作者：徐孟侠
北京大学电子学系教授，中国通信学会会士。
关键词：单频网 ADTB-T 压缩标准 DTTB
2004年4月18～21日，笔者应邀参加了在美国Las Vegas举行的NAB年会。下面是印象较深的一些内容。
学术报告
4月18日上午，美国Linx Electronics公司首席科学家Richard Citta(原美国8-VSB传输系统设计师)报告了中国ADTB-T系统的新进展。论文题为“单载波移动数字电视(Digital Television, DTV)的传输”，署名为孙军、张文军二位博士(上海交通大学)和Richard Citta。
在上海由两个发射机组成单频网(SFN)进行的移动接收之初步现场测试结果表明：ADTB-T/OQAM单载波系统，显著优于欧洲DVB-T多载波系统(见表1)。两者分别使用第37频道和第39频道(8MHz带宽)。发射机平均功率：广播大厦为800W；东方电视台为500W。有效数据率：欧洲DVB-T/COFDM为6.64Mb/s；ADTB-T/OQAM为5.97Mb/s。附图是两个发射地点和行驶线路的地图；行驶总距离约58km。
特别要指出的是：在两个发射机组成单频网时的信号交叉覆盖地区，例如“斜土路段”(即图1中的#22～#23及#23～#24两段)，虽然接收信号的场强是足够的，但DVB-T的接收成功率分别为98.0%和98.6%(只有东方电视台单个发射机发射时，接收成功率能够达到100%；而两个发射机组成单频网时，接收成功率反而下降），而ADTB-T则是100%(完全没有中断)。
另外，表1中ADTB-T接收成功率为99.7%，没有达到100%，这主要是由于信号场强过于微弱(小于-90dBm；接收中断发生在附图中右上方过江隧道中部的一段线路和左下方处于信号被阻挡的“阴影区”一段线路，用红色标记)。
报告还报道了ADTB-T/OQAM单载波系统在上海磁悬浮高速列车上，在车速为430km/h条件下，成功实现了数字标准清晰度电视的高速移动接收。
此外，美国NBC原技术副总裁和美国数字电视著名推动者之一，S. Merrill Weiss报告了由多个发射机组成ATSC/8-VSB标准之单频网，在美国Pennsylvania的首次现场试验。加拿大通信研究中心(CRC)著名华裔学者吴奕彦博士(Dr. Yiyan Wu)告诉笔者，他在Ottawa组织了3个发射机组成的ATSC/8-VSB标准单频网在加拿大的首次现场试验。
笔者则向各国友人提交了题为“数字地面电视广播之新的单载波系统在高速移动接收和组成单频网时，必将优于任何多载波系统”的英文资料(依据即将在本刊发表的中文稿)。其要点是：为了实现数字地面电视广播的高速移动接收，需要：(1)合理缩小数据结构；(2)在接收端采用“过取样的相位跟踪技术”，充分利用主信号(有或无)和强信号的能量。而该技术措施只有在单载波系统中能够有效地实现(高速的时间域数字处理)。
而在组成单频网时，通过对典型应用条件的分析，可以说明：以ADTB-T/OQAM为代表的单载波系统，显著优于以欧洲DVB-T/COFDM为代表的多载波系统(见表2)。
该英文资料的最后小结是：即将出台的中国数字地面电视广播的传输标准有望基于ADTB-T/OQAM单载波系统。笔者期望ATSC尽快制订某种基于VSB的移动接收标准。
至此，国际上自1999年秋以来流行的一种说法：只有以欧洲DVB-T/COFDM标准为代表的多载波系统才能实现移动接收和单频网，但已经通过实践(2002年夏以来中国ADTB-T/OQAM单载波系统的移动接收之演示，特别是2004年初用两个发射机组成单频网的移动接收之演示)得以破除了。
视/音频压缩编码新标准的发展动向
据有关人士通报，美国负责数字电视标准制订的两个组织ATSC和SMPTE协调分工：由ATSC负责新音频压缩编码E-AC-3(增强AC-3)的审查，而由SMPTE负责新视频压缩编码Windows Media Video 9的审查。预计今年9月将有结论。
