NICAM - NICAM

Tämä artikkeli käsittelee digitaalisen äänen pakkauslomaketta. Katso mediasisällön luokituslaitos Alankomaiden audiovisuaalisen median luokittelun instituutista .

Kohteen Hetkellinen companded Audio Multiplex ( NICAM ) on varhainen muoto pakkaamisen varten digitaalisen äänen . Se kehitettiin alun perin 1970-luvun alussa yleislähetysverkkojen pisteestä pisteeseen -yhteyksiä varten. 1980 -luvulla lähetystoiminnan harjoittajat alkoivat käyttää NICAM -pakkausta stereo -TV -äänen siirtämiseen yleisölle.

Historia

Lähes hetkellinen pakottaminen

Ajatus kuvattiin ensimmäisen kerran vuonna 1964. Tässä 'vaihtelua' oli tarkoitus soveltaa analogiseen signaaliin ennen analogia-digitaalimuunninta (ADC) ja digitaalinen-analogia-muuntimen (DAC) jälkeen . Tämän soveltaminen yleisradiotoimintaan, jossa pakkaus oli tehtävä kokonaan digitaalisesti ADC: n jälkeen ja ennen DAC: ta, kuvattiin BBC: n tutkimusraportissa vuonna 1972 .

Pisteestä pisteeseen linkit

NICAM oli alun perin tarkoitettu toimittamaan lähetystoiminnan harjoittajille kuusi korkealaatuista äänikanavaa, joiden kokonaiskaistanleveys on 2048 kbit/s. Tämä luku valittiin vastaamaan ensisijaista E1 -multipleksinopeutta, ja tätä nopeutta käyttävät järjestelmät voisivat hyödyntää suunniteltuja kansallisia ja kansainvälisiä PDH -tietoliikenneverkkoja.

Useita vastaavia järjestelmiä oli kehitetty eri maissa, ja vuosina 1977/78 BBC: n tutkimusosasto suoritti kuuntelutestit niiden arvioimiseksi. Ehdokkaita olivat:

  • RAI , joka käyttää A-laki kompandoimalla pakata 14-bittinen lineaarinen PCM-näytteet 10 bittiä (14:10)
  • Télédiffusion de Francen ehdottama NICAM-tyyppinen järjestelmä (14: 9)
  • NICAM-1 (13:10)
  • NICAM-2 (14:11)
  • NICAM-3 (14:10)

Havaittiin, että NICAM-2 tarjosi parhaan äänenlaadun, mutta vähensi ohjelmamoduloidun kohinan tarpeettoman alhaiselle tasolle bittinopeuden kustannuksella. NICAM-3, joka oli ehdotettu testin aikana tämän ratkaisemiseksi, valittiin voittajaksi.

Ääni koodataan käyttämällä 14- bittistä pulssikoodimodulaatiota näytteenottotaajuudella 32 kHz .

Lähetykset yleisölle

BBC kehitti NICAMin toisen roolin - lähetyksen yleisölle - 80 -luvulla . Tämä variantti tunnettiin nimellä NICAM-728, 728 kbit/s bittivirran jälkeen se lähetetään. Se käyttää samoja äänen koodausparametreja kuin NICAM-3.

Ensimmäisessä NICAM digitaalinen stereo- ohjelma oli ensimmäisenä yönä 92. painos Proms joka lähetettiin BBC2 päässä Crystal Palace lähetysasemalta Lontoossa 18. heinäkuuta 1986 mutta ohjelmia ei mainostetaan lähetetä stereona BBC vasta jonkin viisi vuotta myöhemmin, kun suurin osa maan lähettimistä oli päivitetty NICAM -lähetykseen ja suuri osa BBC -ohjelmista tehtiin stereona.

BBC julkisti julkisesti NICAM -stereopalvelunsa Yhdistyneessä kuningaskunnassa lauantaina 31. elokuuta 1991 (katso 1991 televisiossa ), vaikka muut Yhdistyneen kuningaskunnan lähetystoiminnan harjoittajat ITV ja Channel 4 mainostivat tätä ominaisuutta muutama kuukausi aiemmin. Kanava 4 aloitti testit paljon aikaisemmin helmikuussa 1989 Lontoon Crystal Palace -lähettimen kautta.

Se on standardoitu standardiksi ETS EN 300 163.

