Sonido de televisión multicanal

El sonido de televisión multicanal ( MTS ) es el método de codificación de tres canales de audio adicionales en portadoras de audio analógicas de 4,5 MHz en los sistemas System M y System N. Fue desarrollado por el Broadcast Television Systems Committee, un grupo de la industria, y a veces conocido como BTSC como resultado.

El sistema MTS funcionaba añadiendo señales de audio adicionales en partes vacías de la señal de televisión. El sistema MTS permitía un total de cuatro canales de audio. Normalmente se transmitían dos para producir los canales estéreo izquierdo y derecho. Se podía utilizar un segundo programa de audio (SAP) adicional para transmitir otros idiomas o audio completamente diferente, como alertas meteorológicas a las que el usuario podía acceder, normalmente a través de un botón en su control remoto . El cuarto canal, PRO , solo lo utilizaban las emisoras.

El trabajo inicial de diseño y prueba de un sistema de audio estereofónico comenzó en 1975, cuando Telesonics se puso en contacto con la estación de televisión pública de Chicago WTTW . WTTW estaba produciendo un programa musical llamado Soundstage en ese momento y estaba transmitiendo simultáneamente la mezcla de audio estéreo en estaciones de FM locales . Telesonics ofreció una manera de enviar el mismo audio estéreo a través de las señales de televisión existentes, eliminando así la necesidad de la transmisión simultánea en FM.

Telesonics y WTTW establecieron una relación de trabajo y comenzaron a desarrollar un sistema similar a la modulación estéreo FM. Doce ingenieros de estudio y transmisión de WTTW aportaron la experiencia de transmisión necesaria a la relación. El sistema de Telesonics se probó y perfeccionó utilizando las instalaciones del transmisor de WTTW en la Torre Sears .

En 1979, WTTW había instalado un conmutador de control maestro estéreo Grass Valley y había añadido un segundo canal de audio al STL (enlace de transmisión de estudio) de microondas . Para entonces, los ingenieros de WTTW habían desarrollado aún más el audio estéreo en las grabadoras de cintas de vídeo de su planta, utilizando cabezales de pista de audio divididos fabricados según sus especificaciones, electrónica de grabación externa y reducción de ruido Dolby que permitía grabar y editar electrónicamente Soundstage . Además, también se utilizó una grabadora de audio Ampex MM1100 de 24 pistas para la producción y mezcla de música. Las estaciones miembro de PBS que deseaban ofrecer Soundstage en estéreo recibieron una cinta de audio de cuatro pistas (izquierda, derecha, unidad vertical y código de tiempo ) que podía sincronizarse con las máquinas de vídeo de esas ciudades.

Durante el proceso de aprobación de la FCC, varios fabricantes solicitaron a la FCC su consideración. En particular, la Electronic Industries Alliance (EIA) y la EIA japonesa pidieron ser incluidas para representar a sus miembros en las fases de prueba y especificación del proceso de aprobación. Los ingenieros de WTTW ayudaron a establecer estándares para la respuesta de frecuencia , la separación y otros usos del espectro. También proporcionaron material fuente de programas utilizado para las pruebas y mantuvieron la cadena de transmisión. Se utilizó una grabadora de audio de 24 pistas de 3M para permitir la selección de 12 programas estéreo diferentes para las pruebas. La planta de fabricación y el laboratorio de Matsushita Quasar TV, justo al oeste de Chicago, se utilizaron como fuente para todas las pruebas de los sistemas en competencia. Después de las pruebas, surgieron varias preguntas sobre la validez de algunas de las pruebas y comenzó una segunda ronda de pruebas.

En octubre de 1983, WTTW instaló un prototipo de modulador estéreo de Broadcast Electronics y comenzó a transmitir a tiempo completo en estéreo en ese momento utilizando el sistema Telesonics antes de que la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) estableciera normas sobre el sistema BTSC. El MTS fue adoptado oficialmente por la FCC el 23 de abril de 1984. Siguiendo las recomendaciones de la EIA y la FCC, el modulador BE se modificó para cumplir con las especificaciones BTSC y, en agosto de 1984, se utilizaba a tiempo completo en WTTW.

