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香港DTMB地面数字电视广播全面解读(深圳韦斌)

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    [LV.Master]伴坛终老

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    发表于 2014-10-30 14:17:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    消息来自- 北京
    前言

    香港地面数字电视广播(DTMB),从2007年7月开始试播。从一开始,香港地面数字电视广播就采用了当时世界上较先进的数字电视技术,为其广播电视观众提供最好的服务。直至今天,我们对比国内的地面数字电视广播开展的情况,仍可以认为,在技术方面,香港的地面数字电视广播,采用的部分先进技术,如多音轨、多字幕、更先进的视频音频编码方案等,代表着我国数字电视广播的最高水平。笔者曾在2009年《卫星电视与宽带多媒体》第8期上撰文《深港国标地面数字电视广播中出现的一些问题及解决办法》,介绍过香港地面数字电视广播的一些技术运用。香港地面数字电视广播的发展,公开透明,我国数字电视新技术多次在香港进行测试,香港DTMB的接收在网上也成为行业内关注的热点,香港DTMB的发展可以给我们带来很多有参考价值的东西。故笔者在此简单评述一下,香港DTMB发展的现状,供读者参考。其中一些观点,只是一家之言,欢迎大家提出批评意见。
    关键词:DTMB、多音轨、多字幕、调制参数

    一、香港地面数字电视发展简述

    模拟电视时代,随着我国国门的打开,香港地面电视也开始在珠江三角洲登陆。深圳、东莞、珠海、中山甚至广州等地的观众,开始使用UHF天线接收香港电视节目。由于当时香港电视节目远比刚从封闭的文革走过来的大陆电视节目精彩得多,让国人大开眼界,引发收视狂潮。广东电视台曾组织人员专程到深圳收看香港电视节目,借鉴、引进香港电视节目制作的成功经验,改善大陆电视节目制作。不夸张地说,香港电视曾深深影响了珠江三角洲电视观众三十年。

    但今天回看这一切,仿佛是看着美人已迟暮。改革开放后,大陆经济文化等方面迅速发展,民富国强。在广播电视方面,也早早完成了数字电视广播改造。看香港电视,已经是遥远年代的回忆了。即使在特批可以传送香港电视的广东省有线电视台中,香港电视节目质量也不再是优等的。香港电视节目源居然还是模拟信号,图像等级还比不上国内一般节目。

    可想而知,如果香港电视不做升级,被遗弃是迟早的。好在香港电视行业拥有良好的基础,电视从业者专业素质较高,升级改造并不难。发挥其优势,仍很有冲击力。

    香港地面数字电视广播于2007年12月31日开始正式广播。这之前,主管单位香港广播事务管理局(2012年4月与电讯管理局合并为通讯事务管理局),曾为数字电视制式的选用展开过多次公开讨论,这与内地将广播电视方案作为行业机密、闭门造车自娱自乐的做法完全不同。早在1998年12月,特区政府检讨广播政策后,便决定引进数字电视广播服务。2000年初,特区政府与电视台完成首个测试报告,针对当时美国、欧洲、日本三个主要广播制式在香港实地测试。结果在同年12月特区政府开展第一次咨询,电视广播有限公司(TVB,简称无线)方面曾以欧洲地面数字电视广播DVB-T为蓝本进行准备工作,以及向特区政府提出不再等候内地公布制式标准,以便准时启动数码广播;相反亚洲电视有限公司(ATV,简称亚视)当时则争取采用内地的“国家制式”,认为它的50%市场来自内地,因此不希望使用欧洲标准,应该等待中国内地决定使用何种制式,然后再作考虑。

    其后,特区政府亦在2003年作过第二次咨询,然而内地广电总局一直未有决定采用哪种地面数字电视广播制式,自行研发的制式亦久未出台(当时的卫星及有线电视,已经直接将欧洲DVB-S、DVB-C作为各自的数字电视广播标准)。特区政府最终在2004年推出《数码地面电视推行框架》,定下数字电视广播推行的时间表,以便赶及在2008年北京奥运开幕前启播。而在这不经意的等待期间里,中国大陆的数字电视广播产业迅猛发展,卫星数字电视、有线数字电视迅速得到大规模运用与普及,连偏远地方的电视观众都早早看上了数字电视。而香港电视观众看的还是模拟电视。这一等待过程,前后长达七年之久。可以说香港大部分普通电视观众,是最后接触到数字电视这一先进的广播技术的。

