アナログ/ディジタル・ ビデオ信号の基礎知識 アナログ/ディジタル・ ビデオ

第
7章
走査，同期，インターレース，ITU-R
BT.656規格，ITU-R BT.601規格など
アナログ/ディジタル・
ビデオ信号の基礎知識
本特集を読み進める上で欠くことのできないビデオ信号の基礎
知識について解説する．
（編集部）
漆谷正義
● 映画は毎秒 24 枚，テレビは 30 枚
それでは毎秒の画像数（フレーム・レート）はどの程度必
要なのでしょうか．映画は毎秒 24 枚，PAL ・ SECAM 方
画像を記録する機器には，静止画像を撮影するための
式のテレビは毎秒 25 枚，NTSC 方式のテレビは毎秒 30 枚
ディジタル・スチル・カメラと，動画像を記録するための
の画像を伝送・表示しています．また，昔の 8 ミリ映画は
ビデオ・カメラがあります．ここでは静止画像と動画像の
毎秒 18 枚でした．
ちがいと，アナログ・ビデオ信号，ディジタル・ビデオ信
号の仕組みについて解説します．
人間の目は，1 枚 1 枚の画像を続けて見た場合，次の画
像との切り替え部分で不連続なちらつきを感じます．従っ
て映画では，シャッタを設けて 1 枚の画像を何度か写し，
1．ディジタル・ビデオはアナログ・
ビデオの理解なしには語れない
また，次の画像との間に「ブラック」を入れます（図 2）．液
晶テレビなども同じようなことを行っています．ブラウン
管の場合は蛍光体の残像時間が短いので，特別な配慮は必
● 動画像は静止画像の寄せ集め
要ありません．
動画像は，図 1 のように動画像を「めくり絵」のようにサ
映画の場合はシャッタにより，また，ビデオ信号の場合
ンプリングして，こまぎれの静止画像とし，これを次々と
は，後述の飛び越し走査により，毎秒の像数は 50 ∼ 60 枚
表示するものです．デジタル・カメラの静止画を連続して
となっています．
多数撮影して表示させることと同じです．
もちろん実際の被写体は図 1 のような不連続な動作をし
光源
シャッタ
ているわけではなく，なめらかな連続した運動をしていま
す．人間の目は動きに対する追従能力が低く，また，残像
と呼ばれる一定の蓄積時間があるので，毎秒数十枚程度の
レンズ
画像を送ればなめらかな動作と感じるようになります．
掻き落とし爪
図2
図1
動画像は静止画像の寄せ集め
Keyword
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映写機のシャッタ
次の画像との間に「ブラック」を入れている．
同期信号，インターレース，ITU656 規格，ITU-R BT.601 規格，飛び越し走査，NTSC，フィールド，
ブランキング，タイミング・コード
Design Wave Magazine 2008 July
図3
画像の走査のイ
メージ
帰線
走査は画面の左上か
ら始まり右下で終わ
る．帰線の部分があ
り，この部分は無信
号（ブラック）
．
走査線
（a）正常
図5
第1フィールド走査
第2フィールド走査
まず1枚の画像を，
走査線1本おきに描く
次に，第1フィー
ルド走査で描いた
走査線の間に描く
（b）垂直同期外れ
（c）水平同期外れ
正常な画像と同期の外れた画像
飛び越し走査（フレーム）
第1フィールド走査の
画像と，第2フィール
ド走査の画像を重ねる
映像信号
等化バルス
1
1H
水平同期信号
（a）フィールド1
0.5H
垂直同期信号
2
（b）フィールド2
図6
第1フィールド走査
によってできる画像
図4
第2フィールド走査
によってできる画像
飛び越し走査によって
できる画像
飛び越し走査
飛び越し走査によって毎秒枚数を 2 倍（60 枚）にしている．
3
帰線期間に設けられた等価パルス
に変換すると，どこが画像の始まりか分からなくなります．
4
そこで画像の始まりには印が付けられます．これはアナロ
グもディジタルも同じです．これを同期信号といいます．
5
ビデオ信号には画像の始まり（上端）と水平走査（ラインと
● 走査による画像変換
もいう）の始まり（左端）におのおの，垂直同期信号と水平
2 次元画像を1 次元の通常の電気信号にするために，CCD
同期信号が挿入されています．図 5 は正常な画像（a）に対
などの撮像素子によって画像を走査します．図 3 はこの様
して，（b）は垂直同期が外れた場合，
（c）は水平同期が外
子を表しています．走査は画面の左上から始まり，右下で
れた場合の画像を示します．
終わります．走査には，帰線の部分があり，この部分は無
信号（ブラック）となります．ビデオ信号では，ブランキン
● 等化パルスは飛び越し走査に必要な信号
グ期間と呼びます．ブランキング期間はブラウン管の走査
同期信号が画像信号中に埋め込まれた信号を合成映像信
に必要な電子線の戻り時間です．ディジタル・ビデオ信号
号といいます．さらに図 6 のように垂直同期信号と水平同
処理においては，信号を一挙に転送するのに好都合な時間
期信号を合成して 1 本にしたものを複合同期信号と呼んで
です．
います．
飛び越し走査の場合は図 6（b）のように，次のフィール
● 飛び越し走査（インターレース）で毎秒枚数を 2 倍に
ドの走査は水平ラインの半分（0.5H）だけシフトします．こ
毎秒 24 ∼ 30 枚の画像では，人間の目にはちらつき（フ
のときテレビの水平発振回路は急激な位相変化についてい
リッカ）が残ります．そこで映画では，前述のシャッタに
けず，画面上部に曲がり（スキュー）が出る場合がありま
よって，見かけ上の毎秒枚数を増やしました．
す．この対策として図 6 の等化パルスを挿入しています．
従来からのアナログ放送では，飛び越し走査によって毎
秒枚数を 2 倍（60 枚）にしています．図 4 のように，1 枚の
画像を上下方向にわずかにずれた 2 枚の画像に分解して，2
倍の速度で送ります．
● NTSC ビデオ信号の規格
今回使用するカメラ・モジュールの出力は，ディジタ
ル・ビデオ信号の伝送規格である ITU 656（ITU-R Reco
mmendation BT.656）に基づきます．従って，National
● ビデオ信号には同期信号が必要
動画像は静止画像の集まりですが，走査により電気信号
Television Standards Committee（NTSC）が定めたアナ
ログ・テレビジョン方式の規格値が随所に出てきます．こ
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