니캄

NICAM
이 기사는 디지털 오디오 압축 양식에 관한 것이다. 미디어 콘텐츠 등급 평가 기관의 경우 네덜란드 시청각 미디어 분류 연구소를 참조하십시오.

NICAM(Near Instant Complexanded Audio Multiplex)은 디지털 오디오를 위한 초기 형태의 손실 압축이다. 원래 1970년대 초에 방송망 내의 포인트 투 포인트 연계를 위해 개발되었다.[1] 1980년대에 방송사들은 스테레오 TV 소리를 대중에게 전송하기 위해 NICAM 압축을 사용하기 시작했다.

역사

거의 즉각적인 컴판딩

그 생각은 1964년에 처음 설명되었다. 이 경우 아날로그-디지털 변환기(ADC) 이전과 디지털-아날로그 변환기(DAC) 이후 아날로그 신호에 '범위'를 적용하도록 했다.[2] ADC 이후와 DAC 이전에 전적으로 디지털 방식으로 컴파딩을 해야 했던 방송에 대한 이러한 적용은 1972년 BBC 연구 보고서에 기술되었다. [3]

점 대 점 링크

NICAM은 원래 방송사에 총 대역폭 2048kbit/s 내에서 6개의 고품질 오디오 채널을 제공하기 위한 것이었다. 이 수치는 E1 1차 멀티플렉스 요금과 일치하도록 선택되었으며, 이 요금을 사용하는 시스템은 계획된 PDH 국내외 통신망을 사용할 수 있다.

여러 나라에서 여러 유사한 시스템이 개발되었고, 1977/78년경 BBC 연구부는 그것들을 평가하기 위해 청취 테스트를 실시했다. 지원자는 다음과 같다.

  • A-law를 사용하여 14비트 선형 PCM 샘플을 10비트(14:10)로 압축한 RAI 시스템
  • Télédiffusion de France가 제안한 NICAM형 시스템(14:9)
  • NICAM-1(13:10)
  • NICAM-2(14:11)
  • NICAM-3(14:10)

NICAM-2는 최상의 음질을 제공했지만 프로그램 변조 노이즈를 비트 전송률을 희생하면서 불필요하게 낮은 수준으로 줄인 것으로 밝혀졌다. 이를 해결하기 위해 테스트 과정에서 제안했던 NICAM-3가 수상자로 선정됐다.[4][5]

오디오는 샘플링 속도 32kHz에서 14비트 펄스 코드 변조를 사용하여 인코딩된다.

대중에게 방송

NICAM의 두 번째 역할인 대중으로의 전송은 BBC에 의해 80년대에 개발되었다. 이 변형은 728 kbit/s 비트스트림 이후에 전송되는 NICAM-728로 알려져 있다. NICAM-3와 동일한 오디오 코딩 파라미터를 사용한다.

최초의 NICAM 디지털 스테레오 프로그램은 1986년 7월 18일 런던의 크리스탈 팰리스 송신소에서 BBC2로 방송되었던 제92회 프롬스의 첫날밤이었다. 비록 프로그램은 영국 송신기의 대다수가 5년 후가 될 때까지 BBC에서 스테레오로 방송되지 않았다.NICAM을 방송하기 위해 광고가 업그레이드되었고, 많은 수의 BBC 프로그램들이 스테레오로 만들어지고 있었다.

BBC는 1991년 8월 31일 토요일 영국에서 공개적으로 NICAM 스테레오 서비스를 시작했다(텔레비전에서는 1991년 참조). 다른 영국 방송사 ITV와 채널 4가 이 기능을 몇 달 전에 광고했음에도 불구하고 말이다. 채널 4는 1989년 2월 런던의 크리스탈 팰리스 송신기를 통해 훨씬 일찍 테스트를 시작했다.

ETS EN 300 163으로 표준화되었다.[6]

NICAM 공영 방송을 사용하는 국가 및 지역

PAL 및 SECAM TV 시스템을[7][8][9] 사용하여 NICAM을 구현한 유럽 국가(아시아 국가 한 곳뿐 아니라)가 여러 개임

일부 아시아 태평양 국가 및 지역은 NICAM을 구현했다.

