テレビの仕組みについて教えて下さい

質問

テレビの映像は東京タワーから電波で送られてくるわけですが、
電波ってのは電気の波、つまり電圧の変化のことですよね。
でもどうやって映像を電気の波に変換するんですか？簡単にでいいんで教えて下さい。分からないところがあったら捕捉質問するんで

回答No.11

ikkyu3 · ベストアンサー

Ｎｏ．５の疑問について。
ＣＣＤ以前は、ビジコンやサチコンなどの撮像管（真空管）が使用されました。
構造は、細長いチューブ状で、その底面が平面上で、その平面にレンズで被写体の像を結ばせます。
その像面の明るさに応じて、その部分の電極の電気抵抗が変化することを利用して、光電変換が行われます。
信号を順に取り出す方法は、テレビのブラウン管のときと同じ電子ビームのスキャンによります。
この部分の詳細は、ビジコンやサチコンなどを調べてください。

色分解の方法ですが、基本的に単管式と３管式と有ります。
主に単管式は家庭用に、３管式は業務用に使用されました。
単管式は、使用する撮像管が１本で先ほどの像面に、数十ミクロン幅の数色の色フィルターのストライプを内蔵します。
したがって色分解した信号が時分割的に複合されて出てきます。
３管式は、レンズの後方に色分解のためのプリズムを置いて三色に分解してから、三本の撮像管に色別に結像させます。

どちらも最終的には、当然ですがＣＣＤのときと同じ複合カラー映像信号で取り出されます。
と言うより、ＣＣＤが撮像管の時と同じ信号になるように開発されたわけです。

お礼

＞その像面の明るさに応じて、その部分の電極の電気抵抗が変化することを利用して、光電変換が行われます。
これってのは、ccdセンサの仕組みとかに出てくる出てくる光電効果を利用したものでしょうか？だとしたら、ここの部分はもっと物理を勉強しなくちゃ納得できませんね。またサチコンなどｃｃｄ以前もこれを利用してたんでしょうか

回答No.13

noname#21649

＞どんな演算をしてどんな信号を得るんでしょうか？
覚えていません。覚えている範囲では．
撮像管から選られた３原色の信号 RGBを全部加えた（単なるアナロクの演算回路です）ものが映像信号と呼ばれるものです（白黒情報）。
RGBのうち２つの信号を選んで（テレビの裏蓋をあけると映像振幅回路あたりに２色を組み合わせた名前が書いてあるはずです。）和を取り（単なるアナロノの演算回路）２つの色の和の信号を得ます(色信号)。
放送局でもつ基準の3.58MHzを２つの色信号でFM変調します。和信号・差信号はこのFM変調するときの言葉で．２つの信号の和(単なるアナロク演算回路)と２つの信号の差(単なるアナログ塩酸)です。ただ．この言葉しFMラジオの言葉なのでテレビでこの言葉が使われているかどうかはふめいてず。

お礼

ありがとうございます。ちょっとレベルが高くてよく理解できませんでした
すみません、でてきたキーワードを自分で調べてみたいと思います

回答No.12

ikkyu3

Ｎｏ．１１の指摘について
指摘は鋭い、その通りです。
撮像管でも固体撮像素子でも光電効果を利用して入射光に応じた光電変換、光電荷の集積、それから走査という３つの基本機能で成り立っているのは変りありません。
ＣＣＤは、撮像管のような電子ビームによる走査（信号の取り出し）は行わず、信号電荷転送撮像方式－ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ－電荷結合デバイス）の呼び名のように感光と自己走査機能を兼ね備えた固体撮像素子です。

お礼

分かりました、っCCdや光電変換についてもっと勉強したほうがよさそうですね。
質問の仕方が悪かったのか、ここにたどり着くのに時間がかかってしまいました。ありがとうございました。

回答No.10

noname#21649

>映像をどうやって最終的に電波に変換するのかって部分なんです
まず．音声信号については．FM変調します。
３本のカメラで取得した３原色RGBは演算をして．３つの信号を得ます(白黒情報．和信号・差信号)。
映像信号（白黒情報=r+g+b）は．AM変調します。映像信号には特定の区間が切れている等の変な周波数分布を持つために．空いている帯域があります。この帯域が３．５８Mhz付近です。ここに色信号である和信号と差信号をのせます。又時間分割（垂直同期信号の一部）して．和信号差信号を元の信号に戻すために必要な色同期信号をAM変調します。垂直同期・水平同期信号は映像信号といっしょにAM変調します。
色情報(３原色のうちの２つを選んで差を取る。どの色かは忘却．ここでは仮にA.Bとします)は．基準周波数＋３．５８（端数忘却）MHzの周波数でFM変調します。fm変調の原理で１波で２つの信号を送る事ができます（a和信号とb差信号）。ただし．基準となる周波数が必要でこれが．垂直同期信号に重ねて送られている８サイクル程度の色同期信号（AM変調）です。

