معايير ATSC

معايير لجنة أنظمة التلفزيون المتقدمة (ATSC) هي مجموعة معايير دولية للبث التلفزيوني الرقمي عبر الشبكات الأرضية والكابلات والأقمار الصناعية . وهي تُعدّ بديلاً إلى حد كبير لمعيار NTSC التناظري . ومثل NTSC، يُستخدم معيار ATSC بشكل رئيسي في الولايات المتحدة والمكسيك وكندا وكوريا الجنوبية وترينيداد وتوباغو . في المقابل ، لم تستخدم بعض الدول التي كانت تستخدم NTSC سابقًا، مثل اليابان، معيار ATSC خلال انتقالها إلى البث التلفزيوني الرقمي ، لأنها اعتمدت أنظمة أخرى مثل ISDB التي طورتها اليابان و DVB التي طورتها أوروبا، على سبيل المثال.

طُوِّرت معايير ATSC في أوائل التسعينيات من القرن الماضي من قِبَل التحالف الكبير ، وهو اتحادٌ لشركات الإلكترونيات والاتصالات اجتمعت لوضع مواصفات لما يُعرف اليوم باسم HDTV . في الفترة من 1996 إلى 1999، استُخدمت محطة WHD-TV ، وهي محطة نموذجية تقع في واشنطن العاصمة، لتطوير واختبار المعيار الجديد. وتُشرف لجنة أنظمة التلفزيون المتقدمة على المعيار الناتج . يتضمن المعيار عددًا من العناصر الحاصلة على براءات اختراع ، ويتطلب ترخيصًا للأجهزة التي تستخدم هذه الأجزاء من المعيار. ومن أهم هذه العناصر نظام التعديل 8VSB المستخدم في البث الهوائي . طُوِّرت تقنية ATSC 1.0 بشكل أساسي بمساهمات براءات اختراع من شركة إل جي إلكترونيكس ، التي كانت تمتلك معظم براءات اختراع معيار ATSC. ^{[ 1 ]}

يتضمن نظام ATSC صيغتين أساسيتين للفيديو عالي الوضوح، هما 1080i و 720p . كما يشمل صيغًا قياسية الوضوح ، مع أن خدمات HDTV فقط هي التي انطلقت في البداية بالصيغة الرقمية. يستطيع نظام ATSC نقل قنوات متعددة من المعلومات عبر بث واحد، ومن الشائع وجود إشارة واحدة عالية الوضوح وعدة إشارات قياسية الوضوح تُنقل على  قناة واحدة بتردد 6 ميجاهرتز (كانت تُعرف سابقًا بنظام NTSC).

تُنتج معايير التلفزيون عالي الوضوح التي حددتها هيئة معايير البث الأسترالية (ATSC) صورًا عريضة بنسبة عرض إلى ارتفاع 16:9 تصل دقتها إلى 1920×1080 بكسل ، أي أكثر من ستة أضعاف دقة العرض في المعيار السابق. ومع ذلك، فهي تدعم أيضًا أحجام صور مختلفة. كما أن متطلبات النطاق الترددي المنخفضة للصور ذات الدقة المنخفضة تسمح ببث ما يصل إلى ست قنوات فرعية قياسية الوضوح على قناة تلفزيونية واحدة بتردد 6 ميجاهرتز .  

تُرمز معايير ATSC بالرمز A/ x ( حيث x هو رقم المعيار)، ويمكن تحميلها مجانًا من موقع ATSC الإلكتروني ATSC.org . نُشر معيار ATSC A/53، الذي طبّق النظام الذي طوّره التحالف الكبير، عام 1995؛ واعتمدته لجنة الاتصالات الفيدرالية في الولايات المتحدة عام 1996. وتمّ تنقيحه عام 2009. أُقرّ معيار ATSC A/72 عام 2008، وهو يُدخل ترميز الفيديو H.264 /AVC إلى نظام ATSC.

يدعم نظام ATSC الصوت المحيطي 5.1 قناة باستخدام تنسيق AC-3 من Dolby Digital . كما يمكن توفير العديد من خدمات بث البيانات الإضافية.

