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历尽艰辛的美国模拟电视向数字电视转换之路

  数字电视:彩虹总在风雨后

  本报记者 郑焕斌

  当今社会,信息技术的发展已经波及和渗透到人类生活的各个方面,深刻地改变着人们的工作和生活方式,电视业也不例外。目前,世界上大多数国家都制定出了数字电视转换时间表,由模拟电视向数字电视的转换工作正在紧锣密鼓地加速进行中。

  根据美国总统布什签署的一项法案,2009年2月19日,美国将全面停止传输模拟电视信号。然而,即使像美国这样的经济和技术大国,也必须正视模拟电视时代留下的巨大“遗产”,妥善应对数字电视转换过程中出现的各种问题。

  实现全面转换:

  并非一蹴而就

  数字电视(DTV)是指采用数字信号传送图像和声音的全新电视系统。数字电视的电视节目从制作到播出,通过有线电视网络、卫星或无线发射传输到用户家中,全部需要经过数字技术处理,再通过机顶盒由电视机或电视显示器接收电视节目信号。数字电视的传输标准有三种:即地面无线传输标准、有线传输标准以及卫星传输。

  与传统的模拟电视相比,数字电视的主要特点有三个。

  一是频道增多。一套模拟信号频道的带宽可以传送4—6套数字信号节目,这样,数字电视频道的数量甚至可以增加到数百套;

  二是图像更清晰,音质更高,普通电视能放出DVD效果;

  三是新功能让人眼花缭乱。除收看电视节目外,在条件许可的情况下,数字电视还可以进行文字录入、上网浏览、收发邮件、电视购物、远程教学和远程医疗等。

  尽管数字电视给人们带来的益处显而易见,但在数字电视转换过程中,还必须克服一些棘手的问题。

  据统计,完全实现数字电视转换后,全美将关闭1700个模拟节目电视台。现有有线电视、卫星电视用户以及配备了数字转换器(俗称“机顶盒”)的模拟电视用户,就可以一如既往地收看各种节目了。但是,目前全美共有2100万个家庭属于弱势群体,包括穷人、老人或农村人,他们缺乏足够的经济能力,只能通过传统的模拟电视机和室内天线收看电视节目,届时,这些人将无法收看到任何电视节目。

  另一个不可回避的事实是,即使全美停止传输模拟电视信号之后,在未来几年内,模拟电视的巨大影响仍将伴随着人们的工作和生活。那些依然使用模拟电视机的家庭将面临没有电视节目可看的严酷现实;拥有数字电视机的家庭也将会遇到新问题的困扰;有线系统向用户提供的电视信号,仍可能部分是模拟信号———因为有线系统的很多用户所配置的旧电视机依然只有模拟信号转换装置;即使在一些已经实现数字转换的地区,还会遇到电视画面质量和频宽拥挤等方面的问题。

  基于此,在全美实现数字电视转换之后,模拟电视和数字电视在相当长一段时间内“共存”的局面将不可避免。

  数字电视:

  一路走来好辛苦

  上世纪80年代,日本采用模拟系统,成功开发出了高清晰度电视。为了与日本竞争,美国国会提出了一个大胆设想:将全美的模拟电视转换为数字电视。为此,政府与制造商合作,进行了一系列测试,以确定下一代电视信号传输系统。测试结果表明,如果不对电视信号进行压缩处理,就无法在全美实现高清晰信号传输。最重要的是,专家发现,数字电视技术的图像压缩效率非常高,因此,美国最终放弃了进一步更新电视模拟信号传输系统的方案。

  此后,美国先进电视系统委员会与一家公司联盟合作,最终成功地统一了电视标准。该联盟授权批准了18种数字电视格式,其中1080i和720p属于需要采用宽屏幕的高清晰度格式。

  随着高清晰度电视机进入市场,1998年,美国第一次向公众传输高清晰度电视节目。上世纪90年代后期,美国曾计划到2006年停止传输模拟电视节目,但这一目标最终没有实现,因为,当时只有少数家庭购买了昂贵的数字电视机或者数字电视综合解码器(机顶盒),而高清晰度电视节目本身的发展也非常缓慢。例如,美国全国广播公司从1999年到现在,也只能向用户提供一个系列性的高清晰电视节目———即其王牌节目《今夜秀》。5年之后,电视台才以高清晰度格式(1080i格式)播出其所有黄金时段的电视剧和连续剧。

  缺乏激励性因素也是高清晰度电视发展步伐缓慢的原因之一。相比之下,在此期间问世的DVD很快就赢得了人们的青睐,其占领市场的速度和规模远远超过了高清晰度电视。

  2005年3月,美国召开了高清晰度电视制造商高层会议,但这个会议依然没有能够制定出停止传输模拟信号的确切时间表。不过事情很快就出现了转机,加快数字电视转换进程的三个关键性因素几乎同时浮出水面。

