Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Hi-Vision )
Перейти к навигации Перейти к поиску

MUSE ( кодирование множественной выборки суб-Найквиста ) представляла собой аналоговую телевизионную систему высокой четкости , использующую чересстрочную развертку точек и сжатие цифрового видео для доставки видеосигналов высокой четкости с 1125 строками (1920x1035 [1] ) в дом. В Японии была самая ранняя работающая система HDTV , MUSE, которая получила название Hi-Vision [2] (сокращение от HI gh-definition tele VISION ) с проектами, начатыми еще в 1979 году. Страна начала транслировать широкополосные аналоговые сигналы HDTV в 1989 году с использованием 1035 активные строки чередуются в стандартном соотношении 2: 1 (1035i ), всего 1125 строк. К моменту коммерческого запуска в 1991 году цифровое телевидение высокой четкости уже находилось в стадии разработки в США. Hi-Vision продолжала вещание в аналоговом формате до 2007 года.

Система была стандартизирована как рекомендация ITU-R BO.786. [3]

Видео MUSE часто производилось с использованием оборудования Sony HDVS . Видео MUSE было чересстрочным, 60 полей в секунду (1125i60). [2]

История [ править ]

MUSE, система сжатия сигналов Hi-Vision, была разработана научно-исследовательскими лабораториями NHK в 1980-х годах и использовала двухмерную фильтрацию, чересстрочную развертку точек, компенсацию вектора движения и последовательное цветовое кодирование с временным сжатием для «сворачивания». 'исходный сигнал Hi-Vision с частотой 20 МГц в полосе пропускания 8,1 МГц.

  • Японские инженеры радиовещания сразу же отказались от обычного вещания с рудиментарной боковой полосой .
  • С самого начала было решено, что MUSE будет форматом спутникового вещания, поскольку Япония экономически поддерживает спутниковое вещание.
Исследование модуляции
  • Японские инженеры по телевещанию некоторое время изучали различные типы вещания HDTV. [4] Изначально предполагалось, что для передачи HDTV необходимо будет использовать СВЧ , КВЧ или оптическое волокно из-за большой полосы пропускания сигнала, а HLO-PAL будет использоваться для наземного вещания. [5] [6]HLO-PAL представляет собой составной сигнал, построенный традиционным способом (Y + C, например, NTSC и PAL), и использует фазовое чередование по строкам с кодированием несущей со смещением на половину строки широкополосных / узкополосных компонентов цветности. Только самая нижняя часть широкополосного компонента цветности перекрывала высокочастотный сигнал цветности. Узкополосная цветность была полностью отделена от яркости. PAF, или чередование фаз по полю (например, первое испытание цветовой системы NTSC), также было экспериментировано, и оно дало гораздо лучшие результаты декодирования, но NHK отказалась от всех составных систем кодирования. Из-за использования спутниковой передачи частотная модуляция(FM) следует использовать с проблемой ограничения мощности. ЧМ вызывает треугольный шум, поэтому, если с ЧМ используется составной сигнал с поднесущей, демодулированный сигнал цветности имеет больше шума, чем яркости. Из-за этого они рассмотрели [7] другие варианты и решили [5] использовать излучение компонента Y / C для спутника. В какой-то момент казалось, что будет выбрана FCFE (улучшенная точность преобразования кадров), система сжатия I / P-преобразования [8] , но в конечном итоге был выбран MUSE. [9]
  • Исследовалась раздельная передача компонентов Y и C. Формат MUSE, который передается сегодня, использует раздельную компонентную сигнализацию. Улучшение качества изображения было настолько значительным, что были отозваны оригинальные тестовые системы.
  • Была сделана еще одна настройка энергосбережения: отсутствие визуального отклика на низкочастотный шум позволяет значительно снизить мощность транспондера, если более высокие видеочастоты подчеркиваются до модуляции в передатчике и уменьшаются на приемнике.

Hi-Vision в основном транслировалась NHK через их спутниковый телеканал BShi.