文字放送は映像信号の代わりに特定の位置の信号に文字情報を送っています。時間分割です。

お礼

＞３本のカメラで取得した３原色RGBは演算をして．３つの信号を得ます(白黒情報．和信号・差信号)。
ここの部分が詳しく知りたいんですが。どんな演算をしてどんな信号を得るんでしょうか？
ＡＭ，ＦＭ変調に関しては勉強不足なのでよくわかりませんでした、調べてみたいと思います。ありがとうございました。

回答No.9

anisol

すみません、波形がちょっと違っていました。
正：
＿＿＿＿＿───￣＿─￣￣─＿￣─￣─＿──￣─

誤：
＿＿＿＿＿───＿￣─￣￣─＿￣─￣─＿──￣─

お礼

私もちょっと違うなと思ったんですけど、わざわざどうも。

回答No.8

plussun

No.2の者ですが。

私が電子専門学校で勉強していた頃は、カメラはすでにＣＣＤに
なっていましたので、詳しくは判らないのですが、我が家のビデオカメラは
サチコンという真空管式の物でした。
ちょっと資料を紐解いてみましたら、放送局でもＣＣＤの前は
サチコンという受像管（真空管）を使っていたようです。

お礼

なるほど、サチコンですかそのキーワードでちょっと調べてみたいと思います。

回答No.7

anisol

えっと、詳しいことは百科事典なり、専門書なりを見て欲しいんですが。
edogawaranpoさんの説明でいいと思いますが、簡単に説明すると次のようになります（カラーはややこしいので割愛）。

■■■□
■□□■
□■□■
■■□■
上のような画像があったとして（「イ」のつもり…）明暗の変化を電圧の変化で表わすと下のような波形になります。

───￣　→走査線1

─￣￣─　→走査線2

￣─￣─　→走査線3

──￣─　→走査線4

画面、走査線の始まりを表わす同期信号（低い電圧のパルス）を付け加えて、

＿───￣

＿─￣￣─

＿￣─￣─

＿──￣─

↑水平同期信号（走査線の始まりを表わす）

下のような連続した波形にします。
＿＿＿＿＿───＿￣─￣￣─＿￣─￣─＿──￣─

↑↑↑↑
垂直同期信号（画面の始まりを表わす）

これをAM変調して電波に乗せているだけです。
カラーの場合は3原色の情報を送ると3倍の帯域が必要になるし、白黒との互換性が保てないので輝度信号と色信号に分け、アナログ的に情報を圧縮しています。
CCDのない時代はイメージオルシコン、ビディコンといった電子管を使っていたようです。ブラウン管の逆のような感じで、電子ビームを上下左右に振らせて走査するものと思います。

映像信号をオシロで見たりしたことはあるので経験者にしておきます。

お礼

そうさせんの始まる周期信号も同時に送ってるってとは分かりました。ありがとうございます。
白黒テレビの例だったんですが、知りたいのはどうやって＿－－＿＿－というような波形が作られるのかって事なんですが。。。受光部がどうやって光や色の刺激を電圧の変化にかえるかってことです。

回答No.6

plussun

No.2の者ですが。

基本的にはカメラで捉えた映像は３種類の色に分けられ、ＣＣＤ等の
素子で受けます。

そして、ＣＣＤの画素の１つ１つの光の強さを順番に読みとっていきます。
この時、３種類の光の強さと位置情報を電圧として電波に乗せるのです。
実はテレビの電波は、１つの電波に数種類もの信号が含まれているのです。

一方テレビ画面の方では、映画のスクリーンに当たるシャドーマスクというものがあり、
赤、緑、青のフィルムのような物が規則正しく並んでいます。
そして、赤、青、緑の３つの電子銃に明るさ情報が電圧という形で
かけられます。その時、位置情報電圧（同期信号）がコイルにかかり
電子銃の光を左右上下にゆさぶって、シャドーマスク上の赤、緑、青の
スポット照らすという感じです。

お礼

CCdについてはよく分かりました。ありがとうございます。でもCCd以前は度のようにして光を電圧の変化に変えてたんでしょうか？

回答No.5

ikkyu3

Ｎｏ．１のものです。
＞色情報をどうやって電圧で表現するかって事なんですよね
参考ＵＲＬで、ご覧いただいたようにテレビの色は、赤、青、緑の三原色ですべて作られます。
カラーカメラでは、被写体の色をこの三色に分解してから、電圧に変換します。電圧は、色の濃さに比例した振幅にします。
その三種類の電圧を三種類の周波数にのせて（これを変調という）、それを合成したものを電波にして放送します。
テレビの受信機では、これを逆の順で取り出して、周波数が違うので、どの色かはわかりますから、テレビの画面を作ります。
Ｎｏ．２，３，４の方の説明も参照してください。

