MUSE ( Multiple sub-Nyquist Sampling Encoding ) ^[1] 는 商業的으로 Hi-Vision ( HI gh-definition tele VISION 의 縮約型)으로 알려져 있는데 ^[1] 日本 에서 1979年부터 設計에 努力을 기울인 아날로그 HDTV 시스템을 말한다. ^[2] 하이비전 시스템에서는 도트 인터레이싱 및 디지털 비디오 壓縮 을 使用하여 1125 라인, 秒當 60필드(1125i60) ^[2] 의 映像 信號를 家庭에 傳達한다. 이 시스템은 ITU -R 勸奬 事項 BO.786[ 2 ^[3] 으로 標準化되었으며 SMPTE 260M ^[4] 에 依해 指定되었다. ^[5] 다른 아날로그 시스템과 마찬가지로 모든 走査線에서 視覺的 情報를 傳達하는 것은 아니어서, MUSE에는 1035個의 活性 인터레이스 라인이 있으므로 이 시스템은 때때로 1035i 로도 指稱된다. ^[6] 2次元 필터링, 도트 인터레이싱, 모션 벡터 補償 및 時間 壓縮을 通한 라인 順次 色相 인코딩을 使用하여 原本의 20 MHz 帶域幅 을 가지는 元本 信號를 團地 8.1 메가헤르츠 以內로 "폴딩"했다.

日本은 1988年 12月에 廣帶域 아날로그 HDTV 信號를 放送하기 始作했는데 ^[7] 처음에는 縱橫比가 2:1이었다.

소니의 HDVS 高畫質 비디오 시스템은 MUSE 시스템을 支援했다. ^[2] 1991年 商業 出市 當時 디지털 HDTV는 이미 美國 에서 開發 中이었다. 하이비전은 主로 NHK 의 BShi 衛星 TV 채널을 통해 放送되었다. 1994年 5月 20日 파나소닉 社에서는 最初의 MUSE 레이저디스크 플레이어를 出市했다. ^[8] 파이오니아 및 소니 와 같은 다른 브랜드에서 使用할 수 있는 많은 플레이어가 있었지만 하이비전 레이저디스크는 求하기 매우 힘들고 高價였다. ^[9]

歷史 [ 編輯 ]

MUSE는 1980年代에 NHK 科學 技術 硏究所 에서 하이비전 HDTV 信號用 壓縮 시스템으로 開發했다.

• 日本 放送 엔지니어들은 在來式 단측파대 變調 放送을 卽刻 拒否했다.
• 日本이 衛星 放送을 經濟的으로 支援함에 따라 MUSE가 衛星 放送 形式이 될 것이라고 일찌감치 決定되었다.

