مكونات تناظرية متعددة الإرسال

كانت تقنية المكونات التناظرية المتعددة ( MAC ) معيارًا للتلفزيون التناظري حيث يتم إرسال مكونات الإضاءة واللون بشكل منفصل. ^{[ 1 ] [ 2 ]} وقد مثّل هذا تطورًا عن أنظمة التلفزيون الملون القديمة (مثل PAL أو SECAM ) حيث كان هناك تداخل بين اللون والإضاءة.

طُرح بروتوكول التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC) في الأصل في ثمانينيات القرن العشرين ^{[ 2 ]} لاستخدامه في نظام البث التلفزيوني عالي الوضوح الأرضي على مستوى أوروبا . أُجريت اختبارات الإرسال الأرضي في فرنسا، على الرغم من أن النظام لم يُستخدم لهذا الغرض قط. طُوّرت متغيرات مختلفة، تُعرف مجتمعة باسم عائلة "MAC/packet". ^{[ 3 ]}

في عام 1985، أوصى الاتحاد الأوروبي للبث (EBU) باستخدام بروتوكول MAC للبث عبر الأقمار الصناعية والكابلات ، مع وجود إصدارات خاصة لكل وسيط. كان C-MAC/packet مخصصًا للبث المباشر عبر الأقمار الصناعية (DBS) ، و D-MAC/packet للبث عبر الكابلات ذات النطاق العريض، و D2-MAC/packet لكل من البث المباشر عبر الأقمار الصناعية والبث عبر الكابلات ذات النطاق الضيق. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

تم تطوير نظام MAC في الأصل من قبل هيئة البث المستقلة ^{[ 6 ] [ 7 ]} في أوائل الثمانينيات، كنظام لتقديم صور عالية الجودة عبر الأقمار الصناعية للبث المباشر، بحيث يكون مستقلاً عن اختيار الدول الأوروبية لمعيار ترميز الألوان الأرضي. ^{[ 8 ]}

في عام 1982، ^{[ 6 ]} تم اعتماد نظام MAC كصيغة بث لخدمات البث التلفزيوني عبر الأقمار الصناعية (DBS) القادمة في المملكة المتحدة، ^{[ 7 ]} والتي قدمتها لاحقًا شركة البث الفضائي البريطانية (British Satellite Broadcasting) . وفي العام التالي، اعتمد اتحاد البث الأوروبي (EBU) نظام MAC كمعيار لجميع عمليات البث عبر الأقمار الصناعية. ^{[ 3 ]}

بحلول عام 1986، ورغم وجود نوعين (D-MAC وD2-MAC) مفضلين لدى دول مختلفة، فرض توجيهٌ من الاتحاد الأوروبي استخدام تقنية MAC على محطات البث الفضائي المباشر الوطنية. وكان المبرر هو توفير مرحلة انتقالية من الصيغ التناظرية (PAL وSECAM) إلى البث التلفزيوني عالي الوضوح والرقمي في المستقبل ، مما منح مصنعي أجهزة التلفزيون الأوروبيين ميزةً تنافسيةً لتوفير المعدات اللازمة.

ومع ذلك، كان نظام أقمار أسترا الصناعية قيد التشغيل أيضاً في ذلك الوقت (أُطلق أول قمر صناعي، أسترا 1A ، في عام 1989)، ويعمل خارج متطلبات هيئة مراقبة الاتصالات التابعة للاتحاد الأوروبي، لكونه قمراً صناعياً غير تابع لنظام البث الفضائي المباشر. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

على الرغم من الضغوط الإضافية من الاتحاد الأوروبي (بما في ذلك توجيه لجعل نظام MAC إلزاميًا في أجهزة التلفزيون، وتقديم إعانات لمحطات البث التي تستخدم نظام MAC)، فضلت معظم محطات البث خارج الدول الاسكندنافية انخفاض تكاليف معدات PAL، وكان اعتماد النظام محدودًا. ^{[ 11 ]}

في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، توقف استخدام D-MAC و D2-MAC عندما تحولت البثوث الفضائية إلى تنسيق DVB-S . ^{[ 12 ]}

توجد عدة أنواع من البث، وذلك بحسب طريقة دمج الإشارات الرقمية مع إشارة رؤية MAC. ^{[ 13 ]}

