Codificación de muestreo sub-Nyquist múltiple

Estándar de televisión analógica de alta definición de la década de 1980

MUSE ( Multiple sub-Nyquist Sampling Encoding ), ^[1] conocido comercialmente como Hi-Vision (una contracción de HI gh-definition tele VISION ) ^[1] fue un sistema de televisión analógica de alta definición japonés , cuyos esfuerzos de diseño se remontan a 1979. ^[2]

Utilizaba entrelazado de puntos y compresión de vídeo digital para entregar señales de 1125 líneas, 60 campos por segundo (1125i60) ^[2] al hogar. El sistema fue estandarizado como recomendación ITU -R BO.786 ^[3] y especificado por SMPTE 260M, ^[4] utilizando una matriz de colorimetría especificada por SMPTE 240M. ^[5] Al igual que con otros sistemas analógicos, no todas las líneas llevan información visible. En MUSE hay 1035 líneas entrelazadas activas , por lo tanto, este sistema a veces también se menciona como 1035i . ^[6] MUSE empleó filtrado bidimensional, entrelazado de puntos, compensación de vector de movimiento y codificación de color secuencial de línea con compresión de tiempo para "plegar" o comprimir una señal de fuente Hi-Vision original de ancho de banda de 30 MHz en solo 8,1 MHz.

Japón comenzó a transmitir señales analógicas de alta definición de banda ancha en diciembre de 1988, ^[7] inicialmente con una relación de aspecto de 2:1. El sistema de video de alta definición Sony HDVS se utilizó para crear contenido para el sistema MUSE, pero no grabó señales MUSE. ^[2] Grabó señales Hi-Vision que no están comprimidas. En el momento de su lanzamiento comercial en 1991, la HDTV digital ya estaba en desarrollo en los Estados Unidos . Hi-Vision MUSE fue transmitido principalmente por NHK a través de su canal de televisión satelital BShi , aunque otros canales como WOWOW, TV Asahi, Fuji Television, TBS Television, Nippon Television y TV Tokyo también transmitieron en MUSE. ^{[8] [9] [10]}

El 20 de mayo de 1994, Panasonic lanzó el primer reproductor MUSE LaserDisc . ^[11] También había varios reproductores disponibles de otras marcas como Pioneer y Sony .

Hi-Vision continuó transmitiendo en analógico por NHK hasta 2007. Otros canales dejaron de transmitir poco después del 1 de diciembre de 2000, ya que realizaron la transición a señales digitales HD en ISDB, el estándar de transmisión digital de Japón. ^[12]

Historia

MUSE fue desarrollado por los Laboratorios de Investigación de Ciencia y Tecnología de NHK en la década de 1980 como un sistema de compresión para señales HDTV de alta visión.

• Los ingenieros de transmisión japoneses rechazaron inmediatamente la transmisión de banda lateral vestigial convencional .
• Desde el principio se decidió que MUSE sería un formato de transmisión por satélite, ya que Japón apoya económicamente la transmisión por satélite. MUSE se transmitía en una frecuencia de 21 GHz ^[13] o 12 GHz. ^{[14] [3]}

Investigación de modulación

• Los ingenieros de transmisión japoneses habían estado estudiando los diversos tipos de transmisión HDTV durante algún tiempo. ^[15] Inicialmente se pensó que se tendría que usar SHF , EHF o fibra óptica para transmitir HDTV debido al alto ancho de banda de la señal, y se usaría HLO-PAL para la transmisión terrestre. ^{[16] [17] HLO-PAL es una} señal compuesta construida convencionalmente (basada en luminancia y croma como NTSC y PAL) y utiliza una alternancia de fase por línea con codificación de portadora desplazada de media línea de los componentes de croma de banda ancha/banda estrecha. Solo la parte más baja del componente de croma de banda ancha se superponía al croma de alta frecuencia. El croma de banda estrecha estaba completamente separado de la luminancia. También se experimentó con PAF, o alternancia de fase por campo (como la primera prueba del sistema de color NTSC), y dio resultados de decodificación mucho mejores, pero NHK abandonó todos los sistemas de codificación compuesta. Debido al uso de transmisión por satélite, se debe utilizar modulación de frecuencia (FM) con el problema de limitación de potencia. La FM genera ruido triangular, por lo que si se utiliza una señal compuesta con subportadora con FM, la señal cromática demodulada tiene más ruido que luminancia. Debido a esto, analizaron ^[18] otras opciones y decidieron ^[16] utilizar la emisión de componentes para el satélite. En un momento, parecía que se elegiría el sistema de compresión de conversión I/P FCFE (Frame Conversion Fineness Enhanced), ^{[19] pero finalmente se optó por MUSE. [20]} ${\displaystyle Y}$ ${\displaystyle C}$ ${\displaystyle Y/C}$
• Se exploró la transmisión separada de componentes y señales. El formato MUSE que se transmite actualmente utiliza señalización de componentes separados. La mejora en la calidad de la imagen fue tan grande que se retiraron los sistemas de prueba originales. ${\displaystyle Y}$ ${\displaystyle C}$
• Se realizó un ajuste más para ahorrar energía: la falta de respuesta visual al ruido de baja frecuencia permite una reducción significativa en la potencia del transpondedor si las frecuencias de video más altas se enfatizan antes de la modulación en el transmisor y se desenfatizan en el receptor.

