ISDB
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1. 개요
ISDB(Integrated Services Digital Broadcasting)는 일본에서 개발된 디지털 방송 규격으로, 위성, 지상파, 케이블 등 다양한 전송 방식을 지원한다. ISDB는 HDTV, 양방향 서비스, 데이터 방송 등을 제공하며, 일본, 브라질, 아르헨티나 등 여러 국가에서 채택되었다. ISDB-T는 지상파 디지털 방송 규격으로, 세그먼트 구조를 통해 서비스 유연성을 확보하고 있으며, ISDB-S는 위성 디지털 방송 규격으로, 4K/8K 방송 등을 지원한다. ISDB는 저작권 보호를 위해 B-CAS 시스템을 사용하며, 다양한 인터페이스를 제공한다.
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| ISDB - [회사]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 이름 | 통합 서비스 디지털 방송 |
| 로마자 표기 | Tonghap Dijiteol Bangsong Seobiseu |
| 영어 이름 | Integrated Services Digital Broadcasting |
| 설립 | 1981년 |
| 위치 | 일본 |
| 디지털 텔레비전 방송 표준 | |
| 디지털 텔레비전 방송 표준 | 디지털 텔레비전 |
| 관련 기술 | DVB 계열, ATSC 계열, ISDB 계열, DTMB 계열, DMB 계열 |
| 관련 코덱 | 비디오 H.265/MPEG-H HEVC H.264/MPEG-4 AVC H.262/MPEG-2 파트 2 VC-1 AVS 오디오 MPEG-H HE-AAC AAC AC-4 E-AC-3 AC-3 MP3 MP2 |
| 주파수 대역 | VHF UHF SHF |
| ISDB 계열 | |
| ISDB-T | 지상파 |
| ISDB-T 인터내셔널 | SBTVD (브라질) |
| ISDB-S | 위성 |
| ISDB-C | 케이블 |
| 원세그 | 휴대용 |
| 관련 정보 | |
| 외부 링크 | NEC Archives |
2. 역사
ISDB는 일본의 ARIB(社団法人電波産業会)에서 관리하고 있다. 표준은 일본의 DiBEG(デジタル放送推進協議会) 웹사이트와 ARIB에서 무료로 얻을 수 있다.
ISDB의 핵심 표준은 ISDB-S(위성 텔레비전), ISDB-T(지상파), ISDB-C(케이블) 및 2.6 GHz 대역 모바일 방송이며, 모두 전송 스트림 구조와 비디오 및 오디오 코딩(MPEG-2, H.264 또는 HEVC)을 위한 MPEG-2, MPEG-4 또는 HEVC 표준을 기반으로 하며, UHD, 고화질 텔레비전(HDTV) 및 SDTV를 지원한다.
ISDB는 여러 개의 데이터 채널을 함께 전송(다중화)할 수 있다는 점에서 ISDN과 유사하여 명명되었다. 이 방송 표준은 유레카 147과 매우 유사하며, 송신기의 각 방송국 그룹을 앙상블이라고 한다. 이는 다채널 디지털 TV 표준인 DVB-T와 매우 유사하다. ISDB-T는 사용되지 않는 TV 채널에서 작동하는데, 이는 다른 국가에서 TV용으로 채택되었지만 라디오용으로는 이전에는 사용된 적이 없는 접근 방식이다.
일본은 1996년 10월 PerfecTV를 통해, 1997년 12월 DirecTV를 통해 통신위성을 이용한 DVB-S 표준을 사용한 디지털 방송을 시작했다. 하지만 DVB-S는 NHK를 비롯한 주요 상업 방송국의 요구 사항을 충족시키지 못했다. 이에 따라 ARIB는 ISDB-S라는 새로운 방송 표준을 개발했다. 요구 사항으로는 HDTV 기능, 양방향 서비스, 네트워크 접근 및 효율적인 주파수 활용 등이 있었다. DVB-S 표준은 위성 트랜스폰더를 사용하여 약 34 Mbit/s의 비트스트림 전송을 허용하며, 하나의 HDTV 채널을 전송할 수 있다. 그러나 NHK 방송 위성에는 4개의 비어 있는 트랜스폰더만 있었기 때문에 ARIB와 NHK는 ISDB-S 개발에 착수했다. 새로운 표준은 단일 트랜스폰더로 51 Mbit/s로 전송할 수 있었는데, 이는 ISDB-S가 DVB-S보다 1.5배 효율적이며 하나의 트랜스폰더로 두 개의 HDTV 채널과 독립적인 오디오 및 데이터를 전송할 수 있음을 의미한다. NHK는 2000년 12월 1일에 디지털 위성 방송(BS 디지털)을 시작했고, 이후 상업 방송국들이 뒤따랐다.
