Многоканальный телевизионный звук - Multichannel Television Sound

Эта статья об американском стандарте аналогового телевидения для мультиплексирования звука. Для получения информации о вторичном звуковом потоке на телевидении в целом см. Мультиплексирование звука в радиовещании .

Многоканальный звук Телевидения , более известный как МТС , является методом кодирования три дополнительных аудиоканалов в аналоговый NTSC -format аудио носителя . Он был разработан Комитетом по системам телевещания (Broadcast Television Systems Committee), отраслевой группой, и поэтому иногда известен как BTSC .

MTS работал, добавляя дополнительные аудиосигналы в пустые части телевизионного сигнала. МТС разрешил до четырех аудиоканалов. Обычно транслировались два для воспроизведения левого и правого стереоканалов. Дополнительная вторая аудиопрограмма (SAP) может использоваться для трансляции на других языках или совершенно другого звука, такого как предупреждения о погоде, к которым пользователь может получить доступ, обычно с помощью кнопки на своем пульте дистанционного управления . Четвертый канал, PRO , использовался только вещателями.

История

Первоначальная работа по проектированию и тестированию стереофонической аудиосистемы началась в 1975 году, когда Telesonics обратилась к чикагской государственной телевизионной станции WTTW . В то время WTTW продюсировали музыкальное шоу под названием Soundstage и одновременно транслировали стереофонический аудиомикс на местных FM- станциях. Telesonics предложила способ передачи одного и того же стереозвука по существующим телевизионным сигналам, тем самым устраняя необходимость в одновременной передаче FM.

Telesonics и WTTW сформировали рабочие отношения и начали разработку системы, которая была похожа на FM-стереомодуляцию. Двенадцать инженеров студии и передатчиков WTTW добавили в отношения необходимый опыт трансляции. Система Telesonics была протестирована и усовершенствована с использованием передатчиков WTTW на Сирс Тауэр .

В 1979 году WTTW установила главный управляющий стереомикшер Grass Valley и добавила второй аудиоканал к микроволновому STL (Studio Transmitter Link). К тому времени инженеры WTTW усовершенствовали стереозвук на видеомагнитофонах на своем заводе, используя разделенные головки аудиодорожек, изготовленные в соответствии с их спецификациями, внешнюю записывающую электронику и шумоподавление Dolby, что позволило записывать и редактировать звуковую сцену в электронном виде. Кроме того, для создания и микширования музыки также использовался 24-трековый аудиомагнитофон Ampex MM1100. Станции-участники PBS, которые хотели транслировать звуковую сцену в стерео, получили аудиокассету с четырьмя дорожками (левый, правый, вертикальный ход и временной код ), которую можно было синхронизировать с видеомашинами в этих городах.

В процессе утверждения FCC несколько производителей обратились в FCC за рассмотрением. В частности, Альянс электронной промышленности (EIA) и EIA Японии попросили включить их, чтобы представлять своих членов на этапах тестирования и спецификации процесса утверждения. Инженеры WTTW помогли установить стандарты частотной характеристики , разделения и других видов использования спектра. Они также предоставили исходный материал программы, использованный для тестирования, и поддержали цепочку вещания. Для тестирования использовался 24-трековый аудиорекордер 3M, позволяющий выбрать 12 различных стереопрограмм. Matsushita завод Quasar TV и лаборатории, только к западу от Чикаго, был использован в качестве источника для всех испытаний конкурирующих систем. После тестирования было поднято несколько вопросов о достоверности некоторых тестов, и начался второй раунд тестирования.

WTTW установила прототип стереомодулятора Broadcast Electronics в октябре 1983 года и в то время начала постоянное стереофоническое вещание, используя систему Telesonics до того, как Федеральная комиссия по связи (FCC) установила правила для системы BTSC. MTS был официально принят FCC 23 апреля 1984 года. Следуя рекомендациям EIA и FCC, модулятор BE был модифицирован для соответствия спецификациям BTSC, и к августу 1984 года он постоянно использовался на WTTW.

Спорадическая сетевая передача стереозвука началась на канале NBC 26 июля 1984 года с «Вечернего шоу» с участием Джонни Карсона , хотя в то время только ведущая станция сети Нью-Йорка, WNBC , имела возможность стереовещания; регулярная стереотрансляция программ NBC началась в начале 1985 года. ABC и CBS последовали их примеру в 1986 и 1987 годах, соответственно. FOX была последней сетью, к которой присоединились в 1987 году, и к концу 1994 года все четыре сети имели все свои расписания в прайм-тайм в стерео ( WB и UPN запустили в следующем сезоне все свои составы в стерео). Одной из первых телевизионных приемных систем с поддержкой BTSC была RCA Dimensia , выпущенная в 1984 году.

С 1985 по 2000 годы сети отображали заявление об отказе от ответственности «в стерео (если доступно)» в начале стереофонического программирования, иногда используя маркетинговые теги, такие как «StereoSound» CBS, для описания своего института стереослужбы.

