El multiplex de audio comprimido casi instantáneo ( NICAM ) es una de las primeras formas de compresión con pérdidas para audio digital . Fue desarrollado originalmente a principios de la década de 1970 para enlaces punto a punto dentro de redes de radiodifusión. [1] En la década de 1980, las emisoras comenzaron a utilizar la compresión NICAM para transmisiones de sonido de televisión estéreo al público.
La idea se describió por primera vez en 1964. En este, el "rango" debía aplicarse a la señal analógica antes del convertidor analógico a digital (ADC) y después del convertidor digital a analógico (DAC) . [2] La aplicación de esto a la radiodifusión, en la que la compresión debía realizarse completamente digitalmente después del ADC y antes del DAC, se describió en un Informe de investigación de la BBC de 1972 . [3]
Originalmente, NICAM estaba destinado a proporcionar a las emisoras seis canales de audio de alta calidad dentro de un ancho de banda total de 2048 kbit/s. Esta cifra se eligió para igualar la tarifa multiplex primaria E1 , y los sistemas que utilicen esta tarifa podrían hacer uso de las redes de telecomunicaciones nacionales e internacionales PDH planificadas.
Se habían desarrollado varios sistemas similares en varios países, y alrededor de 1977/78 el Departamento de Investigación de la BBC llevó a cabo pruebas de escucha para evaluarlos. Los candidatos fueron:
Se descubrió que NICAM-2 proporcionaba la mejor calidad de sonido, pero reducía el ruido modulado por el programa a un nivel innecesariamente bajo a expensas de la velocidad de bits. NICAM-3, que se había propuesto durante la prueba para abordar este problema, fue seleccionado como ganador. [4] [5]
El audio se codifica mediante modulación de código de pulso de 14 bits a una frecuencia de muestreo de 32 kHz .
La segunda función de NICAM, la transmisión al público, fue desarrollada en los años 80 por la BBC . Esta variante se conocía como NICAM-728, por el flujo de bits de 728 kbit/s por el que se envía. Utiliza los mismos parámetros de codificación de audio que NICAM-3.
El primer programa estéreo digital NICAM fue la Primera Noche de la 92ª edición de los Proms , que se transmitió por BBC2 desde la estación transmisora Crystal Palace en Londres el 18 de julio de 1986, aunque no se anunció que los programas se transmitieran en estéreo en la BBC hasta hace algunos años. cinco años después, cuando la mayoría de los transmisores del país se habían actualizado para transmitir NICAM y una gran cantidad de programas de la BBC se realizaban en estéreo.
La BBC lanzó públicamente su servicio estéreo NICAM en el Reino Unido el sábado 31 de agosto de 1991 (ver 1991 en televisión ), aunque otras emisoras del Reino Unido, ITV y Channel 4 , anunciaron esta capacidad unos 18 meses antes. Channel 4 inició las pruebas mucho antes, en febrero de 1989, a través del transmisor Crystal Palace en Londres.
Ha sido estandarizado como ETS EN 300 163. [6]
Varios países europeos habían implementado NICAM con los sistemas de TV PAL y SECAM [7] [8] [9]
Algunas naciones y regiones de Asia y el Pacífico han implementado NICAM
Algunos otros países utilizan en su lugar el estéreo analógico Zweikanalton . Comienza así la conversión estéreo analógica.
Actualmente no se conoce ningún equipo de consumo capaz de realizar modulación NICAM. [10] A continuación se muestra una lista no exhaustiva de equipos de transmisión capaces de codificación o modulación NICAM:
Para proporcionar "compatibilidad" mono , la señal NICAM se transmite en una subportadora junto a la portadora de sonido. Esto significa que la portadora de sonido mono normal de FM o AM se deja sola para la recepción por parte de receptores monoaurales.
Una infraestructura de TV estéreo basada en NICAM puede transmitir un programa de TV estéreo así como el sonido mono de "compatibilidad" al mismo tiempo, o puede transmitir dos o tres flujos de sonido completamente diferentes. Este último modo podría usarse para transmitir audio en diferentes idiomas, de manera similar a la que se usa para las películas a bordo en vuelos internacionales. En este modo, el usuario puede seleccionar qué banda sonora escuchar cuando mira el contenido operando un control de "selección de sonido" en el receptor.