• صُمم نظام A-MAC كمنصة اختبار لمفهوم MAC. لم تستخدمه أي جهة بث، ولكنه تطور في النهاية إلى نظام S-MAC.
• استُخدمت تقنية B-MAC في جنوب أفريقيا ^{[ 14 ]} بواسطة شركة Multichoice ، وفي أستراليا ^{[ 15 ]} بواسطة شركة Optus ، وفي الولايات المتحدة بواسطة شركة Primestar وهيئة الإذاعة والتلفزيون التابعة للقوات الأمريكية . كما استُخدمت في أجزاء من آسيا حتى عام 2005، عندما استُبدلت بتقنية الضغط الرقمي.
• كان بروتوكول C-MAC يتطلب نطاقًا تردديًا يبلغ حوالي 22  ميجاهرتز، ^{[ 16 ]} مما جعله غير مناسب للبث. وكان بإمكانه نقل ثماني  قنوات صوتية عالية الجودة (بنطاق ترددي 15 كيلوهرتز). ^{[ 17 ]} وله نسخة متوافقة مع الإصدارات السابقة تدعم الشاشات العريضة تُسمى E-MAC . ^{[ 18 ]}
• كان D-MAC معيارًا بريطانيًا استخدمته هيئة البث الفضائي البريطانية للبث عبر الأقمار الصناعية، ويتطلب نطاقًا تردديًا يبلغ حوالي 10.5  ميجاهرتز. ^{[ 16 ]}  وكان بإمكانه نقل ثماني قنوات صوتية عالية الجودة (بنطاق ترددي 15 كيلوهرتز). ^{[ 17} ] كما استُخدم في النرويج من قِبل هيئة الإذاعة النرويجية (NRK ⁾ ، حيث كانت تبث ثلاث قنوات إذاعية وقناة تلفزيونية واحدة عبر قناة D-MAC واحدة. ^{[ 19 ] [ 20 ]}
• يُقلل نظام D2-MAC عرض النطاق الترددي المطلوب إلى 7.8  ميجاهرتز، مما يسمح باستخدامه في البث عبر الكابل والأقمار الصناعية. ^{[ 16 ] [ 4 ] [ 5 ]} ويمكنه نقل أربع قنوات صوتية عالية الجودة (  بعرض نطاق ترددي 15 كيلوهرتز) ^{[ 17 ]} أو ثماني قنوات صوتية بجودة أقل. ^{[ 16 ]} وقد اعتُمد هذا النظام في البث الفضائي في الدول الاسكندنافية وألمانيا وفرنسا (مثل CNBC Europe و TV3 (السويد) و TV3 (الدنمارك) و EuroSport و NRK 1 و TV-Sat 2 و TDF 1 و TDF 2 ، وغيرها). ^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]} واستُخدم النظام حتى يوليو 2006 في الدول الاسكندنافية، وحتى منتصف التسعينيات في القنوات الصوتية الألمانية والفرنسية. ^{[ 2 ]}
• كان HD-MAC معيارًا مبكرًا للتلفزيون عالي الوضوح، يسمح بدقة 2048 × 1152.

S-MAC أو Studio MAC هو نوع غير مخصص للبث التلفزيوني، ويُستخدم في الغالب في أمريكا الشمالية. وتتمثل المزايا الرئيسية لهذا النوع فيما يلي:

• تؤدي معالجة إشارات مكونات نظام NTSC إلى نتائج أفضل (صورة ذات جودة أعلى) من معالجة نظام NTSC مباشرة - ومن هنا تأتي الحاجة إلى إنشاء S-MAC.
• لا يمكن مزج إشارات MAC القياسية في بيئة الاستوديو لأن مكونات RY و BY يتم نقلها على خطوط متبادلة.
• إن نهج S-MAC الشبيه بنهج SECAM لتقليل عرض النطاق الترددي هو مصدر إزعاج تقني، لكن معظم مستخدمي الاستوديوهات لا يتأثرون به.
• في S-MAC يتم ضغط الإضاءة بنسبة 2:1 وإشارتي اللون بنسبة 4:1 بحيث يمكن للثلاثة أن تشغل نفس السطر.
• يبلغ عرض نطاق الرؤية لـ S-MAC 11  ميجاهرتز، أي ما يعادل 2.8 ضعف عرض نطاق الرؤية لـ NTSC  البالغ 4.2 ميجاهرتز.
• يمكن نقل S-MAC على دائرة واحدة وتحويلها بدون فقدان من وإلى C-MAC في أي مرحلة.
• تُعد تقنية S-MAC مناسبة تمامًا لتطبيقات SNG (المعروفة أيضًا باسم: شاحنات جمع الأخبار).

