アナログテレビ

アナログテレビは、アナログ信号を使用してビデオとオーディオを送信する元のテレビ技術です。 ^[1]アナログテレビ放送では、明るさ、色、音はアナログ信号の 振幅、位相、周波数によって表されます。

アナログ信号は、可能な値の連続範囲にわたって変化するため、電子ノイズや干渉が発生する可能性があります。したがって、アナログでは、中程度の弱い信号は、ノイズが混じり、干渉を受けやすくなります。対照的に、デジタルテレビ(DTV) 信号からの画質は、信号レベルがしきい値を下回り、受信が不可能になったり、途切れたりするまで、良好なままです。

アナログテレビは無線（地上波テレビや衛星テレビ）で配信されるか、ケーブルテレビとしてケーブルネットワーク経由で配信されます。

DTV が登場する前は、すべてのテレビ放送システムでアナログ信号が使用されていました。圧縮されたデジタル信号の帯域幅要件が低いことから、2000 年直後から、アナログ放送の停止期限はそれぞれ異なりますが、世界のほとんどの国でデジタル テレビへの移行が進んでいます。すでにいくつかの国では移行が完了していますが、残りの国では主にアフリカ、アジア、南米でまだ移行が進行中です。

アナログテレビの最も初期のシステムは、画像をスキャンするために穴のパターンが刻まれた回転ディスクを使用する機械式テレビシステムでした。受信機では同様のディスクが画像を再構成しました。受信機のディスク回転の同期は、画像情報とともにブロードキャストされる同期パルスによって処理されました。カメラシステムも同様の回転ディスクを使用し、光検出器が機能するためには対象物を非常に明るく照らす必要がありました。これらの機械システムから再生された画像は薄暗く、解像度が非常に低く、ちらつきがひどかったです。

アナログテレビが本格的に産業として始まったのは、ブラウン管(CRT) が開発されてからです。ブラウン管は、集束した電子ビームを使って蛍光体でコーティングされた表面を横切って線をトレースします。電子ビームは、機械式ディスク システムよりもはるかに高速に画面を横切ることができるため、走査線の間隔が狭くなり、画像の解像度がはるかに高くなります。また、機械式回転ディスク システムに比べて、全電子式システムではメンテナンスがはるかに少なくて済みます。全電子式システムは、第二次世界大戦後に家庭で普及しました。

アナログテレビの放送局は、さまざまなシステムを使用して信号をエンコードします。公式の伝送システムは、 1961年にITUによって次のように定義されました：A、B、C、D、E、F、G、H、I、K、K1、L、M、N。^[2]これらのシステムは、走査線の数、フレームレート、チャネル幅、ビデオ帯域幅、ビデオとオーディオの分離などを決定します。カラーエンコードスキーム（NTSC、PAL、またはSECAM）を基本モノクロ信号に追加できます。^[3]次に、 RF変調を使用して、信号が非常に高い周波数（VHF）または極超短波（UHF）の搬送波に変調されます。テレビ画像の各フレームは、画面に描画される走査線で構成されています。走査線の明るさはさまざまです。一連の線全体が十分に速く描画されるため、人間の目はそれを1つの画像として認識します。このプロセスが繰り返され、次のフレームが表示され、動きを描写できます。アナログテレビ信号にはタイミング情報と同期情報が含まれており、受信機は 1 次元の時間変動信号から 2 次元の動画を再構成できます。

最初の商用テレビシステムは白黒でしたが、カラーテレビの始まりは1950年代でした。^[4]

実用的なテレビ システムでは、輝度、色度(カラー システム)、同期 (水平および垂直)、およびオーディオ信号を取得し、それらを無線送信で放送する必要があります。送信システムには、テレビ チャンネルを選択する手段が含まれている必要があります。

アナログ放送テレビ システムには、さまざまなフレーム レートと解像度があります。音声搬送波の周波数と変調にも違いがあります。1950 年代にまだ存在していたモノクロの組み合わせは、国際電気通信連合(ITU) によって大文字の A から N として標準化されました。カラー テレビが導入されると、モノクロ信号にクロミナンス情報が追加されましたが、これは白黒テレビでは無視されます。このようにして、下位互換性が実現されました。

追加のカラー情報をエンコードして送信する方法には、3 つの標準があります。最初の標準は、米国のNTSCシステムです。ヨーロッパとオーストラリアのPAL 標準、およびフランスと旧ソ連のSECAM標準は、後に開発されたもので、NTSC システムの特定の欠陥を補おうとするものです。PAL のカラーエンコードは、NTSC システムに似ています。ただし、SECAM は、PAL や NTSC とは異なる変調方式を使用します。PAL は、後になってPALplusと呼ばれる進化を遂げ、既存の PAL 機器と完全に互換性を保ちながらワイドスクリーン放送を可能にしました。

