Стандарты Комитета по передовым телевизионным системам ( ATSC ) представляют собой международный набор стандартов для вещания и передачи цифрового телевидения по наземным, кабельным и спутниковым сетям. Это в значительной степени замена аналогового стандарта NTSC и, как и этот стандарт, используется в основном в США , Мексике , Канаде , Южной Корее и Тринидаде и Тобаго . Некоторые бывшие пользователи NTSC, такие как Япония , не использовали ATSC во время перехода на цифровое телевидение , поскольку они приняли другие системы, такие как ISDB , разработанную в Японии, и DVB , разработанную, например, в Европе.
Стандарты ATSC были разработаны в начале 1990-х годов Grand Alliance , консорциумом электронных и телекоммуникационных компаний, которые собрались для разработки спецификации для того, что сейчас известно как HDTV . В настоящее время стандарт находится в ведении Комитета по передовым телевизионным системам . Он включает в себя ряд запатентованных элементов, и для устройств, использующих эти части стандарта, требуется лицензирование. Ключевой среди них является система модуляции 8VSB , используемая для эфирного вещания. Технология ATSC [ необходимы разъяснения ] в первую очередь была разработана с использованием патентов компании LG Electronics , которой принадлежит большинство патентов на стандарт ATSC. [1]
ATSC включает два основных формата видео высокой четкости: 1080i и 720p . Он также включает форматы стандартной четкости , хотя первоначально в цифровом формате были запущены только услуги HDTV. ATSC может передавать несколько каналов информации в одном потоке, и обычно один сигнал высокой четкости и несколько сигналов стандартной четкости передаются в одном выделенном канале шириной 6 МГц (бывший NTSC).
Телевизионные стандарты высокой четкости, определенные ATSC, создают широкоэкранные изображения с соотношением сторон 16:9 и размером до 1920×1080 пикселей , что более чем в шесть раз превышает разрешение дисплея по сравнению с более ранним стандартом. Однако также поддерживается множество различных размеров изображений. Сокращение требований к полосе пропускания для изображений с более низким разрешением позволяет транслировать до шести «подканалов» стандартной четкости на одном телеканале с полосой пропускания 6 МГц .
Стандарты ATSC имеют маркировку A/ x ( x — номер стандарта), и их можно бесплатно загрузить с веб-сайта ATSC по адресу ATSC.org. Стандарт ATSC A/53, в котором реализована система, разработанная Grand Alliance, был опубликован в 1995 году; стандарт был принят Федеральной комиссией по связи США в 1996 году. Он был пересмотрен в 2009 году. Стандарт ATSC A/72 был одобрен в 2008 году и вводит кодирование видео H.264 /AVC в систему ATSC.
ATSC поддерживает 5.1-канальный объемный звук в формате AC-3 Dolby Digital . Также могут быть предоставлены многочисленные вспомогательные услуги передачи данных .
Многие аспекты ATSC запатентованы , включая элементы кодирования видео MPEG , аудиокодирования AC-3 и модуляции 8VSB . [2] Стоимость патентного лицензирования, оцениваемая в 50 долларов за один цифровой ТВ-приемник, [3] вызвала жалобы со стороны производителей. [4]
Как и другие системы, ATSC зависит от множества взаимосвязанных стандартов, например, стандарта EIA-708 для цифровых субтитров , что приводит к различиям в реализации.
ATSC заменил большую часть аналоговой телевизионной системы NTSC [5] в США [6] [7] 12 июня 2009 г., 31 августа 2011 г. в Канаде , [8] 31 декабря 2012 г. в Южной Корее и 31 декабря 2015 года в Мексике . [9]
Вещательные компании, которые использовали ATSC и хотели сохранить аналоговый сигнал, были временно вынуждены вести вещание на двух отдельных каналах, поскольку система ATSC требует использования целого отдельного канала. Номера каналов в ATSC не соответствуют диапазонам радиочастот, как это было в аналоговом телевидении . Вместо этого виртуальные каналы , отправляемые как часть метаданных вместе с программой(ами), позволяют переназначать номера каналов из их физического радиочастотного канала в любой другой номер от 1 до 99, так что станции ATSC могут быть связаны с соответствующим NTSC каналом. номера каналов, или все станции в сети могут использовать один и тот же номер. Существует также стандарт для распределенных систем передачи (DTx) — формы одночастотной сети , которая позволяет синхронизировать работу нескольких одноканальных повышающих станций .
