杜百川:30年改革开放 30年广电数字化(上)

2009-06-09 13:41:00来源:《中国数字电视》 作者:杜百川热度:

【历史定格:1978 ● 河南宝丰】

历史的转折

30 年前,党的十一届三中全会开启我国改革开放历史新时期,同时也给了我一个重新学习深造的机会——在完成河南宝丰县邮电局100门数字准电子交换机研制工作后,我踏上了前往北京大学无线电系就读光纤通信研究生的火车。

那时,我还不知道自己一生都将与广播电视数字化有关,因为大学毕业分配到宝丰县农村两年劳动后,申请到县广播局都没有被批准,离开宝丰时和数字电视更毫无关系。但因为研制数字准电子交换机,与“数字”已经有了一点关联,而随身带往北京的一台自制9英寸黑白电视机,算是与“电视”不解的缘分。

【历史定格:1978 ~ 1982 ● CCIR】

CCIR 601 数字演播室标准- 连接模拟和数字

但就在三十年前的世界另一端,CCIR 11 研究组在Mark Krivocheev 教授带领下,开始了一项连接模拟和数字的历史性工作——电视演播室数字化标准。

1981 年秋,该标准方案被工作组通过, 并在1982 年全会上通过为标准草案, 也就是后来的CCIRRec.601,现在的Rec.ITU-R BT 601。

由于此项工作, 当时领导CCIR 的Mr.Richard Kirby获得了美国电视艺术和科学学会杰出贡献奖——艾美奖。

该标准成功地在现存三大模拟电视标准的情况下提出了统一的电视数字演播室标准,是目前所有数字电视标准的基础,该标准文件是目前历史上引用最多、使用最多、应用最多的一个技术文件。获奖理由如是描述:

“为国际论坛在国家层面就数字演播室标准达成一致并在1978 ~ 1982 年研究期间内达成了协议。”(For providing the international forum to achieve a compromise of national committee positions on a digital video studio standard and to achieve agreement within the 1978-82 study period.)

【历史定格:80 年代 ● 中国】

数字电视从演播室和电视机开始

1978 ~ 1981 年,当我就读光纤通信研究生时,北京才刚刚完成86~ 88 局的光纤PDH 一次群2.048Mbps的数字传输。就当时的技术水平而言, 要传输CCIR Rec.601 标准的270Mbps 数字电视信号到用户是不可能的。因此,当时数字电视应用主要在两头:演播室和电视机。

在演播室中,数字电视设备开始主要是完成模拟设备不能完成的任务,如降噪、时基校正、帧同步机、计算机绘图、数字特技。后来才进入传统的演播室设备,如摄像机、录像机、切换台、虚拟演播室直至全台网。

在电视接收机方面,80 年代ITT公司就研制了一套数字处理芯片,在接收模拟电视信号的情况下,在模拟高、中频处理以后,经A/D 转换成数字视频信号后进行数字处理,改进图像清晰度、降噪、用倍行或其他方法去闪烁。

80 年代末,国内为了推进该芯片在中国的应用,还成立过“数字电视协会”,严格地说应是数字电视机芯片协会。但因当时国内市场尚不成熟,推广不是很快,到90 年代市场上才出现了多种具有画中画、倍行和其他质量改进的“数字电视机”。

【历史定格:70 ~ 80 年代 ● 全球】

高清晰度电视研究催生数字电视传输技术

但各国关心的是下一代电视,是各国在下一代电视竞赛中所形成的国家技术竞争力!当时大家公认,下一代电视是高清晰度电视。

日本的高清晰度电视起步较早,1972 年就向CCIR 提出HDTV 的提案,1973 年NHK 发表了宽屏1125 行高清晰度电视系统。日本在高清晰度电视和普通电视关系方面,采用使用另外卫星通道单独传高清晰度电视节目的方法。日本使用被称为多重亚取样编码(MUSE) 的传输方式,是模拟传输。

欧洲不甘心HDTV 市场被日本独占,故设计了一条从MAC 到HD-MAC逐步过渡到HDTV 的道路,但MAC 和HD-MAC 也都是模拟分量传输。

美国起先支持日本,但当意识到HDTV 潜在的巨大市场时,就利用冷战结束后军事技术向民用技术转化的时机,将深层空间通信所用的信道编码方法和刚刚兴起的码率压缩信源编码方法用于数字电视,在原有模拟NTSC 频道内实现了高清晰度电视传输,从而提出全数字高清晰度电视地面传输方案。

【历史定格:1987 ~ 1996 ● 美国】

美国地面数字电视标准的名字叫“DTV”

美国在刚刚提出高清晰度电视时,就意识到科学和技术是这场国际竞争的关键。

1987 年,美国成立高级电视顾问委员会(ACATS),对建立高级电视的步骤、组织、技术进行周密准备。

1989 ~ 1990 年,美国参众两院的一些委员会、分委员会就HDTV举行了多次听证会,通过了“美国技术优胜地位法案”,认为在诸如高清晰度信息系统、先进制造技术和先进材料等领域的开发、设计和制造方面保持领导地位对美国至关重要,并制定了一系列措施以促进相关技术的发展。

1991 ~ 1992 年,ACATS 测试了6 个系统,除两个模拟系统外,四个数字系统各有优缺点。1993 年5 月,FCC 决定成立大联盟(GA),经过一系列公开测试征求意见,1996 年12月24 日FCC 通过ATSC 标准作为国家标准,并命名为DTV,即数字电视。

在模拟到数字的转换方式上,美国采取了政府强制过渡方式,要求在制[FS:Page]式确定后经过频道申请和建台申请,给每个原NTSC 频道增拨一个DTV 频道,所有电视台在经过NTSC频道和数字电视节目的部分同播到完全同播,到2006 年全部收回原地面NTSC 频道而全部过渡到数字电视。由于过渡时间比当初估计要长,最后定于2009 年2 月17 日关闭模拟电视。