原則として、3 つのカラー エンコーディング システムはすべて、任意のスキャン ライン/フレーム レートの組み合わせで使用できます。したがって、特定の信号を完全に記述するには、カラー システムと放送規格を大文字で引用符で囲む必要があります。たとえば、米国、カナダ、メキシコ、韓国ではNTSC-M が使用 (または使用) され、^[a]日本ではNTSC-Jが使用^[b]英国ではPAL-Iが使用^[c]フランスではSECAM-Lが使用^{[d]西ヨーロッパとオーストラリアの多くでは}PAL-B / Gが使用 (または使用) され、^[e]東ヨーロッパのほとんどではSECAM-D / Kまたは PAL-D/K が使用 などです。

可能な組み合わせがすべて存在するわけではありません。NTSC はシステム M でのみ使用されますが、英国ではNTSC-A ( 405 ライン)、南米の一部ではNTSC-N (625 ライン) の実験が行われていました。PAL はさまざまな 625 ライン規格 (B、G、D、K、I、N) で使用されるだけでなく、北米の 525 ライン規格 (それに応じてPAL-M と命名)でも使用されます。同様に、SECAM はさまざまな 625 ライン規格で使用されます。

このため、多くの人は、デジタル信号を参照する場合でも、625/25 タイプの信号をPALと呼び、525/30 信号をNTSCと呼びます。たとえば、DVD-Videoではアナログ カラー エンコーディングが含まれず、したがって PAL 信号も NTSC 信号もまったくありません。

世界中でさまざまなテレビ放送システムが使用されていますが、動作原理は同じです。^[5]

ブラウン管(CRT) テレビは、ラスターと呼ばれる水平線のパターンで電子ビームを画面全体に走査して画像を表示します。各線の終わりで、ビームは次の線の始めに戻ります。最後の線の終わりで、ビームは画面上部の最初の線の始めに戻ります。ビームが各ポイントを通過すると、ビームの強度が変わり、そのポイントの輝度が変わります。カラー テレビシステムも同様ですが、3 つのビームが同時に走査され、クロミナンスと呼ばれる追加の信号がスポットの色を制御します。

アナログテレビが開発された当時は、ビデオ信号を保存するための手頃な技術は存在せず、輝度信号は CRT に表示されると同時に生成され、送信される必要がありました。そのため、カメラ (または信号を生成するその他のデバイス) のラスタースキャンをテレビのスキャンと 正確に同期させることが重要でした。

CRT の物理的特性により、スポットが次のラインの開始位置 (水平帰線) または画面の開始位置 (垂直帰線) に戻るまでに一定の時間間隔が必要です。輝度信号のタイミングはこれを考慮する必要があります。

人間の目にはファイ現象と呼ばれる特性があります。スキャン画像を次々に素早く表示すると、動きが滑らかであるように見えます。画像のちらつきは、CRT に長時間持続する蛍光体コーティングを施して、連続する画像がゆっくりと消えるようにすることで、部分的には解決できます。ただし、遅い蛍光体には、画面上で急速な動きが発生したときに画像がにじんだりぼやけたりするという副作用があります。

最大フレーム レートは、電子機器と伝送システムの帯域幅、および画像の水平走査線の数によって異なります。フレーム レートは 25 または 30ヘルツで十分ですが、フレームごとに画像の2 つのビデオ フィールドをインターレースするプロセスを使用して画像が構築されます。このプロセスにより、1 秒あたりのビデオ フレームの見かけの数が 2 倍になり、ちらつきや伝送時のその他の欠陥がさらに軽減されます。

各国のテレビ システムでは、UHF または VHF 周波数範囲内でテレビ チャンネルの数が指定されます。チャンネルは実際には 2 つの信号で構成されます。画像情報は1 つの搬送周波数で振幅変調を使用して送信され、音声は画像信号から固定オフセット (通常 4.5 ～ 6 MHz) の周波数で周波数変調を使用して送信されます。

選択されたチャネル周波数は、ビデオに十分な帯域幅(したがって、満足のいく画像解像度) を許可することと、使用可能な周波数帯域に十分なチャネルを詰め込むこととの間の妥協点を表しています。実際には、残留側波帯と呼ばれる技術を使用してチャネル間隔が縮小されます。純粋な AM を使用した場合、チャネル間隔はビデオ帯域幅のほぼ 2 倍になります。

信号受信は必ずスーパーヘテロダイン受信機を介して行われます。最初の段階はチューナーで、テレビチャンネルを選択して固定中間周波数(IF) に周波数シフトします。信号増幅器は、マイクロボルトの範囲から数分の 1 ボルトまで IF 段階への増幅を実行します。

この時点で、IF 信号は、1 つの周波数のビデオキャリア信号と、周波数が固定オフセットされたサウンド キャリアで構成されます。復調器はビデオ信号を復元します。また、同じ復調器の出力には、オフセット周波数で新しい周波数変調されたサウンド キャリアがあります。1948 年以前に製造された一部のセットでは、これがフィルターで除去され、約 22 MHz のサウンド IF が FM 復調器に送られ、基本的なサウンド信号が復元されました。新しいセットでは、オフセット周波数のこの新しいキャリアはインターキャリア サウンドとして残され、FM 復調器に送られて基本的なサウンド信号が復元されました。インターキャリア サウンドの特別な利点の 1 つは、フロント パネルの微調整ノブを調整したときに、サウンドキャリア周波数がチューニングによって変化せず、前述のオフセット周波数に留まることです。その結果、サウンドを失うことなく画像を調整しやすくなります。

