조

Video modulation

영상 변조란 전파 변조 및 텔레비전 기술 분야에서 영상 신호를 전송하는 전략이다. 이 전략은 비디오 신호를 장거리로 더 효율적으로 전송할 수 있게 한다. 일반적으로 영상 변조란 더 높은 주파수 반송파가 원래 영상 신호에 따라 수정되는 것을 말한다. 이런 식으로 반송파는 영상 신호에 정보를 담고 있다. 그런 다음, 통신사는 무선 주파수(RF) 신호의 형태로 정보를 "반송"할 것이다. 캐리어가 목적지에 도달하면, 디코딩하여 캐리어에서 비디오 신호를 추출한다. 즉, 영상 신호는 우선 더 높은 주파수 반송파와 결합하여 반송파가 영상 신호에 정보를 포함하도록 한다. 결합된 신호를 무선 주파수 신호라고 한다. 이 송신 시스템의 끝에서, RF 신호는 빛 센서로부터 스트리밍되므로, 수신기는 원래의 비디오 신호에서 초기 데이터를 얻을 수 있다.[1]

비디오 변조의 적용은 다음과 같다.

이 애플리케이션들은 모두 비용을 최소화하기 위해 비디오 변조의 효율성을 활용했다.

주요 개념

비디오 변조를 완전히 이해하기 위해서는 몇 가지 중요한 개념이 필요하다.

회로

비디오 신호는 보통 2진수(0, 1) 또는 7진수 펄스 코드 변조(PCM)로 인코딩되는데, 이는 원래 비디오 신호를 디지털로 나타내기 위해 사용되는 방법이다. 발신지점에서 이진수치 PCM으로 변환된 영상 신호는 기존의 전화 케이블이나 전선을 통해 목적지까지 직접 전송할 수 있다.[2] 출발지와 목적지 사이의 거리가 너무 길면 신호를 수신하고 신호가 더 긴 거리를 커버할 수 있도록 더 높은 전력으로 재전송하는 중계기가 필요하다. 변속기를 위해 설계된 회로는 효율적이기 위해 가능한 많은 장점을 취합해야 한다. 즉, 회로는 품질과 신뢰성이 높고 최소한의 비용으로 건설되어야 한다. 회로를 만드는 데 가장 일반적인 케이블은 51페어 케이블이다. 이런 종류의 케이블은 낮은 가격과 좋은 기능 때문에 종종 하우스폰에 사용된다. 또한 다른 케이블에 비해 인접한 두 리피터 사이의 거리가 3000피트만이 아니라 6000피트일 수 있기 때문에 신호가 효율적으로 전송될 수 있다.

코딩

코딩은 숫자가 훨씬 더 쉽게 전송될 수 있기 때문에 비디오 입력이 이진수(0, 1)로 전송되는 과정이다. 크리스탈 오실레이터는 코딩에 사용된다.[3] 진동하는 결정체나 압전소재의 기계적 공진을 이용하여 매우 정밀한 주파수의 전기적 신호를 만들어 내는 전자 발진기다.[4] 결정 발진기 내부에는 보통 원자와 분자 또는 이온이 일정한 순서로 되어 있는 결정이나 탄성 물질이 있다. 예를 들어 석영은 탄성 때문에 크리스탈 오실레이터에 자주 사용된다. 결정체를 정확하게 설치한 후 수정 근처나 위에 전극이 있어 전압의 변화에 의해 전기장이 왜곡될 수 있다. 이러한 특성을 전기적 또는 역피에조라고 한다.[5] 비디오 신호가 오실레이터에 입력되면 전극이 부착된 결정체가 공명기로 진동하기 시작한다. 크리스탈의 압전 성질은 기계적 진동을 진동 전압으로 변환한 다음 부착된 전극에 의해 전압을 흡수한다. 따라서 전극 간의 잠재적 차이로 인해 전장이 왜곡된다. 원래 영상 신호는 와이어의 시간 변화 전압으로 존재하기 때문에 왜곡된 전기장 또한 시간 변화다. 변화하는 전기장은 파형의 형태/형태의 신호인 파형으로 변환된다. 마지막으로 출력 신호는 반송파와 결합되어 RF 신호로 전송된 후 수신기로 전송된다.

디코딩

RF 신호가 목적지에 도착한 후, 수신기는 동시에 존재하는 코드와 곱셈된 RF 신호가 있기 때문에 RF 신호로부터 직접 데이터를 얻을 수 없다. 다중 RF 신호 문제에 대해서는 전기 필터를 사용한다. 각 RF 신호의 주파수는 보통 다른 RF 신호와 다르다. 전자 필터는 다른 모든 RF 신호를 거부하면서 반송파 주파수에 기초하여 하나의 RF 신호만 선택할 수 있다. 이 작업의 한 예는 텔레비전 수신기의 채널을 선택하는 것이다. 전기 필터를 통과하는 RF 신호 하나만 있으면 다른 RF 신호의 간섭 없이 해당 비디오 신호 하나만 수신된다.[6]