  • 홍콩(일반적으로 광둥어와 영어/만다린/일본어/한국어 사운드트랙을 모두 포함하는 프로그래밍을 위한 이중 언어 사용, 2020년 12월 1일까지 돌비 AC-3 오디오 인코딩을 완료한 상태에서 DTMB로 전체 전환, NICAM은 그 날부터 역사화됨)
  • 싱가포르(DVB-T2 및 DVB-C로의 전체 전환 2019년 1월 1일까지 완료) NICAM은 그 날부터 역사적으로 변했다.)
  • 마카오
  • 광저우
  • 베이징(BTV)
  • 남아프리카 공화국(SABC1, SABC2, etv)
  • 말레이시아
    • 클랑밸리 주변에서 TV1, TV2, nTV7, 8TV, TV9에서 사용한다. TV3도 클랑밸리의 VHF 송신 주파수(채널 12)에는 NICAM을 사용하지만 UHF 송신 주파수(채널 29)에는 Zweikanalton을 사용한다. 2019년 아날로그 셧다운으로 니캄과 즈베이카날턴 방송이 구식이다.
  • 뉴질랜드(2013년 12월 1일까지 DVB-T로의 전체 전환 완료) NICAM은 그 날부터 역사적으로 변했다.)
  • 인도네시아
    • 인도네시아의 텔레비전 방송국들은 아날로그 텔레비전에 NICAM 스테레오를 사용한다. DVB-T2로의 전면 전환은 모든 아날로그 방송이 중단됨으로써 2020년까지 완료될 것으로 예상된다.
  • 태국.

일부 다른 나라들은 그 대신에 Zweikanalton 아날로그 스테레오를 사용한다. 따라서 아날로그 스테레오 변환이 시작된다.

작전

모노 "호환성"을 제공하기 위해 NICAM 신호는 사운드 캐리어 옆에 있는 서브캐리어에서 전송된다. 이것은 FM 또는 AM 일반 모노 사운드 캐리어가 모노럴 수신기에 의해 수신되도록 방치된다는 것을 의미한다.

NICAM 기반 스테레오-TV 인프라는 스테레오 TV 프로그램과 모노 "호환성" 사운드를 동시에 전송할 수 있으며, 완전히 다른 두세 개의 사운드 스트림을 전송할 수 있다. 이 후자 모드는 국제선 비행 중 영화에 사용되는 것과 유사한 방식으로 다른 언어로 오디오를 전송하는데 사용될 수 있다. 이 모드에서는 수신기에서 '소리 선택' 컨트롤을 작동시켜 콘텐츠를 시청할 때 들을 사운드 트랙을 선택할 수 있다.


PAL 시스템에 있는 NICAM의 스펙트럼이다. SECAM L 시스템에서는 NICAM 사운드 캐리어가 AM 사운드 캐리어 이전인 5.85MHz이고, 비디오 대역폭은 6.5MHz에서 5.5MHz로 감소한다.

NICAM은 현재 다음과 같은 가능성을 제공하고 있다. 이 모드는 데이터 스트림에 3비트 유형 필드를 포함시켜 자동으로 선택된다.

  • 디지털 스테레오 사운드 채널 1개.
  • 완전히 다른 두 개의 디지털 모노 사운드 채널.
  • 디지털 모노 사운드 채널 1개 및 352kbit/s 데이터 채널.
  • 704 kbit/s 데이터 채널 1개

다른 네 가지 옵션은 나중에 구현할 수 있다. 그러나 이 중 처음 2개만 일반적으로 사용되고 있는 것으로 알려져 있다.

NICAM 패킷 전송

NICAM 패킷(헤더 제외)은 전송 전에 9비트 의사 임의 비트 생성기로 스크램블된다.

  • 이 의사 무작위 생성기의 위상은 반복 주기가 511비트로 비트스트림을 산출한다.
  • 의사 난수 발생기의 다항식은 x + + 1 x
  • 의사 무작위 생성기는 로 초기화된다

NICAM 비트스트림을 백색 노이즈처럼 보이게 하는 것은 중요한데, 이는 인접한 TV 채널의 신호 패터링을 감소시키기 때문이다.

  • NICAM 헤더는 앞다퉈서는 안 된다. 이는 NICAM 데이터 스트림을 잠그고 수신기에서 데이터 스트림을 다시 동기화하기 위해 필요하다.
  • 각 NICAM 패킷의 시작 시 의사 임의 비트 생성기의 시프트 레지스터가 모든 시프트 레지스터로 재설정된다.