そこで、FM 音声搬送波は復調され、増幅されて、スピーカーを駆動するために使用されます。NICAMおよびMTSシステムが登場するまで、テレビの音声送信はモノラルでした。

ビデオキャリアは復調されて、輝度、色度、同期信号を含む複合ビデオ信号^{[f]になります。 [6]}結果は、VCRやCCTV カメラなどのアナログビデオ機器で使用される複合ビデオ形式と同じです。送信機と受信機の製造コストを抑えながら、良好な直線性と忠実度を確保するため、ビデオキャリアは完全に遮断されるまで変調されることはありません。1948 年後半にインターキャリアサウンドが導入されたとき、キャリアを完全に遮断しないことで、インターキャリアサウンドを経済的に実装できるという副次的な効果がありました。

表示される画像の各ラインは、上に示すような信号を使用して送信されます。PAL、NTSC 、SECAM テレビ システムでは、同じ基本形式 (主にタイミングと色のエンコードに関するわずかな違いあり) が使用されます。モノクロ信号は、図に色で示されている要素 (カラーバースト、およびクロミナンス信号) が存在しない 点を除けば、カラー信号と同じです。

フロントポーチは、送信される各画像ラインの終わりと次のラインの同期パルスの先端の間に挿入される短い（約1.5マイクロ秒）期間です。その目的は、古いテレビで電圧レベルを安定させ、画像ライン間の干渉を防ぐことです。フロントポーチは、水平同期パルスとバックポーチも含まれる水平ブランキング期間の最初の要素です。^{[7] [8] [9]}

バックポーチは、水平同期パルスの終了（立ち上がりエッジ）とアクティブビデオの開始の間の各スキャンラインの部分です。アナログビデオの黒レベル（300 mV）基準を復元するために使用されます。信号処理の用語では、同期パルスに続く立ち下がり時間と安定時間を補正します。 ^{[7] [8]}

PAL や NTSC などのカラーテレビ システムでは、この期間にはカラーバースト信号も含まれます。SECAM システムでは、ゼロ色基準を設定するために、連続する各色差信号の基準サブキャリアが含まれます。

一部のプロフェッショナル システム、特に場所間の衛星リンクでは、2 番目のチャネルをレンタルするコストを節約するために、デジタル オーディオがビデオ信号のライン同期パルス内に埋め込まれます。この独自のシステムは、Sound-in-Syncsと呼ばれます。

複合ビデオ信号の輝度成分は、0 V から黒レベルより約 0.7 V 高い値まで変化します。NTSC システムでは、フロントポーチとバックポーチ中に使用されるブランキング信号レベルと、その 75 mV 高い黒信号レベルがあります。PAL と SECAM では、これらは同一です。

モノクロ受信機では、輝度信号が増幅されてCRT の電子銃内の制御グリッドを駆動します。これにより電子ビームの強度が変わり、スキャンされるスポットの明るさが変わります。明るさとコントラストの制御によって、それぞれ DC シフトと増幅が決まります。

カラー信号は、画像の赤、緑、青の各成分の画像情報を伝達します。ただし、これらの情報は、単純に 3 つの別々の信号として送信されるわけではありません。その理由は、このような信号はモノクロ受信機と互換性がなく、カラー放送が初めて導入されたときに重要な考慮事項であったためです。また、既存のテレビの 3 倍の帯域幅を占有するため、利用可能なテレビ チャンネルの数を減らす必要があります。

代わりに、RGB 信号はYUV形式に変換されます。Y 信号は画像内の色の輝度を表します。このように色をレンダリングすることがモノクロ映画とテレビ システムの両方の目的であるため、Y 信号は輝度信号として送信するのに最適です。これにより、モノクロ受信機は白黒で正しい画像を表示し、特定の色が元の色の明るさまたは暗さを正確に反映するグレーの陰影で再現されます。

U 信号と V 信号は色差信号です。U 信号は B 信号と Y 信号の差で、B マイナス Y (BY) とも呼ばれます。V 信号は R 信号と Y 信号の差で、R マイナス Y (RY) とも呼ばれます。U 信号は、色が青紫がかっているか、またはその補色である黄緑がかっているかを表し、V 信号は、色が赤紫がかっているか、またはその補色である緑がかっているシアンがかっているかを表します。この方式の利点は、画像に色が含まれていない場合、U 信号と V 信号がゼロになることです。人間の目は色よりも輝度の細部に敏感なので、U 信号と V 信号は帯域幅を減らして送信しても許容できる結果が得られます。

