다중 서브 나이키스트샘플링 부호화

Multiple sub-Nyquist sampling encoding

MUSE(Multiple Sub-Nyquist Sampling Encoding),[1] 상업적으로 Hi-Vision(HIGH-Definition Tele의 축소형)으로 알려져 있습니다.VISION)[1]일본[2]아날로그 HDTV 시스템으로서 1979년으로 거슬러 올라간다.

도트 인터레이싱 및 디지털 비디오 압축을 사용하여 1125라인, 초당 60필드(1125i60) 신호를 가정에 전달했습니다.이 시스템은 ITU-R 권고 BO[3].786으로 표준화되었으며 SMPTE [5]240M에서 지정된 비색 매트릭스를 사용하여 SMPTE 260M에서 [4]지정되었습니다.다른 아날로그 시스템과 마찬가지로 모든 회선이 가시적인 정보를 전달하는 것은 아닙니다.MUSE에는 1035개의 활성 인터레이스 선이 있으므로 이 시스템은 1035i라고도 [6]합니다.2차원 필터링, 도트 인터레이싱, 모션 벡터 보정 및 시간 압축 기능이 있는 라인 시퀀셜 컬러 인코딩을 사용하여 원래 20MHz 대역폭 소스 신호를 8.1MHz로 "접기"했습니다.

일본은 1989년부터 광대역 아날로그 HDTV 신호를 방송하기 시작했는데, 처음에는 가로 세로 비율이 2:1이었다.Sony HDVS 고화질 비디오 시스템은 MUSE 시스템을 [2]지원했습니다.1991년에 상업적으로 출시되었을 때, 디지털 HDTV는 이미 미국에서 개발 중에 있었다.하이비전은 주로 NHK에 의해 BSHI 위성 TV 채널을 통해 방송되었다.

1994년 5월 20일 파나소닉은 최초MUSE LaserDisc [7]플레이어를 출시했다.파이오니아나 소니 같은 다른 브랜드의 많은 플레이어들이 있었지만 하이비전 레이저 디스크는 매우 드물고 비싸다.

하이비전은 2007년까지 아날로그 방송을 계속했다.

역사

MUSE는 1980년대 NHK 과학기술연구소가 하이비전 HDTV 신호의 압축 시스템으로서 개발한 것입니다.

  • 일본 방송기술자들은 즉각 기존의 잔존 사이드밴드 방송을 거부했다.
  • 일본은 위성방송을 경제적으로 지원하고 있기 때문에 MUSE를 위성방송 형식으로 하는 것이 일찌감치 결정되었다.
변조 연구
  • 일본 방송 엔지니어들은 한동안 [8]다양한 HDTV 방송 유형을 연구해 왔다.처음에는 신호의 대역폭이 크기 때문에 HDTV 전송에 SHF, EHF 또는 광섬유를 사용해야 하며 지상파 [9][10]방송에는 HLO-PAL을 사용해야 한다고 생각되었습니다.HLO-PAL은 기존의 합성 신호(휘도용 Y표시 스타일 Y 채도용 C(NTSC 및 PAL과 같은 채도용 C표시 C 기반)로, 광대역/협대역 채도 컴포넌트의 하프 라인 오프셋 캐리어 인코딩을 사용하여 위상을 교대로 사용합니다.광대역 채도의 가장 낮은 부분만 고주파 채도와 겹쳤습니다.협대역 채도는 휘도와 완전히 분리되었습니다.PAF(첫 번째 NTSC 컬러 시스템 트라이얼과 마찬가지로 필드별로 위상 교대로)도 실험되어 훨씬 더 나은 디코딩 결과를 얻었지만 NHK는 모든 복합 부호화 시스템을 포기했습니다.위성 전송을 사용하기 때문에 전력 제한 문제에 대해서는 주파수 변조(FM)를 사용해야 합니다.FM은 삼각형 노이즈를 발생시키므로 FM과 함께 서브캐리어 복합 신호를 사용하는 경우 복조 채도 신호는 휘도보다 노이즈가 많습니다.그 때문에, 다른 옵션을 검토해[9] 위성에 Y(\ Y 컴포넌트 를 사용하기로 했습니다.한때는 I/P 변환 압축 시스템인 FCFE(Frame Conversion Finness Enhanced)[12]를 선택할 것으로 보였지만 결국 MUSE를 선택했다.[13]
  • 스타일 및 C(디스플레이 C 구성 요소의 변속기가 검토되었습니다.오늘날 전송되는 MUSE 형식은 분리된 구성 요소 신호 전달을 사용합니다.화질의 향상이 너무 커서, 원래의 테스트 시스템이 회수되었습니다.
  • 또 하나의 절전 조정이 이루어졌습니다. 저주파 노이즈에 대한 시각적 응답이 부족하여 송신기에서 변조하기 전에 높은 비디오 주파수를 강조하여 수신기에서 강조를 해제할 경우 트랜스폰더 전력을 크게 줄일 수 있습니다.

