テレビの技術
通信、音声、ビデオ

Samsung LE26R41BDとYamada DVDプレーヤー 20030624

テレビ技術は、 1884年にポール・ゴットリープ・ニプコウが発明した機械システムを用いて、黎明期から進化を遂げてきました。すべてのテレビシステムは、ニプコウの回転ディスクスキャナに初めて実装された走査原理に基づいて動作します。この走査原理は、2次元画像を、画像の各分解可能な要素の明るさと色を表す時系列信号に変換します。2次元画像を十分な速さで繰り返すことで、動きの印象も伝えることができます。受信装置が画像を再構成するために、信号には同期情報が含まれています。同期情報は、画像内の各ラインを適切に配置し、完全な画像が送信され、新しい画像が続くタイミングを識別できるようにします。

機械走査方式が実験的に使用されていた時代、電子撮像管とディスプレイの開発により、テレビはマスメディアとして実用化されました。21世紀を迎える頃には、テレビ放送のアナログ信号をデジタル信号に置き換えることが技術的に可能になりました。多くのテレビ視聴者は、もはやアンテナを使って地上波放送を受信するのではなく、ケーブルテレビシステムに依存しています。ケーブルテレビシステムは、電話やインターネットサービスと統合されることが増えています。

テレビシステムの要素

OT-1471 ベルウェダー、ポーランド、1957
  1. 電源スイッチ/音量
  2. 輝度
  3. ピッチ
  4. 垂直シンクロ
  5. 水平シンクロ
  6. 対比
  7. チャンネルチューニング
  8. チャンネルスイッチ

シンプルなテレビ放送システム の要素は次のとおりです。

実用的なテレビシステムには、異なる画像ソースを選択するための機器、複数のソースからの画像を同時に混合するための機器、事前に記録されたビデオ信号の挿入のための機器、多数のソースからの信号の同期のための機器、そして放送局識別などの目的でコンピュータによる直接画像生成のための機器が含まれます。これらの機器を収容し、ステージ、セット、オフィスなどのスペースを提供する施設はテレビスタジオと呼ばれ、送信機から数マイル離れた場所に設置されることもあります。スタジオから送信機への通信は、専用のケーブルまたは無線システムを介して行われます。

テレビ信号は当初、地上の送信機のみを介して送信されていました。受信品質は大きく異なり、受信アンテナの設置場所と種類に大きく依存していました。そのため、1960年代には受信品質向上のため、セットトップ型のダイポールアンテナや「ラビットイヤー」アンテナに代わる大型の屋上アンテナが普及しました。これらのアンテナは依然として人気を博していました。アンテナローター（セットトップ型で制御されるサーボモーターで、アンテナのマストに取り付けられています。これにより、アンテナを回転させて目的の送信機に向けることができる）も普及しました。

今日、ほとんどの都市では、ケーブルテレビ事業者が同軸ケーブルまたは光ファイバーケーブルを介して有料で信号を提供しています。信号は静止軌道上の衛星から無線で配信され、パラボラアンテナで受信されます。パラボラアンテナはアナログ信号では比較的大きいですが、デジタル信号でははるかに小型です。ケーブル事業者と同様に、衛星テレビ事業者も料金を徴収しますが、多くの場合、ケーブルシステムよりも安価です。デジタル衛星放送受信の手頃な価格と利便性により、多くの住宅やアパートの外に小型のパラボラアンテナが設置されるようになりました。

デジタルシステムは、画像伝送品質の向上、伝送帯域幅の削減、特殊効果、あるいは非加入者による受信からの伝送セキュリティ確保などを目的として、伝送経路のどこにでも挿入することができます。今日の家庭では、地上波アナログまたはHDTV 、ケーブルテレビ会社から同軸ケーブル経由でアナログまたはデジタルHDTVケーブルを受信するか、あるいは電話会社から光ファイバー回線経由で受信するかを選択できます。外出先では、ポケットサイズのテレビでテレビを受信したり、テープやデジタルメディアプレーヤーに録画したり、高速またはブロードバンドインターネット接続を介して携帯電話（携帯電話）で再生したりできます。