受信機では、単一の復調器で U と V の加法的な組み合わせを抽出できます。例としては、X/Z 復調システムで使用される X 復調器があります。同じシステムで、2 番目の復調器である Z 復調器も U と V の加法的な組み合わせを抽出しますが、比率は異なります。X と Z の色差信号は、さらに 3 つの色差信号 (RY)、(BY)、(GY) にマトリックス化されます。通常は 2 つの復調器の組み合わせですが、3 つの復調器の組み合わせも次のようになります。

最終的に、上記の色差信号 c から f をさらにマトリックス化することで、3 つの色差信号 (RY)、(BY)、(GY) が生成されました。

ディスプレイ デバイス (CRT、プラズマ ディスプレイ、または LCD ディスプレイ) に必要な受信機の R、G、および B 信号は、次のようにマトリックス化によって電子的に生成されます。R は (RY) と Y の加法的な組み合わせ、G は (GY) と Y の加法的な組み合わせ、B は (BY) と Y の加法的な組み合わせです。これらはすべて電子的に実行されます。結合プロセスでは、Y 信号の低解像度部分が相殺され、R、G、および B 信号が低解像度の画像をフル カラーでレンダリングできることがわかります。ただし、Y 信号の高解像度部分は相殺されず、R、G、および B に均等に存在するため、人間の目にはフル カラーでフル解像度の画像として表示されますが、モノクロで高解像度の画像の詳細が生成されます。

NTSC および PAL カラー システムでは、U と V はサブキャリアの直交振幅変調を使用して送信されます。この種類の変調では、2 つの独立した信号を 1 つのサブキャリアに適用し、両方の信号が受信側で独立して復元されるという考え方です。NTSC の場合、サブキャリアは 3.58 MHz です。 ^[g] PAL システムの場合は 4.43 MHz です。^{[h]サブキャリア自体は変調信号 (}抑制されたキャリア)には含まれず、U および V 情報を運ぶのはサブキャリア サイドバンドです。抑制されたキャリアを使用する通常の理由は、送信機の電力を節約するためです。このアプリケーションでは、より重要な利点は、カラー信号が白黒シーンで完全に消えることです。サブキャリアはメインの輝度信号の帯域幅内にあるため、画像に望ましくないアーティファクトが発生する可能性があります。白黒受信機では特に顕著になります。

サブキャリアの小さなサンプルであるカラーバーストは、画面には表示されませんが、水平ブランキング部分に含まれています。これは、受信機に変調信号の位相基準を与えるために必要です。直交振幅変調では、変調されたクロミナンス信号はサブキャリアと比較して位相が変化し、振幅も変化します。クロミナンス振幅 (Y 信号と併せて考慮した場合) は色のおおよその彩度を表し、サブキャリア基準に対するクロミナンス位相は色の色相をおおよそ表します。テスト カラー バー パターンにある特定のテスト カラーでは、正確な振幅と位相がテストおよびトラブルシューティングの目的でのみ定義されることがあります。

クロミナンス信号を生成する直交振幅変調プロセスの性質上、特定の時間に信号は U 信号のみを表し、70 ナノ秒 (NTSC) 後には V 信号のみを表します。さらに約 70 ナノ秒後には -U、さらに 70 ナノ秒後には -V になります。したがって、U を抽出するには同期復調器を使用します。同期復調器はサブキャリアを使用して 280 ナノ秒ごとにクロミナンスを短時間ゲートし、出力は離散パルスの列のみになります。各パルスの振幅は、対応する時間の元の U 信号と同じです。実際、これらのパルスは U 信号の離散時間アナログ サンプルです。次に、パルスにローパス フィルタを適用して、元のアナログ連続時間 U 信号を復元します。V の場合、90 度シフトしたサブキャリアが 280 ナノ秒ごとにクロミナンス信号を短時間ゲートし、残りのプロセスは U 信号の場合と同じです。

上記の時間以外の時間にゲーティングを行うと、U、V、-U、-V のいずれか 2 つの加算混合が行われます。これらの軸外(U 軸と V 軸) ゲーティング方法の 1 つは、I/Q 復調と呼ばれます。もう 1 つのはるかに一般的な軸外方式は、X/Z 復調システムです。さらにマトリックス化を行うと^{[明確化が必要]、}元の U 信号と V 信号が復元されます。この方式は、1960 年代を通じて実際に最も人気のある復調方式でした。^{[明確化が必要]}

上記のプロセスではサブキャリアを使用します。しかし、前述のように、サブキャリアは送信前に削除されており、クロマのみが送信されます。したがって、受信機はサブキャリアを再構成する必要があります。この目的のために、カラーバーストと呼ばれるサブキャリアの短いバーストが、各スキャンラインのバックポーチ（再トレースブランキング期間）中に送信されます。受信機のサブキャリア発振器は、位相基準を実現するためにこの信号にロックし（位相ロックループを参照）、その結果、発振器は再構成されたサブキャリアを生成します。^[i]