    但后发也有后发的优势,可以采用新技术,新方案,轻装上阵。

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    图1、香港多次举办地面数字电视广播听证会,并做现场直播,广泛听取各界观众意见,双向互动,透明公开。从这点对比看,大陆广播电视机构就较少有类似的活动。很多观众能提出专家们所忽略的问题,很有参考价值。观众的参与,会提高项目的合理性与知名度。

    2006年8月30日,国家广电总局宣布自行研发的地面数字电视DTMB制式终于获批,其方案借鉴美国及欧洲地面数字电视广播标准,进行优化,添加了更先进的技术方案,系统指标高于当时国外的几种技术标准,是当时最好的一种地面数字电视广播技术方案。

    经过亚视协调后,无线和亚视两台最终决定选用内地制式。2006年8月随即两台派员往上海交大、北京清华凌讯作实验室测试,并邀请内地相关技术人员到港实地试验,12月向特区政府递交报告,特区政府终在2007年6月4日接纳DTMB为香港的数字地面广播制式,并立即开始采购设备及进行实验性广播。由于两家电视台准备已久,香港的数字地面广播得以很快实施,在香港和深圳地区已有消息灵通的发烧友(这得益于香港公开透明的信息传播),率先进行了实验性接收。

    经过半年的公开测试,2007年12月31日香港时间晚上7时,地面数字电视服务正式启播。数字电视启播之初,只有最重要的慈云山发射站投入服务,幅盖全港人口大约50%。但特区政府则规定覆盖率须在2008年底增至75%,两台遂以临时设施启动其余5个主要发射站,并加设1个辅助发射站;未来将兴建更多发射基站,以达至特区政府要求的目标,足够覆盖香港大部份人口密集的地区。

    2010年4月,商务及经济发展局指出数字广播已覆盖全港90%人口,估计渗透率(安装机顶盒或专用内置机顶盒的数字电视)约有52%,或相当于120万住户能接收地面数字电视;由于香港毗邻大陆,实际上深圳、澳门、珠海、东莞、中山、惠州等地区也能收到香港地面数字电视(让人匪夷所思的是,澳门电讯管理局声称,将香港地面数字电视广播接入大厦共用天线系统,属违法行为,但私人接收不被追究),覆盖人口超过2000万,香港DTMB无疑是我国影响力最大的地面数字电视广播运营商。

    香港进行模拟电视转数字电视,并不能为其带来更多的广告收入,相反,使用新技术及设备,需要扩建发射站,建设及运营成本大幅提升。而这主要靠香港无线及亚视两家电视运营商自筹资金解决。虽然在后期,特区政府给予一定的财政补贴,但两家电视台在地面数字电视广播建设中,还是颇感吃力。但数字化是必然趋势,如果再不进行数字化改造,有一天电视将完全让位于互联网及移动通讯等新媒体。

    香港属山地地形,市区内大楼林立,民间戏称香港城为“石屎(混凝土)森林”,发射台覆盖效果较差,覆盖盲区很多。而要减少覆盖盲区,需建立很多发射站,建设及维护成本很高,其实并不很适合发展地面数字电视广播。电视跟通讯不同,很难从用户手中获得通讯流量上的收入。也许有线电视网络更适合香港的发展,香港的小岛屿也可用共用天线或微波系统解决电视收看问题,而卫星电视也是不错的选择。但由于担心节目收视权限外溢,卫星电视直播方案直接被否决。香港地面数字电视,其实是在做最后一搏,以期守住地面电视阵地。

    香港采用国家DTMB地面数字电视标准,这对刚确定的国家地面数字电视标准是个极大的支持。香港也是第一个将DTMB国家标准进行大规模商用的地区,他们为后来DTMB国标技术的推广做出了很好的示范作用。

    香港电视广播有限公司台和亚洲电视台目前共计播出高清节目6套,标清节目5套;2013年初,已获得地面数字电视广播牌照的香港电台(HKRT),也使用一个开路频道实验性播出3套高清频道。再加上深圳地区免费播出的6套高清及16套标清节目,深港地区可免费接收15套高清节目,21套标清节目,共计36套免费的地面数字电视广播节目,免费节目数量及质量均为全国最高。

