マルチチャンネルテレビサウンド

マルチチャンネル テレビ サウンド( MTS ) は、システム Mおよびシステム Nで3 つの追加オーディオ チャネルをアナログ4.5 MHzオーディオ キャリアにエンコードする方法です。業界団体の放送テレビ システム委員会によって開発されたため、 BTSCと呼ばれることもあります。

MTS は、テレビ信号の空いている部分にオーディオ信号を追加することで機能しました。MTS では、最大で合計 4 つのオーディオ チャネルを使用できました。通常、2 つのチャネルが放送され、左右のステレオ チャネルが生成されます。追加の2 番目のオーディオ プログラム(SAP) は、他の言語や、ユーザーが通常はリモコンのボタンからアクセスできる天気警報などのまったく異なるオーディオを放送するために使用できます。4 番目のチャネルであるPROは、放送局のみが使用します。

ステレオオーディオ システムの設計とテストに関する最初の作業は、1975 年に Telesonics がシカゴの公共テレビ局WTTWにアプローチしたときに始まりました。WTTW は当時、Soundstageという音楽番組を制作しており、ステレオ オーディオ ミックスを地元のFM局で同時放送していました。Telesonics は、同じステレオ オーディオを既存のテレビ信号で送信する方法を提案し、FM 同時放送の必要性をなくしました。

Telesonics と WTTW は協力関係を築き、FM ステレオ変調に似たシステムの開発を開始しました。12 人の WTTW スタジオおよび送信機エンジニアが、この関係に必要な放送経験を加えました。Telesonics システムは、シアーズタワーの WTTW 送信機施設を使用してテストされ、改良されました。

1979 年、WTTW はステレオのGrass Valleyマスター コントロール スイッチャーを設置し、マイクロ波STL (Studio Transmitter Link) に 2 番目のオーディオ チャネルを追加しました。その頃までに、WTTW のエンジニアは、自社の仕様に合わせて製造された分割オーディオ トラック ヘッド、アウトボード レコード エレクトロニクス、およびDolby ノイズ リダクションを使用して、自社工場のビデオ テープ レコーダーのステレオ オーディオをさらに開発し、 Soundstage の録音と電子編集を可能にしました。さらに、Ampex MM1100、24 トラック オーディオ レコーダーも音楽制作とミキシングに使用されました。Soundstageをステレオで配信したいPBS加盟局には、各都市のビデオ マシンと同期できる4 トラック (左、右、垂直ドライブ、およびタイム コード) のオーディオ テープが提供されました。

FCC の承認プロセスでは、数社のメーカーが FCC に検討を申請しました。最も注目すべきは、米国電子工業会(EIA) と日本電子工業会が、承認プロセスのテストおよび仕様策定段階で会員を代表するために参加を要請したことです。WTTW のエンジニアは、周波数応答、分離、およびその他のスペクトルの使用に関する標準の設定に協力しました。また、テストに使用するプログラム ソース マテリアルを提供し、放送チェーンを維持しました。3Mの24 トラック オーディオ レコーダーを使用して、12 種類のステレオ プログラムを選択してテストを行いました。競合システムのすべてのテストのソースとして、シカゴの西側にある松下のQuasar TV 製造工場と研究所が使用されました。テスト後、一部のテストの有効性についていくつかの疑問が提起され、2 回目のテストが開始されました。

WTTW は 1983 年 10 月に Broadcast Electronics のプロトタイプ ステレオ変調器を設置し、連邦通信委員会(FCC) が BTSC システムに関する規則を制定する前に、Telesonics システムを使用してステレオによるフルタイム放送を開始しました。MTS は 1984 年 4 月 23 日に FCC によって正式に採用されました。EIA と FCC の勧告に従って、BE 変調器は BTSC 仕様を満たすように変更され、1984 年 8 月までに WTTW でフルタイム使用されました。

ステレオ音声のネットワーク送信は、1984年7月26日のNBCの『ザ・トゥナイト・ショー・スターリング・ジョニー・カーソン』で散発的に始まったが、当時は同ネットワークのニューヨーク市の旗艦局であるWNBCだけがステレオ放送機能を持っていた。^[1] NBC番組の定期的なステレオ送信は1985年初頭に始まった。ABCとCBSはそれぞれ1986年と1987年に追随した。FOXは1987年に最後に加わったネットワークであり、4つのネットワークは1994年後半までにゴールデンタイムの全スケジュールをステレオで放送した（WBとUPNは翌シーズンから全ラインナップをステレオで放送した）。BTSC機能を搭載した最初のテレビ受信システムの1つは、1984年に発売されたRCA Dimensiaであった。 ^[2]

1985 年から 2000 年まで、ネットワークはステレオ プログラムの冒頭に「ステレオ (利用可能な場合)」という免責事項を表示し、ステレオ サービスの提供を説明するために CBS の「StereoSound」などのマーケティング タグを使用することもありました。カナダとメキシコのネットワークも NTSC ビデオ標準を使用していましたが、MTS サウンドが利用可能な場合はそれを利用しました。