기술사양

MUSE의 "1125 라인"은 아날로그 측정값으로, CRT의 전자 빔이 화면 상단으로 돌아와 다음 필드 스캔을 시작하는 동안 발생하는 비비디오 스캔 라인을 포함합니다.1035줄만이 사진 정보를 가지고 있습니다.디지털 신호는 실제 디테일이 있는 라인(픽셀의 행)만 카운트하기 때문에 NTSC의 525라인은 486i(MPEG 호환을 위해 반올림된 480)가 되고 PAL의 625라인은 576i, MUSE는 1035i가 됩니다.Hi-Vision MUSE의 대역폭을 기존의 수평선 해상도(NTSC 세계에서 사용되는)로 변환하려면 대역폭의 MHz당 29.9 회선을 곱합니다(NTSC 및 PAL/SECAM은 MHz당 79.9 회선). 이 계산은 BLU-HD를 포함한 모든 시스템에서 작동합니다.따라서 MUSE의 경우 정지화면 중 해상도는 1픽처 높이당 휘도 해상도가 598라인입니다.크로마 해상도는 209 행입니다.수평 휘도 측정은 Kell 계수 및 인터레이스 계수를 고려할 때 1080 인터레이스 영상의 수직 해상도와 대략 일치합니다.

MUSE 시스템의 주요 기능:

  • 석면비: 16:9
  • 스캔라인(합계/액티브): 1,125/1,035[5]
  • 1줄당 픽셀 수(완전 보간): 1122(정지화면)/748(이동중)
  • 기준 클럭 주기: 액티브[5] 회선당 1920
  • 인터레이스비: 2[5]:1
  • 석면비 16:9[5]
  • 리프레시 레이트: 59.94 또는 60 프레임/초[5]
  • 브로드캐스트 샘플링 주파수: 16.2MHz
  • 벡터 움직임 보상: 수평 ± 16 샘플(32.4MHz 클럭) / 프레임, 수직선 ± 3 / 필드
  • 오디오: "DANCE" 전용 2채널 또는 4채널 디지털 오디오 시스템: 48kHz/16비트(2채널 스테레오: 프론트 채널x 2)/32kHz/12비트(4채널 서라운드: 프론트 채널x 3+백 채널x 1)
  • DPCM 오디오 압축 형식: DPCM 준순간 압축
  • 필요한 대역폭: 27MHz[1]

측색

MUSE 휘도 Y {\ Y M{\을(를) 인코딩하며, 다음과 같은 원래 RGB 색상 [3]채널의 혼합으로 지정됩니다.

C(\ C 신호는 B- (\ R - M 차이 신호를 합니다.MUSE 수신기는 Y(\[3] - (\ - 의 세 가지 신호를 사용하여 다음 매트릭스를 사용하여 원래 RGB 색상 구성요소를 검색할 수 있습니다.

시스템은 SMPTE 240M[5][14][15](SMPTE "C"와 동일)에 의해 지정된 측색 매트릭스를 사용했습니다.원색 및 흰색 포인트의 색도는 다음과 같습니다.[15][5]

MUSE 측색(SMPTE 240M/SMPTE 'C')
CIE 1931 좌표
x y
프라이머리 레드 0.630 0.340
프라이머리 그린 0.310 0.595
프라이머리 블루 0.155 0.070
White Point (CIE 표준 광원) D65 0.3127 0.3290

Luma( YEY 기능은 다음과 [5]같이 지정됩니다.