Especificaciones técnicas

Las "1125 líneas" de MUSE son una medida analógica, que incluye líneas de escaneo que no son de video y que se producen mientras el haz de electrones de un CRT regresa a la parte superior de la pantalla para comenzar a escanear el siguiente campo. Solo 1035 líneas tienen información de imagen. Las señales digitales cuentan solo las líneas (filas de píxeles) que tienen detalles reales, por lo que las 525 líneas de NTSC se convierten en 486i (redondeadas a 480 para ser compatibles con MPEG), las 625 líneas de PAL se convierten en 576i y MUSE sería 1035i. Para convertir el ancho de banda de Hi-Vision MUSE en líneas de resolución horizontal "convencionales" (como se usa en el mundo NTSC), multiplique 29,9 líneas por MHz de ancho de banda. (NTSC y PAL/SECAM son 79,9 líneas por MHz): este cálculo de 29,9 líneas funciona para todos los sistemas HD actuales, incluidos Blu-ray y HD-DVD. Por lo tanto, para MUSE, durante una imagen fija, las líneas de resolución serían: 598 líneas de resolución de luminancia por altura de imagen. La resolución de croma es: 209 líneas. La medición de luminancia horizontal coincide aproximadamente con la resolución vertical de una imagen entrelazada de 1080 cuando se tienen en cuenta el factor Kell y el factor de entrelazado. Se seleccionaron 1125 líneas como un compromiso entre la resolución en líneas de NTSC y PAL y luego se duplicó este número. ^[21]

MUSE emplea integración de compresión de tiempo (TCI), que es otro término para multiplexación por división de tiempo, que se utiliza para transportar señales de luminancia, crominancia, audio PCM y sincronización en una señal portadora/en una frecuencia portadora. Sin embargo, TCI logra la multiplexación mediante la compresión de los contenidos en la dimensión de tiempo, en otras palabras, transmite fotogramas de vídeo que se dividen en regiones con crominancia comprimida en la izquierda del fotograma y luminancia comprimida en la derecha del fotograma, que luego deben expandirse y superponerse para crear una imagen visible. ^[14] Esto lo hace diferente de NTSC que transporta luminancia, audio y crominancia simultáneamente en varias frecuencias portadoras. ^{[22] [23]} Las señales Hi-Vision son señales de vídeo de componentes analógicos con 3 canales que inicialmente eran RGB y luego YP _b P _r . El estándar Hi-Vision tiene como objetivo trabajar con señales RGB y YP _b P _{r .} ^{[14] [24] [25]}

Características principales del sistema MUSE:

• Líneas de escaneo (total/activas): 1125/1035 ^[5]
• Píxeles por línea (totalmente interpolados): 1122 (imagen fija)/748 (en movimiento)
• Períodos de reloj de referencia: 1920 por línea activa ^[5]
• Relación entrelazada: 2:1 ^[5]
• Relación de aspecto 16:9 ^[5]
• Frecuencia de actualización: 59,94 o 60 cuadros por segundo ^[5]
• Frecuencia de muestreo para transmisión: 16,2 MHz
• Compensación de movimiento vectorial: horizontal ± 16 muestras (reloj de 32,4 MHz)/fotograma, una línea vertical ± 3/campo
• Audio: Sistema de audio digital discreto "DANCE" de 2 o 4 canales: 48 kHz/16 bit (2 canales estéreo : 2 canales frontales)/32 kHz/12 bit (4 canales surround : 3 canales frontales + 1 canal trasero)
• Formato de compresión de audio DPCM: compresión cuasi instantánea DPCM
• Ancho de banda requerido: 27 MHz ^[1] El ancho de banda utilizable es 1/3 de este, 9 Mhz debido al uso de modulación FM para la transmisión. ^[14]