變調 方式에 對한 硏究

• 日本 放送 엔지니어들은 한동안 다양한 HDTV 放送 類型을 硏究해 왔다. ^[10] 初期에는 信號의 높은 帶域幅으로 因해 HDTV를 電送하려면 SHF, EHF 또는 光纖維를 使用해야 하고 地上波 放送에는 HLO-PAL 을 使用해야 한다고 생각했다. ^{[11] [12]} HLO-PAL은 一般的으로 構成된 複合 信號 (基盤 ${\displaystyle Y}$ 輝度 및 ${\displaystyle C}$ NTSC 및 PAL과 같은 크로마 의 境遇) 廣帶域/협대역 크로마 構成 要素의 하프 라인 오프셋 캐리어 인코딩과 라인別로 位相을 번갈아 使用한다. 廣帶域 채도 成分의 가장 낮은 部分만 高周波數 彩度와 겹쳐서 협대역 彩度는 輝度와 完全히 分離되어 있다. PAF 또는 필드別 位相 交代(첫 番째 NTSC 色相 시스템 試圖와 같은)도 實驗되어 여기서는 훨씬 더 나은 디코딩 結果를 提供했지만 NHK는 모든 複合 인코딩 시스템을 抛棄했다. 衛星 電送을 使用하기 때문에 電力 制限 問題가 있는 周波數 變調 (FM)를 使用해야 한다. FM은 三角 노이즈가 發生하므로 副搬送波 合成 信號를 FM과 함께 使用하면 復調된 크로마 信號는 輝度 信號보다 노이즈가 더 많다. 이 때문에 그들은 ^[13] 다른 옵션을 살펴보고 ^[11] 使用하기로 決定했다. ${\displaystyle Y/C}$ 衛星에 對한 成分 放出. 한때 I/P 變換 壓縮 시스템인 FCFE(Frame Conversion Fineness Enhanced) ^[14] 가 選擇될 것 같았지만 結局 MUSE로 選擇되었다. ^[15]
• ${\displaystyle Y}$ 와 ${\displaystyle C}$ 構成 成分에 對한 別途의 電送을 探索했다. 오늘날 電送되는 MUSE 形式은 分離된 構成 要素 信號를 使用한다. 畫質의 向上이 너무 커서 元來의 테스트 시스템이 리콜되었다.
• 또 하나의 節電 調整이 이루어졌다. 낮은 周波數 노이즈에 對한 視覺的 應答이 不足하여 送信機에서 變造 前에 높은 비디오 周波數가 强調되고 受信機에서 强調되지 않는 境遇 트랜스폰더 全力을 크게 줄일 수 있다.

技術的 仕樣 [ 編輯 ]

MUSE 의 "1125 라인"은 아날로그 測定으로, CRT 의 電子 빔이 畵面 上段으로 돌아가 다음 필드 스캔을 始作하는 동안 發生하는 비비디오 스캔 라인을 包含한다. 1035줄에만 寫眞 情報가 있다.

디지털 信號는 實際 디테일이 있는 라인(픽셀 行)만 計算하므로 NTSC의 525個 라인은 486i (MPEG 互換을 위해 480으로 半올림)가 되고 PAL의 625個 라인은 576i가 되며 MUSE는 1035i가 된다. Hi-Vision MUSE의 帶域幅을 "從來의" 가로線 解像度 (NTSC 世界에서 使用됨)로 變換하려면 帶域幅의 MHz當 29.9線을 곱하면 된다. (NTSC 및 PAL/SECAM은 MHz當 79.9라인이다.) - 이 29.9 라인의 計算은 Blu-ray 및 HD-DVD를 包含한 모든 現在 HD 시스템에 適用된다. 따라서 MUSE의 境遇 스틸 寫眞 中에 解像度 라인은 寫眞 높이當 598라인의 輝度 解像度이고, 채도 解像度는 209라인이다. 水平 輝度 測定은 Kell 計數 와 인터레이스 係數를 考慮할 때 1080 인터레이스 이미지의 垂直 解像度와 거의 一致한다.

MUSE 시스템의 主要 機能:

• 縱橫比: 16:9
• 走査線(銃/活性): 1,125/1,035 ^[5]
• 라인當 픽셀(完全 보間): 1122(停止 이미지)/748(移動)
• 基準 클록 期間: 活性 라인當 1920 ^[5]
• 인터레이스 比率: 2:1 ^[5]
• 縱橫比ː 16:9 ^[5]
• 再生率: 秒當 59.94 또는 60프레임 ^[5]
• 放送用 샘플링 周波數: 16.2 메가헤르츠
• 벡터 움직임 補償: 水平 ±16 샘플(32.4 MHz 클록)/프레임, 垂直線 ±3/필드
• 오디오: "DANCE" 分離型 2 또는 4채널 디지털 오디오 시스템: 48 kHz/16 bit (2채널 스테레오  : 2프론트 채널)/32 kHz/12 비트(4채널 서라운드  : 前方 채널 3個 + 後方 채널 1個)
• DPCM 오디오 壓縮 形式: DPCM 準瞬間 컴팬딩
• 必要한 帶域幅: 27 메가헤르츠 ^[1]

側索 [ 編輯 ]