MPEG-2-7音频压缩编码中的HE-AAC(Fraunhoefer研究所在展台上有演示)及H.264|MPEG-4-10 AVC视频压缩编码标准，看来在美国标准化组织的讨论中已被淘汰。估计其中有专利费问题。因为，据MPEG LA在2003年11月公布的资料：家庭用户在使用H.264|MPEG-4-10 AVC视频压缩编码标准而收看12min以上有标题节目时，需要支付0.01美元的专利费。这样做就同美国数字地面电视广播的免费收看之基本政策相冲突，因而无法被美国的标准化组织所采纳。
依据权威专家提供的资料，Dolby Lab的E-AC-3在ATSC广播应用中主要有五方面的新特性：(1)扩展的数据率灵活性；(2)频谱的扩展；(3)瞬变过程的噪声预处理；(4)自适应的混合变换处理；(5)增强的耦合处理等。
有几家著名的视频编解码器芯片或者设备制造公司，在展台上演示了采用H.264|MPEG-4-10AVC视频压缩编码标准和WMV 9技术的数字SDTV编/解码器。有的还与MPEG-2编码器作平行对比(在主观质量相当的情况下，前者的数据率1.5Mb/s只是后者的三分之一)。有一家公司更演示了基于WMV 9技术的数字HDTV编/解码器(720p，7.0Mb/s)。
但在ATSC/8-VSB标准中，规定只能采用MPEG-2视频编解码标准，而且其传输标准的纠错和有效数据率都是确定的和不可调整的。因此，新的视频编解码算法，不可能直接同现行的8-VSB传输标准相结合。
为此，韩国LGE完全控股的Zenith公司在ATSC的DTV“模型屋”(Draft House)展台上，演示了其E-VSB技术与WMV 9视频编解码的结合。其总数据流划分为两个部分：一是MPEG-2视频编解码的720p数字HDTV(8-VSB调制的数据流)；另一是WMV 9视频编解码的480i数字SDTV(新2-VSB调制的数据流)。在演示中用衰减器逐步衰减接收机的输入信号(0.1dB的步距)，前者停止工作以后再继续衰减6dB左右时，后者才停止工作，也即后者的门限值较低。
但是据称，2001年以来ATSC致力于制订的E-VSB标准，在专门技术小组的投票中只获得微弱多数的赞成票。而到2004年9月ATSC各成员单位的投票时， E-VSB是否能够获得所需的三分之二绝对多数赞成票而获得批准，尚有待观察。
美国以数字HDTV为重点发展数字地面电视广播
依据美国全国广播业者协会(NAB)在其网站上公布的资料，美国电视台发送数字地面广播电视信号的数目之最新情况列于表3。
另一方面，从美国消费电子协会(CEA)网上公布的资料，数字电视接收单元(Unit)的销售数(由制造厂家到零售商)增长情况列于表4。而CEA对数字电视接收单元的定义是：档位在显示480p数字电视格式以上的监视器(DTV Monitor)，以及数字电视接收机(DTV Receiver，即集成的数字电视机或俗称的一体机)，但不含数字电视调谐器(DTV Tuner，即俗称的机顶盒)。
特别要指出的是，这些统计数字中约20%才是用于观看数字地面电视广播，其余约80%主要用于观看DVD和模拟NTSC节目(高档的可以上变换为HDTV信号而显示)。
由于DTV接收单元的实际销售数从1999到2002年每年都超过1998年秋CEA所做的预报数，因此2003年7月，CEA将2003年起的预报数做了修改。
对比表4和表5可以看出，2003年度没有达到修改后的预报数。但从2004年第一季度的销售件数(1387240)来看，“淡季不淡”(此数乘4就是550万件)。再考虑到美国消费电子产品每年第4季度的销售额一般占到全年销售额的约65%，可以预计2004年突破表5的新预报数580万件是可能的。
DTV接收单元销售的持续增长，HDTV节目源逐月增加是一个关键因素。据ATSC Forum主席2003年底的通报，HDTV节目源的每周总时数已经超过100小时。例如，HBO和ESPN都新开设了HDTV频道，通过收费的卫星直播或者有线电视到达家庭用户。这就是美国政府机构FCC致力于发展免费的数字HDTV地面广播，促进数字HDTV在卫星直播和有线电视中相辅相成、又相互竞争发展的结果。
美国以数字HDTV为重点的地面广播之持续“暴热”(类似中国的VCD)，从NAB 2004的某些侧面也可以看出：(1)今年与会的人数明显超过2002年和2003年(分别受“9.11事件”和“伊拉克战争”的影响)；(2)电视台的数字HDTV节目制作、编辑、存档和播出之展出规模，特别是各类数据广播的应用，比起2003年几乎翻了两三番；(3)连自动化程度极高的插播广告和替换广告的全套软硬件设备，都有极为精彩的演示。