Технические характеристики [ править ]

  • Соотношение сторон: 16: 9
  • Строки развертки (сжатые / активные / всего): 1,032 / 1,035 / 1,125
  • Пикселей в строке (полная интерполяция): 1122 (неподвижное изображение) / 748 (движущееся)
  • Соотношение чересстрочной развертки: 2: 1
  • Частота обновления: 60,00 (для улучшения совместимости с системами 50 полей / сек). [ требуется разъяснение ]
  • Частота дискретизации для вещания: 16,2 МГц
  • Векторная компенсация движения: по горизонтали ± 16 отсчетов (частота 32,4 МГц) / кадр, вертикальная линия ± 3 / поле
  • Аудио: 48 кГц, 16 бит (2 канала), 32 кГц, 12 бит (4 канала, поддерживает объемное звучание F3-R1)
  • Требуемая полоса пропускания: 27 МГц. [10]

Формат сжатия звука DPCM: квази-мгновенное компандирование DPCM

MUSE - это система с 1125 строками (1035 видимых), которая не совместима с импульсной и синхронизацией с цифровой системой 1080 строк, используемой в современном HDTV. Первоначально это была система на 1125 строк с чересстрочной разверткой, 60 Гц, с соотношением сторон 5/3 (1,66: 1) и оптимальным расстоянием просмотра примерно 3,3H.

Для наземной передачи MUSE была разработана FM-система с ограниченной полосой пропускания. Спутниковая система передачи использует FM без сжатия.

Ширина полосы до сжатия для Y составляет 20 МГц, а ширина полосы до сжатия для цветности - это несущая 7,425 МГц.

Первоначально японцы исследовали идею частотной модуляции сложного сигнала, построенного традиционным способом. Это создаст сигнал, подобный по структуре сигналу Y / C NTSC - с Y на более низких частотах и ​​C выше. Потребуется примерно 3 кВт мощности, чтобы получить отношение сигнал / шум 40 дБ для составного FM-сигнала в диапазоне 22 ГГц. Это несовместимо с методами спутникового вещания и пропускной способностью.

Чтобы преодолеть это ограничение, было решено использовать отдельную передачу Y и C . Это уменьшает эффективный частотный диапазон и снижает требуемую мощность. Приблизительно 570 Вт (360 для Y и 210 для C) потребуется, чтобы получить отношение сигнал / шум 40 дБ для отдельного сигнала Y / C FM в спутниковом диапазоне 22 ГГц. Это было возможно.

Есть еще одно энергосбережение, которое проявляется в характере человеческого глаза. Отсутствие визуального отклика на низкочастотный шум позволяет значительно снизить мощность ретранслятора, если более высокие видеочастоты усиливаются до модуляции в передатчике, а затем уменьшаются на приемнике. Был принят этот метод с частотами кроссовера для выделения / ослабления выделения на уровне 5,2 МГц для Y и 1,6 МГц для C. При этом требования к мощности упадут до 260 Вт (190 для Y и 69 для C).

Системы и соотношения выборки [ править ]

Основная статья: Подвыборка цветности

Субдискретизация в видеосистеме обычно выражается соотношением трех частей. Три члена отношения: количество выборок яркости («яркость», «яркость» или Y ) , за которым следует количество выборок двух компонентов цвета («цветность»): U / Cb, затем V / Cr , для каждая полная область образца. Для сравнения качества важно только соотношение между этими значениями, поэтому 4: 4: 4 можно легко назвать 1: 1: 1; однако традиционно значение яркости всегда равно 4, а остальные значения масштабируются соответствующим образом.

Иногда записываются четырехчастные отношения, например 4: 2: 2: 4. В этих случаях четвертое число означает коэффициент частоты дискретизации ключевого канала. Практически во всех случаях это число будет 4, так как высокое качество очень желательно для приложений ввода.

Приведенные выше принципы выборки применимы как к цифровому, так и к аналоговому телевидению.