تم تسجيل براءات اختراع للعديد من جوانب نظام ATSC ، بما في ذلك عناصر ترميز الفيديو MPEG ، وترميز الصوت AC-3، وتعديل 8VSB . ^{[ 2 ]} وقد أثارت تكلفة ترخيص براءات الاختراع، التي تُقدر بنحو 50 دولارًا أمريكيًا لكل جهاز استقبال تلفزيوني رقمي، ^{[ 3 ]} شكاوى من المصنّعين. ^{[ 4 ]}

كما هو الحال مع الأنظمة الأخرى، يعتمد نظام ATSC على العديد من المعايير المتشابكة، على سبيل المثال، معيار EIA-708 للترجمة الرقمية المغلقة ، مما يؤدي إلى اختلافات في التنفيذ.

حل نظام ATSC محل جزء كبير من نظام التلفزيون التناظري NTSC ^{[ 5 ]} في الولايات المتحدة ^{[ 6 ] [ 7 ]} في 12 يونيو 2009، وفي كندا ^{[ 8 ]} في 12 يونيو 2009 ، وفي كوريا الجنوبية [9] في 12 يونيو 2009، وفي المكسيك ^{[ 9 ]} .

اضطرت محطات البث التي تستخدم نظام ATSC وترغب في الاحتفاظ بإشارة تناظرية إلى البث مؤقتًا على قناتين منفصلتين، لأن نظام ATSC يتطلب استخدام قناة منفصلة كاملة. لا تتوافق أرقام القنوات في ATSC مع نطاقات ترددات الراديو، كما كان الحال في التلفزيون التناظري . بدلاً من ذلك، تسمح القنوات الافتراضية ، المرسلة كجزء من البيانات الوصفية مع البرنامج (البرامج)، بإعادة تعيين أرقام القنوات من قناة تردد الراديو الفعلية إلى أي رقم آخر من 1 إلى 99، بحيث يمكن ربط محطات ATSC بأرقام قنوات NTSC ذات الصلة، أو يمكن لجميع المحطات على الشبكة استخدام الرقم نفسه. يوجد أيضًا معيار لأنظمة الإرسال الموزعة (DTx)، وهو شكل من أشكال الشبكات أحادية التردد يسمح بالتشغيل المتزامن لمحطات تقوية متعددة على القناة نفسها .

يُستخدم ترميز الصوت Dolby Digital AC-3 ، على الرغم من أنه تم توحيده كـ A/52 من قِبل ATSC. يسمح هذا الترميز بنقل ما يصل إلى خمس قنوات صوتية، بالإضافة إلى قناة سادسة للمؤثرات الصوتية منخفضة التردد (ما يُعرف بتكوين "5.1"). في المقابل، تستخدم قنوات البث التلفزيوني عالي الوضوح (HDTV ) اليابانية (ISDB) ترميز الصوت المتقدم (AAC) من MPEG ، والذي يسمح أيضًا بإخراج صوت 5.1. أما DVB (انظر أدناه ) فيتيح كلا الترميزين.

كان نظام الصوت MPEG-2 منافسًا قويًا لمعيار ATSC خلال منافسة " التحالف الكبير " للبث التلفزيوني الرقمي ، لكنه خسر أمام نظام Dolby AC-3 . أصدر التحالف بيانًا اعتبر فيه نظام MPEG-2 "مكافئًا جوهريًا" لنظام Dolby، ولكن بعد اختيار Dolby. لاحقًا، انتشرت قصة مفادها أن معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) أبرم اتفاقية مع Dolby تنص على حصول الجامعة على مبلغ كبير من المال في حال رفض نظام MPEG-2. كما عرضت Dolby حافزًا على شركة Zenith لتغيير تصويتها (وهو ما فعلته)، إلا أنه من غير المعروف ما إذا كانت قد قبلت العرض أم لا. ^{[ 10 ]}

يدعم نظام ATSC عددًا من دقة العرض ونسب العرض إلى الارتفاع ومعدلات الإطارات المختلفة . يتم سرد التنسيقات هنا حسب الدقة، ونوع المسح ( تتابعي أو متداخل )، وعدد الإطارات (أو الحقول) في الثانية (انظر أيضًا نظرة عامة على دقة التلفزيون في نهاية هذه المقالة).