Переход на DTV в США

Как компонент стандарта NTSC, MTS больше не используется в полномасштабном телевизионном вещании в США после перехода на DTV в США 12 июня 2009 года . Он по-прежнему используется в LPTV и аналоговом кабельном телевидении . Все блоки преобразователей, отвечающие требованиям купонов (CECB), необходимы для вывода стереозвука через разъемы RCA , но MTS не является обязательным для RF-модулятора, который содержится в каждом CECB. NTIA заявило, что МТС была сделана необязательной по причинам стоимости; это могло быть связано с убеждением, что МТС по-прежнему требует выплаты лицензионных отчислений THAT Corporation, что больше неверно, за исключением некоторых цифровых реализаций.

THAT создал страницы для потребителей о переходе на DTV и о том, как это повлияет на МТС. Сайт описывает ситуацию, заявляя, что большинство потребителей с CECB в конечном итоге получат монофонический телевизионный звук, поскольку соединения только для RF являются обычным явлением, а MTS является необязательным (и редко) для CECB.

Технические характеристики

Первоначальные стандарты телевидения Северной Америки обеспечивали значительную полосу пропускания аудиосигнала, 0,5 МГц, хотя сам аудиосигнал был определен как расширяющийся от 50 Гц до 15 000 Гц. Это было сосредоточено на сигнале звуковой несущей на 4,5 МГц выше видеосигнала и давало 25 кГц по обе стороны от несущей, используя только 15 кГц.

Это означало, что нижние и верхние 0,2475 МГц аудиоканала не использовались. Из-за природы цветовых сигналов NTSC, добавленных в 1950-х годах, верхние части цветового сигнала вытеснялись в нижнюю боковую звуковую полосу . Поскольку аудиосигнал сосредоточен в канале 0,5 МГц, а нижние 0,25 МГц частично нарушены оставшимся видеосигналом, верхние 0,25 МГц остались в основном пустыми.

МТС работала, добавляя новые сигналы к свободной части этого верхнего распределения 0,25 МГц. Исходный звуковой сигнал был оставлен в покое и транслировался как всегда. В рамках МТС это Основной канал. Фактический сигнал в этом канале создается путем сложения двух стереоканалов для получения сигнала, в значительной степени идентичного исходным монофоническим сигналам, и может приниматься на любом телевизоре NTSC даже без стереосистемы.

Затем добавляется второй канал, Stereo Subchannel, с центром на 31,468 кГц и расширением 15 кГц с каждой стороны. Это оставило небольшой промежуток между основным и стереофоническим сигналами, известный как пилот-сигнал, на уровне 15,734 кГц. Этот сигнал также известен как «H» или «1H», и его частота выбирается так, чтобы быть гармоникой видеосигнала горизонтальной развертки, чтобы его можно было точно воссоздать из видеосигнала с использованием петли фазовой автоподстройки частоты . Если присутствует какой-либо сигнал на частоте 1H, телевизор знает, что присутствует стереоверсия сигнала.

Стерео подканал состоял из тех же двух аудиосигналов, L и R, но смешанных не по фазе для получения сигнала «L – R» или «разницы». Этот сигнал отправляется с более высокой амплитудой и кодируется с использованием сжатия dbx для уменьшения высокочастотного шума. Чтобы снизить общую среднюю мощность, несущая не отправляется (что означает, что на этой частоте нет постоянного сигнала). При приеме приемник использует видеосигнал для создания пилот-сигнала, а затем проверяет эту частоту, чтобы увидеть, присутствует ли какой-либо сигнал. Если есть, разностный сигнал извлекается путем фильтрации сигнала между 1H и 3H в отдельный канал, а несущая воссоздается путем добавления к нему 2H. Затем этот сигнал распаковывается из формата dbx и затем подается вместе с исходным Main в стереодекодер. Стерео FM-радио работает аналогичным образом, отличаясь главным образом тем, что эквивалент сигнала H составляет 19 кГц, а не 15,734.

SAP, если он присутствует, центрируется на 5H, но кодирует монофонический сигнал с более низкой точностью воспроизведения и амплитудой звука. Сигнал PRO также кодируется в 7H. Сигнал, использующий все четыре канала, распространяется только примерно на половину доступной полосы пропускания в исходной верхней боковой полосе звука.

Использование аудиоканалов

Второй аудио программы (SAP) также является частью стандарта, обеспечивая другой язык , а описание видео услуги , как DVS или полностью отдельную услугу , как на территории кампуса радио станции или weatheradio . Эта поднесущая имеет 5-кратную строчную синхронизацию и также закодирована в дБх.