MUSE 輝度 信號 ${\displaystyle Y}$에 依하여 ${\displaystyle YM}$을 다음과 같이 元來 RGB 色相 채널의 混合으로 指定되어 있는 方式으로 인코드한다: ^[3]

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

索借 信號 ${\displaystyle C}$에 依하여 ${\displaystyle B-YM}$ 및 ${\displaystyle R-YM}$ 差異 信號를 인코드하고, 이들 세 가지 信號( ${\displaystyle YM}$, ${\displaystyle B-YM}$ 그리고 ${\displaystyle R-YM}$ )을 使用하여, MUSE 受信機에서는 아래의 매트릭스를 使用하여 元來 RGB 色相 構成 要素를 抽出할 수 있다. ^[3]

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

이 시스템에서는 SMPTE 240M ^{[5] [16] [17]} (標準이 만들어질 때 使用 中인 SMPTE-C 라고도 알려진 SMPTE RP 145 原色에 該當하는 計數 包含)에 依해 指定되는 컬러메트리 매트릭스를 使用했다. ^[18] 빛의 三原色과 白色 點의 色도 값은 다음과 같다. ^{[17] [5]}

MUSE 側索法(SMPTE 240M / SMPTE "C")
	CIE 1931 座標
	x	y
Red	0.630	0.340
Green	0.310	0.595
Blue	0.155	0.070
화이트 포인트 (CIE 標準 光源 ) D65	0.3127	0.3290

輝度 ( ${\displaystyle EY}$ ) 函數는 다음과 같이 指定된다. ^[5]

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

靑色과의 差異( ${\displaystyle EPB}$ )는 振幅이 스케일링( ${\displaystyle EB-EY}$ )되는데, 아래 式에 따른다: ^[5]

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

赤色과의 差異( ${\displaystyle EPR}$ )도 振幅 스케일링( ${\displaystyle ER-EY}$ )되는데, 아래 式에 따른다: ^[5]

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

信號 및 電送 [ 編輯 ]

MUSE는 1125 라인 시스템(1035 標示)으로 最新 HDTV에서 使用하는 디지털 1080 라인 시스템과 互換되는 펄스 및 同期化가 아니다. 元來의 MUSE에서는 1125個의 飛越方式 走査線, 60 Hz의 레이트, 畵面 比率이 5/3(1.66:1)이고 最適의 視聽 距離가 大略 3.3H인 시스템이다. 地上波 MUSE 電送을 위해 帶域幅 制限 FM 시스템이 考案되었다. 衛星 電送 시스템은 壓縮되지 않은 FM을 使用한다.사전 壓縮 帶域幅 ${\displaystyle Y}$ 20 Hz이며 크로미넌스에 對한 事前 壓縮 帶域幅은 7.425 MHz 搬送波이다.

日本人들은 처음에 在來式으로 構成된 複合 信號의 周波數 變造에 對한 아이디어를 探究했다. 이렇게 하면 그 構造에서 NTSC의 低周波 帶域의 ?? (輝度)과 그 위의 ?? (索借) 信號에 依한 ??/?? 컴포지트 비디오 信號와 類似한 信號가 生成된다. 하지만 22GHz 帶域의 複合 FM 信號에 對해 40dB의 信號 對 雜音比를 얻으려면 約 3kW의 電力이 必要한데, 이것은 衛星 放送 技術 및 帶域幅과 互換되지 않았다.

이러한 限界를 克服하기 위해 ${\displaystyle Y}$ 및 ${\displaystyle C}$를 別途로 餞送하기로 決定하였는데, 이로써 有效 周波數 範圍를 줄이고 必要한 電力을 낮추게 된다.. 22 GHz의 衛星 帶域에서 ${\displaystyle Y/C}$ 의 FM 信號에 對하여 信號 對 雜音比 40 dB을 얻기 위해서는 約 570W(360 ${\displaystyle Y}$ 그리고 210 ${\displaystyle C}$ )가 必要하게 되는데, 이는 實現可能한 것이다.

