Мультиплексированные аналоговые компоненты

Стандарт аналогового телевидения 1980-х годов

Одновременная передача PAL всех элементов телевизионного изображения и мультиплексная передача элементов телевизионного изображения с помощью D2-MAC.

625-строчный MAC-сигнал. Слева направо: цифровые данные, цветность и яркость. Отображаются оба поля (нечетные и четные строки).

Мультиплексированные аналоговые компоненты ( MAC ) представляли собой стандарт аналогового телевидения , в котором компоненты яркости и цветности передавались отдельно. ^{[1] [2]} Это было развитием старых систем цветного телевидения (таких как PAL или SECAM ), в которых существовала интерференция между цветностью и яркостью.

Первоначально MAC был предложен в 1980-х годах ^[2] для использования в общеевропейской наземной системе HDTV . Испытания наземной передачи были проведены во Франции, хотя система никогда не использовалась для этой цели. Были разработаны различные варианты, известные под общим названием « семейство MAC/packet ». ^[3]

В 1985 году Европейский вещательный союз (EBU) рекомендовал MAC для спутникового и кабельного вещания с конкретными вариантами для каждой среды. C-MAC/пакет был предназначен для прямого спутникового вещания (DBS) , D-MAC/пакет для широкополосного кабеля и D2-MAC/пакет как для DBS, так и для узкополосного кабеля. ^{[3] [4] [5]}

История

Первоначально MAC был разработан Независимым управлением вещания ^{[6] [7]} в начале 1980 года как система для доставки высококачественного изображения через спутники прямого вещания, которая не зависит от выбора европейскими странами стандарта наземного цветового кодирования. ^[8]

В 1982 году ^[6] MAC был принят в качестве формата передачи для будущих телевизионных услуг DBS в Великобритании, ^[7] в конечном итоге предоставленных British Satellite Broadcasting . В следующем году MAC был принят EBU в качестве стандарта для всех передач DBS. ^[3]

К 1986 году, несмотря на то, что существовало два варианта (D-MAC и D2-MAC), одобренные разными странами, Директива ЕС наложила MAC на национальные вещательные компании DBS. Обоснование заключалось в том, чтобы обеспечить переход от аналоговых форматов (PAL и SECAM) к будущему HD и цифровому телевидению , ставя европейских производителей телевизоров в привилегированное положение в предоставлении необходимого оборудования.

Однако в это время также запускалась спутниковая система Astra (первый спутник Astra 1A был запущен в 1989 году), работающая за пределами требований MAC MAC, поскольку она не является спутником DBS. ^{[9] [10]}

Несмотря на дальнейшее давление со стороны ЕС (включая директиву об обязательном использовании MAC в телевизорах и субсидии вещательным компаниям, использующим MAC), большинство вещательных компаний за пределами Скандинавии предпочитали более низкую стоимость оборудования PAL, и система имела ограниченное распространение. ^[11]

В 2000-х годах использование D-MAC и D2-MAC прекратилось, когда спутниковое вещание перешло на формат DVB-S . ^[12]

Варианты трансляции

Существует несколько вариантов вещания в зависимости от способа мультиплексирования цифровых сигналов с сигналом машинного зрения MAC. ^[13]

