Многоканальный телевизионный звук ( MTS ) — это метод кодирования трех дополнительных аудиоканалов в аналоговые звуковые носители 4,5 МГц в System M и System N. Он был разработан Комитетом по системам вещательного телевидения, отраслевой группой, и в результате иногда известен как BTSC .
MTS работала, добавляя дополнительные аудиосигналы в пустые части телевизионного сигнала. MTS допускала до четырех аудиоканалов. Обычно транслировалось два для создания левого и правого стереоканалов. Дополнительная вторая аудиопрограмма (SAP) могла использоваться для трансляции других языков или совершенно другого звука, например, предупреждений о погоде, к которым пользователь мог получить доступ, как правило, с помощью кнопки на своем пульте дистанционного управления . Четвертый канал, PRO , использовался только вещателями.
Первоначальная работа по проектированию и тестированию стереофонической аудиосистемы началась в 1975 году, когда Telesonics обратилась к чикагской общественной телевизионной станции WTTW . В то время WTTW производила музыкальное шоу под названием Soundstage и транслировала стереоаудиомикс на местные FM- станции. Telesonics предложила способ отправлять тот же стереоаудио по существующим телевизионным сигналам, тем самым устраняя необходимость в FM-синхронизации.
Telesonics и WTTW сформировали рабочие отношения и начали разрабатывать систему, которая была похожа на FM-стереомодуляцию. Двенадцать инженеров студии и передатчика WTTW добавили необходимый опыт вещания к отношениям. Система Telesonics была протестирована и усовершенствована с использованием передатчиков WTTW на башне Sears Tower .
В 1979 году WTTW установила главный стереокоммутатор Grass Valley и добавила второй аудиоканал к микроволновому STL (Studio Transmitter Link). К тому времени инженеры WTTW дополнительно разработали стереозвук на видеомагнитофонах на своем заводе, используя раздельные головки аудиодорожек, изготовленные по их спецификациям, внешнюю электронику записи и шумоподавление Dolby , что позволило записывать и редактировать Soundstage электронным способом. Кроме того, для создания и микширования музыки также использовался 24-дорожечный аудиорекордер Ampex MM1100. Станции-члены PBS , которые хотели передавать Soundstage в стерео, были снабжены четырехдорожечной (левая, правая, вертикальный привод и временной код ) аудиокассетой, которую можно было синхронизировать с видеомашинами в этих городах.
В процессе одобрения FCC несколько производителей обратились в FCC для рассмотрения. Наиболее заметными из них были Electronic Industries Alliance (EIA) и Japanese EIA, которые попросили включить их в качестве представителей своих членов на этапах тестирования и спецификации процесса одобрения. Инженеры WTTW помогли установить стандарты для частотной характеристики , разделения и других видов использования спектра. Они также предоставили исходный материал программы, используемый для тестирования, и поддерживали цепочку вещания. Для выбора 12 различных стереопрограмм для тестирования использовался 24-дорожечный аудиорекордер 3M . В качестве источника для всех испытаний конкурирующих систем использовались завод и лаборатория Matsushita Quasar TV, расположенные к западу от Чикаго. После тестирования возникло несколько вопросов о достоверности некоторых тестов, и начался второй раунд тестирования.
WTTW установил прототип стереомодулятора Broadcast Electronics в октябре 1983 года и начал постоянное вещание в стерео, используя систему Telesonics до принятия правил Федеральной комиссии по связи (FCC) для системы BTSC. MTS была официально принята FCC 23 апреля 1984 года. Следуя рекомендациям EIA и FCC, модулятор BE был модифицирован для соответствия спецификациям BTSC и к августу 1984 года использовался на WTTW постоянно.
Спорадическая сетевая передача стереозвука началась на NBC 26 июля 1984 года с The Tonight Show Starring Johnny Carson , хотя в то время только флагманская станция сети в Нью-Йорке, WNBC , имела возможность стереовещания; [1] 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, присоединившейся в 1987 году, причем к концу 1994 года все четыре сети имели все свои прайм-таймовые расписания в стерео ( WB и UPN запустили следующий сезон со всеми своими составами в стерео). Одной из первых телевизионных приемных систем, включавших возможность BTSC, была RCA Dimensia , выпущенная в 1984 году. [2]
С 1985 по 2000 год сети отображали отказ от ответственности «в стерео (где доступно)» в начале стереопрограмм, иногда используя маркетинговые теги, такие как «StereoSound» CBS, чтобы описать их учреждение стереосервиса. Сети в Канаде и Мексике, которые также использовали видеостандарт NTSC, использовали звук MTS, когда он был доступен.
