17.1 TV방송 영상과 음향 분배증폭기
모든 영상이나 음향을 만들어 내는 장치의 출력은 1∼2개로 제한돼 있다. 그러나 사용하다 보면 더 많은 사용처가 생긴다. 일례로 Video Switcher의 최종 출력은 2개 정도 있다. 그러나 사용할 곳은 녹화기, PGM Wall Monitor, Camera Return Video, Floor Monitor, Waveform Monitor, Vector-scope 등등 많은 곳에서 필요로 한다.
이렇게 되면 모자라는 영상을 어떻게 나누어 사용할 수 있을까? 보통 전기는 필요할 때마다 나누어 사용하면 되지만 영상신호는 전기를 나누어 쓰는 방식으로 분리해 사용하면 임피던스 매칭(Impedance Matching)이 안돼서 영상신호가 규정 값을 만족할 수 없게 되어 쓸 수 없게 된다.
따라서 영상신호는 VDA(Video Distribution Amplifiers) 장치를 이용해서 1개의 입력 영상으로 4∼8개로 나누어 기준신호에 일치하도록 조정하고 여러 곳에서 사용할 수 있도록 한다. 음향 또한 출력되는 1∼2개의 음향을 여러 개로 공급할 수 있도록 ADA(Audio Distribution Amplifiers)를 통해 3∼4개로 나누어 쓰고 있다. 특히 음향은 스테레오(Stereo)로 사용하기 때문에 L, R로 각각 분리해서 ADA(Audio Distribution Amplifiers)를 사용해 나누어 쓴다.
17.1.1 아날로그 분배증폭기: VDA(Analog Video Distribution Amplifiers)
지금은 디지털 영상분배기가 주로 사용되나 아날로그 분배증폭기를 공부하는 것도 증폭기의 원리를 쉽게 알 수 있게 한다. 일반적으로 TV방송 장비의 출력은 1∼2개에 불과하여 여러 곳에서 사용하기 위한 장치가 분배하고 신호를 증폭해 쓸 수 있어 분배증폭기라 한다. 물론 지금은 디지털 분배증폭기를 사용하지만 원리를 알기위해 아날로그 분배증폭기를 같이 설명한다.
▲ 영상 분배증폭기의 종류와 용도
1. 순수한 비디오만의 분배(Video Only)
2. 비디오와 동기신호(Video & Sync)를 포함한 신호분배
3. Color Black(Ref.) 신호분배
과거 아날로그 분배증폭기는 일반적으로 30MHz 대역폭용, 200MHz 대역폭용 등이 있어 용도에 맞게 사용한다. VDA는 영상 분배증폭기라는 이름과 같이 영상의 분배와 신호의 증폭조정(Level Control) 기능이 있다. 그 이득(Gain)을 조정할 수 있어 다른 영상장치에 밉력 되는 최 종단에서 영상의 Level을 1Vp-p가 되도록 맞추어 사용한다.
(1) 일반적 분배증폭기는 1Vp-p의 입력과 출력 또한 1Vp-p가 되도록 조정할 수 있다.
(2) 최대 출력신호는 1.5Vp-p까지 증폭조정이 가능하다.
(3) 단거리 송ㆍ수신에 사용된다.
따라서 어떤 장비의 입력신호의 Level이 적거나 많이 들어올 경우 VDA를 사용해 신호가 1Vp-p 되도록 조정할 수 있고, VDA에서 멀리 보낼 때는 미리 최대 1.5Vp-p까지 증폭해서 맞추어 쓰도록 한다.
그러나 영상신호를 멀리 보낼 때는 영상 Level만 감소되는 것이 아니라 칼러 성분인 높은 주파수(High Frequency)의 감소도 일어나 컬러에 영향을 줄 수 있다. 그래서 고급 VDA는 추가된 Equalizer기능까지 포함된 VEDA(Analog Video Equalizing Distribution Amplifiers)가 있어 Clamping이 되는 것도 있는데 이는 낮은 주파수의 Noise와 Hum을 감소시키는 기능을 포함하고 있다.
