ATSC () — набор стандартов, разработанных Advanced Television Systems Committee для цифрового телевизионного вещания через эфирные, кабельные и спутниковые сети.
Стандарты ATSC были разработаны в 1990-х консорциумом Grand Alliance, консорциумом компаний, специализирующихся в области электроники и телекоммуникаций; компании объединились, чтобы разработать спецификации того, что в данный момент известно как HDTV. В число форматов ATSC входят и уже существовавшие на тот момент стандартные форматы видео, хотя изначально только формат HDTV был создан для цифрового телевидения.
Характеристики стандартов ATSC Стандарты телевидения высокой четкости, определенные ATSC, позволяли настраивать изображения с широкоэкранным соотношением сторон 16:9 и максимальным разрешением 1920x1080 пикселей — данное разрешение почти в шесть раз превышало максимальное разрешение при использовании существовавшей ранее системы стандартов. Однако стандарт допускал и другие варианты разрешения изображения. Снижение требований для пропускной способности изображений более низкой четкости позволяет образование до шести «подканалов» стандартной четкости, которые одновременно будут переданы на единственном канале полосы пропускания в 6 МГц.
Стандарты ATSC обычно помечаются A/x (где x является номером стандарта) и могут быть загружены с официального сайта ATSC. Так стандарт A/53, с которого началась организация системы, был разработан и издан Grand Alliance в 1995 году; в 1996 году он был принят Федеральной комиссией по связи США, а в 2009 году был вновь пересмотрен. Стандарт A/72, который включал в список стандартов видеокодирование формата H.264/AVC, был разработан в 2008 году.
ATSC допускает создание объемного звучания при помощи Конфигурации 5.1 при использовании аудиокодека Dolby Digital AC-3. Также могут предоставлены и другие дополнительные параметры изображения и звука.
Многие из параметров, ставшие стандартами ATSC, являются патентными (то есть они созданы ATSC и на то время не имели независимых аналогов), включая кодирование MPEG, аудиоформат AC-3 и модуляцию 8VSB. Стоимость лицензии на введение патентных технических характеристик, предполагающее цену ресивера цифрового телевидения в 50 $,FCC Opens Inquiry Into Patent Costs For Digital TVs, Dow Jones, February 25, 2009 вызвало недовольство производителей.Amtran affiliate accuses Funai of unfair competition , Lisa Wang, Taipei Times, Feb 24, 2009
Как и другие системы стандартов, ATSC зависит от множества сопутствующих стандартов, например, EIA-708, стандарта цифрового «вшивания» заголовков и текстовой информации.
Цифровое телевидение Цифровое телевидение ATSC в некоторых странах заменило большую часть аналогового телевидения NTSC: 12 июня 2009 года — в США,A New Era in Television Broadcasting — DTVTransition.org 31 августа 2011 года — в Канаде,The Commission establishes a new approach for Canadian conventional television 31 декабря 2012 года — в Южной Корее, в сентябре 2015 года — в Доминиканской Республике, 31 декабря 2015 года — в Мексике.
Телеканалы, которые изъявят желание сохранить аналоговое вещание, будут вынуждены вещать на два канала, поскольку стандарты ATSC обычно требуют весь канал для вещания цифрового телевидения. Наличие виртуальных каналов позволит некоторым каналам вновь пройти картографирование и впоследствии повторно стать частью сетки вещания начиная от физического канала RF и кончая любым номером от 1 до 99, таким образом, станции ATSC или связаны с соответствующими каналами NTSC, или все станции сетки могут использовать один и тот же номер. Также имеется стандарт для распределенных систем вещания (DTx), форма сети единой частоты, что допускает синхронизацию многократного включения канала в сетку вещания.
Аудио Несмотря на то, что в списке стандартов ATSC основным аудиокодеком значится стандарт A/52, этот кодек больше известен как Dolby Digital AC-3. Он позволяет использовать распределение звуковых эффектов по пяти каналам, а также использование шестого канала для низкочастотных звуковых эффектов (это распределение также известно как Конфигурация 5.1). В противоположность этому японские передатчики ISDB HDTV в качестве основного аудиокодека используют MPEG-кодек Advanced Audio Coding (AAC), который также позволяет использовать Конфигурацию 5.1. Также в обоих случаях могут использоваться стандарты DVB (см. ниже).