NTSC では、このプロセスを変更せずに使用します。残念ながら、受信信号の位相エラーが原因で色の再現が悪くなることがよくあります。このエラーは、マルチパスによって発生する場合もありますが、ほとんどの場合、スタジオ側の実装が不十分なために発生します。ソリッド ステート レシーバー、ケーブル TV、および無線アナログ信号に変換するためのデジタル スタジオ機器の登場により、これらの NTSC の問題はほぼ解決され、スタジオ側のオペレーター エラーが NTSC システムの色再現の唯一の弱点となっています。^[要出典]いずれにせよ、PAL D (遅延) システムでは、連続する各ラインの信号の位相を反転し、その結果をラインのペアで平均化することで、これらのエラーを主に修正します。このプロセスは、1H (H = 水平走査周波数) 持続時間の遅延ラインを使用することで実現されます。^[j]したがって、連続するライン間の位相シフト エラーはキャンセルされ、2 つの同相 (一致) 信号が再結合されると、必要な信号振幅が増加します。

NTSC は PAL よりもスペクトル効率が高く、特定の帯域幅でより多くの画像の詳細を提供します。これは、受信機の高度なコム フィルターが、PAL の 8 フィールド シーケンスよりも NTSC の 4色フレーム シーケンスでより効果的であるためです。ただし、最終的には、ヨーロッパのほとんどの PAL システムのチャネル幅が大きいため、より多くの画像の詳細を送信するには PAL システムが依然として有利です。

SECAMテレビ システムでは、 2 つの異なるカラー サブキャリアの 単純な周波数変調を使用して、U と V が交互のラインで送信されます。

1956 年以降、一部のアナログ カラー CRT ディスプレイでは、輝度制御信号 (輝度) が電子銃のカソード接続に供給され、色差信号 (クロミナンス信号) が制御グリッド接続に供給されています。この単純な CRT マトリックス混合技術は、後のソリッド ステート信号処理設計では、1954 年と 1955 年のカラー TV 受信機で使用されたオリジナルのマトリックス方式に置き換えられました。

各走査線とビデオフレームの最後にビデオ信号に追加される同期パルスにより、受信機のスイープ発振器が送信信号と同期してロックされた状態が維持され、受信機の画面上に画像が再構成されます。^{[7] [8] [10]}

同期分離回路は同期電圧レベルを検出し、パルスを水平同期と垂直同期に分類します。

水平同期パルスは、走査線を分離します。水平同期信号は、各行の開始を示す単一の短いパルスです。走査線の残りの部分は、次の水平または垂直同期パルスまで、0.3 V (黒) から 1 V (白) の範囲の信号で続きます。

水平同期パルスの形式はさまざまです。525 ラインのNTSCシステム では、0 Vで 4.85 μs のパルスです。625 ラインのPALシステムでは、0 Vで 4.7 μs のパルスです 。これは、どのビデオ信号よりも振幅が低い (黒よりも黒い) ため、受信機の レベル感知同期分離回路によって検出できます。

2 つのタイミング間隔が定義されています。表示されるビデオの終了と同期パルスの開始の間のフロント ポーチと、同期パルスの後から表示されるビデオの前のバック ポーチです。これらと同期パルス自体は水平ブランキング(またはリトレース)間隔と呼ばれ、CRT の電子ビームが次の表示ラインの開始に戻る時間を表します。

垂直同期はビデオフィールドを分離します。PAL および NTSC では、垂直同期パルスは垂直帰線消去期間内に発生します。垂直同期パルスは、水平同期パルスの長さを走査線のほぼ全長にわたって延長することによって生成されます。

垂直同期信号は、新しいフィールドの開始を示す、非常に長いパルスの連続です。同期パルスは、スキャンの最初と最後に、複数のラインのライン間隔全体を占めます。垂直帰線中には画像情報は送信されません。パルス シーケンスは、垂直帰線中に水平同期が継続されるように設計されています。また、インターレース システムで各フィールドが偶数ラインを表すか奇数ラインを表すかを示します (水平ラインの先頭から始まるか、途中から始まるかによって異なります)。

525 ラインNTSCでのこのような信号の形式は次のとおりです。

• 事前等化パルス（奇数行のスキャンを開始するには 6、偶数行のスキャンを開始するには 5）
• ロング同期パルス（5パルス）
• 等化後のパルス（奇数行のスキャンを開始するには 5、偶数行のスキャンを開始するには 4）

各等化前または等化後のパルスは、黒信号のスキャン ラインの半分で構成されます。つまり、0 V で 2 μs、その後に 0.3 V で 30 μs が続きます。各長い同期パルスは、タイミングが反転された等化パルスで構成されます。つまり、0 V で 30 μs、その後に 0.3 V で 2 μs が続きます。

ビデオ制作やコンピュータ グラフィックスでは、画像の不連続性が目立たないように、垂直ブランキング期間中に画像の変更が行われることがよくあります。ディスプレイの更新中にフレーム バッファ内のこの画像が新しい画像に更新されると、ディスプレイには両方のフレームが混在して表示され、画像の途中 でページが途切れる状態になります。