HDTV(고선명 텔레비전)는 NHK 과학기술연구소(일본방송협회 과학기술연구소)에서 발명되었다. HDTV에 대한 연구는 1960년대 초부터 시작되었지만, 표준이 ITU-R(CCIR)에 제안된 것은 1973년이었다.[25]
1980년대에는 고화질 텔레비전 카메라, 브라운관, 비디오테이프 레코더 및 편집 장비 등이 개발되었다. 1982년 NHK는 최초의 HDTV 비디오 압축 및 전송 시스템인 MUSE(다중 서브 나이퀴스트 샘플링 인코딩)를 개발했다. MUSE는 디지털 비디오 압축을 사용했지만, 전송에는 디지털-아날로그 변환기가 디지털 신호를 변환한 후 주파수 변조가 사용되었다.
1987년 NHK는 워싱턴 D.C.와 NAB에서 MUSE를 시연했다. 이 시연은 미국에 큰 인상을 주어 ATSC 지상파 DTV 시스템의 개발로 이어졌다. 유럽 또한 DVB라는 DTV 시스템을 개발했다. 일본은 1980년대에 ISDB로 이어지는 완전 디지털 시스템의 연구 개발을 시작했다. 일본은 NHK와 상업 방송국이 ISDB-T 표준을 사용하여 2003년 12월 1일 지상파 디지털 방송을 시작했다.
3. 기술 규격
ISDB는 여러 개의 데이터 채널을 함께 전송(다중화)할 수 있다는 점에서 ISDN과 유사하며, 송신기의 각 방송국 그룹을 앙상블이라고 한다. ISDB-T는 사용되지 않는 TV 채널에서 작동한다.
다양한 ISDB 방식의 차이는 주로 사용되는 변조 방식에 있으며, 이는 서로 다른 주파수 대역의 요구 사항에 기인한다. 12GHz 대역 ISDB-S는 위상 편이 변조(PSK)를 사용하고, 2.6GHz 대역 디지털 음성 방송은 코드 분할 다중화(CDM)를 사용하며, ISDB-T(초고주파(UHF) 및/또는 고주파(VHF) 대역)는 직교 주파수 분할 다중화(COFDM)와 위상 편이 변조(PSK)/직교 진폭 변조(QAM)를 사용한다.
오디오 및 비디오 전송 외에도, ISDB는 10/100 이더넷, 전화선 모뎀, 휴대전화, 무선랜(IEEE 802.11) 등 여러 매체를 통한 인터넷을 복귀 채널로 사용하는 데이터 연결(데이터 방송)과 다양한 프로토콜을 정의한다. 이 구성 요소는 데이터 방송(ARIB STD-B24) 및 전자 프로그램 가이드(EPG)와 같은 대화형 인터페이스에 사용된다.
ISDB 수신기는 크게 텔레비전과 셋톱박스 두 가지 종류가 있다. ISDB 수신이 가능한 텔레비전의 화면비는 16:9이며, 이러한 사양을 충족하는 텔레비전을 ''하이비전 TV''라고 한다. TV는 브라운관(CRT), 플라스마 디스플레이(PDP), 유기발광다이오드(OLED), 액정표시장치(LCD)의 네 가지 유형이 있으며, 현재 일본 시장에서 가장 인기 있는 ''하이비전 TV''는 LCD이다. 2004년 11월 JEITA 조사에 따르면 LCD의 시장 점유율은 약 60%였다. PDP는 50인치(1270mm)가 넘는 고급 시장을 차지하고 있으며, PDP와 CRT의 시장 점유율은 각각 약 20%이다. CRT는 하이비전 TV에서는 저가형으로 여겨진다. 셋톱박스는 디지털 튜너라고도 불린다.
일본에서 판매되는 중급에서 고급 ISDB 수신기는 일반적으로 다음과 같은 여러 인터페이스를 갖추고 있다.
일반적인 일본 방송 서비스는 다음과 같이 구성된다.3. 1. 공통 규격
지상 디지털 방송의 휴대전화·이동체 단말기용 1세그먼트 부분 수신 서비스(원세그)의 영상 부호화 방식은 MPEG-4 AVC이다(초기 계획에서는 MPEG-4였으나 특허료가 저렴한 이 방식으로 변경됨).
디지털 하이비전에서는 59.94필드/초(29.97프레임/초)이다(인터레이스 주사 시). 영상 포맷(화면 해상도)[57]는 다음과 같다(인터레이스=엇갈림주사, 프로그레시브=순차 주사).