Аудиокодек MPEG-2 также значился в списке претендентов на роль основного аудиокодека на съезде консорциума Grand Alliance, однако в итоге он проиграл Dolby AC-3. Тем не менее, после того, как Dolby AC-3 официально был выбран основным аудиокодеком для стандартов вещания ATSC, руководство Grand Alliance объявило, что система MPEG-2 «практически эквивалентна» системе Dolby. Позднее в прессе появилась история о том, что престижный ВУЗ, Массачусетский технологический институт (МТИ), вступил в сговор с производителями системы Dolby, результатом чего должно было стать отклонение MPEG-2, как стандартного аудиокодека, в пользу Dolby и, как следствие, получение институтом крупного денежного вознаграждения.MIT Getting Millions For Digital TV Deal , Keith J. Winsteln, The Tech (Massachusetts Institute of Technology), November 8, 2002 Также указывалось, что подобный стимул был предложен Zenith, чтобы приобрести их голос (тот самый, который от них был получен), однако неизвестно, действительно ли Zenith принимал это предложение.
Видео Система стандартов ATSC поддерживает множество вариантов разрешения экрана, соотношения сторон и частоты кадров в секунду. Здесь перечислены все форматы согласно разрешению, виду развертки (прогрессивная или чересстрочная) и количеству кадров (или полей) в секунду.
Для передачи данных ATSC использует спецификации MPEG, также известные как «транспортный поток MPEG», чтобы согласно определенным параметрам и ограничениям связать все данные в единое целое. ATSC использует 188-байтовые пакеты данных транспортного потока MPEG, чтобы таким образом передать данные на ресивер пользователя, который расшифровывает транспортный поток обратно в видео и аудио. Однако прежде, чем эта расшифровка произойдет, ресивер должен произвести демодуляцию и сканирование транспортного потока, чтобы найти и устранить ошибки, закравшиеся при передаче, после чего транспортный поток демультиплексируется и на выходе пользователь получает исходные видео и аудио.
MPEG-2 В системе ATSC используется три основных типа разрешения экрана. Это основной и расширенный NTSC, а также PAL, имеющие минимальное количество растровых строк, равное 480 или 576. Изображение HDTV среднего разрешения в этом случае будет иметь 720 растровых строк длиной 1280 пикселей. Верхний же предел разрешения для такого изображения будет равен 1080 растровым строкам длиной 1920 пикселей. Однако видео с разрешением в 1080 растровых строк на самом деле кодируется с заданным разрешением 1920x1088 пикселей, однако последние 8 строк вырезается ещё до показа. Это происходит из-за особенностей формата MPEG-2, который требует, чтобы количество пикселей в кадре видео делилось на 16.
Большинство типов разрешения могут использоваться как с прогрессивной разверткой, так и чересстрочной, хотя наиболее высокое разрешение, использующее 1080 растровых строк, не может использовать прогрессивную развертку при частоте кадров 50; 59,94 или 60 в секунду, так как подобное качество оказалось слишком высоким для времени принятия первоначального стандарта, в результате чего требовалось передать слишком большой объём данных. Также стандарт требует, чтобы для видео с кадрами, использующими разрешение в 720 растровых строк, использовалась только прогрессивная развертка.
Эфирная (то есть при помощи радиосигнала) трансляция передает данные со скоростью 19,39 Мбит/с (кривая графика пропускной способности обычно показывает 18,3 Мбит/с, остальное приходится на такие функции, как исправление ошибок, электронная справка, скрытые заголовки и т. д.). Для сравнения, максимально возможный битрейт для MPEG составляет 10,08 Мбит/с (фактически — 7 Мбит/с), доступные для формата DVD, для формата BD (Blu-Ray) это величина достигает 48 Мбит/с (фактически — 36 Мбит/с).
Несмотря на то, что стандарт ATSC A/53 ограничивает трансляцию MPEG-2 указанными ниже форматами, Федеральная комиссия по связи США не заостряла внимание на том, что телевизионные станции должны строго повиноваться этой части стандарта. Теоретически ТВ-станции могут выбрать для своих трансляций любое разрешение, соотношение сторон и частоту кадров/полей в секунду, которое позволяет им Main Profile @ High Level. Многие из ТВ-станций в действительности выходят за рамки, установленные стандартом, используя другое разрешение — например, 352x480 или 720x480.