人間의 눈의 特性에서 나타나는 節電 機能이 하나 더 있다. 卽, 低周波 노이즈에 對한 視覺的 應答이 없기 때문에 높은 비디오 周波數를 送信機에서 變調되기 前에 더욱 增幅한 다음 受信機에서 增幅된 部分을 감소시키면 트랜스폰더 全力을 크게 줄일 수 있다. 엠퍼시스/디엠퍼시스를 위한 크로스오버 周波數로 ${\displaystyle Y}$에 對해서 5.2 MHz, ${\displaystyle C}$ 에 對해서 1.6 MHz 人 方法이 採擇되었다. 이를 통해 電力 要求 事項은 260W( ${\displaystyle Y}$에 對하여 190, ${\displaystyle C}$ 는 69)로 減少하게 된다.

샘플링 시스템 및 샘플링율 [ 編輯 ]

비디오 시스템의 서브샘플링 一般的으로 세 部分의 比率로 表現되는데, 比率에 關한 세 가지 用語는 다음과 같다. 卽 各 全體 샘플 領域에 對해, 밝기(루마) ${\displaystyle Y}$ 샘플 값과 두 가지 色相(크로마) 要素 ${\displaystyle Cb}$ 그리고 ${\displaystyle Cr}$에 對한 샘플 값이다. 傳統的으로 밝기 값은 恒常 4이며 나머지 값은 그에 따라 調整된다. 4:4:4 샘플링은 세 가지 構成 要素가 모두 完全히 샘플링되었음을 나타낸다. 例를 들어 4:2:0의 샘플링은 두 個의 크로마 構成 要素가 루마의 水平 샘플링 速度의 折半, 卽 水平 크로마 解像度가 折半으로 샘플링되었음을 나타내다. 이렇게 하면 壓縮되지 않은 비디오 信號의 帶域幅이 1/3로 줄어든다.

MUSE에서는 帶域幅을 줄이는 手段으로 類似한 시스템을 具現하지만 政敵 샘플링 代身 畵面의 움직임 量에 따라 實際 比率이 달라진다. 實際로 MUSE 샘플링은 移動量에 따라 約 4:2:1에서 4:0.5:0.25까지 多樣하다. 따라서 敵-록 크로마 成分 ${\displaystyle Cr}$은 루마 構成 要素 ${\displaystyle Y}$의 샘플링 解像度의 1/2에서 1/8 사이이고, 파랑-노랑 크로마 ${\displaystyle Cb}$ 의 解像度는 빨강-綠色 解像度의 折半이다.

오디오 下位 시스템 [ 編輯 ]

MUSE에서는 " DANCE "라는 個別 2채널 또는 4채널 디지털 오디오 시스템이 있는데, 이는 Digital Audio Near-instantaneous Compression and Expansion 을 나타낸다.

DANCE에서는 MPEG-1 Layer II 와 같은 心理 音響 基盤이 아닌 差動 오디오 電送( 差動 펄스 코드 變造 )을 使用했다. 여기서는 1350 kbp/s의 固定 電送 速度를 使用했다. PAL NICAM 스테레오 시스템과 마찬가지로 거의 卽刻的인 컴팬딩 ( dbx 시스템에서 使用하는 音節 컴팬딩과 反對) 및 32 kHz 샘플 速度 에서 非線形 13비트 디지털 인코딩을 使用했다. 이는 48 kHz 16비트 모드에서도 作動하는데 DANCE 시스템에 對해서는 수많은 NHK 技術 文書와 《Hi-Vision Technology》 라는 美國에서 出版된 NHK 發行의 冊에 잘 說明되어 있다. ^[19] DANCE 오디오 코덱은 Dolby AC-3(一名 Dolby Digital ), DTS Coherent Acoustics (一名 DTS Zeta 6x20 또는 ARTEC), MPEG-1 Layer III (一名 MP3), MPEG-2 Layer I, MPEG-4 AAC 및 其他 여러 오디오 코덱에 依하여 消滅하게 되었다. 이 코덱의 方法은 IEEE 文書에 說明되어 있다. ^[20]