Как компонент стандарта NTSC, MTS больше не используется в полномасштабном телевизионном вещании в США после перехода на DTV 12 июня 2009 года в США . Он по-прежнему используется в LPTV и в аналоговом кабельном телевидении . [ требуется ссылка ] Все конвертеры с купонами (CECB) должны выводить стереозвук через разъемы RCA , но MTS является просто необязательным для модулятора RF , который содержит каждый CECB. NTIA заявила, что MTS был сделан необязательным из соображений стоимости; [3] это могло быть связано с убеждением, что MTS по-прежнему требовала выплаты роялти корпорации THAT, что больше не соответствует действительности, за исключением некоторых цифровых реализаций. [4]
THAT создал страницы для потребителей о переходе на DTV и о том, как он влияет на MTS. [5] На сайте ситуация описывается следующим образом: большинство потребителей с CECB в конечном итоге получат монофонический звук на ТВ, поскольку широко распространены только радиочастотные соединения, а MTS является необязательным (и редким) для CECB.
Первоначальные североамериканские телевизионные стандарты предусматривали значительную полосу пропускания для аудиосигнала, 0,5 МГц, хотя сам аудиосигнал был определен как простирающийся от 50 Гц до 15 000 Гц. Это было сосредоточено на аудиосигнале несущей на 4,5 МГц выше видеосигнала и давало 25 кГц по обе стороны от несущей, используя только 15 кГц из нее. [6]
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 были вытеснены в нижнюю боковую полосу аудио . Поскольку аудиосигнал был сосредоточен в канале 0,5 МГц, а нижние 0,25 МГц были частично перекрыты оставшимся видеосигналом, верхние 0,25 МГц остались в значительной степени пустыми. [6]
MTS работала, добавляя новые сигналы в свободную часть этого верхнего распределения 0,25 МГц. Исходный аудиосигнал был оставлен в покое и транслировался так, как это было всегда. В MTS 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 быть принят любым телевизором NTSC даже без стереосхемы. [6]
Затем добавляется второй канал, стереоподканал, центрированный на 31,468 кГц и расширяющийся на 15 кГц с каждой стороны. Это оставило небольшой зазор между основным и стереосигналом на 15,734 кГц. Этот пилотный сигнал также известен как «H» или «1H», и его частота выбирается так, чтобы быть гармоникой сигнала горизонтальной развертки видео, чтобы его можно было точно воссоздать из видеосигнала с помощью фазовой автоподстройки частоты . Если на частоте 1H присутствует какой-либо сигнал, телевизор знает, что присутствует стереоверсия сигнала. [6]
Стерео подканал состоял из тех же двух аудиосигналов, L и R, но смешанных в противофазе для получения сигнала «L–R» или «разницы». Этот сигнал отправляется с более высокой амплитудой и кодируется с использованием сжатия dbx для снижения высокочастотного шума. Чтобы снизить общую среднюю мощность, несущая не отправляется (что означает, что на этой частоте нет постоянно включенного сигнала). При приеме приемник использует видеосигнал для создания пилотного 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 носитель воссоздается путем добавления к нему 2H. Затем этот сигнал распаковывается из своего формата dbx, а затем подается вместе с исходным основным сигналом на стереодекодер. [6] FM стерео радио работает таким же образом, отличаясь главным образом тем, что эквивалент сигнала H составляет 19 кГц, а не 15,734.
SAP, если присутствует, центрируется на 5H, но кодирует монофонический сигнал с более низкой точностью воспроизведения и амплитудой. [6] Сигнал PRO также кодируется на 7H. Сигнал, использующий все четыре канала, распространяется только примерно на половину доступной полосы пропускания в исходной верхней боковой полосе звука.
Вторая аудиопрограмма (SAP) также является частью стандарта, предоставляя другой язык , службу описания видео , такую как DVS , или совершенно отдельную службу, такую как кампусная радиостанция или weatheradio . Эта поднесущая имеет горизонтальную синхронизацию 5x и также закодирована dBx.
Третий канал PRO (профессиональный) предоставляется для внутреннего использования станцией и может обрабатывать аудио или данные. Канал PRO обычно используется для электронного сбора новостей во время новостных трансляций для связи с удаленным местоположением (например, репортером на месте), который затем может общаться через удаленную связь с телевизионной станцией . Специализированные приемники для канала PRO обычно продаются только профессионалам в области вещания. Эта поднесущая имеет горизонтальную синхронизацию 6,5x.