La transmisión esporádica de audio estéreo en la cadena NBC comenzó el 26 de julio de 1984 con The Tonight Show Starring Johnny Carson , aunque en ese momento solo la estación insignia de la cadena en la ciudad de Nueva York, WNBC , tenía capacidad de transmisión estéreo; ^[1] la transmisión regular en estéreo de los programas de la NBC comenzó a principios de 1985. ABC y CBS siguieron su ejemplo en 1986 y 1987, respectivamente. FOX fue la última cadena en unirse en 1987, y las cuatro cadenas tenían toda su programación en horario estelar en estéreo a fines de 1994 ( The WB y UPN lanzaron la temporada siguiente con toda su programación en estéreo). Uno de los primeros sistemas de recepción de televisión que incluyó la capacidad BTSC fue RCA Dimensia , lanzado en 1984. ^[2]

Entre 1985 y 2000, las cadenas mostraban la advertencia "en estéreo (donde esté disponible)" al comienzo de la programación en estéreo, a veces utilizando etiquetas de marketing como "StereoSound" de CBS para describir su institución de servicio en estéreo. Las cadenas de Canadá y México, que también utilizaban el estándar de video NTSC, utilizaban sonido MTS cuando estaba disponible.

Como componente del estándar NTSC, MTS ya no se utiliza en la transmisión de televisión de máxima potencia en los Estados Unidos después de la transición a DTV del 12 de junio de 2009 en los Estados Unidos . Sigue utilizándose en LPTV y en la televisión por cable analógica . ^{[ cita requerida ]} Todos los decodificadores elegibles para cupones (CECB) deben emitir sonido estéreo a través de conectores RCA , pero MTS es simplemente opcional para el modulador de RF que contiene cada CECB. La NTIA ha declarado que MTS se hizo opcional por razones de costo; ^[3] esto puede haberse debido a la creencia de que MTS todavía requería pagos de regalías a THAT Corporation, lo que ya no es cierto excepto para algunas implementaciones digitales. ^[4]

THAT ha creado páginas para consumidores sobre la transición a DTV y cómo afecta a MTS. ^[5] El sitio describe la situación al afirmar que la mayoría de los consumidores con CECB terminarán con sonido de TV monoaural , ya que las conexiones de solo RF son comunes y MTS es opcional (y poco común) para los CECB.

Este artículo o sección parece contradecirse  en cuanto a la frecuencia del canal PRO . Consulte la página de discusión para obtener más información. ( Abril de 2023 )

Los estándares de televisión norteamericanos originales proporcionaban una cantidad significativa de ancho de banda para la señal de audio, 0,5 MHz, aunque la señal de audio en sí estaba definida para extenderse desde 50 Hz hasta 15 000 Hz. Esto se centraba en la señal portadora de audio 4,5 MHz por encima de la señal de vídeo, y se le daban 25 kHz a cada lado de la portadora, utilizando solo 15 kHz de ella. ^[6]

Esto significaba que los 0,2475 MHz superior e inferior del canal de audio no se utilizaban. Debido a la naturaleza de las señales de color NTSC añadidas en la década de 1950, las partes superiores de la señal de color se desplazaban hacia la banda lateral de audio inferior . Con la señal de audio centrada en el canal de 0,5 MHz y los 0,25 MHz inferiores parcialmente ocupados por la señal de vídeo sobrante, los 0,25 MHz superiores quedaban prácticamente vacíos. ^[6]

El sistema MTS funcionaba añadiendo nuevas señales a la parte libre de esta asignación superior de 0,25 MHz. La señal de audio original se dejaba intacta y se transmitía como siempre. En el sistema MTS, este es el canal principal. La señal real de este canal se construye sumando los dos canales estéreo para producir una señal prácticamente idéntica a las señales monoaurales originales y se puede recibir en cualquier televisor NTSC incluso sin circuitos estéreo. ^[6]