在ATSC组织的DTV Draft House展出的6款高档家用HDTV监视器新产品(展出的还有笔者此处没有提及的十几款小尺寸的产品)：(1)LG Electronics的MU-60PZ90V，60"背投；(2)松下的TH-42PHD64UY，42"背投；(3)RCA的HD50THW263，Scenium Profiles 50"，可能是DLPTM背投；(4)三星的HLN617W，DLPTM技术，62"；(5)夏普的Aquos LC-37HV6U，液晶，37"； (6)东芝的42HP83，等离子体，42"。而从上述产品的少数参考价格可以看出，在美国市场销售的HDTV监视器，其价格未必比中国市场高。
因此，总体来看，通过FCC的政策推动，各个有关方面的共同努力，美国将有望在2006年底如期完成模拟电视到数字电视的过渡。
ATSC大力争取拉丁美洲各国采纳ATSC/8-VSB标准
2003年9月，美洲国家的电信部长会议正式提出数字地面电视广播在北美洲、中美洲和南美洲采用统一的ATSC标准。同年10月，美洲国家的首脑会议正式作出了这方面的决议。但是近来只有墨西哥有进展(政府进入最后的审批程序，首都墨西哥城从1998年底就开始试验性广播至今)，南美洲的最大国家巴西至今没有任何正式的表态。
NAB 2004期间，ATSC Forum第三次组织专为拉丁美洲国家的官员和专家召开的座谈会；与会者有30余人，笔者是唯一特邀代表。
会议由ATSC Forum主席Robert K. Graves简短致词后，即请Dick Wiley(担任过FCC主席和ACATS主席，并被美国同行尊称为美国“数字电视之父”)主持讨论会。共有4位发言人，现摘其发言要点如下。
(1)ATSC主席Mark Richer：ATSC标准的补充和新标准的制订以较快的节拍进行；同Cable Lab和DVB Office有着密切合作关系；多径效应问题已经基本解决；E-VSB标准正在审批中，在NAB 2004上的DTV Draft House进行其双数据流的演示；积极进行新的视频编码标准(WMV 9)和新的音频编码标准(E-AC-3)的审查工作；我们不是“原地踏步不动”，三年前ATSC标准的状况同现在是很不一样的。
(2)负责通信和战略关系的CEA副主席Jeff Joseph：我们的过渡是成功的；目前，DTV信号已经覆盖99%以上的电视家庭，而DTV接收单元的销售日益增长。他指出，过渡的关键因素有四个：(a)产品价格；(b)有线电视如何对待？美国85%的电视家庭收看有线电视；需要“即插即用”的机顶盒；(c)新的节目源，由广播业者提供HDTV；(d)节目内容如何进行版权保护，防止盗版。
(3)DTV Plus公司副主席Sam Matheny介绍CBS 分支机构WRAL电视台(位于华盛顿西部郊区，曾经是美国DTV的“样板电视台”)发展DTV的情况：(a)为什么在1996年7月就介入？为了生存：HDTV是电视的未来，HDTV对WRAL是“第一推动力”。(b)节目内容有数字HDTV或多套数字SDTV；既有视频业务，又有数据广播业务；准备24小时播出HDTV节目。(c)用本地性服务于消费者；24小时提供本地新闻的新闻频道。(d)数据广播，用各种信息内容服务于本地社会，可以接收和存储等。
(4)APTS(“公益电视台协会”)的主席兼总裁John M. Lawson介绍美国PBS(公益广播系统)发展DTV的情况：(a)日本和另一些国家的公益频道(Public Channel)都是集中管理的，而美国的公益频道则是本地化的，经费只有16%来自联邦政府，因而过渡需要本地财政支持；本地社会的广泛关注也是极其重要的。(b)我们每天晚间黄金时段播放HDTV，而白天播放4～6套SDTV。(c)我们同一些大学合作，用HDTV开设课程(包括第二种外语的配音)。(d)我们广泛开展各类数据广播业务，包括重要消息，特别是“紧急通告”(Emergency)。 (e)价格低廉的机顶盒非常重要。（来源：《世界广播电视》）
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