В качестве аудиокодека используется Dolby Digital AC-3 , хотя ATSC стандартизировал его как A/52. Он позволяет передавать до пяти каналов звука, включая шестой канал для низкочастотных эффектов (так называемая конфигурация «5.1»). Напротив, японские передачи ISDB HDTV используют усовершенствованное аудиокодирование MPEG (AAC) в качестве аудиокодека, который также обеспечивает вывод звука в формате 5.1. DVB (см. ниже) допускает и то, и другое.
Звук MPEG-2 был претендентом на стандарт ATSC во время перестрелки DTV « Grand Alliance », но проиграл Dolby AC-3 . Grand Alliance опубликовал заявление, в котором признал систему MPEG-2 «по сути эквивалентной» Dolby, но только после того, как был сделан выбор Dolby. Позже появилась информация, что MIT заключил соглашение с Dolby, по которому университету будет предоставлена крупная сумма денег, если система MPEG-2 будет отклонена. Dolby также предложила Зениту стимул поменять свой голос (что они и сделали); однако неизвестно, приняли ли они это предложение. [10]
Система ATSC поддерживает ряд различных разрешений дисплея, соотношений сторон и частоты кадров . Форматы перечислены здесь по разрешению, форме развертки ( прогрессивная или чересстрочная ) и количеству кадров (или полей) в секунду (см. также обзор разрешения телевизора в конце этой статьи).
Для транспортировки ATSC использует спецификацию системы MPEG , известную как транспортный поток MPEG , для инкапсуляции данных с учетом определенных ограничений. ATSC использует 188-байтовые пакеты транспортного потока MPEG для передачи данных. Прежде чем произойдет декодирование аудио и видео, приемник должен демодулировать сигнал и применить коррекцию ошибок . Затем транспортный поток может быть демультиплексирован на составляющие его потоки.
Для ATSC существует четыре основных размера дисплея, которые обычно называются количеством строк по высоте изображения. Размеры изображений NTSC и PAL самые маленькие: ширина 720 (или 704) и высота 480 или 576 строк. Третий размер — это изображения HDTV, имеющие высоту 720 строк развертки и ширину 1280 пикселей. Самый большой размер имеет высоту 1080 строк и ширину 1920 пикселей. 1080-строчное видео фактически кодируется кадрами размером 1920×1088 пикселей, но последние восемь строк перед отображением отбрасываются. Это связано с ограничением видеоформата MPEG-2, который требует, чтобы высота изображения в образцах яркости (т. е. в пикселях) делилась на 16.
Более низкие разрешения могут работать либо в режиме прогрессивной развертки , либо в режиме чересстрочной развертки , но не самые большие размеры изображения. Система с разрешением 1080 строк не поддерживает прогрессивные изображения с максимальной частотой кадров 50, 59,94 или 60 кадров в секунду, поскольку в то время такая технология считалась слишком продвинутой. Стандарт также требует, чтобы 720-строчное видео имело прогрессивную развертку, поскольку это обеспечивает лучшее качество изображения, чем чересстрочная развертка при заданной частоте кадров, и для этого формата не существовало устаревшего использования чересстрочной развертки. В результате сочетание максимальной частоты кадров и размера изображения дает примерно одинаковое количество выборок в секунду как для чересстрочного формата 1080 строк, так и для формата 720 строк, поскольку 1920*1080*30 примерно равно 1280*. 720*60. Аналогичное соотношение равенства применяется для 576 строк с частотой 25 кадров в секунду по сравнению с 480 строками с частотой 30 кадров в секунду.