NICAM 전송 문제

전송 체인의 NICAM 오디오 처리와 관련된 몇 가지 잠재적인 문제가 있다.

  • NICAM(컴팩트 디스크 표준과 달리)은 32kHz에서 14비트 오디오를 샘플링한다.
  • 인코더의 안티앨리어싱 필터로 인해 NICAM 사운드 채널의 주파수 상한은 15kHz이다.
  • 기존의 14비트 PCM 오디오 샘플은 디지털 방식으로 10비트로 확장되어 전송된다.
  • NICAM 오디오 샘플은 32개의 블록으로 나뉜다. 한 블록의 모든 샘플이 가장 유의미한 비트가 모두 0일 정도로 조용한 경우, 이러한 비트는 손실 없이 폐기될 수 있다.
  • 더 큰 샘플에서는 가장 덜 중요한 비트 중 일부가 잘려서 들리지 않을 것이라는 희망을 가지고 있다.
  • 각 블록에 대한 3비트 제어 신호는 폐기된 비트를 기록한다.
  • 디지털 컴파딩(CCITT J.17 프리 임파시스 곡선을 사용)을 통해 인코딩 및 디코딩 알고리즘이 완벽하게 추적할 수 있도록 보장한다.

NICAM 반송파 전원

ITU (및 CCITT) 표준은 NICAM 신호의 전력 수준이 비전 통신사의 전력과 관련하여 -20dB이어야 한다고 명시한다.

  • FM 모노 사운드 캐리어 레벨은 -13dB 이상이어야 한다.
  • (AM 또는 FM 변조 반송파와는 달리) QPSK NICAM 반송파가 이산 주파수에서 방출되지 않기 때문에 NICAM 신호의 변조 레벨을 측정하기가 어렵다.

스펙트럼 분석기로 측정할 때 캐리어(L)의 실제 수준은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있다.

L(NICAM) = L(측정) + 10 로그(R/B)WAnalyser) + K

  1. L(NICAM) = NICAM 반송파의 실제 수준 [dBμV]
  2. L(측정) = NICAM 캐리어 측정 레벨 [dBμV]
  3. R = 신호 [kHz]의 -3dB 대역폭
  4. BWAnalyser = 스펙트럼 분석기의 대역폭 [kHz]
  5. K = 스펙트럼 분석기의 로그 폼 계수 ~2dB

참고: BWAnalyser가 R보다 크면 공식은 L(NICAM) = L(측정) + K가 된다.

다른 특징들

NICAM 샘플링은 컴팩트 디스크 또는 MP3, AAC 또는 Ogg 오디오 장치의 코덱 수준에서 일반적으로 사용되는 표준 PCM 샘플링이 아니다. NICAM 샘플링은 Adaptive Differential Pulse Code Modulation(어댑티브 차동 펄스 코드 변조) 또는 A-law(A-law)와 더 밀접하게 유사하며, 확장되고 빠르게 수정할 수 있는 동적 범위를 결합한다.

2의 보완 서명

두 사람의 보완 서명 방법은 다음과 같이 사용된다.[10]

  • 01111111111111은 양의 전체 척도를 나타낸다.
  • 10000000000000은 음의 전체 척도를 나타냄

±0 V에는 3개의 이항 표현이 있다.

  • 00000000000001은 +/- 구분이 없는 0V를 나타낸다. 이는 무성 물질의 전송에 의한 DC 패턴의 출현을 줄이기 위한 방법에서 비롯되었을지도 모른다.
  • 000000000000000000은 +/- 구분이 없는 0V를 나타낸다.
  • 11111111111111은 +/- 구분이 없는 0V를 나타낸다.

패리티 점검이 10비트 중 6비트로만 제한됨

사운드 샘플에 대한 패리티 보호를 강화하기 위해 패리티 비트는 각 NICAM 샘플의 상위 6비트에서만 계산된다. 초기 BBC NICAM 연구는 최소 4비트의 수정되지 않은 오류가 패리티 보호 10비트를 모두 보호함으로써 제공되는 전체적인 보호 감소보다 더 바람직하다는 것을 보여주었다.