코드화된 RF 신호의 경우, 광센서를 사용한다. 일반적으로 빛 센서는 빛의 변화를 수량적으로 감지해 그에 상응하는 출력을 제공하는 장치다. 조명 센서의 한 가지 적용 분야는 보상 조명 센서 시스템이다. 이 시스템은 직장에서 빛의 수준을 조절할 수 있다. 빛 센서에서 빛의 비율은 작업장에서 제어되는 빛의 수준에 대한 빛의 비율은 실내로 들어오는 일광이 다양할 때 실질적으로 일정하게 유지된다.[7] 디코딩 프로세스에서는 광센서를 사용하여 RF 신호를 검출한 후 디코딩된 신호를 출력한다. 일반적으로 전기 필터에서 찐 RF 신호는 이진수에서 8진수(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)로 먼저 변환된다. 그리고 나서 8진수 신호는 조명 센서에 의해 감지된다. 센서는 전송된 메시지의 뷰어를 띄우기 위해 디코딩되거나 계산기, 컴퓨터, 하드 카피 머신 또는 특정 경우에 적합한 기타 장치와 같은 외부 장비에 적용되는 디지털 전기 신호를 개발하여 응답한다.[1]

비디오 변조 유형

영상 변조 유형은 반송파가 영상 신호와 결합되는 방식으로 분류할 수 있다. 비디오 신호와 반송파가 모두 파형으로 존재하며, 반송파가 비디오 신호를 "반송"하면 반송파의 모양이 바뀌고 변경된 반송파가 RF 신호다. 따라서 반송파의 형태가 어떻게 바뀌느냐가 영상 변조 유형을 분류하는 열쇠다.

진폭 변조(AM)

진폭 변조는 원래 비디오 신호의 구부러진 파형에 따라 반송파의 진폭을 변화시켜 작동한다. 즉, 반송파가 비디오 신호와 결합되었을 때 결합 신호의 주파수는 진폭이 변화하는 동안 반송파의 주파수와 동일하다. 위의 그림은 모양이 어떻게 바뀌었는지 더 직접적으로 설명할 수 있다. 결합 프로세스에서 비디오 신호가 피크(가장 높은 진폭 값)일 경우, 다양한 반송파의 진폭이 가장 높으며 수조(가장 낮은 진폭 값)에 대해서는 다양한 반송파의 진폭이 가장 낮을 것이다. 즉, 영상 신호의 정점에 해당하는 반송파의 지점에서 파형의 형상이 가장 불룩해지고 수조에 해당하는 지점에서는 형상이 가장 가라앉게 된다. 실제로 반송파의 진폭 변화는 영상 신호의 진폭에 비례한다.

주파수 변조(FM)

주파수 변조에서 반송파는 파형의 순간 주파수(특정 지점에서의 파장의 주파수)를 변화시켜 영상 신호와 결합한다. (주파수가 일정하게 유지되는 동안 반송파의 진폭이 변화하는 진폭 변조와 비교) 위 그림에서 영상 신호가 최고조에 달할 경우 반송파의 순간 주파수가 증가하고 수조에 대해서는 순간 주파수가 감소한다. 더 시각적으로, 반송파는 비디오 신호의 피크에 해당하는 지점에서 더 밀도가 높아지고 수조에 해당하는 지점에서 가장 얇아진다.

적용들

독특한 장단점 때문에 다양한 종류의 영상 변조가 다양한 분야에 적용될 수 있다.

AM 적용

AM은 반송파의 진폭과 원본 비디오 신호의 진폭의 변화가 비례하기 때문에 비디오 진폭 변조 신호를 쉽게 코드화하고 디코딩할 수 있기 때문에 이러한 영역에 AM을 적용한다. 그러나 진폭 변조는 소음과 전자기 간섭에 민감하다. 따라서 AM 기법은 주로 방송과 같이 소음과 전자기 간섭을 견디는 덜 기술적인 분야에서 활용된다.

FM 적용

FM은 소음과 전자기 간섭에 덜 민감하고 데이터가 수집되거나 신호가 기록될 때 소음과 전자기 간섭 등 외부 간섭의 영향을 최소화하는 것이 정말로 중요하다.

참고 항목

TV 시스템

컬러 인코딩 시스템

커넥터

참조

  1. ^ a b Baer, Ralph H. "Digital video modulation and demodulation system". Retrieved 10 November 2014.
  2. ^ S. E., Miller (1954). "Waveguide as a communication medium". Bell System Technical Journal. 33 (6): 1209–1265. doi:10.1002/j.1538-7305.1954.tb03753.x. ISSN 0005-8580.
  3. ^ R. L., Carbrey (Jan 2007). "Video Transmission over Telephone Cable Pairs by Pulse Code Modulation". Proceedings of the IRE. 48 (9): 1546. doi:10.1109/JRPROC.1960.287668.
  4. ^ Graf, Rudolf F. Modern Dictionary of Electrons (7th ed.). US: Newnes. p. 162,163. ISBN 0750698667. Retrieved 29 October 2014.
  5. ^ Föll, Helmut. "Electronic Material".
  6. ^ Ted, Hartson; Robert, Dickinson; Walter, Ciciora. "Expanded information capacity for existing communication transmission systems". Retrieved 10 November 2014.
  7. ^ W. John Head; Watson, Francis M. "Compensated light sensor system". Retrieved 10 November 2014.