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MUSE ( Multiple sub-Nyquist Sampling Encoding ) [ 1 ] は、 Hi-Vision ( HI gh-definition tele VISIONの略) [ 1 ]として商業的に知られており、1979 年に設計が開始された日本のアナログ高精細テレビシステムです。 [ 2 ]従来のインターレースビデオでは、一度に奇数行または偶数行のビデオが表示されますが、MUSE では 1 つのビデオ フレームを完成させるために 4 つのビデオ フィールドが必要でした。Hi-Vision は、1035i 解像度、つまり 1035 本のインターレース ラインでビデオを送信できる、密接に関連する日本のテレビ システムも指します。MUSE は、Hi-Vision 信号の圧縮方式として使用されました。
ドットインターレースとデジタルビデオ圧縮を使用して、1125ライン、60フィールド/秒 (1125i60) [ 2 ]の信号を家庭に配信しました。このシステムは、ITU -R 勧告 BO.786 [ 3 ]として標準化され、SMPTE 240M [ 5 ]で規定された色彩マトリックスを使用して、SMPTE 260M [ 4 ]で規定されました。他のアナログシステムと同様に、すべてのラインが可視情報を伝送するわけではありません。MUSE には 1035 本のアクティブなインターレースラインがあるため、このシステムは1035i [ 6 ]とも呼ばれます。MUSEは、2 次元フィルタリング、ドットインターレース、モーションベクトル補償、および時間圧縮によるラインシーケンシャルカラーエンコーディングを使用して、元の 30 MHz帯域幅のHi-Vision ソース信号をわずか 8.1 MHz に「折り畳む」または圧縮しました。
MUSE（Multiple Sub-Nyquist Sampling Encoding）は、4フィールドのドットインターレースサイクルを使用し、1つのMUSEフレームを完成させるのに4つのフィールドを使用するという点で異なっていました。インターレースはピクセル単位で行われ、ビデオの各フィールドで水平方向と垂直方向の両方の解像度が半分に低下しました。これは、垂直方向の解像度のみが低下し、静止画像のみがフル解像度で送信される従来のインターレースとは異なります。つまり、MUSEはフレームごとに大きく変化する素材の解像度を低下させるため、動画像はぼやけていました。MUSEはモーション補償を使用していたため、カメラのパンはフル解像度を維持しましたが、個々の動いている要素はフルフレーム解像度の4分の1にまで低下させることができました。その結果、動きと静止の混在はピクセル単位でエンコードされ、目立たなくなりました。[ 7 ]
日本は1988年12月に広帯域アナログHDTV信号の放送を開始し、当初はアスペクト比2:1であった。[ 8 ]ソニーのHDVS高精細ビデオシステムはMUSEシステムのコンテンツ作成に使用されたが、MUSE信号は記録されなかった。[ 2 ]非圧縮のHi-Vision信号を記録した。1991年の商用開始時には、米国ではすでにデジタルHDTVの開発が進められていた。Hi-Vision MUSEは主にNHKがBShi衛星テレビチャンネルを通じて放送したが、WOWOW、テレビ朝日、フジテレビ、TBSテレビ、日本テレビ、テレビ東京などの他のチャンネルもMUSEで放送した。[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]
その後の改良版であるMUSE-IIIシステムでは、画像内の動いている部分の解像度が向上し、動きのある場面での色再現性も改善されました。MUSE-IIIは1995年から放送に使用され、一部のHi-Vision MUSEレーザーディスクにも採用されました。MUSEデコーダーのサイズが大きいという初期の苦情が多数寄せられたため、小型化されたデコーダーの開発につながりました。
1994年5月20日、パナソニックは最初のMUSEレーザーディスクプレーヤーを発売した。[ 12 ]パイオニアやソニーなどの他のブランドからも多くのプレーヤーが販売されていた。