Kansat ja alueet, jotka käyttävät NICAM -julkisia lähetyksiä

Useat Euroopan maat (sekä yksi Aasian maa) ovat ottaneet käyttöön NICAMin PAL- ja SECAM -TV -järjestelmillä

Jotkut Aasian ja Tyynenmeren valtiot ja alueet ovat ottaneet käyttöön NICAMin

  • Hongkong (käytetään yleisesti kaksikielisessä ohjelmoinnissa, joka sisältää sekä kantonin että englannin/mandariinin/japanin/korean ääniraitoja; täysi siirtyminen DTMB: ​​hen Dolby AC-3 -äänikoodauksella valmis 1. joulukuuta 2020 mennessä, NICAMista tuli historiallinen tästä päivästä lähtien)
  • Singapore (täysi siirtyminen DVB-T2- ja DVB-C-kanaviin on valmis 1. tammikuuta 2019 mennessä. NICAMista tuli historiallinen siitä päivästä lähtien.)
  • Macao
  • Kanton
  • Peking ( BTV )
  • Etelä -Afrikka (SABC1, SABC2, etv)
  • Malesia
    • Käyttämät TV1, TV2 , ntv7 , 8TV ja TV9 noin Klang Valley. TV3 käyttää myös NICAMia VHF -lähetystaajuudellaan (kanava 12) Klangin laaksossa, mutta käyttää Zweikanaltonia UHF -lähetystaajuudellaan (kanava 29). Analoginen sammutus vuonna 2019, joten Nicamin ja Zweikanaltonin lähetys on vanhentunut.
  • Uusi-Seelanti (täysi siirtyminen DVB-T-järjestelmään suoritetaan 1. joulukuuta 2013. NICAMista tuli historiallinen siitä päivästä lähtien.)
  • Indonesia
    • Indonesian televisioasemat käyttävät NICAM Stereoa analogiseen televisioon. Koko siirtymisen DVB-T2-järjestelmään odotetaan saatavan päätökseen vuoteen 2020 mennessä, jolloin kaikki analogiset lähetykset on lopetettu.
  • Thaimaa

Joissakin muissa maissa käytetään Zweikanaltonin analogista stereoa . Analoginen stereomuunnos alkaa siten.

Operaatio

Jotta saadaan mono "yhteensopivuutta", NICAM-signaali lähetetään apukantoaallolla rinnalla äänikantoaallon. Tämä tarkoittaa, että tavallinen FM- tai AM -monoäänikantaja jätetään yksin monovastaanottimien vastaanottoon.

NICAM-pohjainen stereo-TV-infrastruktuuri voi lähettää stereo-TV-ohjelmaa sekä mono "yhteensopivuus" -äänen samanaikaisesti tai lähettää kaksi tai kolme täysin erilaista äänivirtaa. Tätä jälkimmäistä tilaa voitaisiin käyttää äänen lähettämiseen eri kielillä samalla tavalla kuin kansainvälisillä lennoilla käytettävien elokuvien aikana. Tässä tilassa käyttäjä voi valita, mitä ääniraitaa kuunnella katsottaessa sisältöä, käyttämällä vastaanottimen "äänivalinta" -ohjainta.


Tämä on NICAM -spektri PAL -järjestelmässä. SECAM L -järjestelmässä NICAM -äänikantoaalto on taajuudella 5,85 MHz ennen AM -äänikantoaaltoa ja videon kaistanleveys pienenee 6,5 MHz: stä 5,5 MHz: iin.

NICAM tarjoaa tällä hetkellä seuraavat mahdollisuudet. Tila valitaan automaattisesti lisäämällä 3-bittinen tyyppikenttä tietovirtaan.

  • Yksi digitaalinen stereoäänikanava.
  • Kaksi täysin erilaista digitaalista monoäänikanavaa.
  • Yksi digitaalinen monoäänikanava ja 352 kbit/s datakanava.
  • Yksi 704 kbit/s datakanava.

Neljä muuta vaihtoehtoa voidaan ottaa käyttöön myöhemmin. Vain kaksi ensimmäistä luetelluista tiedetään kuitenkin olevan yleisessä käytössä.

NICAM -pakettilähetys

NICAM-paketti (otsikkoa lukuun ottamatta) sekoitetaan yhdeksän bitin pseudo-satunnaisbittigeneraattorilla ennen lähetystä.

  • Tämän näennäissatunnaisgeneraattorin topologia tuottaa bittivirran 511 bitin toistojaksolla.
  • Pseudo-satunnaisgeneraattorin polynomi on:
  • Pseudo-satunnaisgeneraattori alustetaan seuraavasti:

On tärkeää saada NICAM -bittivirta näyttämään enemmän valkoiselta kohinalta, koska tämä vähentää signaalin kuviointia vierekkäisillä TV -kanavilla.