お礼

教えて頂いたURLは「テレビはどうして映るの」ってタイトルでしたがとなりの、「ビデオカメラはどうして撮れるの」をみると、仰られるように被写体の色を３色に分解してから、電圧に変換するといった主旨の内容が書いてあったんですが、それってのはCCdカメラの説明でした。
アナログテレビで見ている映像はCCdカメラで撮ったものなんでしょうか？
カラーテレビになったときはまだCCdカメラは無かったと思うんですが、そのときはどうだったんでしょうか？

回答No.4

plussun

No.2の者ですが。

私の説明は、アナログテレビの説明です。
地上波のテレビの映像はアナログです。音声はＦＭですが。
ピクセルごとの位置情報は、信号を階段状の電圧で表現しています。

要は、テレビはブラウン管後部から発射された電子銃の光を、
コイルで曲げて各ドットを照らしているのですが、
このコイルにかける電圧によって、光は屈折します。

先ほど説明した階段状に変化した電圧をこのコイルにかければ
光は、左から右へ、上から下へと移動します。

放送局のカメラはこの原理で画像を捉え、テレビはこの原理で映っています。

ちょっと話がそれますが。
ビデオのダビングで、画像が劣化するのは本来デジタルで扱われるべき
映像信号が、アナログで扱われているため著しく劣化するのです。

お礼

階段状に位置情報を表現してるってことはよくわかりました。これってのは、位置情報のことですよね。
私が知りたいのは、色情報をどうやって電圧で表現するかって事なんですよね？
例えば、電話のように「声」ってのは振動板が振動するのでのそれを電圧の振動に変えれば扱えますが、「映像」ってのは如何にして、電圧の振動にかえるのかってことなんですが、そもそも、「映像」を電圧の振動に変えるって事じゃないんでしょうか？

回答No.3

noname#21649

まず帯域について説明します。
一つの電波に特定の内容を乗せると一つの電波の生分だけではなく．乗せた内容の周波数ずれた周波数成分も含みます（うなりのせいせい）。それで．たとえば．人の声を電波で送るときには．１００－８０００Hｚの範囲として．８ｋHzの帯域が必要です。
これ以外に．フィルターの性能6DB/OCTの関係で．少し余分にないと隣の電波の内容が聞こえたり．変なピピー音が聞こえたりします。このことから．日本の古いラジオの周波数割り当ては１０ｋHz間隔になりました。その後一部修正されて現在の９ｋHz間隔になっています。

さて．テレビの絵は．１枚の絵を横に等間隔に約５００本の線を引き．この線の上の情報を１秒間に３０枚送ってきます（跳び走査線とかの内容は省略）。送られてきた内容を順番に画面（白黒）に出しています。
この順番を決めているのが「垂直同期」と「水平同期」という２つの信号です。垂直同期の信号はかっては６０Hz．現在は５９．（端数忘却）という周波数で．何枚分かの絵（または横線）を描かないで黒一色．又は白一色（どちらか忘却）の信号を送ってきます。この信号が来たときに．無理に画面の先頭から表示を始めるわう西マス。

ここまでが白黒テレビの話です。ここからが．カラーテレビの話になります。
カラーテレビができたからといって今までの白黒テレビが見られないと困ります。それて．一つの信号として白黒テレビと同じ信号を送ります。その他に．色の情報を送るようにします。ここで．最初に書いた帯域の内容を思い出してください。白黒テレビの放送内容は．６MHz全部を使っているわけではありません。一部使っていない部分があります。ここに色情報を重ねて送ります。（どのように重ねるかは忘却）。FM放送で右スピーカーと左スピーカーの音が異なるのと同じ原理です。
又色のまったくついていない信号を送る必要があり．これが垂直同期の帰線区間（画面のたしか右端から左上に移動する時間帯で黒一色となるときに８サイクル程度だけ送られてきています。このわずかな信号で位相を合わせて常に一定の色になる信号をてれびの中で作っています）。これらカラー放送を送るために昔の６０HZの垂直同期が５９．．．．．に偏光になりました。

又．少しずれた位置に音声信号を送っていてテレビから音を聞こえるようにしています。

カラー放送については私がテレビをいじっていたころには試験放送すら行われていませんでした。したがってよくわかりません。

文字放送については．水平信号の帰線区間（テレビの画面からはみ出した部分に送られてきます）。
音声多重放送については．テレビの音声がFM放送なので．同時に２つの信号を送る事ができます。それで．２つの音が送られてきます（原理忘却）。

お礼

周波数帯の説明とても勉強になりました。ありがとうございました。
でも知りたいのは、映像をどうやって最終的に電波に変換するのかって部分なんですが。