2009년 7월 29일의 ARIB STD-B32「디지털 방송에서의 영상 부호화, 음성 부호화 및 다중화 방식」2.2판부터 고도 위성 디지털 방송 방식에 관련된 규정이 추가되어, UHDTV 포맷(Ultra High Definition TV)의 "UHDTV 1"에 상당하는(수평 3840픽셀×수직 2160라인) 영상 입력 포맷 및 최대 22.2채널의 음성 입력 신호에 대응하게 되었다.
| 영상 포맷 | 주사선 수 | 유효 주사선 수 | 수평 화소 수 | 수직 화소 수 | 주사 방식 | 프레임 레이트 | 화면의 가로세로 비율 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 480/60/i | 525본 | 483본 | 720 | 480 | 인터레이스 | 29.97 Hz | 16:9 또는 4:3 |
| 480/60/p | 525본 | 483본 | 720 | 480 | 프로그레시브 | 59.94 Hz | 16:9 |
| 720/60/p | 750본 | 720본 | 1280 | 720 | 프로그레시브 | 59.94 Hz | 16:9 |
| 1080/60/i | 1125본 | 1080본 | 1920[59] | ||||
| 1080/60/p | 1125본 | 1080본 | 1920 | 1080 | 프로그레시브 | 59.94 Hz | 16:9 |
| 2160/60/p | 규정 없음 | 2160본 | 3840 | 2160 | 프로그레시브 | 59.94 Hz | 16:9 |
3. 2. ISDB-S (위성)
ISDB-S는 일본에서 개발된 위성 방송 표준이다. 1996년 10월 PerfecTV, 1997년 12월 DirecTV가 DVB-S 표준을 사용한 디지털 방송을 시작했지만, NHK 등 주요 방송국의 요구 사항을 충족시키지 못했다. 이에 ARIB는 HDTV 기능, 양방향 서비스, 효율적인 주파수 활용 등을 목표로 ISDB-S를 개발했다.ISDB-S는 DVB-S보다 1.5배 효율적인 전송 방식으로, 단일 트랜스폰더로 51 Mbit/s 전송이 가능하다. 이를 통해 두 개의 HDTV 채널과 독립적인 오디오 및 데이터를 전송할 수 있다. 2000년 12월 1일 NHK가 디지털 위성 방송(BS 디지털)을 시작했고, 이후 상업 방송국들도 방송을 시작했다.
ISDB-S는 PSK 방식을 사용하며, 전송 채널 부호화는 TC8PSK, QPSK, BPSK (계층적 전송)를 사용한다. 오류 정정 부호화는 내부 부호화로 트렐리스 [TC8PSK] 및 컨벌루션을, 외부 부호화로 RS (204,188)를 사용한다.
| 전송 채널 부호화 | 변조 | TC8PSK, QPSK, BPSK (계층적 전송) | |
|---|---|---|---|
| 오류 정정 부호화 | 내부 부호화 | 트렐리스 [TC8PSK] 및 컨벌루션 | |
| 외부 부호화 | RS (204,188) | ||
| TMCC | 컨벌루션 부호화+RS | ||
| 시분할 다중화 | TMCC | ||
| 조건부 접근 | 멀티-2 | ||
| 데이터 방송 | ARIB STD-B24 (BML, ECMA 스크립트) | ||
| 서비스 정보 | ARIB STD-B10 | ||
| 다중화 | MPEG-2 시스템 | ||
| 오디오 부호화 | MPEG-2 오디오 (AAC) | ||
| 비디오 부호화 | MPEG-2 비디오 | ||
| 방식 | BS 디지털 방송 | 광대역 CS 디지털 방송 |
|---|---|---|
| 주파수 대역 | 11.7 ~ 12.2 GHz | 12.2 ~ 12.75 GHz |
| 전송 비트율 | 51 Mbit/s (TC8PSK) | 40 Mbit/s (QPSK) |
| 전송 대역폭 | 34.5 MHz* | 34.5 MHz |
| *아날로그 FM 방송용 27 MHz 대역 위성 트랜스폰더와 호환됨. | ||
ISDB-S의 영상 부호화 방식은 MPEG-2 비디오, MPEG-4 AVC[53]이며, 음성 부호화 방식은 MPEG-2 AAC, MPEG-2 BC[55], MPEG-4 ALS[56]이다. 데이터 부호화 방식은 BML이며, 스크램블 방식(선택 수신 방식)은 MULTI2이다.