    香港地面数字电视广播一经正式推出,即在珠江三角洲掀起收视狂潮。香港的有线电视在当地是不能转播无线及亚视亚视节目的,而无线及亚视的数字电视节目比较精彩,基本满足大多数观众收视需求,还是免费的,所以在香港有庞大固定的收视群体。在相邻的深圳等地,也有很多市民使用UHF天线收看香港数字电视。

    香港地面数字电视节目制作播出,基本代表了我国目前地面数字电视广播的最高水平,尤其是多音轨和多字幕等先进广播电视节目制作技术的运用,大陆地区广播电视行业到现在还未见实施,两地技术水平仍存在一定的差距。通过参考香港广播电视业的先进经验,可以缩短这些差距,为观众提供更好的服务。

    二、相关技术参数的选用

    香港地面数字电视广播采用的相关技术参数见表1

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    表1、香港地面数字电视广播采用的技术制式及参数。

    另外还有多个中小型发射基站,因覆盖不到大陆地区,不予列出。香港通讯事务管理局另有明文规定,移动电视业务牌照另行发放给其他运营商,采用CMMB国家多媒体移动电视标准(现另有提议建议采用E-DTMB)。DTMB运营商不得从事移动电视业务,故香港地面数字电视广播目前暂不采用移动调制模式。另外,地面数字电视广播节目播出版权仅在香港地区有效,地面广播电视节目禁止上星传送,也禁止互联网电视传送。目前所有卫星及网络电视转播的香港地面电视节目,均属违法行为(即使加扰传输也属侵权)。但现在已有部分松动,如香港艺华直播卫星电视、台湾数码天空直播运营商加扰传输本港台的节目,已成公开的秘密。

    香港地面数字电视广播网络的建设,规模庞大,基站密度高,安装调试技术复杂。但香港DTMB网络最终还是顺利完成,达到预期效果。而大陆地区的很多大城市的广电部门,因为要保护当地有线电视网络运营商的利益,对DTMB的推广并不热心,发展迟缓;甚至国家广电总局免费赠送各地的DTMB发射设备,都很少开启,沦为摆设。很多地方的大功率模拟电视仍在发射,单单是能源的消耗及电费的流失,就非常可观。延续极少有人观看、技术落后、能耗很大的模拟电视的寿命,其实已经完全没有必要。继续用庞大的资金去维持一个早已被主流市场遗弃的东西,还不如直接补贴这部分依旧看模拟电视的极少量观众,让他们直接更换数字电视广播接收设备。新事物淘汰旧事物,是必然趋势。

    香港地面数字电视广播电视节目播出套数及相关参数见表2

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    表2、香港地面数字电视广播电视节目播出套数及相关参数

    注:经测试,除高清翡翠台、高清亚洲台采用杜比-AC3 5.1环绕声外,其他节目伴音全部采用杜比-AC3 2.0双声道立体声。

    由于地面数字电视采用多种防多径干扰与纠错技术,技术方案较卫星及有线电视传输方式更为复杂,导致通道可用有效净码率低于DVB-S及DVB-C格式。为了在一个模拟电视频道带宽内有效传输数据,各节目码率往往较小。这里有几点值得注意:

    1、视频编码方案:香港在2007年决定采中国内地自行研发的DTMB,作为地面数字电视广播制式,但由于国家制式没有规定视频编码的制式,因此两家电视台一度倾向使用不同的压缩标准:除了翡翠、明珠、本港、国际这四套原有的模拟频道(俗称老四台)使用MPEG-2编码外,电视广播有限公司决定在新频道采用较先进的H.264编码,而亚洲电视起初倾向全面使用MPEG-2,最终亦决定跟随无线采用H.264,伴音采用杜比AC-3 5.1多声道环绕立体声或2.0双声道立体声格式;这容易造成同一广播系统制式上的混乱。香港广播事务管理局也曾经考虑选用国内制定的AVS视频编码技术,但AVS的产业成熟程度没能让香港方面放心,最终被弃用,失去了一个极好的走向产业化的机会。香港初期推出两种机顶盒,一种为标清,仅能接收解码MPEG-2编码的老四台,另一种为全面兼容高清标清、带杜比AC-3解码的机顶盒。实践证明,第一种低档的标清机顶盒基本没有价值,很快就淘汰了。而采用MPEG-2编码格式的节目(主要是老四台),也在2013年初全部改为H.264格式,图像分辨率有了一些改善。行业内曾传得沸沸扬扬的H.264将向运营商收费的问题,直到目前并没有出现,而更高级的H.265已经在开始进入市场。H.264收费问题最终将流产,H.264编码技术在香港及深圳的地面数字电视广播的运用,已经不可逆转。