• A-MAC был разработан как испытательный стенд для концепции MAC. Он никогда не использовался ни одной телекомпанией, но со временем превратился в S-MAC.
• B-MAC использовался в Южной Африке ^[14] компанией Multichoice , в Австралии ^[15] компанией Optus , в США компанией Primestar и Службой радио и телевидения американских вооруженных сил . Он также использовался в некоторых частях Азии до 2005 года, когда его заменило цифровое сжатие.
• Для C-MAC требовалась полоса пропускания около 22 МГц, ^[16] что делало проблематичным вещание. Он мог передавать восемь высококачественных (полоса пропускания 15 кГц) звуковых каналов. ^[17] У него есть широкоэкранный обратно совместимый вариант под названием E-MAC .
• D-MAC был британским стандартом, используемым Британской спутниковой телерадиовещательной компанией для спутникового вещания, для которого требовалась полоса пропускания примерно 10,5 МГц. ^[16] Он мог передавать восемь высококачественных (полоса пропускания 15 кГц) звуковых каналов. ^[17] Он использовался в Норвегии компанией NRK , передавая 3 радиоканала и 1 телеканал на одном канале D-MAC.
• D2-MAC уменьшает требуемую полосу пропускания до 7,8 МГц, позволяя использовать систему для кабельного и спутникового вещания. ^{[16] [18] [19]} Он мог передавать четыре аудиоканала высокого качества (полоса пропускания 15 кГц) ^[17] или восемь аудиоканалов более низкого качества. ^[16] Он был принят скандинавскими, немецкими и французскими спутниковыми вещателями ( CNBC Europe , TV3 (Швеция) , TV3 (Дания) , EuroSport , NRK 1 , TV-Sat 2 , TDF 1 , TDF 2 и т. д.). ^{[20] [21] [22] [23] [24] [25]} Система использовалась до июля 2006 года в Скандинавии и до середины 1990-х годов для немецких и французских звуковых каналов. ^[2] Некоторые кабельные системы все еще могут использовать D2-MAC в Европе и Азии.
• HD-MAC был ранним стандартом телевидения высокой четкости, допускавшим разрешение 2048x1152.

Студийные (невещательные) варианты MAC

S-MAC или Studio MAC — это нешироковещательный вариант, используемый в основном в Северной Америке. Основными преимуществами этого варианта являются:

• Обработка компонентных сигналов NTSC дает лучшие результаты (изображение более высокого качества), чем непосредственное манипулирование NTSC – отсюда необходимость создания S-MAC.
• Невозможно смешивать стандартные сигналы MAC в студийной среде, поскольку компоненты (RY) и (BY) передаются по чередующимся линиям.
• Подход S-MAC к сокращению полосы пропускания, подобный SECAM , является техническим неудобством, но на большинство пользователей студий это не влияет.
• В S-MAC яркость сжимается в соотношении 2:1, а два сигнала цветности — в соотношении 4:1, так что все три могут занимать одну и ту же строку.
• Полоса обзора S-MAC составляет 11 МГц, что всего в 2,8 раза больше, чем полоса пропускания изображения NTSC , равная 4,2 МГц.
• S-MAC может передаваться по одному каналу и без потерь преобразовываться в C-MAC и обратно на любом этапе.
• S-MAC хорошо подходит для приложений СНГ (также известных как грузовики для сбора новостей).

Технический обзор

MAC передает данные яркости и цветности отдельно по времени ^[26] , а не отдельно по частоте (как это делают другие форматы аналогового телевидения , такие как композитное видео ). Это позволяет полностью разделить компоненты. Сигналы также сжимаются по времени (с соотношением 3:2 для яркости и 3:1 для цветности), и два сигнала цветового различия передаются по чередующимся линиям, ^{[27] [26]} еще больше увеличивая сжатие. Цветовое пространство представляло собой YPbPr ^[27] с компонентом яркости и компонентами цветности красно-синего цветового различия.

Аудио и скремблирование (выборочный доступ)

• Аудио в формате, аналогичном NICAM , передавалось в цифровом виде, а не в виде поднесущей FM.
• Стандарт MAC включал стандартную систему скремблирования EuroCrypt , предшественник стандартной системы шифрования DVB-CSA.