このアナログ伝送方式では影やマルチパスの問題があったにもかかわらず、日本はISDBに基づくデジタルHDTVシステムに切り替えた。Hi-VisionはNHKによって2007年までアナログ放送を続けた。他のチャンネルは、日本のデジタル放送規格であるISDBのデジタルHD信号に移行したため、2000年12月1日以降まもなく放送を停止した。[ 13 ]
MUSEは、1980年代にNHK科学技術研究所によって、ハイビジョンHDTV信号の圧縮システムとして開発された。
MUSEの「1125ライン」はアナログ測定値であり、CRTの電子ビームが次のフィールドのスキャンを開始するために画面の上部に戻る間に発生する非ビデオ走査線を含みます。画像情報を持つのは1035ラインのみです。デジタル信号は実際の詳細を持つライン（ピクセルの行）のみをカウントするため、NTSCの525ラインは486i（MPEG互換のために480に丸められます）、PALの625ラインは576i、MUSEは1035iになります。Hi-Vision MUSEの帯域幅を「従来型」水平解像度ライン（NTSCの世界で使用されるもの）に変換するには、帯域幅1MHzあたり29.9ラインを掛けます。（NTSCとPAL/SECAMは1MHzあたり79.9ラインです） - この29.9ラインの計算は、Blu-rayやHD-DVDを含む現在のすべてのHDシステムで機能します。したがって、MUSE の場合、静止画中は解像度ラインは次のようになります。輝度解像度は画像高さあたり 598 ラインです。色解像度は 209 ラインです。水平輝度測定値は、ケル係数とインターレース係数を考慮すると、1080 インターレース画像の垂直解像度とほぼ一致します。1125 ラインは、NTSC と PAL のライン解像度の妥協点として選択され、この数を 2 倍にしました。[ 22 ]
MUSEは、時間圧縮統合（TCI）を採用しています。これは、輝度、色度、PCMオーディオ、および同期信号を1つの搬送信号/1つの搬送周波数で伝送するために使用される時分割多重化の別の用語です。ただし、TCIは、時間次元でコンテンツを圧縮することによって多重化を実現します。つまり、ビデオフレームを、フレームの左側に色度が圧縮され、フレームの右側に輝度が圧縮された領域に分割して送信し、その後、それらを拡張して重ね合わせて可視画像を作成する必要があります。[ 15 ]これは、輝度、オーディオ、および色度を複数の搬送周波数で同時に伝送するNTSCとは異なります。[ 23 ] [ 24 ] Hi-Vision信号は、当初はRGB、後にYP b P rとなった3チャンネルのアナログコンポーネントビデオ信号です。Hi-Vision規格は、RGBとYP b P r信号の両方で動作することを目指しています。[ 15 ] [ 25 ] [ 26 ]
MUSEシステムの主な特徴：
MUSE輝度信号エンコードする、元の RGB カラー チャンネルの次の混合として指定されます: [ 3 ]
色度信号エンコードそして差分信号。これらの３つの信号（、そして)、MUSE受信機は次の行列を使用して元のRGBカラーコンポーネントを取得できます。[ 3 ]
このシステムでは、 SMPTE 240M [ 5 ] [ 27 ] [ 28 ]で規定された測色マトリックスを使用しました（係数は、規格が作成された時点で使用されていたSMPTE RP 145 の原色、別名SMPTE-Cに対応しています）。 [ 29 ]原色と白色点の色度は次のとおりです。[ 28 ] [ 5 ]
ルマ（) 関数は次のように指定されます: [ 5 ]
青色の違い（）は振幅スケーリングされています（）によると：[ 5 ]
赤色の違い（）は振幅スケーリングされています（）によると：[ 5 ]
MUSEは1125ラインシステム（可視1035ライン）で、現代のHDTVで使用されているデジタル1080ラインシステムとパルスおよび同期互換性があります。元々は1125ライン、インターレース、60Hzの システムで、アスペクト比は5:3 [ 15 ]（1.66:1）、最適な視聴距離は約3.3Hでした。1989年に16:9のアスペクト比に変更されました。[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]
地上MUSE伝送には、帯域幅制限のあるFM方式が考案された。衛星伝送システムでは、非圧縮FMが使用される。