MUSE реализует переменную систему выборки ~ 4: 2: 1 ... ~ 4: 0,5: 0,25 в зависимости от количества движения на экране. Таким образом, красно-зеленый компонент (V или Cr) имеет от половины до одной восьмой разрешения дискретизации компонента яркости (Y), а сине-желтый (U или Cb) имеет половину разрешения красно-красного. зеленый - взаимосвязь, которая слишком сложна, чтобы ее можно было легко изобразить с помощью приведенной выше диаграммы.

Аудио подсистема [ править ]

MUSE имел дискретный 2- или 4-канальный цифровой аудио систему под названием «ТАНЕЦ», что означало D igital udio N уха мгновенного C ompression и E Xpansion.

Он использовал дифференциальную передачу звука (дифференциальную импульсно-кодовую модуляцию), которая не была основана на психоакустике, как MPEG-1 Layer II . Используется фиксированная скорость передачи 1350 кбит / с. Как и стереосистема PAL NICAM , в ней использовалось почти мгновенное компандирование (в отличие от слогового компандирования, как в системе dbx ) и нелинейное 13-битное цифровое кодирование с частотой дискретизации 32 кГц.

Он также может работать в 16-битном режиме 48 кГц. Система DANCE была подробно описана в многочисленных технических документах NHK и в опубликованной NHK книге под названием Hi-Vision Technology, выпущенной в США .

Аудиокодек DANCE был заменен на Dolby AC-3 (он же Dolby Digital), DTS Coherent Acoustics (он же DTS Zeta 6x20 или ARTEC), MPEG-1 Layer III (он же MP3), MPEG-2 Layer I, MPEG-4 AAC и многие другие аудиокодеры. Методы этого кодека описаны в документе IEEE: [11]

Проблемы с производительностью в реальном мире [ править ]

У MUSE был цикл чередования точек с четырьмя полями, то есть для завершения одного кадра MUSE требовалось четыре поля. Таким образом, неподвижные изображения передавались с полным разрешением. Однако, поскольку MUSE снижает горизонтальное и вертикальное разрешение материала, которое сильно варьируется от кадра к кадру, движущиеся изображения были размыты. Поскольку в MUSE использовалась компенсация движения, панорама всей камеры сохраняла полное разрешение, но отдельные движущиеся элементы можно было уменьшить только до четверти разрешения полного кадра. Поскольку сочетание движения и отсутствия движения кодировалось попиксельно, это было не так заметно, как могло бы показаться большинству. Позже NHK предложила обратно совместимые методы кодирования / декодирования MUSE, которые значительно увеличили разрешение в движущихся областях изображения, а также увеличили разрешение цветности во время движения.Эта так называемая система MUSE-III использовалась для трансляций, начиная с 1995 года, и очень немногие из последних лазерных дисков Hi-Vision MUSE использовали ее. Во время первых демонстраций системы MUSE часто возникали жалобы на большой размер декодера, что привело к созданию миниатюрного декодера.[10]

«1125 строк» ​​MUSE - это аналоговое измерение, которое включает в себя «строки развертки», не относящиеся к видео, во время которых ЭЛТЭлектронный луч возвращается в верхнюю часть экрана, чтобы начать сканирование следующего поля. Только 1035 строк содержат информацию об изображении. Цифровые сигналы учитывают только строки (строки пикселей), которые имеют фактическую детализацию, поэтому 525 строк NTSC становятся 486i (округлено до 480 для совместимости с MPEG), 625 строк PAL становятся 576i, а MUSE будет 1035i. Чтобы преобразовать полосу пропускания Hi-Vision MUSE в «обычное» разрешение по строкам по горизонтали (как в мире NTSC), умножьте 29,9 строк на МГц полосы пропускания. (NTSC и PAL / SECAM составляют 79,9 строк на МГц) - это вычисление 29,9 строк работает для всех современных систем HD, включая Blu-ray и HD-DVD. Итак, для MUSE, во время неподвижного изображения, разрешение строк будет: 598 строк разрешения яркости на высоту изображения. Разрешение цветности: 209 строк.Измерение яркости по горизонтали приблизительно соответствует разрешению по вертикали чересстрочного изображения 1080, когдаУчитываются коэффициент Келла и коэффициент чересстрочной развертки.