ينقل بروتوكول MAC بيانات الإضاءة واللون بشكل منفصل زمنيًا ^{[ 28 ]} بدلًا من نقلها بشكل منفصل تردديًا (كما هو الحال في تنسيقات التلفزيون التناظري الأخرى ، مثل الفيديو المركب ). يتيح ذلك فصلًا كاملًا للمكونات. كما تُضغط الإشارات زمنيًا (بنسبة 3:2 للإضاءة و3:1 للون)، وتُرسل إشارتا فرق اللون على خطوط متناوبة ^{[ 29 ] [ 28 ]} ، مما يزيد من الضغط. كان فضاء اللون المستخدم هو YPbPr ^{[ 29 ]} ، ويتضمن مكونًا للإضاءة ومكونات فرق اللون الأحمر والأزرق.

التفاصيل الفنية

في نظام MAC، يتم ترميز اللون باستخدام فضاء ألوان YPbPr . ^{[ 29 ]} Luma (${\displaystyle Y'}$) مشتقة من الأحمر والأخضر والأزرق (${\displaystyle R',G',B'}$) بعد تصحيح جاما (صيغة مشابهة لـ PAL ):${\displaystyle Y'=0.2997R'+0.587G'+0.1145B'}$^{[ 29 ]}

يتم حساب اللونية بناءً على${\displaystyle BY}$و${\displaystyle RY}$الاختلافات، مما يؤدي إلى توليد إشارتين مضغوطتين وموزونتين لاختلاف اللون، والمعروفتين في مراجع MAC القديمة باسم${\displaystyle E'{\scriptstyle {\text{Um}}}}$و${\displaystyle E'{\scriptstyle {\text{Vm}}}}$أو${\displaystyle C{\scriptstyle {\text{B}}}}$و${\displaystyle C{\scriptstyle {\text{R}}}}$[ ^{29 ]} لتجنب أي لبس، ولأن الإشارات تناظرية وثنائية القطب، فقد تم استبدال هذه المصطلحات ^بـ${\displaystyle P{\scriptstyle {\text{B}}}}$و${\displaystyle P{\scriptstyle {\text{R}}}}$[ ^{29 ]​}${\displaystyle P{\scriptstyle {\text{B}}}}$يتم بثها على خطوط فردية، بينما${\displaystyle P{\scriptstyle {\text{R}}}}$يتم نقلها على خطوط متساوية. ^{[ 16 ]}

ال${\displaystyle Y'}$يتراوح نطاق الإشارة بين -0.5 و 0.5 فولت بينما${\displaystyle P{\scriptstyle {\text{B}}}}$و${\displaystyle P{\scriptstyle {\text{R}}}}$تتراوح الإشارات بين -0.65 و 0.65 فولت.

يسرد الجدول التالي المعايير التقنية الرئيسية لمختلف متغيرات MAC: ^{[ 29 ] [ 30 ]}

	بي-ماك	بي-ماك	سي-ماك	دي-ماك	D2-MAC
تردد الإطار	29.97	25
عدد الأسطر في الإطار	525	625
نسبة العرض إلى الارتفاع	4:3 / 16:9
عرض جاما	2.2	2.8
اللونية الأساسية (xy)	مشابه لنظام NTSC 1953 : الأحمر 0.67، 0.33؛ الأخضر 0.21، 0.71؛ الأزرق 0.14، 0.08
النقطة البيضاء (س ص)	D65
الإضاءة	${\displaystyle Y'=0.2997R'+0.587G'+0.1145B'}$
اختلاف اللون	${\displaystyle I'=-0.27(B'-Y')+0.74(R'-Y')}$ ${\displaystyle Q'=-0.41(B'-Y')+0.48(R'-Y')}$	${\displaystyle R'-Y'=0.701R'-0.587G'-0.114B'}$ ${\displaystyle B'-Y'=-0.299R'-0.587G'-0.886B'}$
اللون المنقول	${\displaystyle P'{\scriptstyle {\text{B}}}=0.694(B'-Y')}$ ${\displaystyle P'{\scriptstyle {\text{R}}}=0.926(R'-Y')}$		${\displaystyle P'{\scriptstyle {\text{B}}}=0.733(B'-Y')}$ ${\displaystyle P'{\scriptstyle {\text{R}}}=0.927(R'-Y')}$
تردد أخذ العينات (ميجاهرتز)	14.318	14.219	13.500
عرض النطاق الترددي غير المضغوط (ميجاهرتز)	4.2	5.0	5.6
فترات ساعة الإضاءة	750		696
فترات الساعة الكرومينية	375		348