スイープ (または偏向) 発振器は、テレビ局 (または VCR、コンピューター、その他の複合ビデオ ソース) からの信号がなくても動作するように設計されました。これにより、テレビ受信機はラスターを表示し、アンテナの設置中に画像を表示できます。十分な信号強度があれば、受信機の同期分離回路は、受信ビデオからタイムベース パルスを分割し、それを使用して適切なタイミングで水平および垂直発振器をリセットし、テレビ局からの信号と同期します。

水平回路の自励振動は特に重要です。水平偏向回路は、通常、フライバックトランス（CRT の加速電位を提供）や高電圧整流管のフィラメント、場合によっては CRT 自体のフィラメントに電力を供給するためです。これらのテレビ受信機の水平発振器と出力段が動作しないと、CRT の表面は点灯しません。

初期の機器には高精度のタイミング コンポーネントがなかったため、タイムベース回路を手動で調整する必要が生じることがありました。フリーラン周波数が実際のライン レートやフィールド レートから大きく離れていると、回路は入力される同期信号に追従できません。水平同期が失われると、通常は画像が見にくくなり、垂直同期が失われると、画面が上下に揺れるようになります。

古いアナログテレビ受信機には、水平および垂直タイミングを調整するための手動コントロールが付いていることがよくあります。調整は、通常、他の一般的なコントロールとともに前面パネルにある水平ホールドおよび垂直ホールドコントロールの形で行われます。これらは、対応するタイムベース発振器のフリーラン周波数を調整します。

ゆっくりと回転する垂直画像は、垂直発振器がテレビ局とほぼ同期しているが、ロックされていないことを示しています。これは、多くの場合、信号が弱いか、同期分離段の障害により発振器がリセットされないことが原因です。

水平同期エラーが発生すると、画像が斜めに引き裂かれ、まるでネジや床屋のポールに巻き付けられたかのように画面上で繰り返されます。エラーが大きいほど、床屋のポールに巻き付けられた画像のコピーの数が多くなります。

1980年代初頭までに、同期回路の効率と受信機の発振器の固有の安定性が向上し、これらの制御は不要になりました。水平ホールド制御を排除した集積回路は、1969年には早くも登場し始めました。^[11]

アナログテレビ受信機の最終世代では、受信機のタイムベースが正確な水晶発振器から得られる IC ベースの設計が採用されていました。これらのセットでは、スイープ発振器の自走周波数の調整は不要であり、また、調整することもできませんでした。

水平および垂直のホールド コントロールは、コンピューター時代の到来までにコンポーネントの品質と一貫性が非常に高くなったため、CRT ベースのコンピューター モニターではほとんど使用されませんでしたが、1970 年代から 80 年代の家庭用コンピューターやパーソナル コンピューターで使用されていた一部の複合モニターでは使用されていました。

チューナーは、アンテナの助けを借りて、空中で受信したテレビ信号を分離するものです。アナログテレビには、VHFチューナーとUHFチューナーの 2 種類のチューナーがあります。VHF チューナーは、VHF テレビ周波数を選択します。これは、4 MHz のビデオ帯域幅と約 100 kHz のオーディオ帯域幅で構成されます。次に、信号を増幅し、45.75 MHz中間周波数(IF) 振幅変調ビデオと 41.25 MHz IF 周波数変調オーディオ キャリアに変換します。

IF アンプは、オーディオおよびビデオ キャリアの周波数転送を最適化するために 44 MHz を中心としています。^[k]ラジオと同様に、テレビには自動ゲイン制御(AGC) があります。これにより、IF アンプ段とチューナーのゲインが制御されます。

ビデオ アンプと出力アンプは、五極管またはパワー トランジスタを使用して実装されます。フィルターと復調器は、45.75 MHz のビデオを 41.25 MHz のオーディオから分離し、ダイオードを使用してビデオ信号を検出します。ビデオ検出器の後、ビデオは増幅され、同期分離器に送られ、次にブラウン管に送られます。

オーディオ信号は 4.5 MHz アンプに送られます。このアンプは 4.5 MHz 検出器用に信号を準備します。次に、信号は 4.5 MHz IF トランスフォーマーを経由して検出器に送られます。テレビでは、FM 信号を検出する方法が 2 つあります。1 つは比率検出器を使用する方法です。これは単純ですが、調整が非常に困難です。次は比較的単純な検出器です。これは直交検出器です。これは 1954 年に発明されました。この目的のために設計された最初の真空管は 6BN6 タイプでした。調整が簡単で、回路が単純です。これは非常に優れた設計であったため、今日でも集積回路の形で使用されています。検出器の後は、オーディオ アンプに送られます。

画像の同期は、負のパルスを送信することによって実現されます。^[l]水平同期信号は、各ラインの開始を示す単一の短いパルスです。2 つのタイミング間隔が定義されています。表示されるビデオの終了と同期パルスの開始の間のフロントポーチと、同期パルスの後から表示されるビデオの前のバックポーチです。これらと同期パルス自体は、水平ブランキング(またはリトレース)間隔と呼ばれ、CRT の電子ビームが次の表示ラインの開始に戻る時間を表します。