Технические детали

В MAC цвет кодируется с использованием цветового пространства YPbPr . ^[27] Яркость ( ) получается из красного, зеленого и синего ( ) после гамма-коррекции (формула аналогична PAL ): ^[27] ${\displaystyle Y'}$ ${\displaystyle R',G',B'}$ ${\displaystyle Y'=0.2997R'+0.587G'+0.1145B'}$

Информация о цвете вычисляется на основе различий и генерирует два сжатых и взвешенных сигнала цветоразности, известных в старых справочниках MAC как и или и . ^[27] Во избежание путаницы, а также поскольку сигналы являются аналоговыми и биполярными, эти термины были заменены на и . ^[27] ${\displaystyle B-Y}$ ${\displaystyle R-Y}$ ${\displaystyle E'{\scriptstyle {\text{Um}}}}$ ${\displaystyle E'{\scriptstyle {\text{Vm}}}}$ ${\displaystyle C{\scriptstyle {\text{B}}}}$ ${\displaystyle C{\scriptstyle {\text{R}}}}$ ${\displaystyle P{\scriptstyle {\text{B}}}}$ ${\displaystyle P{\scriptstyle {\text{R}}}}$

${\displaystyle P'{\scriptstyle {\text{B}}}}$и используются для передачи цветности . Для C-MAC, D-MAC и D2-MAC применяются следующие формулы: ${\displaystyle P'{\scriptstyle {\text{R}}}}$

• ${\displaystyle P'{\scriptstyle {\text{B}}}=0.733(B'-Y')}$
• ${\displaystyle P'{\scriptstyle {\text{B}}}=0.733(-0.299R'-0.587G'-0.886B')}$
• ${\displaystyle P'{\scriptstyle {\text{B}}}=0.2192R'-0.4303G'+0.6495B'}$
• ${\displaystyle P'{\scriptstyle {\text{R}}}=0.927(R'-Y')}$
• ${\displaystyle P'{\scriptstyle {\text{R}}}=0.927(0.701R'-0.587G'-0.114B')}$
• ${\displaystyle P'{\scriptstyle {\text{R}}}=0.6498R'-0.5441G'-0.1057B'}$

Диапазон сигнала яркости составляет от -0,5 до 0,5 В; Сигналы цветового различия варьируются от -0,65 до 0,65 вольт.

В следующей таблице перечислены основные технические параметры различных вариантов MAC: ^[28]

Инновации в системе MAC

Математический:

• A-MAC доказал математический принцип, согласно которому разделение изображения и цвета для телевизионной передачи технологически жизнеспособно.

Вещательная инженерия:

• Аудиоподсистема MAC очень похожа на NICAM , настолько, что используются идентичные наборы микросхем.

• Спутниковое вещание D-MAC обеспечило первое широкоэкранное телевидение в Европе, а HD-MAC обеспечило первое вещание HDTV в 1992 году.

Технические проблемы

Хотя метод MAC обеспечивает превосходное качество видео (аналогично улучшению компонентного видео по сравнению с композитным в DVD-плеере), его основным недостатком было то, что это качество достигалось только тогда, когда передаваемые видеосигналы оставались в компонентной форме от источника. к передатчику. Если бы на каком-либо этапе видео пришлось обрабатывать в составной форме, необходимые процессы кодирования/декодирования серьезно ухудшили бы качество изображения.

• Наземные телевещательные компании никогда не могли в полной мере воспользоваться преимуществами качества изображения MAC из-за множества взаимодействий между их трактами композитного и компонентного сигнала.
• Вещатели Direct to Home и TVRO смогли воспользоваться улучшенным качеством изображения MAC, поскольку их студии и средства маршрутизации были гораздо менее сложными.
• Успех звука NICAM для наземного телевидения можно объяснить успехом технологии MAC. Аудиоподсистема MAC по конструкции и функциям практически идентична NICAM .

Страны и территории, которые использовали MAC

Это список стран, которые использовали стандарт MAC для телевещания:

•  Южная Африка ^[29]
•  Австралия ^[30]
•  Великобритания ^{[31] [7] [16]}
•  Норвегия ^{[32] [33]}
•  Германия ^[33]
•  Франция ^[33]
•  США

Технологическое устаревание

Поскольку подавляющее большинство телевизионных станций и подобных установок были подключены только для композитного видео , установка передатчика MAC в конце цепочки привела к ухудшению качества передаваемого изображения, а не к его улучшению.

По этой и другим техническим причинам системы MAC так и не завоевали популярность у вещательных компаний. Технология передачи MAC устарела из-за появления радикально новых цифровых систем (таких как DVB-T и ATSC ) в конце 1990-х годов.