NTSC規格の構成要素であるMTSは、2009年6月12日の米国におけるDTV移行以降、米国のフルパワーテレビ放送では使用されなくなった。LPTVとアナログケーブルテレビでは引き続き使用されている。^[要出典]すべてのクーポン対象コンバータボックス（CECB）はRCAコネクタを介してステレオサウンドを出力することが義務付けられているが、MTSはすべてのCECBに含まれるRF変調器ではオプションにすぎない。NTIAは、コスト上の理由でMTSがオプションになったと述べている。^[3]これは、MTSが依然としてTHAT Corporationへのロイヤルティ支払いを必要としていたためである可能性があるが、一部のデジタル実装を除いて、これはもはや当てはまらない。^[4]

THATは、DTVの移行とそれがMTSに及ぼす影響に関する消費者向けページを作成しました。^{[5]このサイトでは、RFのみの接続が一般的で、MTSはCECBではオプション（かつまれ）であるため、CECBを使用するほとんどの消費者は最終的に}モノラルのテレビ音声になるだろうと述べて状況を説明しています。

北米のテレビ規格では、音声信号自体が50Hzから15,000Hzまでの範囲と定義されていたものの、音声信号に0.5MHzというかなりの帯域幅が与えられていた。これは、ビデオ信号より4.5MHz高い音声搬送波信号を中心に、搬送波の両側に25kHzが与えられ、そのうち15kHzのみが使用されていた。^[6]

これは、オーディオチャンネルの上下0.2475MHzが未使用であることを意味した。1950年代に追加されたNTSCカラー信号の性質上、カラー信号の上部がオーディオのサイドバンド下部に押し込まれた。オーディオ信号が0.5MHzチャンネル内に中心を置き、下側の0.25MHzが残りのビデオ信号によって部分的に侵害されたため、上側の0.25MHzは大部分が空のままになった。^[6]

MTS は、この上位 0.25 MHz 割り当ての空き部分に新しい信号を追加することで機能しました。元のオーディオ信号はそのまま残され、これまでどおり放送されました。MTS では、これがメイン チャンネルです。このチャンネルの実際の信号は、2 つのステレオ チャンネルを加算して、元のモノラル信号とほぼ同じ信号を生成することで構築され、ステレオ回路がなくてもどの NTSC テレビでも受信できます。^[6]

次に、31.468 kHz を中心として両側に 15 kHz 拡張された 2 番目のチャンネル、ステレオ サブチャンネルが追加されます。これにより、メイン信号とステレオ信号の間に 15.734 kHz の小さなギャップが残ります。このパイロット信号は「H」または「1H」とも呼ばれ、その周波数はビデオの水平走査信号の高調波になるように選択され、位相ロック ループを使用してビデオ信号から正確に再現できます。1H 周波数に信号が存在する場合、テレビは信号のステレオ バージョンが存在することを認識します。^[6]

ステレオ サブチャンネルは、同じ 2 つのオーディオ信号 (L と R) で構成されていましたが、位相がずれて混合され、「L-R」信号、つまり「差」が生成されました。この信号は、より高い振幅で送信され、dbx圧縮を使用してエンコードされ、高周波ノイズが低減されます。総平均電力を下げるために、キャリアは送信されません (つまり、その周波数で常時オンの信号はありません)。受信時に、受信機はビデオ信号を使用してパイロットを作成し、その周波数を調べて信号が存在するかどうかを確認します。信号が存在する場合、1H と 3H の間の信号をフィルター処理して別のチャンネルにすることで差信号が抽出され、これに 2H を追加してキャリアが再作成されます。この信号は、dbx 形式から圧縮解除され、元のメインと共にステレオ デコーダーに送られます。^[6] FM ステレオ ラジオも同様に動作しますが、H 信号に相当するものが 15.734 ではなく 19 kHz であるという点が主な違いです。

SAPが存在する場合、5Hを中心としますが、オーディオ忠実度と振幅が低いモノラル信号をエンコードします。^[6] PRO信号も同様に7Hでエンコードされます。4つのチャネルすべてを使用する信号は、元のオーディオ上側帯域で​​使用可能な帯域幅の約半分までしか拡張されません。

2 番目のオーディオ プログラム(SAP) も標準の一部であり、別の言語、DVSのようなビデオ説明サービス、またはキャンパス ラジオ局や天気ラジオのような完全に別のサービスを提供します。このサブキャリアは 5 倍の水平同期であり、dBx エンコードされています。

3 番目の PRO (プロフェッショナル) チャネルは、放送局の内部使用のために用意されており、音声またはデータを処理できます。PRO チャネルは通常、ニュース放送中に電子ニュース収集で使用され、遠隔地 (現場のレポーターなど) と通信します。その後、遠隔地はリモート リンクを介してテレビ局に返答できます。PRO チャネル専用の受信機は、通常、放送のプロフェッショナルにのみ販売されています。このサブキャリアは、水平同期の 6.5 倍です。