Luego se agrega un segundo canal, el subcanal estéreo, centrado en 31,468 kHz y que se extiende 15 kHz a cada lado. Esto dejó un pequeño espacio entre las señales principal y estéreo en 15,734 kHz. Esta señal piloto también se conoce como "H" o "1H", y su frecuencia se selecciona para que sea un armónico de la señal de escaneo horizontal del video, de modo que se pueda recrear con precisión a partir de la señal de video utilizando un bucle de enganche de fase . Si hay alguna señal presente en la frecuencia 1H, el televisor sabe que hay una versión estéreo de la señal. ^[6]

El subcanal estéreo constaba de las mismas dos señales de audio, L y R, pero mezcladas fuera de fase para producir la señal "L–R" o "diferencia". Esta señal se envía a una mayor amplitud y se codifica utilizando compresión dbx para reducir el ruido de alta frecuencia. Para reducir la potencia promedio total, la portadora no se envía (lo que significa que no hay una señal siempre activa en esa frecuencia). En la recepción, el receptor utiliza la señal de video para crear el piloto y luego examina esa frecuencia para ver si hay alguna señal presente. Si la hay, la señal de diferencia se extrae filtrando la señal entre 1H y 3H en un canal separado, y la portadora se vuelve a crear agregando 2H a esto. Esta señal luego se descomprime de su formato dbx y luego se envía, junto con la señal principal original, a un decodificador estéreo. ^[6] La radio FM estéreo funciona de la misma manera, diferenciándose principalmente en que el equivalente a la señal H es 19 kHz, no 15,734.

SAP, si está presente, se centra en 5H, pero codifica una señal monoaural con una fidelidad y amplitud de audio más bajas. ^[6] La señal PRO también se codifica en 7H. Una señal que utiliza los cuatro canales se extiende solo hasta aproximadamente la mitad del ancho de banda disponible en la banda lateral superior del audio original.

El segundo programa de audio (SAP) también forma parte del estándar y ofrece otro idioma , un servicio de descripción de video como DVS o un servicio completamente independiente como una estación de radio universitaria o una radio meteorológica . Esta subportadora tiene una sincronización horizontal de 5x y también está codificada en dBx.

Se proporciona un tercer canal PRO (profesional) para uso interno de la estación, y puede manejar audio o datos. El canal PRO se utiliza normalmente con la recopilación electrónica de noticias durante las transmisiones de noticias para hablar con la ubicación remota (como un reportero en el lugar), que luego puede responder a través del enlace remoto a la estación de TV . Los receptores especializados para el canal PRO generalmente solo se venden a profesionales de la transmisión. Esta subportadora tiene una sincronización horizontal de 6,5x.

Las señales MTS se indican al receptor de televisión añadiendo un tono piloto de 15,734 kHz a la señal. El piloto MTS se bloquea o se deriva de la señal de sincronización horizontal utilizada para bloquear la pantalla de vídeo. Por tanto, las variaciones de fase o frecuencia de la sincronización horizontal se transfieren al audio. Los transmisores UHF que se utilizaban en 1984 generalmente presentaban errores de fase significativos introducidos en esta señal, lo que hacía casi imposible la transmisión de audio estéreo en las estaciones UHF de esa época. Las mejoras posteriores en los transmisores UHF minimizaron estos efectos y permitieron la transmisión estéreo para esas estaciones.

La mayoría de los receptores de transmisión FM pueden recibir la parte de audio del canal 6 de NTSC a 87,75 MHz, pero solo en monoaural . Debido a que la frecuencia del tono piloto a 15,734 kHz es diferente de la de la banda FM normal (19 kHz), dichas radios no pueden decodificar MTS.