MUSE圧縮前、Hi-Vision信号の帯域幅は、輝度と色度で30MHzから圧縮前の帯域幅に縮小されます。輝度用の帯域幅は20MHz 、色度用の圧縮前帯域幅は7.425MHz の搬送波である。
日本人は当初、従来型の合成信号の周波数変調というアイデアを探求した。これにより、構造的に類似した信号が生成される。コンポジットビデオNTSC信号 -（輝度）低周波数と（色度）上記参照。22GHz帯の複合FM信号で40dBの信号対雑音 比を得るには、約3kWの電力が必要となる。これは衛星放送技術や帯域幅と互換性がない。
この制限を克服するために、別の伝送方式を使用することが決定されました。そしてこれにより、有効周波数範囲が狭まり、必要な電力が低下します。約570W（360Wの場合は）そして210は 40 dBの信号対雑音比を得るためには、22GHz衛星帯域のFM信号 。これは実現可能だった。
人間の目の特性から、もう1つの省電力方法が明らかになった。低周波ノイズに対する視覚反応の欠如により、送信機で変調前に高周波ビデオ信号を強調し、受信機で減衰させることで、トランスポンダの電力を大幅に削減できる。この方法が採用され、強調/減衰のクロスオーバー周波数は5.2MHzに設定された 。1.6 MHzこれにより、電力要件は260W（190W）に低下します。そして69は)
ビデオシステムにおけるサブサンプリングは、通常、3つの部分からなる比率で表されます。この比率の3つの要素は、輝度（ルマ）の数です。サンプル数、続いて2つの色（彩度）成分のサンプル数そして各サンプル領域ごとに、。従来、明るさの値は常に4であり、その他の値はそれに応じてスケーリングされます。
4:4:4のサンプリングは、3つの成分すべてが完全にサンプリングされていることを示します。例えば、4:2:0のサンプリングは、2つのクロマ成分がルマの水平サンプリングレートの半分でサンプリングされていることを示しており、水平クロマ解像度が半分になります。これにより、非圧縮ビデオ信号の帯域幅が3分の1減少します。
MUSEは帯域幅を削減する手段として同様のシステムを実装していますが、静的サンプリングではなく、実際の比率は画面上の動きの量に応じて変化します。実際には、MUSEのサンプリングは動きの量に応じて約4:2:1から4:0.5:0.25まで変化します。したがって、赤緑の色度成分は輝度成分のサンプリング解像度の半分から8分の1程度である。青黄色の彩度赤緑の半分の解像度を持つ。
MUSEは「 DANCE 」と呼ばれる独立した2チャンネルまたは4チャンネルのデジタルオーディオシステムを持っていた。これは「Digital Audio Near-instantaneous Compression and Expansion」の略である。
これは、 MPEG-1 Layer IIのように心理音響学に基づかない差動音声伝送（差動パルス符号変調）を使用していた。伝送速度は 1350 kbpsの固定値であった。PAL NICAMステレオシステムと同様に、ほぼ瞬時の圧縮（ dbxシステムで使用される音節圧縮とは対照的）と、32 kHzのサンプリングレートでの非線形 13 ビットデジタル符号化を使用していた。
また、48 kHz 16 ビットモードでも動作可能であった。DANCE システムについては、NHK の多数の技術論文や、米国で発行された NHK 発行の書籍「Hi-Vision Technology」に詳しく記載されている。[ 33 ]
DANCEオーディオコーデックは、Dolby AC-3（別名Dolby Digital）、DTS Coherent Acoustics（別名DTS Zeta 6x20またはARTEC）、MPEG-1 Layer III（別名MP3）、MPEG-2 Layer I、MPEG-4 AAC 、その他多くのオーディオコーデックに取って代わられました。このコーデックの方式はIEEEの論文[ 34 ]に記載されています。