垂直同期信号は、新しいフィールドの開始を示す、非常に長いパルスの連続です。垂直同期パルスは、スキャンの最初と最後に、いくつかのラインのライン間隔全体を占めます。垂直帰線中には画像情報は送信されません。パルスシーケンスは、垂直帰線中に水平同期が継続できるように設計されています。^[m]

同期セパレータ回路は、同期電圧レベルを検出し、水平発振器と垂直発振器がビデオとの同期を維持するために使用できる信号を抽出して調整します。また、AGC 電圧も形成します。

水平および垂直発振器は、CRT 上のラスターを形成します。これらは、同期セパレータによって駆動されます。これらの発振器を作成する方法は多数あります。最も初期のものは、サイラトロン発振器です。ドリフトすることが知られていますが、完全な鋸歯状波を生成します。この鋸歯状波は非常に優れているため、直線性制御は必要ありません。この発振器は、静電偏向 CRT 用に設計されましたが、電磁偏向 CRT でも使用されました。次に開発された発振器は、トランスを使用して鋸歯状波を生成するブロッキング発振器です。これは短期間のみ使用され、あまり人気がありませんでした。最後に、マルチバイブレータがおそらく最も成功しました。他の発振器よりも多くの調整が必要でしたが、非常にシンプルで効果的です。この発振器は非常に人気があり、1950 年代初頭から今日まで使用されていました。

発振器アンプは 2 つ必要です。垂直アンプはヨークを直接駆動します。50 または 60 Hz で動作し、電磁石を駆動するため、オーディオ アンプに似ています。急速な偏向が必要なため、水平発振器には、高出力の真空管またはトランジスタで駆動される高出力フライバック トランスが必要です。このフライバック トランスの追加巻線は、通常、システムの他の部分に電力を供給します。

水平同期が失われると、通常は画像が乱れて見ることができなくなります。垂直同期が失われると、画像が画面の上または下に巻き上がります。

CRTディスプレイを備えたアナログ受信機では、同期パルスが水平および垂直タイムベース回路 (米国では一般にスイープ回路と呼ばれます) に供給されます。各回路は発振器と増幅器で構成されています。これらの回路は、修正された鋸歯状および放物線状の電流波形を生成し、電子ビームをスキャンします。電子ビーム ソースと画面表面の距離の変化を補うには、波形の形状を工夫する必要があります。発振器は、フィールド レートとライン レートに非常に近い周波数でフリーランするように設計されていますが、同期パルスによって各スキャン ラインまたはフィールドの開始時にリセットされるため、ビーム スイープと元の信号との必要な同期が実現します。タイムベース増幅器からの出力波形は、CRT 管に巻き付けられた水平および垂直偏向コイルに供給されます。これらのコイルは、変化する電流に比例した磁場を生成し、電子ビームを画面上で偏向させます。

1950 年代には、これらの回路の電源は主電源から直接供給されていました。単純な回路は、直列の電圧降下抵抗と整流器で構成されていました。これにより、大型の高電圧主電源 (50 または 60 Hz)トランスのコストが回避されました。これは非効率で、大量の熱を発生しました。

1960年代には、半導体技術がタイムベース回路に導入されました。1960年代後半の英国では、同期（スキャンラインレートと同期）発電がソリッドステート受信機の設計に導入されました。^[12]

英国では、単純な（50Hz）タイプの電源を使用していましたが、サイリスタベースのスイッチング回路が導入されたため、回路は廃止されました。設計変更の理由は、 EMIによる電力供給の汚染問題と、主電源波形の正の半サイクルのみからエネルギーが取り出されるために発生する供給負荷の問題から生じました。^[13]

受信機の回路の大部分（少なくともトランジスタまたはICベースの設計）は、比較的低電圧の DC電源で動作します。ただし、ブラウン管の陽極接続では、正常に動作するために非常に高い電圧（通常 10～30 kV）が必要です。

この電圧は主電源回路によって直接生成されるのではなく、受信機は水平スキャンに使用される回路を使用します。直流(DC) はライン出力トランスによってスイッチングされ、交流(AC) がスキャン コイルに誘導されます。各水平スキャン ラインの終わりでは、電流によってトランスとスキャン コイルの両方に蓄積された磁場が、潜在的な電磁エネルギーの源となります。この蓄積された崩壊する磁場エネルギーは捕捉できます。ライン出力トランスと水平スキャン コイルの両方からの逆流の短時間 (ライン スキャン時間の約 10%) 電流は、この逆起電力をブロックする整流器を使用して、フライバック トランスの一次巻線に再び放電されます。スキャン スイッチング デバイスには、値の小さいコンデンサが接続されています。これにより、回路のインダクタンスが、はるかに高い周波数で共振するように調整されます。これにより、この短時間に電気的に分離されていた場合に生じる非常に急速な減衰率よりもフライバック時間が長くなります。フライバックトランスの二次巻線の 1 つが、この短い高電圧パルスをコッククロフト・ウォルトン発電機設計の電圧乗算器に供給します。これにより、必要な高電圧電源が生成されます。フライバックコンバータは、同様の原理で動作する電源回路です。