파란색 차이( B\ EPB \ 는 다음과 [5]같이 진폭 됩니다 ).

빨간색 차이( \ )는 진폭 스케일링([5]E R- Y \ )입니다.

신호 및 전송

MUSE는 1125라인 시스템(1035라인 표시)으로, 최신 HDTV에서 사용되는 디지털 1080라인 시스템과 펄스 및 동기 호환성이 없습니다.원래는 1125회선의 인터레이스 60Hz로 애스펙트비가 5/3(1.66:1)이고 시야거리가 약 3.3H입니다.

지상파 MUSE 송신을 위해 대역폭 제한 FM 시스템이 고안되었습니다.위성 전송 시스템은 비압축 FM을 사용합니다.

Y Y 압축 전 대역폭은 20MHz, 크로미넌스의 압축 전 대역폭은 7.425MHz 캐리어입니다.

일본인들은 처음에 기존의 합성 신호의 주파수 변조 개념을 탐구했다.이렇게 하면 Y {\휘도)와 위의 {\C}(휘도)의 Y/ {\} 컴포지트 비디오 NTSC 와 구조가 유사한 신호가 생성됩니다.22GHz 대역의 복합 FM 신호에 대해 40dB의 신호노이즈 비를 얻으려면 약 3kW의 전력이 필요합니다.이는 위성방송 기술 및 대역폭과 호환되지 않습니다.

이 한계를 극복하기 위해 YY와 C의 변속기를 사용하기로 결정했습니다.이로 인해 유효 주파수 범위가 줄어들고 필요한 전력이 감소합니다.22GHz 위성 대역에서 의 YY/ FM 신호에 대해 40dB의 신호 대 노이즈 비를 얻으려면 약 570W( Y C 필요합니다.이것은 실현 가능했다.

인간의 눈의 특성에서 나타나는 절전 효과가 하나 더 있습니다.저주파 노이즈에 대한 시각적 응답이 부족하기 때문에 송신기에서 변조 전에 높은 비디오 주파수를 강조했다가 수신기에서 강조를 해제하면 트랜스폰더 전력을 크게 줄일 수 있습니다.이 방법이 채택되었습니다강조/ 해제 주파수는의 경우 5. 의 경우 1.6MHz입니다.이를 통해 전력 요건은 260W( 190, 69)로 감소합니다

샘플링 시스템 및 비율

비디오 시스템의 서브샘플링은 보통 3부분 비율로 표현됩니다.이 비율의 세 가지 조건은 밝기(Luma (\ Y 샘플 수와 각 전체 샘플 영역에 대한 두 가지 색상(크로마) 구성 Cb Cr의 샘플 수입니다.일반적으로 밝기 값은 항상 4이며 나머지 값은 그에 따라 조정됩니다.

4:4:4의 표본 추출은 세 가지 성분이 모두 완전 표본 추출되었음을 나타냅니다.예를 들어, 4:2:0의 샘플링에서는 두 개의 채도 성분이 Luma의 수평 샘플링 속도의 절반으로 샘플링되고 수평 채도 분해능이 절반으로 줄어드는 것을 알 수 있습니다.이것에 의해, 비압축 비디오 신호의 대역폭이 1/3감소됩니다.

MUSE는 대역폭을 줄이기 위한 수단으로 유사한 시스템을 구현하고 있지만 정적 샘플링 대신 실제 비율은 화면상의 움직임 양에 따라 달라집니다.실제로 MUSE 샘플링은 이동량에 따라 약 4:2:1에서 4:0.5:0.25까지 다양합니다.따라서 적녹색 채도 Cr Luma Y(\ Y의 샘플링 분해능의 1/2 ~ 1/8이며, 청황색 채도 Cb 적녹색 채도의 절반입니다.

오디오 서브시스템

MUSE는 Digital Audio Near-Instant Compression and Expansion의 약자인 "DANCE"라고 불리는 개별 2채널 또는 4채널 디지털 오디오 시스템을 가지고 있었다.