Так называемые «EDTV-экраны» вполне могут воспроизвести видео с прогрессивной разверткой и соотношением сторон 16:9. При этом такие типы разрешений как 704×480 или 720×480 в случае NTSC и 720×576 в случае PAL могут позволить воспроизведение 60 кадров в секунду (в случае NTSC) или 50 кадров в секунду (в случае PAL).
+ Стандарт ATSC A/53 Часть 4:2009 (характеристики видео системы MPEG-2)РазрешениеСоотношение сторонПропорции сторон пикселяРазверткаЧастота кадров (Гц)вертикальноегоризонтальное1080192016:91:1прогрессивная23,976 24 29,97 30чересстрочная29,97 (59,94 поля/с) 30 (60 полей/с)720128016:91:1прогрессивная23,976 24 29,97 30 59,94 604807044:3 или 16:9SMPTE 259Mпрогрессивная23,976 24 29,97 30 59,94 60чересстрочная29,97 (59,94 поля/с) 30 (60 полей/с)6404:31:1прогрессивная23,976 24 29,97 30 59,94 60чересстрочная29,97 (59,94 поля/с) 30 (60 полей/с)
ATSC также поддерживает частоту кадров, свойственную формату PAL, и типы разрешений, оговоренные в стандарте A/63.
+ Стандарт ATSC A/63:1997 (Стандарт для видео с кодировкой 25/50 Гц)РазрешениеСоотношение сторонПропорции сторон пикселяРазверткаЧастота кадров (Гц)вертикальноегоризонтальное1080192016:91:1чересстрочная25 (50 полей/с)прогрессивная 25720128016:91:1прогрессивная505767204:3 или 16:9SMPTE 259Mпрогрессивная25 50чересстрочная25 (50 полей/с)5444:3 или 16:9SMPTE 259Mтри четвертипрогрессивная25чересстрочная25 (50 полей/с)4804:3 или 16:9SMPTE 259Mдве третипрогрессивная25чересстрочная25 (50 полей/с)3524:3 или 16:9SMPTE 259Mодна втораяпрогрессивная25чересстрочная25 (50 полей/с)2883524:3 или 16:9CIFпрогрессивная25
Согласно спецификации ATSC A/53, на видеопоток MPEG накладываются определённые ограничения: Точный максимальный битрейт видео потока MPEG — 19,4 Мбит/с (для телевидения) и 38,8 Мбит/с (для «высокоскоростной» трансляции, например, для кабельного ТВ). Практический максимум будет несколько ниже, так как видеопотока MPEG вместе с другой информацией должно соответствовать заданной величине. Величина буфера потока MPEG, которую требует декодер (the vbv_buffer_size_value), должна составлять не более 999,424 байта. В большинстве случаев трансмиттер не может послать зашифрованное изображение раньше, чем за полсекунды до того, как оно будет расшифровано (vbv_delay не более 45 000 приращений величиной в 90 кГц). Поток должен содержать информацию по колориметрии (кривая гаммы цвета, используемые цвета сетки RGB, и соотношение между RGB и YCbCr). Видео должно иметь соотношение 4:2:0 (цветовое разрешение должно быть 1/2 яркости горизонтального разрешения и 1/2 яркости вертикального разрешения).
Спецификации ATSC и MPEG допускают кодирование кадров с прогрессивной разверткой внутри видеопотока с чересстрочной. Например станции NBC передают видеопоток в формате 1080i60, что означает, что видео при расшифровке будет в секунду выдавать 60 полей чересстрочной развертки, состоящих из 540 растровых полос каждое. Однако при трансляции шоу в прайм-тайм эти 60 полей могут быть закодированы на базе 24 кадров прогрессивной развертки — фактически, зашифровано в формате 1080p24 (поток, передаваемый с частотой 24 прогрессивных кадра в секунду). Метаданные потока MPEG дают сигнал декодеру создать из этих полей чересстрочную развертку и выдавать с использованием преобразования 3:2, как в телекинопроекторе.