17.1.2 아날로그 VEDA(Analog Video Equalizing Distribution Amplifiers)
영상을 멀리(50 Meter 이상) 보내게 되면 영상 level의 감소는 물론 높은 주파수(HF)의 손실로 컬러의 손실이 많아 제대로 전달되지 못하고 영상의 해상도가 나빠진다. 아날로그에서 Color 영상을 실어 나르는 부반송파(Sub-carrier)의 주파수가 3.58MHz이기 때문에 전체 영상을 4.2MHz로 본다면 HF에 속한다.
따라서 video level의 보상을 위한 이득(Gain)조정과, HF의 보상을 위한 Equalizing 기능을 부가시키는 분배기가 필요하다. 이러한 영상 분배기를 VEDA라고 한다.
1. 영상 Level Control(Gain)
2. HF Control(Chroma Level)
3. 최대 입ㆍ출력신호는 1.5Vp-p까지 조정 가능하다.
4. 장거리 송ㆍ수신에 적합하다.
위의 Gain과 HF(High Frequency) 조종간을 사용하는데 영상기준 신호인 컬러바(Color Bar)신호를 입력시켜 정상출력이 되도록 조정하는데 Waveform, Vector-scope 모니터를 참조하여 조정한다.
50Meter 이상 멀리 영상을 보내야 할 경우 송․수신 양쪽에서 VEDA를 사용하는 것이 좋다. 보내는 곳에서는 Video Level과 HF를 증폭시켜서 보내고 받는 쪽에서 최종출력의 Video Level이 1Vp-p되고, Color 신호(HF)가 정상이 되도록 조정하여 사용한다.
영상출력의 특성을 좋게 하기 위하여 VEDA를 세밀하게 조정할 때는 Color Bar보다 Multi-burst Signal을 입력시켜 손실을 보상하는 조정이 더욱 좋다. 앞서 살펴본 바와 같이 VDA는 근거리에서 사용하고, VEDA는 원거리 전송에 사용한다. 물론 VEDA를 모두 사용하면 좋겠지만 비용이 많이 들기 때문에 적재적소에 활용하는 것이 경제적이다.
17.1.3 디지털 DA(Digital Distribution Amplifiers)
오늘날 TV방송에서 아날로그 시스템의 운영보다 디지털 시스템이 도입되면서 분배증폭기도 디지털 영상분배증폭기가 필요하게 됐다.
모든 기능이 아날로그 분배증폭기와 같다. 제작하는 회사에 따라서 그 이름을 VSDA(Video Serial Digital Amplifiers), VSE(Video Serial Equalizing) DA라고 하고 있다. 아날로그와 같이 Gain과 HF 조정을 따로 할 필요는 없다.
그러나 270Mbps의 전송속도를 가진 Component Serial Digital 신호는 동축 Cable에서 Noise와 파형의 찌그러진 것을 이퀄라이저(Equalizer)에서 정상신호로 바로잡고 재생산(Re-clock)시켜 DA(Distribution Amplifiers)에서 4∼8개의 Digital 영상신호를 출력시킨다.
17.1.4 음향 분배증폭기 ADA(Audio Distribution Amplifiers)
TV방송 영상과 같이 사용되는 음향신호는 모노(Mono)로 사용될 때도 있지만 주로 스테레오(Stereo)형식으로 사용된다. 음향은 음악, 목소리, 효과음으로 크게 구분되어 필요시에 좌우(L, R)로 또는 동시에 같이 사용된다. 따라서 음향 분배증폭기는 특별히 좌(Left)와 우(Right)를 따로따로 독립해서 분배기를 사용하고 좌우(L, R)짝을 이루어 사용된다. L, R 각각의 분배증폭기를 사용하는데 보통 1개의 입력에 4개의 출력이 나온다.