ディスプレイ技術

編集室のデジタルビデオ機器

現代のテレビでは、いくつかの種類のビデオ ディスプレイが使用されています。

  • CRT（ブラウン管）：21世紀の最初の10年間まで、最も一般的な画面は、最大約100cm（40インチ）（4:3の比率）および115cm（45インチ）（16:9の比率）の対角線を持つ直視型CRTでした。典型的なNTSC放送信号の可視部分は、449 x 483の長方形ピクセルに相当する解像度を持ちます。
  • リアプロジェクション（ RPTV）ディスプレイは、大型（254cm（100インチ）以上）で製造可能で、プロジェクション技術を採用しています。プロジェクションテレビには、CRTベース、 LCDベース、 DLP（反射型マイクロミラーチップ）ベース、 D-ILAベース、 LCOSベースの3種類の投影システムが採用されています。プロジェクションテレビは1970年代から市販されていましたが、当時はCRTの鮮明な画像には及ばず、その性能はCRTには及びませんでした。
    • バリエーションとして、同様の技術を用いてスクリーンに投影するビデオプロジェクターがあります。これは「フロントプロジェクション」と呼ばれることもあります。
  • フラットパネルディスプレイ（ LCDまたはプラズマ）：フラットパネルテレビは、アクティブマトリクスLCDまたはプラズマディスプレイ技術を採用しています。フラットパネルLCDとプラズマディスプレイの厚さはわずか25.4mmで、絵画のように壁に掛けたり、台座の上に置いたりできます。一部のモデルはコンピューターモニターとしても使用できます。
  • LED（発光ダイオード）アレイ（一部の液晶パネルの背面に使用されているLEDバックライト（結果として「LED」と宣伝されているもの）とは混同しないでください）は、非常に明るいLEDとそれに対応するマトリクス駆動回路の登場により、屋外大型ビデオスクリーンやスタジアムスクリーンの主流技術となりました。LEDアレイは、他の技術では現時点では性能面で匹敵できない超大型フラットパネルビデオディスプレイを可能にします。
  • OLED（有機EL）技術は現在（2019年）、高級スマートフォンの画面やテレビに使用されています。液晶パネルとは異なり、OLED画面はあらゆる角度から見ることができ、ピクセルラグがなく、CRTディスプレイに匹敵する非常に高いコントラスト比と非常に深い黒を実現します。非常に薄く軽量で、少なくとも試作品では、使用しないときには巻き取ることができるほど柔軟に設計されています。

それぞれに長所と短所があります。フロントプロジェクションとプラズマディスプレイは視野角が広く（約180度）、座席配置が広いホームシアターに最適です。リアプロジェクションスクリーンは、日光や明るい部屋では性能が劣るため、暗い場所での使用にのみ適しています。

用語と仕様

ディスプレイ解像度とは、画面上の1行のピクセル数です。2000年以前は、アナログビデオの標準的な測定方法として水平解像度が使用されていました。例えば、VHSビデオデッキは、画面中央を円周方向に測った場合、250本の解像度（端から端まで約440ピクセル）を持つと表現されます。アナログ信号では、垂直解像度とフレームレートは、伝送される信号の帯域幅に正比例します。

一般的な解像度720×480または720×576は、テレビ画面の横幅が720ピクセル、縦幅が480または576ピクセルであることを意味します。指定されたディスプレイの解像度が高いほど、画像は鮮明になります。コントラスト比は、画面上の最も明るい点と最も暗い点の間のコントラスト比です。

コントラスト比が高いほど、豊かさ、深み、そして影のディテールにおいて、より美しい画像が得られます。画像の明るさは、色の鮮やかさと迫力の度合いを表します。これはカンデラ毎平方メートル（cd/m 2）で測定されます。

一方、テレビやモニターに搭載されているいわゆる明るさ調整とコントラスト調整は、従来、画像表示のさまざまな側面を制御するために使用されてきました。明るさ調整は黒レベルをシフトすることで画像の強度、つまり明るさに影響を与え、コントラスト調整は画像のコントラスト範囲を調整します。[1]

伝送帯域

テレビが放送される周波数帯は国によって異なります。一般的には、バンドIIIからVのVHFおよびUHF信号が使用されます。これより低い周波数帯では、テレビ放送に利用できる帯域幅が十分ではありません。

電力線周波数が60Hzの国ではフレームレートが1秒あたり30フレームに非常に近いのに対し、50Hzの地域では1秒あたり25フレームです。これらのフレームレートは、アナログ受信機で生成される画像の歪みを最小限に抑えるために選択されました。同じフレームレートの場合、1フレームあたり400ラインのアナログ信号は、1フレームあたり600ラインや800ラインのアナログ信号よりも帯域幅が少なくなります。帯域幅が広くなると、受信機の設計が複雑になり、より高い無線周波数を使用する必要があり、特定の地域に割り当て可能なチャンネル数が制限される可能性があります。テレビで使用されている同じ無線周波数は、航空、陸上移動無線、携帯電話などの他のサービスでも需要が高いためです。