  • NICAM -otsikko ei ole sekoitettava. Tämä on tarpeen NICAM -tietovirran lukitsemisen ja vastaanottimen datavirran uudelleen synkronoinnin helpottamiseksi.
  • Jokaisen NICAM-paketin alussa pseudo-satunnaisbittigeneraattorin siirtorekisteri nollataan kaikkiin.

NICAM -lähetysongelmat

NICAM -äänen käsittelyyn siirtoketjussa liittyy joitakin piileviä ongelmia.

  • NICAM (toisin kuin Compact Disc -standardi) näyttää 14-bittistä ääntä 32 kHz: n taajuudella.
  • NICAM-äänikanavan taajuuden yläraja on 15 kHz, koska koodaimessa on suojatut suodattimet.
  • Alkuperäiset 14-bittiset PCM-ääninäytteet pakataan digitaalisesti 10 bittiin lähetettäväksi.
  • NICAM -ääninäytteet on jaettu lohkoihin 32. Jos lohkon kaikki näytteet ovat hiljaisia, joten merkittävimmät bitit ovat nollia, nämä bitit voidaan hylätä häviöttömästi.
  • Voimakkaammilla näytteillä jotkut vähiten merkittävistä bitteistä katkaistaan ​​toivoen, että ne ovat kuulumattomia.
  • 3-bittinen ohjaussignaali jokaiselle lohkolle kirjaa, mitkä bitit hylättiin.
  • Digitaalinen kompensointi (käyttämällä CCITT J.17 esikohotuskäyrää ) varmistaa, että koodaus- ja dekoodausalgoritmit voivat seurata täydellisesti.

NICAM -kantoaaltoteho

ITU (ja CCITT) -standardit määrittelevät, että NICAM -signaalin tehotason tulee olla -20 dB suhteessa visioalustan tehoon.

  • FM -monoäänikantoaallon tason on oltava vähintään -13 dB.
  • NICAM -signaalin modulaatiotason mittaaminen on vaikeaa, koska QPSK NICAM -kantoaaltotapa (toisin kuin AM- tai FM -moduloidut kantoaaltomuodot) ei lähetetä erillisellä taajuudella.

Kun mitataan spektrianalysaattorilla, kantoaallon (L) todellinen taso voidaan laskea seuraavan kaavan avulla:

L (NICAM) = L (mitattu) + 10 log (R/BWAnalyser) + K

  1. L (NICAM) = NICAM -kantoaallon todellinen taso [dBμV]
  2. L (mitattu) = NICAM -kantoaallon mitattu taso [dBμV]
  3. R = -3 dB signaalin kaistanleveys [kHz]
  4. BWAnalyser = spektrianalysaattorin kaistanleveys [kHz]
  5. K = spektrianalysaattorin logaritminen muotokerroin ~ 2 dB

Huomaa: jos BWAnalyser on suurempi kuin R, kaavasta tulee L (NICAM) = L (mitattu) + K

Erilaisia ​​ominaisuuksia

NICAM -näytteenotto ei ole tavallinen PCM -näytteenotto, kuten tavallisesti käytetään CD -levyn kanssa tai MP3- , AAC- tai Ogg -äänilaitteiden koodekkitasolla . NICAM-näytteenotto muistuttaa läheisemmin mukautuvaa differentiaalipulssikoodimodulaatiota tai A-lakia, jolla on laajennettu, nopeasti muokattava dynaaminen alue.

Kaksi täydentää allekirjoitusta

Näiden kahden komplementtimenetelmää näytteiden allekirjoittamiseen käytetään, jotta:

  • 01111111111111 edustaa täysimittaista positiivista
  • 10000000000000 edustaa negatiivista täysimittaista

± 0 V on kolme binääriesitystä

  • 00000000000001 on 0 V ilman +/- eroa. Tämä on saattanut olla peräisin menetelmästä vähentää DC -kuvioiden syntymistä hiljaisen materiaalin siirrosta.
  • 00000000000000 on 0 V ilman +/- eroa
  • 11111111111111 on 0 V ilman +/- eroa

Pariteettitarkistus on rajoitettu vain 6 bittiin 10: stä

Ääninäytteiden pariteettisuojan vahvistamiseksi pariteettibitti lasketaan vain kunkin NICAM -näytteen kuuden parhaan bitin perusteella. BBC: n varhainen NICAM-tutkimus osoitti, että korjaamattomat virheet vähiten merkittävissä neljässä bitissä olivat parempia kuin pariteettisuojauksen tarjoama kaikkien kymmenen bitin yleinen suoja.