【历史定格:1990 ~ 1995 ● 中国】

我国从高清晰度电视研究到数字电视实施的过渡

在中国,国家科委于80 年代末启动了高清晰度电视战略和技术研究。

1990 年1 月, 国家科委正式批准广研所等多家科研单位共同承担“HDTV 软科学研究”项目课题。1992 年,国家科委启动“高清晰度电视战略研究”,制定了两步走战略——先制定地面传输技术标准,再启动芯片和接收机产业化发展;当年还启动“高清晰度电视技术研究”课题,列入国家“八五”科技攻关计划,主持单位是广电部。

1994 年,国家科委牵头成立了包括广电部等11 个部委在内的“高清晰度电视研究开发”协调组,时任国家科委主任宋健同志任组长,下设HDTV 专项专家组,组长杜百川、副组长是牡丹电子的徐康兴和熊猫电子的陆荣昌。

为研制具体设备,随后又在协调组下建立总体组,本来应由国家科委、电子部和广电部共同出资,但电子部坚持其经费只能用于本部项目,广电部的资金也未能到位,国家科委决定单独出资1500 万元用于具体方案研究。

1995 年,国家科委发文成立总体组,张文军任组长,电子部三所郭柯和广科院杨杰任副组长,多个大专院校和科研院所参与方案的硬件实现。

【历史定格:1995 ~ 2006 ● 中国】

漫长的地面数字电视标准之路

经过2 年努力,总体组在1998年完成以多载波为主的地面数字电视硬件系统;1999 年国庆50 周年前夕,为对庆典进行实况转播又进行了实用化改进。与此同时,为确保转播工作顺利完成,广科院又提供了改进的QAM 单载波系统。在50 周年大庆期间,中央电视台用上述两套系统成功转播了现场庆典,接收地点各有50多个。

国庆50 周年前,成立了数字电视领导小组,办公室设在国家计委,除了协调庆典数字地面高清播出,国家计委还向数字电视的多种标准和产业的启动投入了相当数量资金,如数字电视地面标准、中间件、EPG、用户管理系统、投影机等。

国庆庆典之后,清华大学提出了一种改进的多载波(COFDM)方案。同时,原总体组的成员也提出了不同观点,形成5 种不同的方案,国家数字电视领导小组要求清华牵头形成最后方案,后来,留下了清华、上海交大两个方案,但由于种种原因未能在2003 年底的最后期限内完成统一。

2003 年,广科院又提出了另一种使用LDPC 技术的多载波方案。国家计委将新一轮测试评价工作交由工程院主持。测试完毕后,广科院、上海交大和清华的方案最终将在工程院主持下进行新一轮组合。

由于地面数字电视标准备受瞩目,香港等地也在翘首以盼。香港特区在2004 年宣布,若2006年底内地仍未确定标准,香港将采用欧洲标准DVB-T。

在新一轮方案组合中,尽管采用了广科院使用的LDPC 编码,但没有采用广科院的具体方法,而是另搞了一种。由于新方案没有包含任何广科院的知识产权,广科院宣布退出。

最终,清华和交大的方案,即多载波和单载波方案合一,形成国标。2006 年颁布地面数字电视标准,2007 年8 月1 日正式实施。

2008 年国办1 号文件宣布,到2015 年关闭模拟电视。

【历史定格:1989 ~ 1995 ● 中国】

字幕机和VCD

字幕机和VCD——中国电视界两件看来毫不相干的大事,实际上有着非常密切的关系。

目前演播室制播网已经完全由国内企业提供,但大洋、索贝、新奥特等企业的发展却从字幕机开始。

1989 年第11 届北京亚运会前夕,我在北京广播学院电视工程系任系主任,利用校庆机会在本校演播室举办了全国第一次有国产厂家参加的字幕机展览。当时中央电视台决定在展会中选择亚运会要使用的字幕机,国产机中大洋和安徽现代的产品最为抢眼,最终大洋和索尼字幕机被选为亚运会专用机,这是国产设备第一次进入中央电视台。

尽管国产字幕机设备在发展初期还不太稳定,但随着技术进步和实力提高,最终国产字幕机占领了国内全部市场。随后几年,字幕机厂家像雨后春笋一样蓬勃发展,包括新奥特、索贝、奥维迅、8421、新大陆等一大批企业。迄今,中国企业已逐步掌握了以计算机技术和视频网络技术为基础的演播室制播全台网络技术,牢牢掌握了市场主动权,并使我国总体技术达到国际领先水平。

码率压缩技术的发展,使光碟技术对传统磁带技术有了明显的比较优势。通过字幕机完成原始积累的安徽现代董事长姜万勐,在1992 年NAB 展会上一看到MPEG-1 光盘播放机,就敏锐地感觉到其不可限量的商机。但当时国家正大张旗鼓地发展家用磁带录像机,并在华录项目上大量投资。企业要不要另辟蹊径?光盘播放机有没有前途?在当时令姜万勐难以抉择。

1992 年5 月,安徽现代在北京梅地亚宾馆秘密召开了一次专家论证会,邀请当时各方专家进行互不讨论的征求意见,专家总数不到10 名,我也是其中之一。其他人什么意见我不知道,但我投的是赞成票。很快,姜万勐和美国C-CUB 的孙燕生取两人姓名中间两个字注册了万燕公司,在中国生产VCD,打开了一个令全球瞠目的巨大市场——这也是中国历史上第一次主导家用播放机市场!姜万勐也因此获得广播电视技术协会颁发的“广播电视技术大奖”。

责任编辑:DVBCN编辑部

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