Colorimetría

La señal de luminancia MUSE codifica , especificada como la siguiente mezcla de los canales de color RGB originales: ^[3] ${\displaystyle Y}$ ${\displaystyle YM}$

${\displaystyle {\begin{aligned}YM=0.294\,R+0.588\,G+0.118\,B\end{aligned}}}$

La señal de crominancia codifica y diferencia señales. Al utilizar estas tres señales ( , y ), un receptor MUSE puede recuperar los componentes de color RGB originales utilizando la siguiente matriz: ^[3] ${\displaystyle C}$ ${\displaystyle B-YM}$ ${\displaystyle R-YM}$ ${\displaystyle YM}$ ${\displaystyle B-YM}$ ${\displaystyle R-YM}$

${\displaystyle {\begin{aligned}{\begin{bmatrix}G\\B\\R\end{bmatrix}}\ =\ {\begin{bmatrix}1&-1/5&-1/2\\1&1&0\\1&0&1\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}1&0&0\\0&5/4&0\\0&0&1\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}YM\\B-YM\\R-YM\end{bmatrix}}\ =\ {\begin{bmatrix}1&-1/4&-1/2\\1&5/4&0\\1&0&1\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}YM\\B-YM\\R-YM\end{bmatrix}}\end{aligned}}}$

El sistema utilizó una matriz de colorimetría especificada por SMPTE 240M ^{[5] [26] [27]} (con coeficientes correspondientes a los primarios SMPTE RP 145, también conocidos como SMPTE-C , en uso en el momento en que se creó el estándar). ^[28] La cromaticidad de los colores primarios y el punto blanco son: ^{[27] [5]}

La función luma ( ) se especifica como: ^[5] ${\displaystyle EY}$

${\displaystyle {\begin{aligned}EY=0.212\,ER+0.701\,EG+0.087\,EB\end{aligned}}}$

La diferencia de color azul ( ) se escala en amplitud ( ), según: ^[5] ${\displaystyle EPB}$ ${\displaystyle EB-EY}$

${\displaystyle {\begin{aligned}EPB=1.826\,(EB-EY)\end{aligned}}}$

La diferencia de color rojo ( ) se escala en amplitud ( ), según: ^[5] ${\displaystyle EPR}$ ${\displaystyle ER-EY}$

${\displaystyle {\begin{aligned}EPR=1.576\,(ER-EY)\end{aligned}}}$

Señal y transmisión

MUSE es un sistema de 1125 líneas (1035 visibles) y no es compatible con pulsos y sincronización con el sistema digital de 1080 líneas que utiliza la HDTV moderna. Originalmente, era un sistema de 1125 líneas, entrelazado, de 60 Hz, con una relación de aspecto de 5:3 ^[14] (1,66:1) y una distancia de visualización óptima de aproximadamente 3,3 h. En 1989, se cambió a una relación de aspecto de 16:9. ^{[29] [30] [31]}

Para la transmisión terrestre de MUSE se diseñó un sistema FM con ancho de banda limitado. Un sistema de transmisión por satélite utiliza FM sin comprimir.

Antes de la compresión MUSE, el ancho de banda de la señal Hi-Vision se reduce de 30 MHz para luminancia y crominancia a un ancho de banda de precompresión de 20 MHz para luminancia, y un ancho de banda de precompresión para crominancia es una portadora de 7,425 MHz. ${\displaystyle Y}$

Los japoneses exploraron inicialmente la idea de la modulación de frecuencia de una señal compuesta construida convencionalmente. Esto crearía una señal similar en estructura a la señal de video compuesto NTSC, con la ( luminancia ) en las frecuencias más bajas y la ( crominancia ) en las más altas. Se necesitarían aproximadamente 3 kW de potencia para obtener una relación señal/ruido de 40 dB para una señal FM compuesta en la banda de 22 GHz. Esto era incompatible con las técnicas de transmisión por satélite y el ancho de banda. ${\displaystyle Y/C}$ ${\displaystyle Y}$ ${\displaystyle C}$