實際 性能 問題 [ 編輯 ]

MUSE에는 4個 필드 도트 인터레이스 週期가 있다. 卽, 單一 MUSE 프레임을 完成하는데 4個의 필드가 必要했다. 따라서 停止 이미지만 全體 解像度로 傳誦되었다. 그러나 MUSE에서는 프레임마다 크게 移動하는 物體의 水平 및 垂直 解像度를 낮추면서 움직이는 物體의 이미지가 흐려졌다. MUSE는 모션 補正을 使用했기 때문에 全體 카메라 팬은 全體 解像度를 維持했지만 個別 移動 要素는 全體 프레임 解像度의 1/4로 줄일 수 있었다. 모션과 비 모션의 混合이 픽셀 單位로 인코딩되었기 때문에 大部分의 사람들이 생각하는 것처럼 눈에 띄지 않았다. 나중에 NHK는 以前 버전과 互換되는 MUSE 인코딩/디코딩 方法을 提示하여 이미지의 움직이는 領域에서 解像度를 크게 높이고 動作 中 크로마 解像度를 높였다. 所謂 MUSE-III 시스템이라고 하는 이 시스템은 1995年부터 放送에 使用되었으며 마지막 하이비전 MUSE 레이저디스크 中에서 極少數만이 이를 使用했다(" A River Runs Through It "은 이를 使用한 Hi-Vision LD 中 하나임). MUSE 시스템의 初期 試演 中에는 디코더의 크기가 크다는 不滿이 많았고, 이로 因해 小型 디코더가 만들어졌다. ^[1]

陰影地域과 多衆 經路는 如前히 이 아날로그 周波數 變調 電送 모드를 괴롭히고 있다.

以後 日本은 ISDB 基盤의 디지털 HDTV 시스템으로 轉換되어, 元來 MUSE 基盤 BS 衛星 채널 9(NHK BS Hi-vision)는 2007年 9月 30日까지 放送되었다.

文化的, 地政學的 影響 [ 編輯 ]

Hi-Vision이 誕生하게 된 日本 內部의 理由

• (1940年代): 美國 占領軍 에 依해 NTSC 標準(525 라인 黑白 시스템)李 導入되었다.
• (1950s-1960s): 캐나다(PAL로 轉換할 수 있었던)와 달리 日本은 狀況에 關係없이 美國 TV 電送 標準을 固守했다.
• (1960s-1970s): 1960年代 後半까지 現代 日本 電子 産業의 많은 部分이 NTSC 設計에 內在된 電送 및 貯藏 問題를 解決함으로써 始作되었다.
• (1970s-1980s): 1980年代까지 日本에는 더 나은 텔레비전 시스템을 設計할 수 있는 餘分의 엔지니어링 人材가 있었다.

美國 大衆이 알게 된 MUSE는 1980年代 中盤 Popular Science 雜誌에서 처음 다루었다. 美國 텔레비전 네트워크는 1980年代 後半까지 MUSE에 對한 많은 報道를 提供하지 않았다. 日本에는 自體 國內 周波數 割當 테이블(MUSE 配置에 보다 開放的임)이 있었기 때문에 1980年代 末까지 Ku Band 衛星 技術로 이 텔레비전 시스템을 電送하는 것이 可能해졌다. 1980年代 後半 美國 FCC는 MUSE가 6 MHz System-M 채널에 맞추어 질 수 있도록 한다면 美國에서 테스트될 수 있도록 許容하는 指針을 發行하기 始作했다.