녹음

VCR

주요 기사: 비디오카세트 녹음기

VHS와 Betamax 홈 비디오 카세트 레코더(VCR)는 처음에는 고정된 선형 녹음 헤드를 사용해 오디오 트랙을 녹음했을 뿐이며, 이는 NICAM 오디오 녹음에 적합하지 않았다. 이는 음질을 크게 제한했다. 후에 많은 VCR은 고품질 스테레오 오디오 녹음을 추가 기능으로 포함시켰는데, 이 기능에서 들어오는 고품질 스테레오 오디오 소스(일반적으로 FM 라디오 또는 NICAM TV)는 일반적인 오디오 및 비디오 VCR 트랙 외에 비디오 시에 사용되는 동일한 고대역폭 헬리컬 스캐닝 기법을 사용하여 주파수를 변조하고 녹음했다.gnal. 풀사이즈 VCR은 이미 테이프를 완전히 사용했기 때문에 고품질 오디오 신호는 추가 헬리컬 스캔 헤드와 깊이 멀티플렉싱을 사용하여 비디오 신호 아래 대각선 방향으로 녹음되었다. 또한 이전과 같이 선형 트랙에 모노 오디오 트랙(그리고 일부 기계에서는 비 NICAM, 비 Hi-Fi 스테레오 트랙)을 녹음하여 비 Hi-Fi VCR에서 재생할 때 하이파이 기계에서 만든 녹음의 역호환성을 보장했다.

그러한 장치는 종종 "하이파이 오디오", "오디오 FM" / "AFM"("주파수 변조"를 나타내는 FM)으로 설명되었고, 때로는 비공식적으로 "니캄" VCR로 설명되기도 했다(니캄 방송 오디오 신호 녹화에 사용되었기 때문이다). 표준 오디오 트랙도 녹음된 이후 비 하이파이 VCR 플레이어와 호환성을 유지했으며, 주파수 범위가 우수하고 주파수 응답이 평탄해 오디오 카세트 테이프의 대안으로 사용되기도 했다.

DVD

비디오 모드(DVD-Video와 호환)로 녹화하는 동안 대부분의 DVD 레코더는 표준에서 허용하는 3개 채널(Digital I, Digital II, Analogic mono) 중 하나만 녹화할 수 있다. DVD-VR과 같은 새로운 표준은 모든 디지털 채널을 (스테레오 및 2개 국어로 모두) 녹화할 수 있는 반면, 모노 채널은 손실된다.

플래시 메모리 및 컴퓨터 멀티미디어

컴퓨터의 디지털 미디어 코덱은 종종 NICAM을 다른 디지털 오디오 형식으로 변환하여 드라이브 공간을 압축한다.

참고 항목

참조

  1. ^ Croll, M.G., Osborn, D.W.와 C.R. (1974), 디지털 사운드 신호: 현재의 BBC 배급 시스템과 디지털 컴플렉싱에 의한 비트 레이트 인하 제안. IEE 회의 간행물 번호 119, 페이지 90-96
  2. ^ 바틀렛, C.J.C.와 그레스츠크, J.(1964)는 오후의 시스템으로 컴판딩한다. 통신 네트워크의 전송 측면에 관한 심포지엄, IEE 1964, 페이지 183–186.
  3. ^ 오스본, D.W. (1972) 디지털 사운드 신호: 순간 및 기타 고속 컴패딩 시스템의 추가 조사. BBC 리서치 챕터. 보고서 1972/31.
  4. ^ Jones, A.H. (1978년), 지점간 전송을 위한 오디오 신호의 디지털 부호화. IEE 회의 간행물 번호 166, 페이지 25–28
  5. ^ Gilchrist, N.H.C. (1978) 디지털 사운드 신호: 고품질 사운드 신호에 대한 5개의 컴플렉싱 시스템의 성능을 비교하는 테스트. BBC 연구부 보고서 1978/26.
  6. ^ ETSI EN 300 163, (이전: EBU T 3266)
  7. ^ "Broadcasting System Details". University of Surrey – Department of Electronic Engineering. Archived from the original on December 5, 2010. Retrieved 2007-08-30.
  8. ^ 아날로그 TV 기술
  9. ^ 월드 와이드 TV 표준
  10. ^ Steve Hosgood. "All You Ever Wanted to Know About NICAM but were Afraid to Ask". Archived from the original on February 14, 2005. Retrieved 2007-08-30.

추가 읽기

외부 링크

관련 웹 사이트 또는 기술 설명