يستخدم نظام ATSC مواصفات نظام MPEG ، المعروفة باسم دفق نقل MPEG ، لنقل البيانات، وذلك ضمن قيود معينة. ويستخدم ATSC حزم دفق نقل MPEG بحجم 188 بايت لنقل البيانات. قبل فك تشفير الصوت والفيديو، يجب على جهاز الاستقبال إزالة التضمين وتطبيق تصحيح الأخطاء على الإشارة. بعد ذلك، يمكن فصل دفق النقل إلى دفقاته المكونة.

يشير امتداد الملف " .TS" إلى "تدفق النقل"، وهو تنسيق حاوية وسائط. قد يحتوي على عدد من تدفقات محتوى الصوت أو الفيديو المدمجة ضمن تدفق النقل. صُممت تدفقات النقل مع مراعاة التزامن والاستعادة للتوزيع الذي قد يتعرض للفقد (مثل البث الهوائي ATSC) لضمان استمرار تدفق الوسائط بأقل قدر من الانقطاع في حال فقدان البيانات أثناء الإرسال. عند التقاط إشارة ATSC هوائية إلى ملف عبر الأجهزة أو البرامج، يكون الملف الناتج غالبًا بتنسيق .TS.

صُممت إشارات ATSC لاستخدام نفس عرض النطاق الترددي  البالغ 6 ميجاهرتز المستخدم في قنوات التلفزيون التناظرية NTSC (حيث أن متطلبات التداخل لمعايير A/53 DTV مع قنوات NTSC المجاورة أو قنوات DTV الأخرى صارمة للغاية). بعد ضغط إشارات الفيديو والصوت الرقمية ودمجها، يمكن تعديل دفق النقل بطرق مختلفة تبعًا لطريقة الإرسال.

• تستخدم محطات البث الأرضية (المحلية) تعديل 8VSB الذي يمكنه النقل بمعدل أقصى يبلغ 19.39  ميجابت/ثانية، وهو ما يكفي لحمل العديد من برامج الفيديو والصوت والبيانات الوصفية .
• يمكن لمحطات التلفزيون الكبلي عمومًا العمل بنسبة إشارة إلى ضوضاء أعلى ويمكنها استخدام إما 16VSB كما هو محدد في ATSC أو 256-QAM المحدد في SCTE ، لتحقيق إنتاجية تبلغ 38.78  ميجابت/ثانية ، باستخدام نفس  قناة 6 ميجاهرتز.

طُورت مقترحات أنظمة التضمين للتلفزيون الرقمي عندما كانت شركات الكابلات تنقل الفيديو ذي الدقة القياسية كإشارات تناظرية غير مضغوطة. في السنوات الأخيرة، اعتادت شركات الكابلات على ضغط الفيديو ذي الدقة القياسية لأنظمة الكابلات الرقمية ، مما صعّب إيجاد  قنوات مكررة بتردد 6 ميجاهرتز للمحطات المحلية على الكابلات الأساسية غير المضغوطة.

تُلزم لجنة الاتصالات الفيدرالية الأمريكية حاليًا شركات الكابلات بنقل البث التناظري أو الرقمي لمحطات البث الأرضي (وليس كليهما)، بناءً على طلب المحطة (قاعدة " النقل الإلزامي "). أما هيئة الإذاعة والتلفزيون والاتصالات الكندية، فلا تطبق قواعد مماثلة فيما يتعلق بنقل إشارات ATSC.

مع ذلك، لا يزال مشغلو الكابلات بطيئين في إضافة قنوات ATSC إلى باقاتهم لأسباب قانونية وتنظيمية، بالإضافة إلى مشاكل تتعلق بالبنية التحتية والمعدات. إحدى القضايا التقنية والتنظيمية الرئيسية هي نظام التضمين المستخدم في الكابل: إذ يمكن لمشغلي الكابلات في الولايات المتحدة (وإلى حد أقل في كندا) تحديد طريقة التضمين الخاصة بهم لشبكاتهم. توجد هيئات معايير متعددة في هذا القطاع: فقد حددت SCTE نظام 256-QAM كنظام تضمين للكابلات في معيار صناعة الكابلات، ANSI/SCTE 07 2006: معيار الإرسال الرقمي لتلفزيون الكابل ( مؤرشف في 5 يوليو 2010 على Wayback Machine) . ونتيجة لذلك، انتقل معظم مشغلي الكابلات في الولايات المتحدة وكندا، الساعين إلى زيادة سعة نظام الكابل، إلى نظام 256-QAM من نظام 64-QAM المستخدم في شبكاتهم، مفضلين إياه على معيار 16VSB الذي اقترحته ATSC في الأصل. ومن المتوقع أن يُدرج نظام 256-QAM في معيار ATSC مع مرور الوقت.