Смотрите также

Системы телепередачи:

• Аналоговые телевизионные системы высокой четкости
• PAL , чем попыталась заменить технология MAC
• SECAM , чем попыталась заменить технология MAC
• DVB-S , технология MAC была заменена этим стандартом.
• DVB-T , технология MAC была заменена этим стандартом.

Рекомендации

1. Ассамблея радиосвязи МСЭ (1992). РЕКОМЕНДАЦИЯ МСЭ-R BO.650-2 — Стандарты для обычных телевизионных систем спутникового вещания на каналах, определенных Приложением 30 Регламента радиосвязи (PDF) . п. 18.
2. Правительство Канады, Общественные работы и государственные услуги Канады (8 октября 2009 г.). «D2-MAC [1 запись] — TERMIUM Plus® — Поиск — TERMIUM Plus®». www.btb.termiumplus.gc.ca .
3. Мертенс, Анри; Вуд, Дэвид (1 февраля 1986 г.). «Стандарты, предложенные EBU для спутникового вещания и кабельного распространения». Журнал Института инженеров электроники и радио . 56 (2): 53–61. doi : 10.1049/jiere.1986.0020 – через digital-library.theiet.org.
4. Правительство Канады, Общественные работы и государственные услуги Канады (8 октября 2009 г.). «D2-MAC [1 запись] — TERMIUM Plus® — Поиск — TERMIUM Plus®». www.btb.termiumplus.gc.ca .
5. «Глоссарий и сокращения». Информационное общество Европы . 9 февраля 2006 г. Архивировано из оригинала 9 февраля 2006 г. Проверено 19 марта 2023 г.
6. Робсон, TS (19 сентября 1982 г.). «Почему IBA говорит MAC для Европы». Электроника и энергетика . 28 (9): 578–580. doi :10.1049/ep.1982.0302 – через IEEE Xplore.
7. JN, Слейтер (1991). Современные телевизионные системы: от HDTV и не только (PDF) . п. 60. ИСБН 0-203-26370-7.
8. «Мировые стандарты и формы сигналов аналогового телевидения - стандарты цвета» . www.pembers.freeserve.co.uk . Архивировано из оригинала 21 февраля 2014 года.
9. Кляйнштойбер, Ганс (2 ноября 2016 г.). «Новые медиатехнологии в Европе: политика спутникового телевидения, HDTV и DAB». Обзор ирландской коммуникации . 5 (1). дои : 10.21427/D7FB12. ISSN  0791-0010.
10. Кригер, Йорн; Форрестер, Крис (2011), Форрестер, Крис (редактор), «07 Astra выходит на немецкий рынок», Высоко над: нерассказанная история Astra, ведущей спутниковой компании Европы , Берлин, Гейдельберг: Springer, стр. 100–107, дои : 10.1007/978-3-642-12009-1_7, ISBN 978-3-642-12009-1, получено 19 марта 2023 г.
11. Пошон, Б. (1992). «Аналоговое телевидение высокой четкости в Европе. Каковы ключевые проблемы аналоговых систем телевидения высокой четкости/EDTV?» (PDF) . Технический обзор EBU . Осень 1992 года: 7.
12. High выше Broadgate (апрель 2010 г.).
13. Отчет 1074-1 - Спутниковая передача мультиплексированных аналоговых компонентных (MAC) видеосигналов (PDF) . МСЭ. 1990. с. 48.
14. Конради, генеральный директор (19 июня 1988 г.). «Система спутникового распространения телевидения и радио SABC». COMSIG 88@m_Южноафриканская конференция по связи и обработке сигналов. Слушания . стр. 51–55. doi : 10.1109/COMSIG.1988.49301. ISBN 0-87942-709-4. S2CID  131163463 – через IEEE Xplore.
15. «8.3 Мультиплексная передача аналоговых компонентов» . Happy.emu.id.au .