MTS 信号は、信号に 15.734 kHz のパイロット トーンを追加することでテレビ受信機に示されます。MTS パイロットは、ビデオ表示をロックするために使用される水平同期信号にロックされているか、またはそこから派生しています。したがって、水平同期の位相または周波数の変化はオーディオに転送されます。1984 年に使用されていた UHF 送信機では、この信号に重大な位相エラーがもたらされ、当時の UHF 局でステレオ オーディオを送信することはほぼ不可能でした。その後、UHF 送信機が改良され、これらの影響が最小限に抑えられ、これらの局でステレオ送信が可能になりました。

ほとんどの FM 放送受信機は、87.75 MHz の NTSC チャンネル 6 のオーディオ部分を受信できますが、モノラルのみです。15.734 kHz のパイロット トーン周波数は通常の FM バンド (19 kHz) のパイロット トーン周波数とは異なるため、このようなラジオでは MTS をデコードできません。

理想的な状況では、MTS ステレオは標準の VHF FM ステレオよりもパフォーマンスが優れています。^[要出典] FM ステレオと MTS の両方で、LR サブチャネルは AM 両側波帯変調されます。AM は干渉を受けやすいことが知られており、サブチャネルへのノイズ低減は標準の FM 放送よりも SNR の向上に役立ちます。サブチャネル情報はdbxエンコードされており、通常 50 dB を超える SNR でオーディオが向上します。サブチャネルのみにノイズ低減を追加することで、完全なモノラル互換性が維持されました。モノラル TV セットを所有する視聴者は、15 kHz の帯域幅に制限された通常のオーディオを聞くことができます。

元の仕様では、エンコード前に各オーディオ チャネルにブリック ウォール楕円フィルターが必要でした。このフィルターのカットオフ周波数は 15 kHz で、水平同期干渉 (15.734 kHz) がオーディオにエンコードされるのを防止しました。ただし、変調器の製造元は、必要に応じてカットオフ フィルターをより低く設定し、オーディオ フィルターのコストも削減しました。通常は 14 kHz が選択されましたが、12.5 kHz という低いフィルターを使用するメーカーもありました。楕円フィルターが選択された理由は、カットオフ周波数での位相歪みが最も少なく、帯域幅が最大になるためです。これに対して、標準的な FM 変調器は、わずかに高い周波数でオーディオをフィルターしますが、それでも 19 kHz のパイロット信号を保護する必要があります。EIA/FCC テスト中に使用されたフィルターの特性は、15.5 kHz で -60 dB でした。当時はトランス オーディオ結合が一般的だったため、下限周波数は 50 Hz に設定されましたが、トランス入力のない変調器は少なくとも 20 Hz までフラットでした。

典型的な分離は 35 dB より良好でした。ただし、この仕様を達成するには、チャンネル間のレベルを一致させることが不可欠でした。指定された分離を達成するには、左と右のオーディオ レベルを 0.1 dB 未満で一致させる必要がありました。

水平同期の位相安定性を維持することは、デコード プロセスで良好なオーディオを実現するために不可欠です。送信中、水平同期の位相は画像と彩度レベルによって変化する可能性があります。送信された位相安定性の尺度である ICPM (偶発的搬送波位相変調) は、最良のオーディオ サブ チャネル デコードのために 4.5% 未満である必要があります。これは、当時の UHF 送信機で特に問題となっていました。当時のマルチキャビティ クライストロン RF アンプの ICPM は通常 7% を超えていました。このため、MTS ステレオの UHF 送信は不可能でした。その後の UHF 送信機の設計では ICPM のパフォーマンスが向上し、MTS ステレオ送信が可能になりました。

dbx圧縮伸長方式を使用しているため、当初は MTS をデコードするすべての TV デバイスに使用料の支払いが必要でした。最初はdbx, Inc.に、次に 1989 年に dbx から分離独立し、1994 年に MTS の特許を取得した THAT Corporation に使用料を支払う必要がありました。ただし、これらの特許は 2004 年に世界中で失効しました。^[7] THAT は現在、MTS のデジタル実装に関連する特許をいくつか所有していますが、2007 年に THAT から米国電気通信情報局に送られた書簡では、MTS のすべてのアナログ実装と一部のデジタル実装については THAT からのライセンスは不要であることが確認されています。^[4]

北米以外でNTSC規格を使用しているいくつかの国では、チリ、コロンビア、台湾、フィリピンなど、アナログ システムに MTS 形式を採用しています。日本は、自国の国内 NTSC 変種内で独自のEIAJ MTS規格を採用しています。ブラジルとアルゼンチンの2 か国は、代替のPAL規格とともに MTS 規格を使用しています。

• ニカム
• ツヴァイカナルトン
• EIAJ MTS

• アラン・スキェルキエヴィッチ (1985 年 11 月)、「ステレオ 1 年後」、テレビ放送、p. 76