Para superar esta limitación, se decidió utilizar una transmisión separada de y . Esto reduce el rango de frecuencia efectivo y disminuye la potencia requerida. Se necesitarían aproximadamente 570 W (360 para y 210 para ) para obtener una relación señal/ruido de 40 dB para una señal FM separada en la banda de satélite de 22 GHz. Esto era factible. ${\displaystyle Y}$ ${\displaystyle C}$ ${\displaystyle Y}$ ${\displaystyle C}$ ${\displaystyle Y/C}$

Existe otro ahorro de energía que se desprende de las características del ojo humano. La falta de respuesta visual al ruido de baja frecuencia permite una reducción significativa de la potencia del transpondedor si se enfatizan las frecuencias de video más altas antes de la modulación en el transmisor y luego se desenfatizan en el receptor. Se adoptó este método, con frecuencias de cruce para el énfasis/deénfasis a 5,2 MHz para y 1,6 MHz para . Con esto en su lugar, los requisitos de energía caen a 260 W de potencia (190 para y 69 para ). ${\displaystyle Y}$ ${\displaystyle C}$ ${\displaystyle Y}$ ${\displaystyle C}$

Sistemas de muestreo y ratios

El submuestreo en un sistema de vídeo se expresa habitualmente como una relación de tres partes. Los tres términos de la relación son: el número de muestras de brillo (luma) , seguido del número de muestras de los dos componentes de color (croma) y , para cada área de muestra completa. Tradicionalmente, el valor del brillo es siempre 4, y el resto de los valores se escalan en consecuencia. ${\displaystyle Y}$ ${\displaystyle Cb}$ ${\displaystyle Cr}$

Un muestreo de 4:4:4 indica que los tres componentes están completamente muestreados. Un muestreo de 4:2:0, por ejemplo, indica que los dos componentes de croma se muestrean a la mitad de la frecuencia de muestreo horizontal de luma: la resolución de croma horizontal se reduce a la mitad. Esto reduce el ancho de banda de una señal de video sin comprimir en un tercio.

MUSE implementa un sistema similar como medio para reducir el ancho de banda, pero en lugar de un muestreo estático, la relación real varía según la cantidad de movimiento en la pantalla. En la práctica, el muestreo de MUSE variará aproximadamente de 4:2:1 a 4:0,5:0,25, dependiendo de la cantidad de movimiento. Por lo tanto, el componente de croma rojo-verde tiene entre la mitad y un octavo de la resolución de muestreo del componente de luminancia , y el croma azul-amarillo tiene la mitad de la resolución del rojo-verde. ${\displaystyle Cr}$ ${\displaystyle Y}$ ${\displaystyle Cb}$

Subsistema de audio

MUSE tenía un sistema de audio digital discreto de 2 o 4 canales llamado " DANCE ", que significaba Digital Audio Near-instantaneous Compression and Expansion (Compresión y expansión de audio digital casi instantánea) .

Utilizaba una transmisión de audio diferencial ( modulación de código de pulso diferencial ) que no se basaba en la psicoacústica como MPEG-1 Layer II . Utilizaba una tasa de transmisión fija de 1350 kbp/s. Al igual que el sistema estéreo PAL NICAM , utilizaba una compresión-expansión casi instantánea (a diferencia de la compresión-expansión silábica que utiliza el sistema dbx ) y una codificación digital no lineal de 13 bits a una frecuencia de muestreo de 32 kHz .

También podía funcionar en modo de 16 bits a 48 kHz. El sistema DANCE estaba bien documentado en numerosos artículos técnicos de la NHK y en un libro publicado por la NHK en los EE. UU. llamado Hi-Vision Technology . ^[32]

El códec de audio DANCE fue reemplazado por Dolby AC-3 (también conocido como Dolby Digital ), DTS Coherent Acoustics (también conocido como DTS Zeta 6x20 o ARTEC), MPEG-1 Layer III (también conocido como MP3), MPEG-2 Layer I, MPEG-4 AAC y muchos otros codificadores de audio. Los métodos de este códec se describen en el artículo del IEEE: ^[33]

