ATSC A/53 Video Encoding

Raymond Kelvin Nando — ATSC A/53 Video Encoding merupakan standar kompresi dan penyiaran video digital yang digunakan terutama dalam televisi digital Amerika Utara. Standar ini mendefinisikan bagaimana sinyal video, audio, dan data multiplex dikodekan dan ditransmisikan melalui sistem penyiaran berbasis 8-VSB. ATSC A/53 merupakan fondasi dari era TV digital modern sebelum digantikan secara bertahap oleh ATSC 3.0. Dengan struktur teknis yang kompleks, standar ini menjadi salah satu pilar penting dalam pengembangan penyiaran digital global.

Pengertian ATSC A/53 Video Encoding

ATSC A/53 Video Encoding adalah metode kompresi dan transmisi video digital yang menggunakan MPEG-2 Video sebagai standar encoding resmi sesuai spesifikasi ATSC A/53. Standar ini menetapkan parameter lengkap mulai dari resolusi, framerate, scan type, chroma subsampling, bitrate, hingga struktur transport stream untuk penyiaran televisi.

ATSC A/53 mendefinisikan penggunaan MPEG-2 MP@HL (Main Profile at High Level) untuk mendukung resolusi maksimum 1920×1080 interlaced, 1280×720 progressive, dan 704/640 SDTV. Encoding disesuaikan dengan kebutuhan broadcasting, bukan penyimpanan, sehingga video dikodekan dalam format yang memaksimalkan efisiensi transmisi, kompatibilitas penerima, dan ketahanan terhadap noise kanal UHF/VHF.

Sejarah Perkembangan ATSC A/53 Video Encoding

Pengembangan ATSC A/53 dimulai pada awal 1990-an sebagai upaya menggantikan sistem analog NTSC yang digunakan selama beberapa dekade. ATSC bekerja sama dengan organisasi seperti IEEE, SMPTE, dan EIA untuk mengembangkan standar digital yang lebih efisien dan menawarkan kualitas gambar lebih tinggi.

Pada tahun 1995, ATSC A/53 versi awal diperkenalkan, dan pada 1996 standarnya diratifikasi sebagai sistem penyiaran digital resmi. Sistem ini memperkenalkan frame progresif HD 720p, 1080i, EPG berbasis PSIP, dan kompresi audio Dolby AC-3. Selanjutnya, A/53 direvisi beberapa kali untuk menyesuaikan kebutuhan industri, termasuk penyempurnaan field-rate, captioning, sampling chroma, colorimetry ITU-R BT.709, serta aturan multiplex transport stream MPEG-2.

ATSC A/53 digunakan secara luas di AS, Kanada, Meksiko, Korea Selatan, dan negara lain. Meskipun kini mulai digantikan ATSC 3.0 berbasis OFDM dan video HEVC, standar A/53 tetap menjadi bagian utama infrastruktur penyiaran HD global.

Prinsip Dasar dan Metode ATSC A/53 Video Encoding

ATSC A/53 menggunakan MPEG-2 Video dengan parameter ketat untuk memastikan interoperabilitas dan kualitas penyiaran yang stabil.

1. Format Video dan Resolusi

ATSC A/53 mendukung beberapa format resmi:

• 1920×1080i pada 29.97/30 fps
• 1920×1080p pada 23.976/24 fps (film-based)
• 1280×720p pada 59.94/60 fps
• SDTV 704×480 atau 640×480 dalam interlaced atau progressive scan

2. Profile dan Level

Encoding wajib menggunakan:
Main Profile @ High Level (MP@HL)

Hal ini menyediakan:

• Chroma subsampling 4:2:0
• Up to 80 Mbps theoretical
• P dan B frames
• Motion compensation standar MPEG-2

3. Bitrate dan Kompresi

ATSC A/53 biasanya memanfaatkan bitrate antara 10–19 Mbps untuk video HD. Parameter penting:

• GOP (Group of Pictures) panjang untuk efisiensi
• Field prediction untuk mode interlaced
• Adaptive quantization
• Motion vector maksimum ±32/±64 half-pel

4. Transport Stream

Menggunakan MPEG-2 Transport Stream (TS) 188-byte packets.
Komponen yang dibawa:

• Video stream MPEG-2
• Audio AC-3
• PSIP (Program and System Information Protocol)
• Closed captioning
• Metadata layanan siaran

5. Colorimetry & Aspect Ratio

• ITU-R BT.709 untuk HD
• BT.601 untuk SD
• Aspek 16:9 dan 4:3 keduanya didukung

6. Requirement Broadcast

ATSC A/53 menekankan kompatibilitas penerima:

• GOP stabil
• VBV constraint
• Frame rate yang tercatat dengan akurat
• Timecode pesinkron

Contoh Input → Output ATSC A/53 Video Encoding

Contoh 1: Video HD 1080i

Input:
Video 1920×1080 interlaced, 29.97 fps, sumber kamera TV.

Output MPEG-2:
Profile: MP@HL
Bitrate target: 15 Mbps
GOP: IBBPBBPBBI (12 frames)
Chroma: 4:2:0
Scan: Interlaced top-field-first

Contoh 2: Film 24 fps di-telecine

Input:
Sumber film 23.976 fps.

Output MPEG-2 ATSC A/53:
Frame-rate output: 29.97 fps dengan 3:2 pulldown
Flag repeat_first_field aktif

Contoh 3: SDTV 480p

Input:
Video 640×480 progressive.

Output:
Encoded pada 4–6 Mbps
Profile tetap MP@HL (kompatibilitas sistem)

Contoh 4: Packetization Transport Stream

Output TS:
Packet video: PID 0x0020
Packet audio AC-3: PID 0x0030
PAT/PMT: PID 0x0000 dan 0x0010
PSIP TVCT: PID 0x1FFB

Kelebihan & Kekurangan ATSC A/53 Video Encoding

Kelebihan:

• Standar penyiaran digital yang stabil dan teruji.
• Kompatibilitas luas dengan infrastruktur TV HD.
• Bitrate relatif efisien untuk zamannya.
• Mendukung format HD 1080i dan 720p.
• Struktur TS cocok untuk transmisi broadcast.

Kekurangan:

• MPEG-2 kurang efisien dibanding codec modern (H.264/HEVC).
• Tidak mendukung HDR, WCG, atau 1080p60.
• Tidak mendukung OFDM, menyebabkan sensitivitas tinggi terhadap multipath.
• Tidak dapat memenuhi kebutuhan UHD atau streaming modern.
• Perangkat pemancar mahal dan kurang fleksibel dibanding standar digital generasi baru.

Referensi

• ATSC. (2013). ATSC A/53 Digital Television Standard.
• ITU-R. (2015). BT.709: Parameter Values for HDTV.
• SMPTE. (2018). SMPTE Standards for Digital Television.
• Richardson, I. (2010). The MPEG-2 Video Compression Standard.
• Whitaker, J. C. (2006). The Standard Handbook of Video and Television Engineering.