En circunstancias ideales, el estéreo MTS tiene un mejor rendimiento que el estéreo FM VHF estándar. ^{[ cita requerida ]} Tanto en FM estéreo como en MTS, el subcanal LR está modulado en banda lateral doble AM. Se sabe que AM es susceptible a interferencias y la reducción de ruido en el subcanal ayuda a mejorar la relación señal-ruido (SNR) en comparación con la transmisión FM estándar. La información del subcanal está codificada en dbx para mejorar el audio con una relación señal-ruido típica mayor de 50 dB. Al agregar reducción de ruido solo al subcanal, se mantuvo una compatibilidad mono completa. Los espectadores que tenían televisores mono escucharían audio normal, limitado solo a un ancho de banda de 15 kHz.

Las especificaciones originales exigían un filtro elíptico de pared de ladrillos en cada uno de los canales de audio antes de la codificación. La frecuencia de corte de este filtro era de 15 kHz para evitar que se codificara en el audio cualquier interferencia de sincronización horizontal (15,734 kHz). Sin embargo, los fabricantes de moduladores utilizaban filtros de corte más bajos según les parecía conveniente, lo que también reducía el coste de los filtros de audio. Normalmente, elegían 14 kHz, aunque algunos utilizaban filtros de hasta 12,5 kHz. El filtro elíptico se eligió por tener el mayor ancho de banda con la menor distorsión de fase en la frecuencia de corte. En comparación, los moduladores FM estándar filtran el audio a frecuencias ligeramente más altas, pero aún deben proteger la señal piloto de 19 kHz. El filtro utilizado durante las pruebas EIA/FCC tenía una característica de -60 dB a 15,5 kHz. Como el acoplamiento de audio por transformador era común en ese momento, el límite de frecuencia inferior se estableció en 50 Hz, aunque los moduladores sin entradas de transformador se reducían al menos a 20 Hz.

La separación típica era mejor de 35 dB. Sin embargo, la correspondencia de niveles entre los canales era esencial para lograr esta especificación. Los niveles de audio izquierdo y derecho debían coincidir con una diferencia de menos de 0,1 dB para lograr la separación indicada.

Mantener la estabilidad de fase de la sincronización horizontal es esencial para obtener un buen audio en el proceso de decodificación. Durante la transmisión, la fase de la sincronización horizontal puede variar con los niveles de imagen y croma. La ICPM (modulación de fase de portadora incidental), una medida de la estabilidad de fase transmitida, debe ser inferior al 4,5 % para una mejor decodificación del subcanal de audio. Esto era más un problema con los transmisores UHF de la época. Los amplificadores de RF de klistrón de múltiples cavidades de esa época normalmente tenían una ICPM superior al 7 %. Esto hacía imposible la transmisión UHF de estéreo MTS. Los diseños posteriores de transmisores UHF mejoraron el rendimiento de la ICPM y permitieron la transmisión estéreo MTS.

Debido al uso de la compresión-expansión de dbx , cada dispositivo de TV que decodificaba MTS originalmente requería el pago de regalías , primero a dbx, Inc. , luego a THAT Corporation, que se escindió de dbx en 1989 y adquirió sus patentes de MTS en 1994; sin embargo, esas patentes expiraron en todo el mundo en 2004. ^[7] Aunque THAT ahora posee algunas patentes relacionadas con implementaciones digitales de MTS, una carta de THAT a la Administración Nacional de Telecomunicaciones e Información en 2007 confirma que no se requiere licencia de THAT para todas las implementaciones analógicas y algunas digitales de MTS. ^[4]

Varias naciones fuera de Norteamérica que utilizan el estándar NTSC adoptaron el formato MTS para sus sistemas analógicos, entre ellas Chile , Colombia , Taiwán y Filipinas . Japón adoptó su propio estándar EIAJ MTS , dentro de su propia variante NTSC nacional . Dos países, Brasil y Argentina , utilizaron el estándar MTS con estándares PAL alternativos .

• NICAM
• Canal doble
• EIAJ MTS

• Alan Skierkiewicz (noviembre de 1985), "Stereo un año después", Television Broadcast, pág. 76