  2006年初,布什总统签署了《赤字削减法案》,终于彻底改变了高清晰度电视替代模拟电视的进程。法案要求,在3年之内,全美必须强制性实现由模拟电视到数字电视的转换。与此同时,政府对电视机制造商也提出了强制性要求:新生产的25英寸以上(包括25英寸)电视机,都必须配备内置数字电视转换装置。从2007年3月1日起,这一强制性要求将扩大到所有新生产的电视机;2007年7月1日之后,市场上销售的任何新设备例如DVD播放机和刻录机等,如果配备了内置转换器,这种转换器也必须是数字电视转换器。

  此外,目前全美电视台在黄金时段都以高清晰度信号播放电视连续剧和体育赛事,而绝大多数有线电视系统所传输的节目信号中,有4个—12个频道为高清晰度信号,这也是一个刺激性因素。

  彻底告别模拟电视:

  其实并不简单

  上世纪60年代,彩色电视机进入市场并被人们迅速接受,基本上是依靠市场力量推进的,而且直到现在,人们依然可以利用黑白电视欣赏电视节目。但是,数字电视转换过程则呈现出一幅完全不同的景象。

  最基本的问题是,如果不购买数字电视转换装置,现有的模拟电视机就根本无法收看数字电视节目。按照市场售价,每一个机顶盒为60美元,而强制性要求每一个家庭将所有电视机都配置这样的装置,将是一笔不菲的开支,尤其对弱势群体来说,这将是一种很大的负担。

  全美广播协会提供的数据表明,全美只能接收模拟电视信号的家庭有2100万个,他们共拥有4500万台模拟电视机。其他家庭在拥有一台可以接收有线电视信号或卫星电视信号电视机的同时,另有2台—3台用于播放DVD或玩游戏的模拟电视机,同样也不能接受数字信号,这批电视机的数量大约为2800万台。因此,在2009年2月19日之后,全美共有7300万台模拟电视机根本无法接受任何电视信号!此外,为了能够录制地面无线传输的电视节目,现有的模拟式磁带录放机(VCR)和硬盘录像机(DVR)也将需要重新购买一个转换盒。

  因此,如何减少数字电视转换进程中引发的矛盾,是政府必须妥善应对的一个重要现实问题。美国国会为此向商务部所属的国家电讯管理中心拨款15亿美元补贴经费,以减缓数字转换给弱势群体带来的经济负担。2008年,没有经济能力购买机顶盒的家庭,将可以得到政府的特殊补贴———两张总价值为80美元的购物券,专门用于购买机顶盒。

  相比较而言,利用地面无线传输方式遇到的问题更为棘手。即便你的电视机能够接收到数字电视信号,也并不能确保你一定可以欣赏到清晰的画面。在模拟信号时代,随着信号传输距离的增加,电视机接收到的图像质量递减,但在一些地区你仍然可接收到图像,即使效果很差。对于数字电视来说就不完全是这样了,一旦信号传输出现问题,电视屏幕根本没有任何图像或只有马赛克画面。假如这种情况发生在足球比赛的射门瞬间或者侦探片的结局时刻,那实在是令人懊丧不已!

  其原因在于,与模拟电视相比,数字电视播出系统能有效地节省频道资源,频道利用率大大提高。一个传统模拟电视频道可以容纳6个标准清晰度的数字频道,或者一个高清晰度电视频道。正因为如此,一旦信号传输出现缺失,对收视效果的影响就无法弥补。

  按照常人的理解,只有居住在远离电视发射塔的地方,你才可能真切体会到数字电视信号传输效果不佳所带来的烦恼。其实,即使居住城镇中,这种现象也有可能随时困扰你。由于多重反射效应的困扰,在传播过程中,信号遇到不同的建筑就会产生不同的反射效果,用户信号接收器可能会得到多种不同版本的信号。目前,美国采用的传输标准是8-VSB,与欧洲采用的COFDM标准相比,该标准对数字信号的敏感程度更高。

  随着信息技术的发展,数字信号接收器采用了运算性能更好的芯片,大大加快了对信号的处理能力,因而可以更好地弥补上述问题带来的困扰。但是,信号困扰问题依然没有彻底解决:当你调到另一频道,而该频道的信号来自于与先前频道不同的方向时,你可能依然需要屈尊大驾,自己动手对数字信号接收器的方向进行微调。

  多重反射效应目前是数字电视的唯一薄弱环节,受此影响的家庭大约占全美家庭总数的15%,因为他们不是有线电视或者卫星电视的在册用户。让人乐观的是,随着更多的家庭加入有线电视或者卫星电视用户的行列,这一比例将会逐渐减少。因为,目前电视台虽然也传输一些免费电视节目,但只有在册用户才能欣赏更加丰富的高清电视节目,并且节目丰富程度的差别将会越来越大。这样,必将有更多的家庭加入有线电视或者卫星电视用户的行列。

  平稳跨越过渡期:

  各显各的高招

  2009年之前,美国的数字电视转换将处于过渡时期。在此期间,地面无线传输、有线传输和卫星直接传输三种传输方式都将会“八仙过海,各显其能”。

  采用地面无线传输信号的电视台将采取“双轨制”传输模拟信号和数字信号。一方面,它们将继续利用政府为其分配的频宽传输模拟信号;另一方面,联邦政府在过渡期为其专门分配了频宽,用于传输数字电视信号,可以同时多点传送多种电视节目。所谓多点传送是指用户预约节目,电视台根据通道数、用户预约数及时间段等因素决定是否满足用户的要求。如果电视台同意播放,几个用户共同拥有一个节目通道,节目从头播到尾,用户不能进行控制;当不能满足用户要求时,还可给予用户建议,可在什么时间段满足用户要求。

  当然,一些电视台也可能会将政府原来分配的频宽全部用于传输高清晰度节目或标准清晰度数字节目。

  2009年之后,有线电视运营商也必须提供良好的模拟信号服务,其用户依然可以欣赏到模拟信号节目。

  由于观众更愿意欣赏高清晰度节目,有线电视台也更愿意全部传输数字节目。而这对有线电视和卫星电视运营商来说,将成为一种新的“负担”,因为政府配给的频宽有限,在满足不同频道和服务要求时,难免会捉襟见肘。

  从理论上讲,实现数字转换后,电视运营商可以提供数百个电视频道,但目前最先进的有线系统也仅能向用户提供大约12个频道的高清晰度节目。美国有线电视实验室认为,最大的制约因素就是模拟电视频道。模拟频道在有线系统的共轴光缆中占据了大约550MHz的频宽,为了照顾众多的有线系统用户,运营商还不能停止播放模拟频道而将所有频宽资源都用于数字电视。

  因此,有线系统营运商面临的选择是:要么向每一个用户提供一个或多个机顶盒;要么再等待10年左右的时间,等待绝大多数用户自然淘汰其现有的模拟电视机。

  混合光纤同轴接入技术,将为有线传输提高频带利用效率带来新希望。

  目前,有线系统营运商开始采用HFC。HFC是一种新型的宽带网络,采用光纤到服务区,而在进入用户的“最后1公里”采用同轴电缆。它比较合理有效地利用了当前的先进成熟技术,融数字与模拟传输为一体,集光电功能于一身,同时提供较高质量和较多频道的传统模拟广播电视节目、较好性能价格比的电话服务、高速数据传输服务和多种信息增值服务,还可以逐步开展交互式数字视频应用。

  来自AT&T公司和弗莱森通讯公司等电信巨擘与日俱增的竞争压力,也是有线系统青睐HFC的重要原因。目前,这些电话公司在一些社区已经实现了“光纤到户”,可以为用户提供电视服务。而在未来几年内,电话公司有望为更多的家庭提供多样化的电视节目服务。

  电视直播卫星公司的运营范围已覆盖全美,并且已经实现了数字化服务。其服务方式主要有两种:一种是将数字电视信号传送到有线电视前端,再由有线电视台转换成模拟电视传送到用户家中;另一种方式是将数字电视信号直接传送到用户家中。美国DirectTV公司是第一个应用这一技术的卫星电视营运公司。对于DTH方式用户来说,只需要安装一外接电视调谐器或者解码器来接收数字信号,而不需要内置的电视调谐器。

  但随着其自身频道数量的迅速增加,整个网络中高清晰度电视分支机构的不断增加,以及用户接收的地方卫星电视频道数量增加,电视直播卫星也受到了频带资源紧缺的困扰。

  电视直播卫星采取三种措施应对这种局面。首先,增加卫星的数量。随着直播卫星数量的增加,依然使用原有卫星信号接收设备的用户,如果想收视近期开播的更多频道,需要购买新的卫星信号接收设备(俗称“锅”),或者将原来的圆形“锅”更换为椭圆形“锅”,这样才有可能接收到来自不同卫星的信号。

  其次,采用点波束来最大限度地提高频谱资源的利用效率。点波束的波束截面为圆形或椭圆形,覆盖地球表面的一定区域。因此,可以利用一种点波束向某一特定大都市地区传输数字信号,而用另一些点波束有针对性地服务其他不同的城市。

  最后,卫星系统正在用MPEG-4视音频压缩标准取代原来采用的MPEG-2视音频压缩标准。MPEG-4能容纳的频道是前者的两倍,用户需要用能够解压缩MPEG-4信号的机顶盒置换原来的机顶盒。

  美国电视业界人士认为,尽管数字电视的转换会给营运商和用户带来各种麻烦,但它所带来的益处也将无与伦比。他们对此做了一个形象的比喻:就效果而言,如果说传统电视宛如茫茫黑夜中闪烁的烛光,那么,数字电视将如同是明亮的白昼!

(责任编辑:龚伦常)
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