MPEG-1 레이어 II와 같이 정신음향 기반의 차동 오디오 전송(차동 펄스 코드 변조)을 사용했습니다.1350 kbp/s의 고정 전송 레이트를 사용했습니다.PAL NICAM 스테레오 시스템과 마찬가지로 32kHz 샘플링 레이트의 13비트 비선형의 디지털 부호화(dbx 시스템이 사용하는 것과 같은 음절 조합이 아닌)와 거의 즉각적인 압축 방식을 사용했습니다.

48kHz 16비트모드에서도 동작할 수 있습니다.DANCE 시스템은 수많은 NHK 기술 논문과 미국에서 발행된 NHK 출판 서적 Hi-Vision Technology[16]잘 기록되어 있습니다.

DANCE 오디오코덱은 Dolby AC-3(일명 dolby AC-3)로 대체되었습니다.Dolby Digital), DTS(DTS) 일관 음향(ARTEC), MPEG-1 레이어 III(MP3), MPEG-2 레이어 I, MPEG-4 AAC 및 기타 많은 오디오 코더.이 코덱의 방법에 대해서는, IEEE [17]의 문서를 참조해 주세요.

실제 퍼포먼스 문제

MUSE는 4필드 도트 인터레이싱 사이클을 가지고 있었는데, 이는 단일 MUSE 프레임을 완성하는 데 4개의 필드가 필요했다는 것을 의미합니다.따라서 최대 해상도로 정지된 영상만 전송되었습니다.그러나 MUSE가 프레임마다 크게 다른 소재의 수평·수직 해상도를 낮추면서 동영상이 흐릿해졌다.MUSE는 모션 보정을 사용했기 때문에 전체 카메라 팬은 전체 해상도를 유지했지만 개별 이동 요소는 전체 프레임 해상도의 1/4까지만 줄일 수 있었습니다.모션과 비모션의 혼합은 픽셀 단위로 인코딩되었기 때문에, 대부분의 사람들이 생각하는 것처럼 보이지 않았다.이후 NHK는 동작 중의 채도 해상도를 높일 뿐만 아니라 이미지의 이동 영역에서의 해상도를 크게 높이는 역호환 MUSE 부호화/복호화 방법을 고안했다.MUSE-II라고 불리는 이 시스템은 1995년부터 방송용으로 사용되었으며, 마지막 하이비전 MUSE LaserDiscs 중 극소수만이 사용되었습니다("A River Runs Through It은 그것을 사용한 Hi-Vision LD이다.MUSE 시스템의 초기 시연 동안, 디코더의 큰 크기에 대한 불만은 흔했고, 이는 소형화된 [1]디코더의 탄생으로 이어졌다.

이 아날로그 주파수 변조 전송 모드에는 여전히 음영과 멀티패스가 사용됩니다.

일본은 그 후 ISDB를 기반으로 한 디지털 HDTV 시스템으로 전환했지만, 원래의 MUSE 기반의 BS Satellite 채널 9(NHK BS Hi-vision)는 2007년 9월 30일까지 방송되었다.

문화 및 지정학적 영향

Hi-Vision을 만든 일본 국내의 이유
  • (오류):NTSC 규격(525라인 흑백 시스템)은 미국 점령군에 의해 부과되었다.
  • (1950~1960년대):캐나다(PAL로 전환할 수도 있었다)와 달리 일본은 어떠한 상황에서도 미국 TV 전송 기준을 고수하고 있었다.
  • (1970년대):1960년대 후반까지 현대 일본 전자 산업의 많은 부분이 NTSC의 설계에 내재된 전송 및 저장 문제를 고치는 것으로 시작되었습니다.
  • (1970년대-1980년대):1980년대까지 일본에서는 더 나은 텔레비전 시스템을 설계할 수 있는 예비 공학 인재들이 있었다.

MUSE는 미국 대중이 알게 된 것처럼 1980년대 중반 Popular Science 잡지에서 처음 다루어졌습니다.미국 텔레비전 네트워크는 1980년대 후반까지 MUSE에 대한 보도를 많이 하지 않았다. 왜냐하면 일본 밖에서 이 시스템에 대한 공개 시연은 거의 없었기 때문이다.