유럽 사람들 EBU( European Broadcasting Union )의 形態로 MUSE에 깊은 印象을 받았지만 50 Hz가 아닌 60 Hz 시스템이라는 理由로 採擇할 수 없었는데, 50 Hz 시스템이 유럽 및 其他 國家(美洲 및 日本 除外)에서 標準으로 使用되는 시스템이다. B-MAC, D-MAC 및 以後 HD-MAC 의 EBU 開發 및 配布는 Hi-Vision의 技術的 成功으로 可能해졌다. 여러 面에서 MAC 電送 시스템은 MAC 信號 構造 내 時間 領域에서 밝기 와 色相 이 完全히 分離되기 때문에 MUSE보다 낫다. Hi-Vision과 마찬가지로 HD-MAC은 相當한 修正이 없이는 8MHz 채널 에서 電送할 수 없는데, 이는 品質 및 프레임 速度의 深刻한 損失이다. 美國에서 6 MHz 버전의 Hi-Vision이 美國에서 實驗되었지만 ^[21] 品質 問題가 深刻하였기 때문에 FCC는 國內 地上波 TV 電送 標準으로 使用을 完全히 承認하지 않았다.

1950年代에 NTSC 創設을 이끈 美國 ATSC 作業 그룹은 Hi-Vision의 成功으로 인해 1990年代 初에 다시 活性化된다. DVB 標準의 많은 側面은 ATSC 作業 그룹이 遂行한 作業을 基盤으로 하지만, 大部分의 影響은 60 Hz(뿐만 아니라 필름 電送을 위한 24 Hz) 및 均一한 샘플링 速度와 相互 運用 可能한 畵面 크기를 支援한다는 點에 있다.

Hi-Vision用 裝置 [ 編輯 ]

하이비전 레이저디스크 [ 編輯 ]

1994年 5月 20日 Panasonic은 最初의 MUSE LaserDisc 플레이어를 出市했다. ^[8] 日本에서 使用할 수 있는 MUSE LaserDisc 플레이어는 Pioneer HLD-XØ, HLD-X9, HLD-1000, HLD-V500, HLD-V700; 소니 HIL-1000, HIL-C1 및 HIL-C2EX;인데 마지막 두 個는 Panasonic에서 製造한 OEM 버전인, LX-HD10 및 LX-HD20이다. 플레이어는 標準 NTSC LaserDiscs도 支援했다. Hi-Vision LaserDisc는 매우 稀貴하고 高價이다. ^[9]

HDL-5800 비디오 디스크 레코더는 高畫質 스틸 이미지와 連續 비디오를 모두 광 디스크에 記錄했으며 MUSE 시스템을 支援하는 初期 아날로그 廣帶域 Sony HDVS 高畫質 비디오 시스템의 一部였다. WHD-3AL0 또는 WHD-33A0 옵티컬 디스크에 HD 스틸 이미지와 비디오를 錄畫할 수 있는데, CLV 모드에서 WHD-3AL0에는 最大 10分 비디오 또는 面當 18,000 스틸 프레임을; CAV 모드에서 WHD-33A0에는 最大 3分 비디오 또는 側面當 5400 스틸 프레임의 貯藏이 可能하였다.

HDL-2000은 풀 밴드 高畫質 비디오 디스크 플레이어였다. ^[9]

비디오 카세트 [ 編輯 ]

W-VHS 를 利用하면 하이비전 프로그램의 홈 레코딩이 可能하였다.

같이 보기 [ 編輯 ]

• 아날로그 高畫質 텔레비전 시스템
• HD-MAC , 유럽에서 計劃된 高畫質 아날로그 비디오 標準
• Clear-CVision

이러한 시스템이 代替하고자 하는 아날로그 TV 시스템은 다음과 같다.

• SECAM
• NTSC
• PAL

關聯 標準:

• NICAM과 類似한 오디오 코딩은 HD-MAC 시스템에서 使用된다.
• 4:2:2, 4:1:1 等으로 標示되는 TV에서의 크로마 서브샘플링
• ISDB

參照 [ 編輯 ]

外部 링크 [ 編輯 ]

• 初期 MUSE LaserDisc 플레이어의 예 Archived 2022年 10月 20日 - 웨이백 머신
• Hi-Vision, MUSE 및 光學 디스크