Problemas de rendimiento en el mundo real

A diferencia del video entrelazado tradicional, donde el entrelazado se realiza línea por línea, mostrando líneas de video pares o impares en cualquier momento, requiriendo así 2 campos de video para completar un cuadro de video, MUSE usó un ciclo de entrelazado de puntos de cuatro campos ^{[34] [14] [35] [36] [37]} , lo que significa que se necesitaron cuatro campos para completar un solo cuadro MUSE, ^{[38] [39]} y el entrelazado de puntos es un entrelazado que se realizó píxel por píxel, dividiendo la resolución horizontal y vertical a la mitad para crear cada campo de video, y no línea por línea como en el video entrelazado tradicional que reduce solo la resolución vertical para crear cada campo de video. Por lo tanto, en MUSE, solo se transmitieron imágenes estacionarias a resolución completa. ^{[40] [36] [41] [42]} Sin embargo, como MUSE reduce la resolución horizontal y vertical del material que varía mucho de cuadro a cuadro, las imágenes en movimiento se desenfocaron. Como MUSE utilizaba compensación de movimiento, las panorámicas de la cámara completa mantenían la resolución completa, pero los elementos individuales en movimiento podían reducirse a solo una cuarta parte de la resolución del cuadro completo. Como la mezcla entre movimiento y no movimiento se codificaba píxel por píxel, no era tan visible como la mayoría pensaría. Más tarde, NHK ideó métodos de codificación/decodificación MUSE compatibles con versiones anteriores que aumentaban enormemente la resolución en las áreas en movimiento de la imagen, así como la resolución cromática durante el movimiento. Este sistema, llamado MUSE-III, se utilizó para transmisiones a partir de 1995 y muy pocos de los últimos LaserDisc MUSE de Hi-Vision lo utilizaron ( A River Runs Through It es un LD de Hi-Vision que lo utilizó). Durante las primeras demostraciones del sistema MUSE, las quejas sobre el gran tamaño del decodificador eran comunes, lo que llevó a la creación de un decodificador miniaturizado. ^[1]

Las sombras y los trayectos múltiples aún plagan este modo de transmisión de frecuencia modulada analógica.

Desde entonces, Japón ha cambiado a un sistema de HDTV digital basado en ISDB , pero el canal 9 satélite BS original basado en MUSE (NHK BS Hi-vision) se transmitió hasta el 30 de septiembre de 2007.

Impactos culturales y geopolíticos

Razones internas dentro de Japón que llevaron a la creación de Hi-Vision

• (Década de 1940): El estándar NTSC (como sistema monocromático de 525 líneas) fue impuesto por las fuerzas de ocupación estadounidenses .
• (Década de 1950-1960): A diferencia de Canadá (que podría haber cambiado a PAL), Japón se quedó estancado con el estándar de transmisión de televisión estadounidense independientemente de las circunstancias.
• (Década de 1960-1970): A finales de la década de 1960, muchas partes de la industria electrónica japonesa moderna habían comenzado a solucionar los problemas de transmisión y almacenamiento inherentes al diseño NTSC.
• (Década de 1970-1980): En la década de 1980, había talento de ingeniería disponible en Japón que podía diseñar un mejor sistema de televisión.

MUSE, como lo conoció el público estadounidense, fue inicialmente cubierto en la revista Popular Science a mediados de los años 1980. Las cadenas de televisión estadounidenses no brindaron mucha cobertura a MUSE hasta fines de los años 1980, ya que hubo pocas demostraciones públicas del sistema fuera de Japón.

Como Japón tenía sus propias tablas de asignación de frecuencias nacionales (que eran más abiertas al despliegue de MUSE), fue posible que este sistema de televisión se transmitiera mediante tecnología satelital de banda Ku a fines de la década de 1980.

A finales de la década de 1980, la FCC de EE. UU. comenzó a emitir directivas que permitirían probar MUSE en EE. UU., siempre que pudiera adaptarse a un canal System-M de 6 MHz.

Los europeos (en la forma de la Unión Europea de Radiodifusión (UER)) quedaron impresionados con MUSE, pero nunca pudieron adoptarlo porque es un sistema de televisión de 60 Hz, no un sistema de 50 Hz que es estándar en Europa y el resto del mundo (fuera de América y Japón).