رياضي:

• أثبت مشروع A-MAC المبدأ الرياضي القائل بأن فصل الرؤية عن اللون لنقل التلفزيون أمر ممكن تقنياً.

هندسة البث:

• نظام الصوت الفرعي MAC مشابه جدًا لنظام NICAM ، لدرجة أنه يتم استخدام نفس مجموعات الشرائح.
• وفرت البث الفضائي D-MAC أول بث تلفزيوني بشاشة عريضة في أوروبا، وقدمت HD-MAC أول بث تلفزيوني عالي الوضوح (HDTV ) في عام 1992.

على الرغم من أن تقنية MAC قادرة على توفير جودة فيديو فائقة (على غرار تحسين جودة الفيديو المركب مقارنةً بالفيديو المكون في مشغل أقراص DVD)، إلا أن عيبها الرئيسي يكمن في أن هذه الجودة لا تتحقق إلا عندما تبقى إشارات الفيديو المرسلة على شكل فيديو مكون من المصدر إلى جهاز الإرسال. فإذا ما تم التعامل مع الفيديو في أي مرحلة على شكل فيديو مركب، فإن عمليات التشفير/فك التشفير اللازمة ستؤدي إلى تدهور جودة الصورة بشكل كبير.

• لم تتمكن محطات البث التلفزيوني الأرضي من الاستفادة الكاملة من جودة صورة MAC بسبب التفاعلات المتعددة بين مسارات الإشارة المركبة والمكونة.
• تمكن مذيعو البث المباشر إلى المنازل و TVRO من الاستفادة من جودة الصورة المحسنة من MAC لأن استوديوهاتهم ومرافق التوجيه الخاصة بهم كانت أقل تعقيدًا بكثير.
• يعود نجاح نظام الصوت NICAM في البث التلفزيوني الأرضي إلى نجاح تقنية MAC. ويُعدّ نظام الصوت MAC مطابقاً تقريباً لنظام NICAM من حيث التصميم والوظيفة .

هذه قائمة بالدول التي استخدمت معيار MAC للبث التلفزيوني:

• جنوب أفريقيا ^{[ 31 ]}
• أستراليا ^{[ 32 ]}
• المملكة المتحدة ^{[ 33 ] [ 7 ] [ 16 ]}
• النرويج ^{[ 4 ] [ 34 ]}
• ألمانيا ^{[ 34 ]}
• فرنسا ^{[ 34 ]}
• الولايات المتحدة الأمريكية

بما أن الغالبية العظمى من محطات التلفزيون والمنشآت المماثلة كانت موصلة فقط بالفيديو المركب ، فإن تركيب جهاز إرسال MAC في نهاية السلسلة كان له تأثير في تدهور جودة الصورة المرسلة، بدلاً من تحسينها.

لهذا السبب ولأسباب تقنية أخرى، لم تلقَ أنظمة MAC رواجاً كبيراً لدى محطات البث. وقد أصبحت تقنية نقل MAC قديمة الطراز مع ظهور الأنظمة الرقمية الجديدة كلياً (مثل DVB-T و ATSC ) في أواخر التسعينيات.

أنظمة بث التلفزيون:

• أنظمة التلفزيون التناظري عالي الوضوح
• نظام PAL ، الذي حاولت تقنية MAC استبداله
• SECAM ، ما حاولت تقنية MAC استبداله
• تم استبدال تقنية DVB-S و MAC بهذا المعيار
• تم استبدال تقنية DVB-T و MAC بهذا المعيار

• المكونات التناظرية متعددة الإرسال في "أنظمة البث التلفزيوني التناظري" بقلم بول شليتر
• تم بث إعلان هندسة IBA في 3 فبراير 1987 مع مزيد من المعلومات حول MAC