Тени и многолучевость по-прежнему мешают этому режиму передачи с аналоговой частотной модуляцией.

С тех пор Япония перешла на цифровую систему HDTV на основе ISDB , но исходный спутниковый канал 9 BS на базе MUSE (NHK BS Hi-vision) транслировался до 30 сентября 2007 года.

Культурные и геополитические воздействия [ править ]

Внутренние причины внутри Японии, которые привели к созданию Hi-Vision
  • (1940-е): Стандарт NTSC (как монохромная система с 525 строками) был введен оккупационными войсками США.
  • (1950-1960-е годы): В отличие от Канады (которая могла перейти на PAL), Япония придерживалась американского стандарта телевещания независимо от обстоятельств.
  • (1960-1970-е годы): К концу 1960-х многие части современной японской электронной промышленности начали свое существование с исправления проблем передачи и хранения, присущих дизайну NTSC.
  • (1970-е-1980-е): К 1980-м годам в Японии были свободные инженерные кадры, которые могли разработать лучшую телевизионную систему.

MUSE, как стало известно публике США, первоначально освещался журналом Popular Science в середине 1980-х годов. Американские телевизионные сети не освещали MUSE в достаточном объеме до конца 1980-х, так как публичные демонстрации системы за пределами Японии проводились очень редко.

Поскольку в Японии были свои собственные внутренние таблицы распределения частот (которые были более открыты для развертывания MUSE) , к концу 1980-х годов эта телевизионная система могла передаваться по спутниковой технологии Ku-диапазона .

В конце 1980-х годов Федеральная комиссия по связи США начала выпускать директивы, которые позволяли тестировать MUSE в США при условии, что он может быть вписан в канал System-M с полосой пропускания 6 МГц .

Европейцы (в лице Европейского вещательного союза (EBU)) были впечатлены MUSE, но никогда не смогли принять его, потому что это телевизионная система с частотой 60 Гц, а не система с частотой 50 Гц, которая является стандартной для Европы и остального мира. (за пределами Америки и Японии).

Разработка и внедрение EBU B-MAC , D-MAC и намного позже HD-MAC стало возможным благодаря техническому успеху Hi-Vision. Во многих отношениях системы передачи MAC лучше , чем MUSE из-за полного разделения цвета от яркости во временной области в структуре сигнала MAC.

Как и Hi-Vision, HD-MAC не может передаваться по каналам 8 МГц без существенной модификации и серьезной потери качества и частоты кадров. В США проводились эксперименты с версией Hi-Vision с полосой пропускания 6 МГц, но она также имела серьезные проблемы с качеством, поэтому Федеральная комиссия по связи никогда полностью не санкционировала ее использование в качестве внутреннего стандарта передачи наземного телевидения.

Рабочая группа США по ATSC, которая привела к созданию NTSC в 1950-х годах, была возобновлена ​​в начале 1990-х годов благодаря успеху Hi-Vision. Многие аспекты стандарта DVB основаны на работе, проделанной рабочей группой ATSC, однако наибольшее влияние оказывает поддержка 60 Гц (а также 24 Гц для передачи фильмов) и единообразных частот дискретизации и совместимых размеров экрана.

Поддержка устройств Hi-Vision [ править ]

Лазерные диски Hi-Vision [ править ]

20 мая 1994 года компания Panasonic выпустила первый проигрыватель MUSE LaserDisc. [12] В Японии было доступно несколько плееров MUSE LaserDisc : Pioneer HLD-XØ, HLD-X9, HLD-1000, HLD-V500, HLD-V700; Sony HIL-1000, HIL-C1 и HIL-C2EX; у последних двух есть OEM версии производства Panasonic, LX-HD10 и LX-HD20. Они могут воспроизводить Hi-Vision, а также стандартные лазерные диски NTSC. Лазерные диски Hi-Vision чрезвычайно редки и дороги.