Este es el espectro de NICAM en el sistema PAL. En el sistema SECAM L, la portadora de sonido NICAM está a 5,85 MHz, antes que la portadora de sonido AM, y el ancho de banda de vídeo se reduce de 6,5 MHz a 5,5 MHz.
NICAM ofrece actualmente las siguientes posibilidades. El modo se selecciona automáticamente mediante la inclusión de un campo de tipo 3 bits en el flujo de datos.
Las otras cuatro opciones podrían implementarse en una fecha posterior. Sin embargo, se sabe que sólo los dos primeros de los enumerados son de uso general.
El paquete NICAM (excepto el encabezado) se codifica con un generador de bits pseudoaleatorio de nueve bits antes de la transmisión.
Es importante hacer que el flujo de bits NICAM se parezca más a ruido blanco porque esto reduce el patrón de señal en los canales de televisión adyacentes.
Hay algunos problemas latentes relacionados con el procesamiento de audio NICAM en la cadena de transmisión.
Los estándares de la ITU (y CCITT) especifican que el nivel de potencia de la señal NICAM debe ser de -20 dB con respecto a la potencia de la portadora de visión.
Cuando se mide con un analizador de espectro, el nivel real de la portadora (L) se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
L(NICAM) = L(Medido) + 10 log (R/BWAnalyser) + K
nota: si BWAnalyser es mayor que R, la fórmula se convierte en L(NICAM) = L(Medido) + K
El muestreo NICAM no es un muestreo PCM estándar , como se emplea comúnmente con el disco compacto o a nivel de códec en dispositivos de audio MP3 , AAC u Ogg . El muestreo NICAM se parece más a la modulación de código de pulso diferencial adaptativo , o compresión de ley A con un rango dinámico extendido y rápidamente modificable.
Se utiliza el método de complemento a dos para firmar las muestras, [19] de modo que:
Para fortalecer la protección de paridad para las muestras de sonido, el bit de paridad se calcula solo en los seis bits superiores de cada muestra NICAM. Las primeras investigaciones de la BBC NICAM mostraron que los errores no corregidos en los cuatro bits menos significativos eran preferibles a la protección general reducida que ofrecía la protección por paridad de los diez bits.
Las videograbadoras domésticas (VCR) VHS y Betamax inicialmente solo grababan las pistas de audio mediante un cabezal de grabación lineal fijo, que era inadecuado para grabar audio NICAM; esto limitó significativamente su calidad de sonido. Posteriormente, muchas videograbadoras incluyeron la grabación de audio estéreo de alta calidad como característica adicional, en la que la fuente de audio estéreo de alta calidad entrante (típicamente radio FM o NICAM TV) se modulaba en frecuencia y luego se grababa, además de las pistas habituales de audio y video de la videograbadora, utilizando la misma técnica de escaneo helicoidal de alto ancho de banda utilizada para la señal de video. Los VCR de tamaño completo ya aprovechaban al máximo la cinta, por lo que la señal de audio de alta calidad se grababa diagonalmente debajo de la señal de vídeo, utilizando cabezales de exploración helicoidales adicionales y multiplexación en profundidad. La pista de audio mono (y en algunas máquinas, una pista estéreo que no es NICAM ni Hi-Fi) también se grabó en la pista lineal, como antes, para garantizar la compatibilidad con versiones anteriores de las grabaciones realizadas en máquinas Hi-Fi cuando se reproducen en VCR que no sean de alta fidelidad.
Dichos dispositivos a menudo se describían como "audio de alta fidelidad", "Audio FM" / "AFM" (FM significa "modulación de frecuencia") y, a veces, informalmente, como videograbadoras "Nicam" (debido a su uso para grabar la señal de audio transmitida por Nicam). Seguían siendo compatibles con reproductores de vídeo que no eran de alta fidelidad, ya que también se grababa la pista de audio estándar y, en ocasiones, se utilizaban como alternativa a las cintas de casete de audio debido a su rango de frecuencia superior y respuesta de frecuencia plana .
Mientras graban en modo vídeo (compatible con DVD-Video ), la mayoría de grabadores de DVD sólo pueden grabar uno de los tres canales (Digital I, Digital II, Analógico mono) permitidos por el estándar. Los estándares más nuevos, como DVD-VR, permiten grabar todos los canales digitales (tanto en modo estéreo como bilingüe), mientras que el canal mono se perderá.
Los códecs para medios digitales en computadoras a menudo convierten NICAM a otro formato de audio digital para ahorrar espacio en el disco.
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