El desarrollo y la implementación de B-MAC , D-MAC y mucho más tarde HD-MAC por parte de la EBU fueron posibles gracias al éxito técnico de Hi-Vision. En muchos sentidos, los sistemas de transmisión MAC son mejores que MUSE debido a la separación total del color y el brillo en el dominio del tiempo dentro de la estructura de la señal MAC.

Al igual que Hi-Vision, la transmisión HD-MAC no podía realizarse en canales de 8 MHz sin modificaciones sustanciales, lo que suponía una pérdida importante de calidad y velocidad de cuadros. En Estados Unidos se experimentó con una versión de 6 MHz de Hi-Vision ^[7] , pero también tenía graves problemas de calidad, por lo que la FCC nunca autorizó por completo su uso como estándar de transmisión de televisión terrestre doméstica.

El grupo de trabajo ATSC de EE. UU . que había llevado a la creación de NTSC en la década de 1950 se reactivó a principios de la década de 1990 debido al éxito de Hi-Vision. Muchos aspectos del estándar DVB se basan en el trabajo realizado por el grupo de trabajo ATSC, sin embargo, la mayor parte del impacto se debe a la compatibilidad con 60 Hz (así como 24 Hz para transmisión de películas) y velocidades de muestreo uniformes y tamaños de pantalla interoperables.

Compatibilidad de dispositivos con Hi-Vision

Discos láser de alta visión

El 20 de mayo de 1994, Panasonic lanzó el primer reproductor LaserDisc MUSE. ^[11] Había varios reproductores LaserDisc MUSE disponibles en Japón: Pioneer HLD-XØ, HLD-X9, HLD-1000, HLD-V500, HLD-V700; Sony HIL-1000, HIL-C1 y HIL-C2EX; los dos últimos de los cuales tienen versiones OEM fabricadas por Panasonic, LX-HD10 y LX-HD20. Los reproductores también admitían LaserDiscs NTSC estándar. Los LaserDiscs Hi-Vision son extremadamente raros y caros. ^[7]

El grabador de discos de vídeo HDL-5800 grababa imágenes fijas de alta definición y vídeo continuo en un disco óptico y formaba parte del primer sistema de vídeo de alta definición analógico de banda ancha Sony HDVS , compatible con el sistema MUSE. Podía grabar imágenes fijas y vídeo de alta definición en el disco óptico WHD-3AL0 o WHD-33A0; WHD-3Al0 para el modo CLV (hasta 10 minutos de vídeo o 18.000 fotogramas fijos por lado); WHD-33A0 para el modo CAV (hasta 3 minutos de vídeo o 5400 fotogramas fijos por lado). ^[43] Estos discos de vídeo se utilizaban para contenidos de vídeo cortos, como anuncios y demostraciones de productos. ^[44]

El HDL-2000 era un reproductor de discos de vídeo de alta definición de banda completa. ^[7]

VTR de carrete a carrete

VTR analógicos

Para grabar señales Hi-Vision, se lanzaron tres VTR analógicos de carrete a carrete, entre ellos el Sony HDV-1000 parte de su línea HDVS, el NEC TT 8-1000 ^[45] y el Toshiba TVR-1000. ^[46]

Estas videograbadoras analógicas tenían una velocidad angular del cabezal de 3600 RPM y eran similares a las videograbadoras tipo C. Emitían un ancho de banda de video de 30 MHz para luminancia y 7 MHz para ambos canales de croma, con una relación señal/ruido de 41 dB. Aceptaban señales de luminancia y croma con anchos de banda de video de hasta 30 MHz para ambos. El ancho de banda de video se mide antes de la modulación FM. Las señales se graban en la cinta utilizando modulación FM.

La velocidad lineal de la cinta es de 483,1 mm/s y la velocidad de escritura en los cabezales es de 25,9 m/s. El tambor de cabezales tiene 134,5 mm de ancho y tiene 4 cabezales de grabación de vídeo, 4 cabezales de reproducción de vídeo y 1 cabezal de borrado de vídeo. Puede grabar durante 45 minutos en carretes de 10,5 pulgadas. Estas máquinas, a diferencia de los magnetoscopios convencionales de tipo C, no pueden mostrar imágenes mientras están en pausa o reproduciendo la cinta a baja velocidad. Sin embargo, pueden estar equipadas con un dispositivo de almacenamiento de fotogramas para capturar imágenes y mostrarlas mientras se avanza o rebobina rápidamente la cinta.