Äänite

Videonauhuri

Pääartikkeli: Videokasettinauhuri

VHS ja Betamax koti videonauhureita (VCR) aluksi vain tallennettu ääniraitoja avulla kiinteän lineaaritallennuksen pää, joka oli riittämätön tallentamiseen NICAM äänen; tämä rajoitti merkittävästi niiden äänenlaatua. Monet videonauhurit sisälsivät myöhemmin lisäominaisuutena korkealaatuisen stereoäänitallennuksen, jossa saapuvaa korkealaatuista stereoäänilähdettä (tyypillisesti FM -radio tai NICAM -televisio) moduloitiin ja tallennettiin sitten tavallisten audio- ja videonauhureiden lisäksi käyttämällä sama suuren kaistanleveyden kierteinen skannaustekniikka, jota käytetään videosignaaliin. Täysikokoiset videonauhurit käyttivät nauhaa täysimääräisesti, joten korkealaatuinen äänisignaali tallennettiin vinosti videosignaalin alle käyttämällä lisäkierukkaisia ​​skannauspäitä ja syvyyskanavointia . Monoääniraita (ja joissakin koneissa muu kuin NICAM-stereoääni) tallennettiin myös lineaariseen raitaan, kuten ennenkin, jotta varmistettaisiin taaksepäin yhteensopiva Hi-Fi-laitteilla tehtyjen tallenteiden yhteensopivuus muut kuin Hi-Fi-videonauhurit.

Tällaisia ​​laitteita kuvattiin usein nimillä "HiFi -ääni", "Audio FM" / "AFM" (FM tarkoittaa "taajuusmodulaatiota") ja joskus epävirallisesti "Nicam" -videonauhureina (koska niitä käytettiin Nicam -lähetyksen äänisignaalin tallentamisessa). Ne pysyivät yhteensopivina muiden kuin hifi-videonauhurien kanssa, koska myös normaali ääniraita tallennettiin, ja niitä käytettiin toisinaan vaihtoehtona äänikaseteille niiden korkean taajuusalueen ja tasaisen taajuusvasteen vuoksi .

DVD

Kun tallennetaan videotilassa (yhteensopiva DVD-Videon kanssa ), useimmat DVD-tallentimet voivat tallentaa vain yhden kolmesta standardin sallimasta kanavasta (Digital I, Digital II, Analoginen mono). Uudempi standardi, kuten DVD-VR, sallii kaikkien digitaalisten kanavien tallennuksen (sekä stereo- että kaksikielisessä tilassa), kun taas monokanava häviää.

Flash -muisti ja tietokoneen multimedia

Tietokoneiden digitaalisen median koodekit muuttavat NICAMin usein toiseksi digitaaliseksi äänimuodoksi pakatakseen levytilaa.

Katso myös

Viitteet

  1. ^ Croll, MG, Osborne, DW ja Spicer, CR (1974), Digitaaliset äänisignaalit: BBC: n nykyinen jakelujärjestelmä ja ehdotus bittinopeuden pienentämisestä digitaalisella kompensoinnilla . IEE -konferenssin julkaisu nro 119, s. 90–96
  2. ^ Bartlett, CJC ja Greszczuk, J. (1964), Companding in pcm system . Symposium on Communication Networks Transmission Aspects, Lontoo, IEE 1964, s. 183–186.
  3. ^ Osborne, DW (1972) Digitaaliset äänisignaalit: hetkellisten ja muiden nopeasti kompensoivien järjestelmien jatkotutkimus . BBC: n tutkimusosaston raportti 1972/31.
  4. ^ Jones, AH (1978), Äänisignaalien digitaalinen koodaus pisteestä toiseen . IEE -konferenssijulkaisu nro 166, s. 25–28
  5. ^ Gilchrist, NHC (1978), Digitaaliset äänisignaalit: testit, joilla verrataan viiden pakottavan järjestelmän suorituskykyä korkealaatuisiin äänisignaaleihin . BBC: n tutkimusosaston raportti 1978/26.
  6. ^ ETSI ETS EN 300163, (aiemmin: EBU T 3266)
  7. ^ "Lähetysjärjestelmän tiedot" . Surreyn yliopisto - elektroniikkatekniikan laitos. Arkistoitu alkuperäisestä 5. joulukuuta 2010 . Haettu 2007-08-30 .
  8. ^ Analogiset TV -tekniikat
  9. ^ Maailmanlaajuiset TV-standardit
  10. ^ Steve Hosgood. "Kaikki mitä olet koskaan halunnut tietää NICAMista, mutta pelkäsit kysyä" . Arkistoitu alkuperäisestä 14. helmikuuta 2005 . Haettu 2007-08-30 .

Lue lisää

Ulkoiset linkit

Aiheeseen liittyviä verkkosivustoja tai teknisiä selityksiä