يوجد أيضًا معيار لنقل إشارات ATSC عبر الأقمار الصناعية، إلا أنه يُستخدم فقط من قِبل شبكات التلفزيون . عدد قليل جدًا من محطات البث الأرضي خارج الولايات المتحدة يدعم معيار نقل ATSC عبر الأقمار الصناعية، ولكن دعم هذه المحطات لهذا المعيار آخذ في التحسن. لا يُستخدم نظام نقل ATSC عبر الأقمار الصناعية في أنظمة البث المباشر عبر الأقمار الصناعية ؛ ففي الولايات المتحدة وكندا، تُستخدم هذه الأنظمة منذ فترة طويلة إما DVB-S (بصيغته القياسية أو المعدلة) أو نظامًا خاصًا مثل DSS أو DigiCipher 2 .

يتعايش معيار ATSC مع معيار DVB-T ومع معيار ISDB-T . وقد طُوّر معيار مشابه يُسمى ADTB-T لاستخدامه كجزء من معيار DMB-T/H المزدوج الجديد في الصين . ورغم أن الصين اختارت رسميًا معيارًا مزدوجًا، إلا أنه لا يوجد شرط بأن يعمل جهاز الاستقبال مع كلا المعيارين، ولا يوجد دعم لتعديل ADTB من قِبل جهات البث أو مُصنّعي المعدات وأجهزة الاستقبال.

لضمان التوافق مع المواد من مختلف المناطق والمصادر، يدعم نظام ATSC تنسيق الفيديو 480i المستخدم في نظام NTSC التناظري (480 خطًا، ما يقرب من 60 حقلًا أو 30 إطارًا في الثانية)، وتنسيقات 576i المستخدمة في معظم مناطق PAL (576 خطًا، 50 حقلًا أو 25 إطارًا في الثانية)، وتنسيقات 24 إطارًا في الثانية المستخدمة في الأفلام.

في حين أن نظام ATSC قد تعرض لانتقادات لكونه معقدًا ومكلفًا في التنفيذ والاستخدام، ^{[ 14 ]} فإن كل من معدات البث والاستقبال أصبحت الآن قابلة للمقارنة في التكلفة مع نظام DVB.

تُعد إشارة ATSC أكثر تأثراً بتغيرات ظروف انتشار الموجات الراديوية من إشارتي DVB-T و ISDB-T . كما أنها تفتقر إلى التضمين الهرمي الحقيقي ، الذي يسمح باستقبال جزء SDTV من إشارة HDTV (أو الجزء الصوتي من برنامج تلفزيوني) دون انقطاع حتى في المناطق ذات التغطية الضعيفة. لهذا السبب، تم استحداث نمط تضمين إضافي، وهو VSB المحسن ( E-VSB )، الذي يوفر ميزة مماثلة.

على الرغم من نمط الإرسال الثابت لتقنية ATSC، إلا أنها تظل إشارة قوية في مختلف الظروف. وقد تم اختيار تقنية 8VSB بدلاً من COFDM جزئياً لأن العديد من المناطق ريفية ذات كثافة سكانية منخفضة ، مما يتطلب أجهزة إرسال أكبر وينتج عنه مناطق هامشية واسعة. وفي هذه المناطق، أظهرت تقنية 8VSB أداءً أفضل من الأنظمة الأخرى.