Los cabezales de video están hechos de material de ferrita Mn-Zn, los utilizados para grabación tienen un espacio de 0,7 micras y un ancho de 80 micras y los de reproducción tienen un espacio de 0,35 micras y un ancho de 70 micras. Graba audio en 3 pistas lineales y señales de control en una pista lineal. A diferencia de las grabadoras de cinta de video tipo C convencionales, los intervalos de borrado vertical no se graban en la cinta. Las pistas helicoidales tienen grupos de 4 señales o canales, dispuestos uno al lado del otro y a lo largo con crominancia roja, crominancia azul y dos señales de crominancia verde con información de luminancia. Se utilizan dos pistas para crominancia verde más luminancia para aumentar el ancho de banda de estas señales que se pueden grabar en la cinta. Cada una de estas 4 señales tiene un ancho de banda de video de 10 MHz.

El VTR utiliza cinta de óxido de metal de hierro con cobalto para una alta coercitividad, con capacidad para 40 MHz de ancho de banda a una velocidad de cabezal de 3600 RPM, lo cual es suficiente para aplicar modulación FM a señales de 10 MHz. Para grabar 4 canales simultáneamente en una sola pista helicoidal, se requiere un cabezal de video independiente por cada canal, y se agrupan 4 cabezales de video que forman una sola pista helicoidal con 4 canales. ^{[47] [48] [49] [14] [44] [24]}

VTR digitales

En 1987, NHK publicó los estándares técnicos para la grabación digital de señales Hi-Vision, y Sony desarrolló el VTR HDD-1000 como parte de su línea HDVS, e Hitachi desarrolló el VTR digital de carrete a carrete HV-1200. El audio se graba digitalmente de manera similar a una grabadora de audio digital DASH ( Digital Audio Stationary Head ), pero se realizaron varios cambios para sincronizar el audio con el video. Estos VTR digitales pueden grabar 8 canales de audio digital en pistas lineales (horizontalmente a lo largo de toda la longitud de la cinta).

De acuerdo con los estándares, estos VTR operan con una velocidad de tambor de cabezal de 7200 RPM para acomodar los mayores anchos de banda de señal de modulación de señal digital en la cinta que también se acomoda con el uso de cinta de partículas de aleación de metal, tienen una tasa de bits de 148,5 Mbit/s por cabezal de video, una velocidad de cinta lineal de 805,2 mm/s y una velocidad de escritura en los cabezales de 51,5 m/s, son similares a los VTR Tipo C, tienen un tambor de cabezal de 135 mm de ancho, 8 cabezales de reproducción de video, 8 cabezales de grabación de video y 2 cabezales de borrado de video, con pistas helicoidales de 37 micrones de ancho. El ancho de banda de la señal de salida es de 30 Mhz de ancho de banda de video para luma (Y) y 15 Mhz de ancho de banda de video para croma (P _b , P _r ).

El audio se graba con una frecuencia de muestreo de 48 kHz almacenada a 16 bits por muestra en pistas de cinta lineales, la frecuencia de muestreo para luma es de 74,25 Mhz y 37,125 Mhz para chroma almacenada a 8 bits por muestra. La relación señal/ruido es de 56 dB para croma y luma. Los campos de vídeo se dividen en 16 pistas helicoidales en la cinta. El ancho de banda total de vídeo es de 1,188 gigabits/s. Las señales de referencia se graban en 3 pistas de cinta lineales. El vídeo se graba en grupos de 4 pistas o canales, que están uno al lado del otro longitudinalmente dentro de cada pista helicoidal, para permitir la paralelización: altas velocidades totales de datos con velocidades de datos relativamente bajas por cabezal y reducir la velocidad de la cinta lineal. ^{[44] [50] [25]}

Las señales de vídeo digital se graban línea por línea (1 fila de píxeles en cada fotograma de vídeo o 1 línea de vídeo a la vez) con ECC (código de corrección de errores) al final de cada línea y entre una serie de líneas verticales. Se utiliza el código Reed-Solomon para ECC y cada línea también tiene un número de identificación para reproducción trucada, como cámara lenta y búsqueda/desplazamiento de imágenes. ^[14]