영상 포맷(화면 해상도)[57]은 다음과 같다.
| 영상 포맷 | 주사선 수 | 유효 주사선 수 | 수평 화소 수 | 수직 화소 수 | 주사 방식 | 프레임 레이트 | 화면의 가로세로 비율 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 480/60/i | 525본 | 483본 | 720 | 480 | 인터레이스 | 29.97 Hz | 16:9 또는 4:3 |
| 480/60/p | 프로그레시브 | 59.94 Hz | 16:9 | ||||
| 720/60/p | 750본 | 720본 | 1280 | 720 | |||
| 1080/60/i | 1125본 | 1080본 | 1920[59] 1440 | 1080 | 인터레이스 | 29.97 Hz | |
| 1080/60/p | 1920 | 프로그레시브 | 59.94 Hz | ||||
| 2160/60/p | 규정 없음 | 2160본 | 3840 | 2160 |
ISDB-S는 BS 디지털 텔레비전 방송, BS 디지털 음성 방송, 110도 CS 디지털 방송에서 사용된다. 2000년 BS 디지털 방송 시작 당시에는 1080i 화질이 기본이었다. 전송 방식은 단일반송파, 시분할 다중(TDM) 방식이며, 변조 방식은 TC8PSK, QPSK, BPSK이다. 1채널(트랜스폰더)은 48슬롯으로 구성되며, 1슬롯의 전송 용량은 표준으로 약 1.08Mbps이다.
BML로 구성된 데이터 방송을 사용할 수 있으며, 양방향 통신을 위해 전화 단자 또는 LAN 단자가 장착된다. 제한 수신 방식으로, B-CAS 카드를 사용하며, 일부 채널에서 페이퍼뷰를 사용할 수 있다.
3. 3. ISDB-S3
ISDB-S3는 4K, 8K, HDR, HFR 및 22.2채널 오디오를 지원하는 위성 디지털 방송 규격이다.[23] ISDB 위성 3세대(衛星第三世代)의 약칭으로, BS4K, BS8K, CS4K 방송 (스카파!에서는 종료됨)에 사용된다.[61]- ACAS 칩을 내장한 튜너가 필수이며, B-CAS 카드만 있는 수신 단말기로는 시청할 수 없다.
- 변조 방식은 π/2 시프트 BPSK, QPSK, 8PSK, 16APSK, 32APSK(민간 규격만)이다.
- HDR 화질은 1080i, 1080p, 2160p, 4320p이며, 화소 비트는 10비트(HLG)이다.
- 영상 압축 방식은 HEVC이다.
- MPEG4-AAC(Advanced Audio Coding) 및 MPEG4-ALS(Audio Lossless Coding)가 음원으로 사용되며, 24bit 음원에 대응한다. 7.1채널, 22.2채널 음원 동시 출력에 새롭게 대응하며, AAC에 의한 서라운드 음원 출력을 하는 경우 하위 규격의 서라운드 음원의 사이멀(동시) 출력도 필수이다. ALS의 경우 AAC 5.1채널 및 2채널 중 어느 한쪽의 사이멀 출력이 필수이다.
- 다중화 방식은 MMT(MPEG Media Transport) 및 TLV(Type Length Value)이다.
- 윤초 조정에 이론상 대응하며, 긴급 뉴스 속보 발생 시 수신기에 속보를 알리는 규정이 추가되었다.
- 데이터 방송은 NHK가 ISDB-S, ISDB-T에서 이전부터 제공하고 있는 Hybridcast와 같은 수준으로 해상도가 향상되었다.
2009년 7월 29일의 ARIB STD-B32「디지털 방송에서의 영상 부호화, 음성 부호화 및 다중화 방식」2.2판부터 고도 위성 디지털 방송 방식에 관련된 규정이 추가되어, UHDTV 포맷(Ultra High Definition TV)의 "UHDTV 1"에 상당하는(수평 3840픽셀×수직 2160라인) 영상 입력 포맷 및 최대 22.2채널의 음성 입력 신호에 대응하게 되었다.
| 영상 포맷 | 주사선 수 | 유효 주사선 수 | 수평 화소 수 | 수직 화소 수 | 주사 방식 | 프레임 레이트 | 화면의 가로세로 비율 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 480/60/i | 525본 | 483본 | 720 | 480 | 인터레이스 | 29.97 Hz | 16:9 또는 4:3 |
| 480/60/p | 525본 | 483본 | 720 | 480 | 프로그레시브 | 59.94 Hz | 16:9 |
| 720/60/p | 750본 | 720본 | 1280 | 720 | 프로그레시브 | 59.94 Hz | 16:9 |
| 1080/60/i | 1125본 | 1080본 | 1920[59] | ||||
| 1080/60/p | 1125본 | 1080본 | 1920 | 1080 | 프로그레시브 | 59.94 Hz | 16:9 |
| 2160/60/p | 규정 없음 | 2160본 | 3840 | 2160 | 프로그레시브 | 59.94 Hz | 16:9 |
3. 4. ISDB-T (지상파)
STD-B32BT.1209
7 MHz：4.3 - 27.1Mbit/s
8 MHz：4.9 - 31.0Mbit/s