تُستخدم تقنية COFDM في كلٍ من DVB-T وISDB-T، وفي تقنية 1seg ، بالإضافة إلى DVB-H و HD Radio في الولايات المتحدة. في المناطق الحضرية ، حيث الكثافة السكانية عالية، يُقال إن COFDM أفضل في التعامل مع انتشار الإشارات عبر مسارات متعددة . في حين أن ATSC غير قادرة أيضًا على العمل بشبكة تردد واحد (SFN) حقيقية، فقد ثبت أن نمط الإرسال الموزع ، باستخدام عدة أجهزة إرسال متزامنة على نفس القناة، يُحسّن الاستقبال في ظل ظروف مماثلة. وبالتالي، قد لا يتطلب تخصيص طيف ترددي أكبر من DVB-T باستخدام شبكات التردد الواحد. وجدت دراسة مقارنة أن أداء ISDB-T وDVB-T كان متقاربًا، وأن DVB-T2 تفوق عليهما . ^{[ 15 ]}

كان استقبال المحطات الرقمية عبر الهاتف المحمول باستخدام معيار ATSC صعبًا، إن لم يكن مستحيلاً، حتى عام 2008، خاصةً عند القيادة بسرعات عالية. وللتغلب على هذه المشكلة، طُرحت عدة أنظمة لتحسين استقبال البث عبر الهاتف المحمول، منها: نظام A-VSB من سامسونج / رود آند شوارتز ، ونظام MPH من هاريس / إل جي ، واقتراح حديث من تومسون /ميكروناس. وقد قُدّمت جميع هذه الأنظمة كمرشحة لمعيار ATSC جديد، وهو ATSC-M/H . بعد عام من توحيد المعايير، تم اعتماد الحل المدمج بين تقنية AVSB من سامسونج وتقنية MPH من إل جي، وكان من المقرر نشره في عام 2009. هذا بالإضافة إلى معايير أخرى مثل MediaFLO ( الذي توقف العمل به الآن )، ومعايير مفتوحة عالميًا مثل DVB-H و T-DMB . ومثل DVB-H وISDB 1seg ، فإن معايير ATSC المقترحة للهواتف المحمولة متوافقة مع أجهزة الاستقبال الحالية، على الرغم من إضافتها إلى المعيار بعد فترة طويلة من انتشار استخدام المعيار الأصلي.

سيظل استقبال بعض المحطات عبر الهاتف المحمول أكثر صعوبة، نظرًا لإزالة 18 قناة UHF من خدمة البث التلفزيوني في الولايات المتحدة، مما أجبر بعض المحطات على البقاء على نطاق VHF. يتطلب هذا النطاق هوائيات أكبر للاستقبال، وهو أكثر عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي الناتج عن المحركات وظروف تعدد المسارات المتغيرة بسرعة .

تستخدم الدول التالية معيار البث ATSC: قد تلتقط الدول المجاورة أيضًا إشارات ATSC بسبب تداخل الإشارات .

حصلت المنظمات التالية على براءات اختراع لتطوير تقنية ATSC 1.0، كما هو مُدرج في مجموعة براءات الاختراع التي تديرها MPEG LA . انتهت صلاحية أحدث براءات الاختراع في 16 سبتمبر 2024. ^{[ 1 ]}

لا تزال براءات اختراع ATSC 3.0 سارية المفعول. ^{[ 43 ]}

• لجنة أنظمة التلفزيون المتقدمة
• موالف ATSC
• قائمة معايير ATSC
• علم البث
• آمن للبث
• البث التلفزيوني الرقمي الأرضي (DTT)
• البث الرقمي للفيديو (DVB)
• CTA-708
• ISDB - البث الرقمي للخدمات المتكاملة
• أوبن كيبل
• تلفزيون ذو دقة قياسية
• نظام البث الرقمي الأرضي المتنقل الكوري الجنوبي ( T-DMB )
• نظام البث الرقمي الأرضي متعدد الوسائط (DMB-T/H) الصيني
• تلفزيون فائق الوضوح (UHDTV) – تنسيقات فيديو رقمية بدقة 3840×2160 و7680×4320

• جويل برينكلي (1998)، تحديد الرؤية: المعركة من أجل مستقبل التلفزيون ، نيويورك: هاركورت بريس .

• موقع ATSC الإلكتروني
• منصة ATSC-MH لاختبار ونشر التلفزيون عبر الهاتف المحمول في الولايات المتحدة
• تحليل ومراقبة وقياس البث التلفزيوني الرقمي عبر الهاتف المحمول بتقنية ATSC (ATSC-MH)
• جهاز عرض التلفزيون الرقمي المحمول بتقنية ATSC (ATSC-MH)
• نظرة عامة على ATSC 3.0
• مُجدول ATSC 3.0