Наземная (беспроводная) передача передает 19,39 мегабит данных в секунду (колеблющаяся полоса пропускания около 18,3 Мбит/с, остающаяся после накладных расходов, таких как коррекция ошибок, программа передач, субтитры и т. д.), по сравнению с максимально возможным Битрейт MPEG-2 составляет 10,08 Мбит/с (типично 7 Мбит/с), разрешенный в стандарте DVD , и 48 Мбит/с (типично 36 Мбит/с), разрешенный в стандарте дисков Blu-ray .
Хотя стандарт ATSC A/53 ограничивает передачу MPEG-2 форматами, перечисленными ниже (с целочисленной частотой кадров в сочетании с версиями со скоростью 1000/1001), Федеральная комиссия по связи США отказалась требовать от телевизионных станций соблюдения этой части стандарта ATSC. . Теоретически телевизионные станции в США могут свободно выбирать любое разрешение, соотношение сторон и частоту кадров/полей в пределах основного профиля @ высокого уровня. Многие станции выходят за рамки спецификации ATSC, используя другие разрешения – например, 352 x 480 или 720 x 480.
Дисплеи « EDTV » могут воспроизводить контент с прогрессивной разверткой и часто имеют широкоэкранный формат 16:9. Такие разрешения составляют 704×480 или 720×480 в NTSC и 720× 576 в PAL, что обеспечивает 60 прогрессивных кадров в секунду в NTSC или 50 в PAL.
ATSC также поддерживает частоту кадров и разрешение PAL, определенные в стандарте ATSC A/63.
Спецификация ATSC A/53 накладывает определенные ограничения на видеопоток MPEG-2:
Спецификация ATSC и MPEG-2 позволяют использовать прогрессивные кадры, закодированные в чересстрочной видеопоследовательности. Например, станции NBC передают видеопоследовательность 1080i60, что означает, что формальный результат процесса декодирования MPEG-2 составляет шестьдесят полей по 540 строк в секунду. Однако для телевизионных шоу в прайм-тайм эти 60 полей могут быть закодированы с использованием 24 прогрессивных кадров в качестве основы — фактически передается видеопоток 1080p24 (последовательность из 24 прогрессивных кадров в секунду), а метаданные MPEG-2 дают команду декодеру чтобы чередовать эти поля и выполнять преобразование 3:2 перед отображением, как в soft telecine .
Спецификация ATSC также допускает последовательности MPEG-2 1080p30 и 1080p24, однако на практике они не используются, поскольку вещательные компании хотят иметь возможность переключаться между чересстрочной разверткой 60 Гц (новости), прогрессивной разверткой 30 Гц или PsF (мыльные оперы) и частотой 24 Гц. прогрессивный контент (прайм-тайм) без завершения последовательности MPEG-2 1080i60.
Форматы 1080 строк кодируются матрицами яркости 1920 × 1088 пикселей и матрицами цветности 960 × 540, но последние 8 строк отбрасываются в процессе декодирования и отображения MPEG-2.
В июле 2008 года ATSC был обновлен для поддержки видеокодека ITU-T H.264 . Новый стандарт разделен на две части:
Новые стандарты поддерживают разрешение 1080p при частоте 50, 59,94 и 60 кадров в секунду; для такой частоты кадров требуется H.264/AVC High Profile Level 4.2 , в то время как для стандартной частоты кадров HDTV требуются только уровни 3.2 и 4, а для частоты кадров SDTV требуются уровни 3 и 3.1. [ сомнительно ]
Расширение файла «.TS» означает «транспортный поток», который представляет собой формат медиаконтейнера. Он может содержать несколько потоков аудио- или видеоконтента, мультиплексированных в транспортном потоке. Транспортные потоки разрабатываются с учетом синхронизации и восстановления для распространения с потенциальными потерями (например, эфирного вещания ATSC), чтобы продолжить медиапоток с минимальными перерывами в случае потери данных при передаче. Когда беспроводной сигнал ATSC записывается в файл с помощью аппаратного/программного обеспечения, результирующий файл часто имеет формат файла .TS.