Muestra

Hi-Vision requiere una pantalla capaz de manejar 30 Mhz de ancho de banda de video simultáneamente para cada uno de los canales de video componente: R, G, B o Y, P _b y P _r . Se mostró en CRT de color de visión directa y proyectores CRT, y se exploraron pantallas de plasma y proyectores Talaria para determinar su capacidad para mostrar imágenes Hi-Vision. ^{[14] [13]} Algunos televisores tienen decodificadores MUSE incorporados. ^[51]

Cámaras

Se utilizaron cámaras basadas en tubos Saticon, tubos Plumbicon, tubos Harpicon y sensores de imagen CCD para capturar imágenes utilizando el formato Hi-Vision. ^{[14] [13] [52]} También se creó un prototipo basado en tubos Vidicon. ^{[53] [54]}

Decodificadores MUSE

Se necesita un decodificador MUSE para recibir transmisiones MUSE desde satélites y para ver contenido en formato MUSE. El decodificador convierte las señales de formato MUSE en señales de video componente Hi-Vision que luego se pueden mostrar en una pantalla. ^[14]

Cintas de video

W-VHS permitió la grabación casera de programas Hi-Vision.

UniHola

Para grabar señales de vídeo Hi-Vision, NHK y 10 empresas japonesas ("NEC, Matsushita Electric Industrial, Toshiba, Sharp, Sony, Hitachi, Sanyo Electric, JVC, Mitsubishi Electric, Canon") ^[55] lanzaron en 1989 UniHi, un formato de videocasete profesional. ^[56] Las grabadoras para el formato fueron fabricadas por Panasonic, Sony, NEC, ^{[57] [58]} y Toshiba. ^[59] Estas máquinas eran menos costosas que sus contrapartes de Tipo C. ^[59] Se fabricaron versiones tanto de estudio como portátiles.

El tambor de cabezas gira a 5400 RPM y utiliza una cinta de 12,65 mm de ancho. Tiene un ancho de banda de luminancia (Y) de 20 MHz y un ancho de banda de crominancia (P _b , P _r ) de 7 MHz para la salida de vídeo. El vídeo se graba en formato analógico. El tambor de cabezas tiene 76 mm de ancho. Utiliza dos cabezales de vídeo con grabación azimutal y graba cada fotograma de vídeo en 12 pistas helicoidales; solo se necesitan 6 pistas para cada campo de vídeo si se graba vídeo entrelazado. ^[14] El audio se graba digitalmente como una señal PCM, como una sección en las pistas helicoidales. La velocidad de escritura en los cabezales es de 21,4 m/s.

La cinta también tiene 3 pistas lineales, una para audio, control y código de tiempo cada una. La relación señal/ruido para luminancia es de 41 dB y para crominancia es de 47 dB. La cinta está enrollada 180° alrededor del tambor de cabeza. El desarrollo comenzó en 1987. ^{[44] [60] [61] [62]} Utiliza cinta de partículas metálicas. ^[47] Podría grabar video durante 1 hora (63 minutos). ^{[14] [50] [63]} La velocidad lineal de la cinta es de 120 mm/s. ^[14] El casete mide 205 mm (ancho) x 121 mm (profundidad) x 25 mm (alto). Las señales se graban utilizando la integración de compresión de tiempo, en grupos de dos señales a lo largo de cada pista helicoidal. La agrupación se utiliza para aumentar el ancho de banda que se puede grabar en la cinta. El casete está diseñado para ser hermético con dos solapas en la apertura del casete para proteger la cinta. ^[14]

Este formato de videocasete fue desarrollado con el fin de reducir el tamaño de los equipos de grabación HD. ^[44] La versión Sony del VTR UniHi, el HDV-10, tenía un precio de más de 90.000 dólares estadounidenses. ^[59]

Véase también

• Sistema de televisión analógica de alta definición
• HD-MAC , un estándar de vídeo analógico de alta definición planificado para Europa
• Visión clara

Los sistemas de televisión analógica que estos sistemas pretendían reemplazar:

• SECAM
• Sistema de clasificación de números arábigos (NTSC)
• CAMARADA

Normas relacionadas:

• En el sistema HD-MAC se utiliza codificación de audio similar a NICAM .
• El submuestreo de croma en TV se indica como 4:2:2, 4:1:1, etc.
• ISDB

Referencias

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Enlaces externos

• Ejemplo de uno de los primeros reproductores LaserDisc de MUSE
• Hi-Vision, MUSE y el disco óptico