BBCは当初、45MHzのバンドI VHFを使用していましたが、この周波数は（英国では）現在この用途には使用されていません。バンドIIはFMラジオ送信に使用されます。高周波は光に似た性質を持ち、建物を透過したり障害物を迂回したりすることがないため、従来のテレビ放送システムでは使用できないため、通常は2GHzから12GHzの周波数を使用するMMDSと衛星テレビにのみ使用されます。ほとんどの国のテレビシステムは、映像をAM（振幅変調）信号、音声をFM（周波数変調）信号で中継しています。例外はフランスで、音声はAMです。

アスペクト比

アスペクト比とは、テレビ画像の縦横比を指します。 1926年にジョン・ロジー・ベアードが初めて実演した機械走査型テレビでは、クローズアップした人物の頭と肩を映すように、縦横比7:3が採用されていました。

1930年代半ば以降の初期の電子テレビシステムのほとんどは、当時の映画で使用されていたアカデミー比率に合わせるために選ばれた4:3のアスペクト比を共有していました。この比率は、当時の製造技術では唯一生産可能だった丸型のブラウン管（CRT）で見やすいように正方形でもありました。（今日のCRT技術では、はるかに幅の広い管の製造が可能であり、着実に普及しつつあるフラットスクリーン技術には技術的なアスペクト比の制限は全くありません。）BBCのテレビサービスは、1936年から1950年4月3日まで、より正方形に近い5:4の比率を使用していましたが、その後、BBCも4:3比率に切り替えました。これは大きな問題にはなりませんでした。当時のほとんどのテレビは丸型の管を使用しており、放送方式が変わっても4:3比率に簡単に調整できたからです。

サムスンLE26R41BD HDTV​

1950年代初頭、映画スタジオはテレビとの差別化を図るため、シネマスコープなどのワイドスクリーンのアスペクト比を採用しました。当初は単なる目新しい試みでしたが、ワイドスクリーンは現在でも主流のフォーマットであり、4:3のアスペクト比の映画は稀です。

しかし、さまざまなテレビシステムは、もともと映画と互換性があることを想定して設計されていたわけではありません。従来の狭い画面の映画は、画面の上部が顔の特徴を映し出すように、または字幕付きの映画の場合は画面の下部が一列に並ぶようにテレビカメラに投影されます。つまり、撮影された新聞や説明のために画面いっぱいに広がる長いキャプションは、両端がカットされてしまいます。同様に、サウンド付き映画のフレーム レートは 1 秒あたり 24 ですが、NTSC の画面スキャン レートは 1 秒あたり 29.97 Hzであり、複雑なスキャン スケジュールが必要となります。PAL と SECAM のフレーム レートは 50 Hz であるため、1 秒あたり 25 で各フレームを 2 回スキャンすることで、映画は短縮されます (また、サウンドも不協和音になります)。

デジタルテレビシステムへの移行を機に、テレビの標準画像フォーマットは、従来の4:3（1.33:1）アスペクト比から16:9（約1.78:1）アスペクト比へと変更されました。これにより、テレビは1.66:1、1.85:1、そして2.35:1といった現代のワイドスクリーン映画のアスペクト比に近づくことができます。ワイドスクリーンコンテンツの伝送には2つの方法があり、最も一般的なのはアナモルフィック・ワイドスクリーン・フォーマットと呼ばれるものです。このフォーマットは、ワイドスクリーン映画のフレームを1.33:1の35mmフィルムのフレームに収める技術に非常に似ています。画像は録画時に水平方向に圧縮され、再生時に再び拡大されます。アナモルフィック・ワイドスクリーン16:9フォーマットは、欧州のPALplusテレビ放送で初めて導入され、その後「ワイドスクリーン」レーザーディスクやDVDにも導入されました。ATSC HDTV システムは、水平方向の圧縮や拡大を行わないストレート・ワイドスクリーン・フォーマットを採用しています。

近年、「ワイドスクリーン」という言葉はテレビからコンピューターの世界にも広がり、デスクトップパソコンとノートパソコンの両方にワイドスクリーンディスプレイが搭載されるようになりました。一部のDVD再生ソフトがアスペクト比を考慮していないため、映画の画面比率が歪むという苦情が寄せられていますが、DVD再生ソフトが成熟するにつれて、この問題は解消されるかもしれません。さらに、コンピューターやノートパソコンのワイドスクリーンディスプレイは、物理的なサイズとピクセル数の両方で16:10のアスペクト比であり、一般向けテレビの16:9のアスペクト比ではないため、さらに複雑になっています。これは、ワイドスクリーンコンピューターディスプレイのエンジニアが、コンピューターで16:9のコンテンツを視聴するユーザーは、コンテンツを全画面で視聴するよりも、再生コントロール、字幕、タスクバーなどに画面の一部を割いてほしいと考えているという想定に基づいていました。