Сигналы ATSC рассчитаны на использование той же полосы пропускания 6 МГц, что и аналоговые телевизионные каналы NTSC (требования стандартов DTV A/53 к помехам с соседними каналами NTSC или другими каналами DTV очень строгие). После того как цифровые видео- и аудиосигналы сжаты и мультиплексированы, транспортный поток можно модулировать различными способами в зависимости от метода передачи.
Предложения по схемам модуляции для цифрового телевидения были разработаны, когда операторы кабельного телевидения передавали видео стандартного разрешения в виде несжатых аналоговых сигналов. В последние годы операторы кабельного телевидения привыкли сжимать видео стандартного разрешения для цифровых кабельных систем, что затрудняет поиск дублирующих каналов 6 МГц для местных вещательных компаний по несжатому «базовому» кабелю.
В настоящее время Федеральная комиссия по связи требует, чтобы операторы кабельного телевидения в Соединенных Штатах осуществляли аналоговую или цифровую передачу наземного вещателя (но не то и другое), когда этого требует вещательная компания («правило обязательной передачи »). Канадская комиссия по радио, телевидению и телекоммуникациям в Канаде не имеет аналогичных действующих правил в отношении передачи сигналов ATSC.
Однако операторы кабельного телевидения по-прежнему не спешат добавлять каналы ATSC в свои линейки по юридическим, нормативным причинам, а также по причинам, связанным с оборудованием и оборудованием. Одним из ключевых технических и нормативных вопросов является схема модуляции, используемая в кабеле: операторы кабельного телевидения в США (и, в меньшей степени, в Канаде) могут определять собственный метод модуляции для своих предприятий. В отрасли существует несколько органов по стандартизации: SCTE определил 256-QAM как схему модуляции для кабеля в стандарте кабельной промышленности ANSI/SCTE 07 2006: Стандарт цифровой передачи для кабельного телевидения. Архивировано 5 июля 2010 года в Wayback Machine . Следовательно, большинство кабельных операторов США и Канады, стремящихся получить дополнительную пропускную способность кабельной системы, перешли на 256-QAM с модуляции 64-QAM , используемой на их предприятии, отдав предпочтение стандарту 16VSB , первоначально предложенному ATSC. Ожидается, что со временем 256-QAM будет включен в стандарт ATSC.
Существует также стандарт передачи ATSC через спутник; однако это используется только телевизионными сетями . Очень немногие телепорты за пределами США поддерживают стандарт спутниковой передачи ATSC, но поддержка этого стандарта телепортами улучшается. Спутниковая система передачи ATSC не используется для спутниковых систем прямого вещания ; в США и Канаде уже давно используется либо DVB-S (в стандартной или модифицированной форме), либо собственная система, такая как DSS или DigiCipher 2 .
ATSC сосуществует со стандартом DVB-T и ISDB-T . Похожий стандарт под названием ADTB-T был разработан для использования в рамках нового двойного стандарта Китая DMB-T/H . Хотя Китай официально выбрал двойной стандарт, нет требования, чтобы приемник работал с обоими стандартами, и нет поддержки модуляции ADTB со стороны вещательных компаний или производителей оборудования и приемников.
Для совместимости с материалом из различных регионов и источников ATSC поддерживает формат видео 480i, используемый в аналоговой системе NTSC (480 строк, примерно 60 полей или 30 кадров в секунду), форматы 576i, используемые в большинстве регионов PAL (576 строк, 50 полей или 30 кадров в секунду). 25 кадров в секунду) и форматы 24 кадра в секунду, используемые в кино.
Хотя систему ATSC критиковали как сложную и дорогую в реализации и использовании, [13] как вещательное, так и приемное оборудование теперь сравнимо по стоимости с оборудованием DVB.