現代の典型的な設計では、フライバックトランスと整流回路が、ダイオードスプリットライン出力トランスまたは統合型高電圧トランス（IHVT）^[14]と呼ばれるキャプティブ出力リード付きの単一ユニットに組み込まれており、すべての高電圧部品が密閉されています。初期の設計では、独立したライン出力トランスと十分に絶縁された高電圧乗算器ユニットが使用されていました。水平走査の高周波数（15 kHz程度）により、かなり小さな部品を使用できます。

多くの国では、テレビ放送の無線スペクトルを他のサービスに再利用できるようにするために、アナログ音声信号とアナログビデオ信号の無線テレビ放送が中止されています。

地上波テレビ放送をデジタル化に全面的に切り替えた最初の国は2006年のルクセンブルクで、その後2006年にオランダがそれに続いた。^[15]米国における高出力送信のデジタルテレビ移行は、連邦通信委員会（FCC）が設定した日付である2009年6月12日に完了した。約200万世帯が移行の準備をしていなかったため、テレビを見ることができなくなった。この切り替えはDTV遅延法によって遅れていた。^[16]米国の地上波テレビ視聴者の大半はフルパワー放送局（約1,800局）を視聴しているが、米国には他に3つのカテゴリーのテレビ局がある。低出力放送局、クラスA局、テレビトランスレータ局である。これらには後から期限が与えられた。

日本では、 2010年7月24日に石川県北東部でデジタル放送への切り替えが始まり、2011年7月24日に47都道府県のうち43都道府県（石川県の残りを含む）で終了したが、福島県、岩手県、宮城県では、 2011年の東北地方太平洋沖地震と津波、およびそれに関連する原子力事故の影響により、2012年3月31日まで移行が延期された。^[17]

カナダでは、大都市のほとんどが2011年8月31日にアナログ放送を停止した。^[18]

中国は2015年から2021年の間にアナログ放送を終了する予定だった。^[19]

ブラジルは2007年12月2日にサンパウロでデジタルテレビに切り替えた。2017年には、ブラジルは2023年に全国的にアナログ放送を終了すると推定された。^{[更新が必要] [20]}

マレーシアでは、マレーシア通信マルチメディア委員会が、マレーシアの放送システムをDTVに移行できるようにするために、 2009年第3四半期に470～742MHzのUHF割り当ての入札を公示した。新しい放送帯域の割り当てにより、マレーシアは単一の地上デジタルテレビ放送チャンネルを使用して、すべての放送局のためのインフラストラクチャを構築する必要がある。^[要出典]マレーシアの大部分は、シンガポール、タイ、ブルネイ、インドネシア（ボルネオ島とバタム島）のテレビ放送でカバーされている。2019年11月1日以降、マレーシアのすべての地域でアナログシステムが使用されなくなった。これは、2019年10月31日にサバ州とサラワク州がアナログシステムを最終的に停止したためである。^[21]

シンガポールでは、DVB-T2によるデジタルテレビは2013年12月16日に開始されました。切り替えは何度も延期され、2019年1月2日の深夜にアナログテレビが廃止されました。^[22]

フィリピンでは、国家電気通信委員会が2015年12月31日午後11時59分をもって全ての放送会社にアナログ放送を終了するよう要求した。デジタルテレビ放送の実施規則および規制の発表が遅れたため、目標日は2020年に延期された。完全なデジタル放送は2021年に予定されており、アナログテレビサービスはすべて2023年末までに停止される予定だった。^[23]しかし、2023年2月、NTCは多くの地方テレビ局がデジタルテレビ放送を開始する準備ができていないことを理由に、ASO/DTV移行を2025年に延期した。^[要出典]

ロシア連邦では、ロシアテレビ・ラジオ放送ネットワーク（RTRS）が5段階に分けて連邦チャンネルのアナログ放送を無効化し、各段階で複数の連邦構成主体の放送を停止した。アナログ放送が無効化された最初の地域は2018年12月3日のトヴェリ州であり、切り替えは2019年10月14日に完了した。^{[24]移行期間中、障害者、第二次世界大戦の退役軍人、特定のカテゴリーの退職者、および世帯員一人当たりの収入が}最低賃金を 下回る世帯には、DVB-T2受信機と地上または衛星デジタルテレビ受信機器の購入に対する金銭的補償が提供された。^[25]

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• ビデオ信号の測定と生成
• テレビの同期
• ビデオ放送の標準周波数と国リスト
• 1958年のトランジスタテレビ受信機の設計について説明したEDN誌
• 1950年代初頭のカラーテレビ信号の設計について、NTSCと直接協力していた2人のエンジニアが説明している。