Сигналы MTS передаются на телевизионный приемник путем добавления пилот-тона 15,734 кГц к сигналу. Пилот-сигнал MTS блокируется или выводится из сигнала горизонтальной синхронизации, используемого для блокировки видеодисплея. Изменения фазы или частоты горизонтальной синхронизации, таким образом, передаются в аудио. Передатчики UHF, использовавшиеся в 1984 году, как правило, имели значительные фазовые ошибки, внесенные в этот сигнал, что делало передачу стереозвука на станциях UHF того времени практически невозможной. Более поздние усовершенствования передатчиков UHF минимизировали эти эффекты и позволили осуществлять стереопередачу для этих станций.
Большинство FM-приемников способны принимать аудиочасти 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 радиоприемники не могут декодировать MTS.
В идеальных условиях MTS Stereo лучше по производительности, чем стандартный VHF FM stereo. [ необходима цитата ] Как в FM Stereo, так и в MTS подканал LR модулируется двухполосной AM. Известно, что AM восприимчив к помехам, и шумоподавление в подканале помогает улучшить SNR по сравнению со стандартным FM-вещанием. Информация о подканале кодируется dbx для улучшения звука с типичным SNR более 50 дБ. За счет добавления шумоподавления только к подканалу была сохранена полная моносовместимость. Зрители , у которых были монотелевизоры, слышали обычный звук, ограниченный только полосой пропускания 15 кГц.
Первоначальные спецификации требовали эллиптического фильтра кирпичной стены в каждом из аудиоканалов перед кодированием. Частота среза этого фильтра составляла 15 кГц, чтобы предотвратить любые помехи горизонтальной синхронизации (15,734 кГц) от кодирования в аудио. Однако производители модуляторов использовали фильтры с более низкой частотой среза по своему усмотрению, также снижая стоимость аудиофильтров. Обычно они выбирали 14 кГц, хотя некоторые использовали фильтры с частотой до 12,5 кГц. Эллиптический фильтр был выбран за наибольшую полосу пропускания с наименьшими фазовыми искажениями на частоте среза. Для сравнения, стандартные FM-модуляторы фильтруют аудио на немного более высоких частотах, но все равно должны защищать пилот-сигнал 19 кГц. Фильтр, используемый во время тестирования EIA/FCC, имел характеристику, которая составляла −60 дБ на частоте 15,5 кГц. Поскольку в то время была распространена трансформаторная аудиосвязь, нижний предел частоты был установлен на уровне 50 Гц, хотя модуляторы без трансформаторных входов были плоскими по крайней мере до 20 Гц.
Типичное разделение было лучше 35 дБ. Однако для достижения этой спецификации необходимо было соответствие уровня между каналами. Уровни левого и правого аудио должны были соответствовать менее чем в 0,1 дБ для достижения указанного разделения.
Поддержание фазовой стабильности горизонтальной синхронизации необходимо для хорошего звука в процессе декодирования. Во время передачи фаза горизонтальной синхронизации может меняться в зависимости от уровней изображения и цветности. ICPM (модуляция фазы случайной несущей), мера стабильности передаваемой фазы, должна быть менее 4,5% для лучшего декодирования аудиоподканала. Это было большей проблемой для передатчиков UHF того времени. Многорезонаторные клистронные усилители RF того времени обычно имели ICPM выше 7%. Это делало передачу стереосигнала MTS на UHF невозможной. Более поздние конструкции передатчиков UHF улучшили производительность ICPM и позволили передавать стереосигнал MTS.
Из-за использования компандирования dbx каждое телевизионное устройство, которое декодировало MTS, изначально требовало выплаты роялти — сначала dbx, Inc. , затем THAT Corporation, которая отделилась от dbx в 1989 году и приобрела ее патенты MTS в 1994 году; однако эти патенты истекли во всем мире в 2004 году. [7] 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 лицензия от THAT не требуется для всех аналоговых и некоторых цифровых реализаций MTS. [4]
Несколько стран за пределами Северной Америки, использующих стандарт NTSC , приняли формат MTS для своих аналоговых систем, включая Чили , Колумбию , Тайвань и Филиппины . Япония приняла свой собственный стандарт EIAJ MTS в рамках своего собственного внутреннего варианта NTSC . Две страны, Бразилия и Аргентина , использовали стандарт MTS с альтернативными стандартами PAL .