16. Buiting, Дж. (1990). «Введение в дуобинарное кодирование и декодирование» (PDF) . Электор Электроникс . Январь 1990 г.: 50–52.
17. РЕКОМЕНДАЦИЯ МСЭ-R BO.650-2 — Стандарты для обычных телевизионных систем спутникового вещания на каналах, определенных Приложением 30 Регламента радиосвязи (PDF) . МСЭ. 1992. с. 5.
18. Правительство Канады, Общественные работы и государственные услуги Канады (8 октября 2009 г.). «D2-MAC [1 запись] — TERMIUM Plus® — Поиск — TERMIUM Plus®». www.btb.termiumplus.gc.ca .
19. «Глоссарий и сокращения». Информационное общество Европы . 9 февраля 2006 г. Архивировано из оригинала 9 февраля 2006 г. Проверено 19 марта 2023 г.
20. "СЕВЕРНЫЕ СПУТНИКИ: 5E - 1W" . www.sat-net.com . 1998 год . Проверено 19 марта 2023 г.
21. "ЧАСТОТЫ СПУТНИКОВОГО ТВ NORDEN" . САТ-КОДЕЗ . 1997 год . Проверено 19 марта 2023 г.
22. фу, Мали (1 сентября 1989 г.). «D2-Mac — это настоящий Luxus-Whopper». Die Tageszeitung: taz (на немецком языке). п. 20. ISSN  0931-9085 . Проверено 19 марта 2023 г.
23. Вулсер, Николь; Марти, Режис (16 декабря 1991 г.). «TVHD: l'Allemagne tenée de lâcher la France sur le D2 MAC». Лес Эхо .
24. "Фаст Эйн Гешенк". Дер Шпигель (на немецком языке). 28 октября 1990 г. ISSN  2195-1349 . Проверено 19 марта 2023 г.
25. Фокс, Барри (7 июля 1990 г.). «Технологии: европейское телевидение высокой четкости ловит матч». Новый учёный .
26. МСЭ (1990). Отчет 1074-1 Спутниковая передача мультиплексированных аналоговых компонентных (MAC) видеосигналов (PDF) .
27. Слейтер, Джим (1991). Современные телевизионные системы для телевидения высокой четкости и не только (PDF) . стр. 62–65. ISBN 0-203-26370-7.
28. РЕКОМЕНДАЦИЯ МСЭ-R BO.650-2 — Стандарты для обычных телевизионных систем спутникового вещания на каналах, определенных Приложением 30 Регламента радиосвязи (PDF) . МСЭ. 1992. с. 10.
29. Конради, генеральный директор (19 июня 1988 г.). «Система спутникового распространения телевидения и радио SABC». COMSIG 88@m_Южноафриканская конференция по связи и обработке сигналов. Слушания . стр. 51–55. doi : 10.1109/COMSIG.1988.49301. ISBN 0-87942-709-4. S2CID  131163463 – через IEEE Xplore.
30. «8.3 Мультиплексная передача аналоговых компонентов» . Happy.emu.id.au .
31. Робсон, Т.С. (19 сентября 1982 г.). «Почему IBA говорит MAC для Европы». Электроника и энергетика . 28 (9): 578–580. doi :10.1049/ep.1982.0302 – через IEEE Xplore.
32. Правительство Канады, Общественные работы и государственные услуги Канады (8 октября 2009 г.). «D2-MAC [1 запись] — TERMIUM Plus® — Поиск — TERMIUM Plus®». www.btb.termiumplus.gc.ca .
33. Мертенс, Анри; Вуд, Дэвид (1 февраля 1986 г.). «Стандарты, предложенные EBU для спутникового вещания и кабельного распространения». Журнал Института инженеров электроники и радио . 56 (2): 53–61. doi : 10.1049/jiere.1986.0020 – через digital-library.theiet.org.

Внешние ссылки

• Мультиплексированные аналоговые компоненты в «Системах аналогового телевещания» Пола Шлайтера
• Инженерное объявление IBA, трансляция 3 февраля 1987 г. с дополнительной информацией о MAC.