Третий PRO (профессиональный) канал предназначен для внутреннего использования станцией и может обрабатывать аудио или данные. Канал PRO обычно используется с электронным сбором новостей во время трансляций новостей для разговора с удаленным местом (например, с репортером на месте), который затем может разговаривать по удаленному каналу с телестанцией . Специализированные ресиверы для канала PRO обычно продаются только профессионалам вещания. Эта поднесущая имеет горизонтальную синхронизацию 6,5x.

Сигналы MTS передаются на телевизионный приемник путем добавления к сигналу пилот-тона 15,734 кГц . Пилот-сигнал MTS синхронизируется или выводится из сигнала строчной синхронизации, используемого для блокировки видеодисплея. Поэтому изменения фазы или частоты строчной синхронизации передаются в звук. Передатчики УВЧ, использовавшиеся в 1984 году, обычно имели значительные фазовые ошибки, вносимые в этот сигнал, что делало передачу стереозвука на станции УВЧ того времени практически невозможной. Более поздние усовершенствования в передатчиках УВЧ свели к минимуму эти эффекты и позволили передавать стереосигналы для этих станций.

Большинство приемников FM-вещания способны принимать звуковую часть NTSC Channel 6 на частоте 87,75 МГц, но только в монофоническом режиме . Поскольку частота пилот-тона 15,734 кГц отличается от частоты обычного FM-диапазона (19 кГц), такие радиостанции не могут декодировать MTS.

Реальная производительность

В идеальных условиях MTS Stereo лучше по своим характеристикам, чем стандартная VHF FM-стереосистема. И в FM Stereo, и в MTS подканал LR модулируется с двумя боковыми полосами AM. Известно, что AM чувствителен к помехам и снижает шум в подканале, что способствует улучшению отношения сигнал / шум по сравнению со стандартным FM-вещанием. Информация подканала DBX - кодируется для улучшения аудио с типичной SNR больше 50 дБ. За счет добавления шумоподавления только к подканалу сохранялась полная совместимость с моно. Зрители, у которых есть моно-телевизоры, будут слышать обычный звук, только с полосой пропускания 15 кГц.

Первоначальные спецификации требовали наличия эллиптического фильтра кирпичной стены в каждом из аудиоканалов перед кодированием. Частота среза этого фильтра составляла 15 кГц, чтобы предотвратить кодирование любых помех горизонтальной синхронизации (15,734 кГц) в звуке. Однако производители модуляторов по своему усмотрению использовали фильтры с более низкой обрезкой, что также снизило стоимость звуковых фильтров. Обычно они выбирают 14 кГц, хотя некоторые используют фильтры до 12,5 кГц. Эллиптический фильтр был выбран из-за того, что он имеет наибольшую полосу пропускания с наименьшими фазовыми искажениями на частоте среза. Для сравнения, стандартные модуляторы FM фильтруют звук на немного более высоких частотах, но все же должны защищать пилот-сигнал 19 кГц. Фильтр, использованный во время тестирования EIA / FCC, имел характеристику -60 дБ на частоте 15,5 кГц. Поскольку в то время звуковая связь трансформатора была обычным явлением, нижний предел частоты был установлен на 50 Гц, хотя модуляторы без входов трансформатора были плоскими, по крайней мере, до 20 Гц.

Типичное разделение было лучше 35 дБ. Однако согласование уровней между каналами было важным для достижения этой спецификации. Уровни левого и правого звука должны быть согласованы в пределах менее 0,1 дБ для достижения заявленного разделения.

Поддержание фазовой стабильности горизонтальной синхронизации важно для хорошего звука в процессе декодирования. Во время передачи фаза горизонтальной синхронизации может изменяться в зависимости от уровней изображения и цветности. ICPM (случайная фазовая модуляция несущей), показатель стабильности передаваемой фазы, должен быть менее 4,5% для наилучшего декодирования аудиоподканала. Это было больше проблемой для передатчиков УВЧ того времени. Многополостные клистронные ВЧ усилители того времени обычно имели ICPM выше 7%. Это сделало невозможным передачу стереозвука МТС в диапазоне УВЧ. Более поздние конструкции передатчиков УВЧ улучшили характеристики ICPM и позволили передавать стереосигналы MTS.

Лицензирование

Из-за использования компандирования dbx каждое телевизионное устройство, декодировавшее MTS, первоначально требовало выплаты роялти - сначала dbx, Inc. , затем THAT Corporation, которая была выделена из dbx в 1989 году и приобрела патенты MTS в 1994 году; однако срок действия этих патентов истек во всем мире в 2004 году. Хотя THAT теперь владеет некоторыми патентами, связанными с цифровыми реализациями MTS, письмо THAT в Национальное управление по телекоммуникациям и информации в 2007 году подтверждает, что THAT не требует лицензии для всех аналоговых и некоторых цифровых реализаций. МТС.

Принятие

МТС принят на вооружение:

Смотрите также

Рекомендации

Источники

  • Алан Скеркевич (ноябрь 1985 г.), "Stereo one year later", Television Broadcast, p. 76