Сигнал ATSC более восприимчив к изменениям условий распространения радиосигнала , чем DVB-T и ISDB-T . Ему также не хватает истинной иерархической модуляции , которая позволила бы принимать часть SDTV сигнала HDTV (или аудиочасть телевизионной программы) непрерывно даже в периферийных областях, где мощность сигнала низкая. По этой причине был введен дополнительный режим модуляции Enhanced-VSB ( E-VSB ), обеспечивающий аналогичные преимущества.
Несмотря на фиксированный режим передачи ATSC, это по-прежнему надежный сигнал в различных условиях. 8VSB был выбран вместо COFDM отчасти потому, что многие районы являются сельскими и имеют гораздо меньшую плотность населения , что требует более крупных передатчиков и приводит к образованию больших периферийных территорий. В этих областях 8VSB показала лучшие результаты, чем другие системы.
COFDM используется как в DVB-T, так и в ISDB-T, а также для 1seg , а также в DVB-H и HD Radio в США. Говорят, что в мегаполисах , где плотность населения самая высокая, COFDM лучше справляется с многолучевым распространением . Хотя ATSC также не способен работать в настоящей одночастотной сети (SFN), было показано, что режим распределенной передачи с использованием нескольких синхронизированных одноканальных передатчиков улучшает прием в аналогичных условиях. Таким образом, возможно, не потребуется большего выделения спектра , чем для DVB-T с использованием SFN. Сравнительное исследование показало, что ISDB-T и DVB-T работают одинаково, и оба уступают DVB-T2 . [14]
До 2008 года мобильный прием цифровых станций, использующих ATSC, был практически невозможен, особенно при движении со скоростью автомобиля. Чтобы преодолеть эту проблему, было предложено несколько систем, которые сообщают об улучшенном мобильном приеме: A-VSB от Samsung / Rode & Schwarz , MPH от Harris / LG и недавняя система [ когда? ] предложение от Thomson /Micronas; все эти системы были представлены в качестве кандидатов на новый стандарт ATSC, ATSC-M/H . После года стандартизации решение, объединенное технологией Samsung AVSB и технологией LGE MPH, было принято и должно было быть развернуто в 2009 году. Это в дополнение к другим стандартам, таким как ныне несуществующий MediaFLO , и всемирным открытым стандартам, таким как DVB-H. и Т-ДМБ . Подобно DVB-H и ISDB 1seg , предлагаемые стандарты мобильной связи ATSC обратно совместимы с существующими тюнерами, несмотря на то, что они были добавлены к стандарту задолго до того, как исходный стандарт стал широко использоваться.
Мобильный прием некоторых станций по-прежнему будет затруднен, поскольку 18 каналов УВЧ в США были удалены из телевещания, что вынудило некоторые вещательные компании оставаться на УКВ. Этот диапазон требует более крупных антенн для приема и более подвержен электромагнитным помехам от двигателей и быстро меняющимся условиям многолучевого распространения . [ нужна цитата ]
ATSC 2.0 представлял собой запланированную крупную новую версию стандарта, которая была бы обратно совместима с ATSC 1.0. Стандарт должен был разрешить интерактивные и гибридные телевизионные технологии путем подключения телевидения к интернет-сервисам и включения интерактивных элементов в поток вещания. Другие функции должны были включать расширенное сжатие видео, измерение аудитории, целевую рекламу , расширенные руководства по программированию, услуги видео по запросу и возможность хранить информацию на новых приемниках, включая контент не в реальном времени (NRT). [15] [16] [17]
Однако на самом деле ATSC 2.0 так и не был запущен, поскольку он существенно устарел еще до запуска. Все изменения, внесенные в версию ATSC 2.0, были перенесены в ATSC 3.0. [18]