アスペクト比の非互換性

テレビ業界におけるアスペクト比の変更には困難が伴い、大きな問題を引き起こす可能性があります。

ワイドスクリーン アスペクト比 (長方形) の画像を従来のアスペクト比 (正方形または 4:3) のディスプレイに表示すると、次のようになります。

  • 上部と下部に黒い水平バーがある「レターボックス」形式
  • 画像の一部が切り取られ、通常は画像の左端と右端が切り取られます（または「パンアンドスキャン」では、オペレーターまたは視聴者によって選択された部分）。
  • 画像を水平方向に圧縮した

ワイドスクリーン アスペクト比 (横長の長方形) ディスプレイに従来のアスペクト比 (正方形または 4:3) の画像を表示できます。

  • 「ピラーボックス」形式で、左右に黒い縦線がある
  • 画像の上部と下部が切り取られている（または「傾斜スキャン」では、オペレータによって選択された部分）
  • 画像を縦方向に圧縮した

よくある妥協策としては、アスペクト比 14:9 で素材を撮影または作成し、4:3 で表示するには両側でいくらかの画像を失い、16:9 で表示するには上部と下部でいくらかの画像を失うというものがあります。近年では、スーパー 35 (ジェームズ・キャメロンが推進) として知られる映画撮影法が、 『タイタニック』、『キューティ・ブロンド』、『オースティン・パワーズ』、『グリーン・デスティニー』など、数多くの大作映画の撮影に使用されています。この方法で得られるカメラネガは、ワイドスクリーンの劇場用プリントと、テレビ/VHS/DVD 用の標準的な「フルスクリーン」リリースの両方の作成に使用でき、「レターボックス」や従来のパンアンドスキャンクロッピングで発生する重大な情報損失を回避することができます。

音

データ

アナログテレビ放送の終焉

NTSC

北米では、1941年以来の基本信号規格は2007年時点で十分な互換性があり、最古のモノクロテレビでもカラー放送を受信できました。しかし、米国議会は2009年2月までに従来のテレビ放送信号をすべて停止することを義務付ける法律を可決しました。この法律を可決以降、アナログ専用チューナーを搭載したNTSC規格のテレビは、デジタルATSCチューナーを搭載していない限り、受信できなくなりました。デジタルチャンネルはアナログチャンネルと同じ周波数帯域を占有します。以前は最も大きい番号のチャンネルが占有していた周波数帯域の一部は、米国連邦通信委員会によって他の用途にオークションにかけられました。

PALとSECAM

PALとSECAMは、2020年代半ばまでにヨーロッパとユーラシアで放送が終了すると予想されています。PAL-Mも同様の時期に廃止される可能性があります。

EUは加盟国に対し、2012年1月1日までにアナログ放送からデジタル放送に切り替えることを推奨した。[2]ルクセンブルクとオランダはすでに2006年に廃止を完了しており、フィンランドとスウェーデンは2007年にアナログ放送を廃止した。

英国は2007年10月にデジタル放送への移行を開始しました。 2007年10月17日水曜日午前2時、ホワイトヘイブンとコープランド地域（イングランド北西部）をカバーするBBC2送信機が停止しました。残りの4つのアナログチャンネルもその後まもなく放送を停止しました。当初の5チャンネルは現在、デジタル放送のみで視聴可能で、その他の無料チャンネルも放送されています。

新たな展開

外装デザイン

テレビの黎明期には、キャビネットは木目調（特に後期には木目模様を模倣したものが多く見られました）で作られていましたが、1980年代には廃れてしまいました。1970年代後半までは、コンソール型テレビ／Hi-Fiが一般的でした。これらは、テレビ、スピーカー、ラジオ、ターンテーブルを内蔵した、幅6フィート（約1.8メートル）、高さ4フィート（約1.2メートル）ほどの大型の木製キャビネットでした。

参照

参考文献

  1. ^ ワトキンソン、ジョン（2001年）、放送と通信メディアの融合：オーディオ、ビデオ、データの基礎。フォーカルプレス。ISBN 0-240-51509-9。
  2. ^ 「欧州委員会は、デジタルテレビへの移行によって電波を解放し、迅速な経済回復につなげたいと考えている」ec.europa.eu . 2009年10月28日. 2023年1月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2024年3月3日閲覧。
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