Видеорекордер HDL-5800 записывал как неподвижные изображения высокой четкости, так и непрерывное видео на оптический диск и был частью ранней аналоговой широкополосной видеосистемы высокого разрешения Sony HDVS, которая поддерживала систему MUSE. Возможность записи неподвижных изображений и видео высокой четкости на оптический диск WHD-3AL0 или WHD-33A0; WHD-3Al0 для режима CLV (до 10 минут видео или 18 000 неподвижных кадров на сторону); WHD-33A0 для режима CAV (до 3 минут видео или 5400 неподвижных кадров на каждую сторону)

HDL-2000 был полнополосным проигрывателем видеодисков высокой четкости.

Видеокассеты [ править ]

W-VHS разрешил домашнюю запись программ Hi-Vision.

См. Также [ править ]

  • Аналоговая телевизионная система высокой четкости
  • HD-MAC , планируемый стандарт аналогового видео высокой четкости в Европе

Аналоговые телевизионные системы, которые эти системы должны были заменить:

  • СЕКАМ
  • NTSC
  • PAL

Связанные стандарты:

  • Кодирование звука, подобное NICAM, используется в системе HD-MAC.
  • Подвыборка цветности на телевизоре обозначается как 4: 2: 2, 4: 1: 1 и т. Д.
  • ISDB

Ссылки [ править ]

  1. ^ Система массовой параллельной обработки JUMP-1 . 1996. ISBN. 9784274900839.
  2. ↑ a b Cianci, Philip J. (10 января 2014 г.). «Телевидение высокой четкости: создание, развитие и внедрение технологии HDTV» . МакФарланд - через Google Книги.
  3. ^ "Система MUSE для спутникового вещания HDTV" (PDF) . Международный союз электросвязи. 1992. ITU-R BO.786.
  4. ^ Дзюн-ичи, Исида; Ниномия, Юичи (19 декабря 1982 г.). «3. Сигнальное и передающее оборудование для телевидения высокой четкости» . Журнал Института инженеров телевидения Японии . 36 (10): 882–888. doi : 10.3169 / itej1978.36.10_882 - через CiNii.
  5. ^ a b Фудзио, Такаши (19 декабря 1980 г.). «Система телевидения высокой четкости будущего: желаемый стандарт, форма сигнала и система вещания» . Технический отчет ITE . 4 (28): 19–24. doi : 10.11485 / tvtr.4.28_19 - через CiNii.
  6. ^ Фудзио, Takashi (19 декабря 1981). «Телевидение высокой четкости» . Журнал Института инженеров телевидения Японии . 35 (12): 1016–1023. doi : 10.3169 / itej1978.35.1016 - через CiNii.
  7. ^ Комото, Таро; Исида, Джуничи; Хата, Масаджи; Ясунага, Кейчи (19 декабря 1979 г.). «YC раздельная передача телевизионного сигнала высокой четкости с помощью BSE» . Технический отчет ITE . 3 (26): 61–66. doi : 10.11485 / tvtr.3.26_61 - через CiNii.
  8. ^ Фудзио, Takashi (19 декабря 1984). «Система телевидения высокой четкости» . Технический отчет ITE . 8 (1): 33–39. doi : 10.11485 / tvtr.8.1_33 - через CiNii.
  9. ^ Фудзио, Takashi (19 августа 2006). «Гребля на лодке в Новый мир HDTV» . Журнал Института инженеров электроники, информации и связи . 89 (8): 728–734 - через CiNii.
  10. ^ a b "DBNSTJ: Реализация телевидения высокой четкости системой MUSE" . dbnst.nii.ac.jp .
  11. ^ Наганава, К .; Hori, Y .; Yanase, S .; Itoh, N .; Асано Ю. (19 августа 1991 г.). «Однокристальный процессор аудиосигнала для HDTV-приемника». IEEE Transactions on Consumer Electronics . 37 (3): 677–683. DOI : 10.1109 / 30.85585 .
  12. ^ "MUSE HI-DEF LaserDisc Players" . www.LaserDiscarchive.co.uk .

Внешние ссылки [ править ]

  • Пример раннего проигрывателя MUSE LaserDisc