従来のインターレースビデオでは、インターレースは行ごとに行われ、一度に奇数行または偶数行のビデオが表示されるため、ビデオフレームを完成させるには 2 フィールドのビデオが必要ですが、MUSE では 4 フィールドのドットインターレース[ 35 ] [ 15 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]サイクルが使用されており、1 つの MUSE フレームを完成させるには 4 フィールドが必要でした[ 39 ] [ 40 ]。ドットインターレースは、ピクセルごとにインターレースが行われ、水平解像度と垂直解像度の両方を半分にして各ビデオフィールドを作成するもので、各ビデオフィールドを作成するために垂直解像度のみを下げる従来のインターレースビデオのように行ごとにインターレースが行われるものではありません。したがって、MUSE では、静止画像のみがフル解像度で送信されました[ 41 ] [ 37 ] [ 42 ] [ 43 ] 。しかし、MUSE はフレームごとに大きく変化する素材の水平解像度と垂直解像度を下げるため、動画はぼやけていました。 MUSEはモーション補正を使用していたため、カメラ全体のパンではフル解像度が維持されましたが、個々の動く要素はフルフレーム解像度の4分の1にまで縮小できました。動きと静止の混合はピクセル単位でエンコードされていたため、ほとんどの人が想像するほど目立ちませんでした。その後、NHKはMUSEエンコード/デコードの互換性のある方法を考案し、画像の動く領域の解像度を大幅に向上させるとともに、動き中の色解像度も向上させました。このいわゆるMUSE-IIIシステムは1995年から放送に使用され、最後のHi-Vision MUSEレーザーディスクのごく一部で使用されました（「リバー・ランズ・スルー・イット」はこれを使用したHi-Vision LDの1つです）。MUSEシステムの初期のデモンストレーションでは、デコーダのサイズが大きいという苦情がよく寄せられたため、小型デコーダが開発されました。[ 1 ]
このアナログ周波数変調伝送方式は、依然としてシャドウイングとマルチパスの問題に悩まされている。
日本はその後、 ISDBをベースとしたデジタルHDTVシステムに移行したが、元々のMUSEをベースとしたBS衛星放送チャンネル9（NHK BSハイビジョン）は2007年9月30日まで放送されていた。
アメリカ国民にMUSEとして知られるようになったこのシステムは、1980年代半ばに雑誌『ポピュラーサイエンス』で初めて取り上げられた。日本国外でこのシステムの公開デモンストレーションがほとんど行われていなかったため、アメリカのテレビネットワークは1980年代後半までMUSEをあまり報道しなかった。
日本は独自の国内周波数割り当て表（MUSEの導入により寛容な内容だった）を持っていたため、1980年代末までにこのテレビ放送システムをKuバンド衛星技術で送信することが可能になった。
1980年代後半、米国連邦通信委員会（FCC）は、MUSEが6MHzのシステムMチャネルに適合することを条件に、米国での試験を許可する指令を発令し始めた。
欧州（欧州放送連合（EBU））はMUSEに感銘を受けたものの、MUSEは60Hzのテレビシステムであり、ヨーロッパや世界の他の地域（アメリカ大陸と日本を除く）で標準となっている50Hzシステムで はないため、採用することはできなかった。
EBUによるB-MAC、D-MAC、そしてずっと後のHD-MACの開発と導入は、Hi-Visionの技術的成功によって可能になった。MAC伝送システムは、MAC信号構造内で時間領域において色と輝度を完全に分離できるため、多くの点でMUSEよりも優れている。
Hi-Visionと同様に、HD-MACも 大幅な変更と品質およびフレームレートの著しい低下なしには8MHzチャネルで送信することはできませんでした。 米国では6MHzバージョンのHi-Visionが実験されましたが[ 8 ]、これも品質に深刻な問題があったため、FCCは国内の地上波テレビ送信規格としての使用を完全に承認しませんでした。
1950年代にNTSC規格の創設につながった米国のATSCワーキンググループは、ハイビジョンの成功を受けて1990年代初頭に再活性化された。DVB規格の多くの側面はATSCワーキンググループの成果に基づいているが、その影響の大部分は60Hz （映画伝送用の24Hzも含む ）のサポート、均一なサンプリングレート、および相互運用可能な画面サイズにある。
これらのシステムが置き換えることを目的としていたアナログテレビシステム：
関連規格：
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