일본에는 독자적인 주파수 할당 테이블(MUSE 배치에 보다 개방적)이 있었기 때문에 1980년대 말에는 이 텔레비전 시스템이 Ku Band 위성 기술에 의해 전송될 수 있게 되었다.

1980년대 후반 미국 FCC는 6MHz System-M 채널에 적합할 경우 미국에서 MUSE를 테스트할 수 있도록 하는 지침을 발행하기 시작했습니다.

유럽인(EBU 형식)은 MUSE에 깊은 인상을 받았지만 유럽 및 세계(미국 및 일본 이외)에서 표준으로 사용되는 50Hz 시스템이 아닌 60Hz TV 시스템이기 때문에 MUSE를 채택할 수 없었습니다.

B-MAC, D-MAC 및 HD-MAC에서의 EBU 개발 및 전개는 Hi-Vision의 기술적 성공으로 가능해졌다.MAC 신호 구조 내에서 시간 영역의 밝기와 색상완전히 분리되기 때문에 MAC 전송 시스템은 MUSE보다 여러 면에서 더 우수합니다.

Hi-Vision과 마찬가지로 HD-MAC은 상당한 변경 없이 8MHz 채널로 전송될 수 없으며 품질과 프레임 레이트가 심각하게 손실됩니다.6MHz 버전 Hi-Vision은 미국에서 실험되었지만, 품질 문제도 심각했기 때문에 FCC는 국내 지상파 TV 전송 표준으로 사용을 완전히 허가하지 않았습니다.

1950년대 NTSC 설립을 주도했던 미국 ATSC 워킹그룹은 하이비전의 성공으로 1990년대 초 다시 활성화됐다.DVB 표준의 많은 측면은 ATSC 작업 그룹에 의해 수행된 작업을 기반으로 하지만, 영향의 대부분은 60Hz(및 필름 전송의 경우 24Hz), 균일한 샘플링 속도 및 상호 운용 가능한 화면 크기를 지원하는 것입니다.

하이비전 디바이스 지원

하이비전 레이저 디스크

1994년 5월 20일 파나소닉은 최초의 MUSE LaserDisc [7]플레이어를 출시했다.일본에서는 Pioneer HLD-Xö, HLD-X9, HLD-1000, HLD-V500, HLD-V700, Sony HIL-1000, HL-C1 및 HL-C2EX 등 다수의 MUSE LaserDisc 플레이어를 사용할 수 있었습니다.이 플레이어는 OEM에 의해 제조되었습니다.플레이어는 표준 NTSC 레이저 디스크도 지원했습니다.하이비전 레이저 디스크는 매우 드물고 비용이 많이 듭니다.

HDL-5800 Video Disc Recorder는 고품질 정지화면과 연속 비디오를 옵티컬 디스크에 녹화하고 MUSE 시스템을 지원하는 초기 아날로그 광대역 Sony HDVS 고화질 비디오 시스템의 일부였습니다.WHD-3AL0 또는 WHD-33A0 옵티컬디스크에 HD 정지화면 및 비디오 녹화 가능, CLV 모드(최대 10분 비디오 또는 측면 18,000 프레임), CAV 모드(최대 3분 비디오 또는 측면 5400 프레임)의 WHD-3A0.

HDL-2000은 풀밴드 고해상도 비디오 디스크 플레이어입니다.

비디오 카세트

W-VHS는 하이비전 프로그램의 홈 녹화를 허용했다.

「 」를 참조해 주세요.

이러한 시스템은 아날로그 TV 시스템을 대체하려고 했습니다.

관련 표준:

  • HD-MAC 시스템에서는 NICAM과 같은 오디오 코딩이 사용됩니다.
  • 4:2:2, 4:1:1 등으로 표시된 TV의 채도 서브샘플링...
  • ISDB

레퍼런스

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  2. ^ a b c Cianci, Philip J. (January 10, 2014). High Definition Television: The Creation, Development and Implementation of HDTV Technology. McFarland. ISBN 9780786487974 – via Google Books.
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외부 링크