ATSC 3.0 предоставит зрителю еще больше услуг, а также повысит эффективность использования полосы пропускания и производительность сжатия, что требует нарушения обратной совместимости с текущей версией. 17 ноября 2017 г. Федеральная комиссия по связи проголосовала 3–2 за разрешение добровольного развертывания ATSC 3.0 и выпустила по этому поводу отчет и приказ. Ожидается, что вещательные устройства и приемники ATSC 3.0 появятся в течение следующего десятилетия. [19]
LG Electronics протестировала стандарт 4K 23 февраля 2016 года. Поскольку испытание было признано успешным, Южная Корея объявила, что вещание ATSC 3.0 начнется в феврале 2017 года. [20]
28 марта 2016 г. компонент Bootstrap ATSC 3.0 (обнаружение системы и сигнализация) был повышен с уровня кандидата до окончательного стандарта. [21]
29 июня 2016 года дочерняя компания NBC WRAL-TV в Роли, Северная Каролина , станция, известная своей новаторской ролью в тестировании оригинальных стандартов DTV, запустила экспериментальный канал ATSC 3.0, транслирующий программы станции в разрешении 1080p, а также демо-версию 4K. петля. [22]
Антигуа и Барбуда 2018
Багамские Острова 14 декабря 2011 года национальная общественная телекомпания Багамских островов ZNS-TV объявила, что перейдет на ATSC, как и в США и на их территориях. [24]
Барбадос.svg/1280px-Flag_of_Canada_(Pantone).svg.png){kind=small}
Канада приняла ATSC , при этом аналоговые станции полной мощности на определенных «обязательных рынках» (включая столицы провинций и города с населением 300 000 человек и выше) закрылись 31 августа 2011 года. CBC только преобразовал свои исходные станции в цифровые; ей было дано разрешение на эксплуатацию своих ретрансляторов на обязательных рынках (таких как CBKST в Саскатуне ) еще на год, но позже было объявлено, что она отключит все свои аналоговые ретрансляторы 31 июля 2012 года, сославшись на проблемы с бюджетом и их дистрибьюторскую сеть, поскольку будучи устаревшим. [25]
Доминика
Доминиканская Республика Доминиканская Республика объявила о своем принятии 10 августа 2010 г., завершив переход 24 сентября 2015 г., но большинство компаний не смогли уложиться в срок, и правительству пришлось перенести его на 2021 год .
Гренада
Гаити
Ямайка Перейдет на ATSC 3.0 вместо 1.0. Преобразование начнется в 2022 году и, как ожидается, завершится к 2023 году. [27]
Мексика начала переход на ATSC в 2013 году; [28] полный переход был запланирован на 31 декабря 2015 года, [9] но из-за технических и экономических проблем для некоторых передатчиков полный переход был продлен до 31 декабря 2016 года.
Тринидад и Тобаго перейдет на ATSC 3.0 вместо ATSC 1.0. Процесс конверсии начнется в марте 2023 года и, как ожидается, завершится к 2026 году. [29]
США Полномощные телевизионные станции в США прекратили работу аналогового телевидения 12 июня 2009 года. Все аналоговые маломощные станции и переводчики были остановлены к 13 июля 2021 года. [30] [31]
Гайана
Суринам В Суринаме произошел переход от аналогового вещания NTSC к цифровому вещанию ATSC. Канал ATV начал вещание ATSC в районе Парамарибо в июне 2014 года, за которым последовали трансляции ATSC со станций в Брокопондо, Вагенингене и Альбине. Станции в Брокопондо, Вагенингене и Альбине транслируют как каналы ATV (т. е. ATV и TV2), так и STVS . [32] В 2016 году все каналы Суринама уже перешли на ATSC.
Южная Корея Южная Корея завершила переход на ATSC 31 декабря 2012 года, хотя она все еще использует некоторые аналоговые сигналы вдоль своей северной границы для приема в Северной Корее . [33] [34] Территории Соединенных Штатов в Тихом океане, включая Американское Самоа , Гуам и Северные Марианские острова, приняли ATSC, как и на материке. [30]Следующие организации владеют патентами на разработку технологии ATSC, перечисленными в патентном пуле , находящемся в ведении MPEG LA . По состоянию на июль 2021 года срок действия около 75% патентов истек.
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link){{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)