    2、音频编码方案:除高清翡翠台、高清亚洲台的第一层音轨采用杜比-AC3 5.1环绕声外,香港数字电视普遍采用的杜比AC-3  2.0双声道立体声音频编码方案,分配给各个音轨的音频码率为224kbps,仅为国内高清电视杜比AC-3环绕立体声音频编码码率448 kbps的一半,但主观感觉其伴音音场立体感,比国内高清电视广播的所谓环绕声还好。可见,并非是高码率就一定出色,节目源及处理方式也很重要。国内录制的电视节目,极少采用真正的杜比AC-3 5.1多声道环绕声音频编码技术,充其量是普通双声道立体声,而普通立体声采用5.1声道的448 kbps的编码绝对是浪费。同时,对绝大部分用户来说,电视机的廉价小喇叭根本无法再现多声道环绕声效果,直接采用MP2普通双声道立体声,效果完全一致。

    采用杜比AC-3 5.1环绕声,很容易使用相应杜比数字音频解码器把环绕声和对白声分离出来,制作配音版的环绕声或立体声,比采用普通单声道或双声道节目源容易得多,效果也更好。

    另外,多音轨技术在香港数字电视伴音中得到普遍采用,但目前没有传送音频广播节目。

    3、单频网、多频网混合组网:传输老四台原有4套节目,采用MFN多频网广播传输模式,而新增的无线、亚洲电视的数字电视广播节目则采用SFN单频网广播传输模式。单频网模式即为不同发射站点在相同时间里采用相同频率传输同一数据码流,有利于节省宝贵的地面频谱资源。SFN技术是成熟的,虽然在建设初期需要进行仔细调整,但是可以解决同频干扰问题的。香港单频网保护间隔值采用PN945,相邻基站间距最大可以达到36km,香港各相邻基站完全满足这一条件。香港广播事务管理局在此前,已多次进行过欧标DVB-T单频网的测试,对此应该有充分的认识。香港的地面数字电视广播完全可以采用全港统一的单频网,而不应该选用多频网。但现在香港几个大的发射站均采用多频网对老四台进行广播,占用了好几个宝贵的开路频率。当然,这样做也有个好处,先把频率占用了,日后再说。因为香港和深圳甚至珠海的地面频谱是共同拥有的,谁先占有,以后就归谁了。香港广播事务管理局这种做法似乎可以看成是先下手为强。为转播老四台,香港DTMB已经占用482MHz、546MHz、650MHz等几个宝贵的频率。以后如果统一升级为单频网(这在技术上毫无问题),则可以多出几个宝贵的频率资源。所以香港DTMB的老四台多频网广播,更象是在圈地抢占频率资源。香港UHF频段几乎被模拟电视和数字电视广播全部占据,未来模拟电视停播后,可空出很多宝贵的频谱资源,但很可能会被电信通讯行业买断,故现在先占领广播电视频谱资源是非常重要的。

    4、调制模式:香港DTMB选用的调制模式,并非国标推荐的7种模式之一,而是选用C=3780多载波、符号星座映射为64QAM、保护间隔为PN945、FEC前向纠错率为 0.6的模式,该模式能提供的净码率为21.67Mbps,该模式适合固定接收。实际上,成功接收解码DTMB的固定接收模式,所需的接收电平远低于接收模拟电视。而香港面积很小,原有模拟电视信号早已覆盖全港,各栋大厦基本都安装有合格的共用天线接收系统,只需添加相关频率的滤波器,对共用天线小前端做少许调整即可添加数字电视广播信号,而个体接收则不需做任何改动即可同时接收数字电视广播信号;数字电视成功接收所需的最低功率远小于模拟电视,直接接收新增的数字电视广播信号毫无困难。模拟电视要达到4级以上的图像,接收电平要达到50dBuV以上,而数字电视在25dBuV左右完全可以良好接收与成功解码,即数字电视广播的发射功率低于模拟电视20dB,也就是说仅使用相当于模拟发射功率的十分之一以下,仍能很好的接收好数字电视节目。所以说,使用固定接收模式,应该选用能提供净码率最高的调制模式。改变FEC或PN值均可提高系统净码率(当然接收门限或单频网基站间距会下降)。国标DTMB能提供的通道最大净码率为32Mbps,比香港现在所用的调制模式高出10Mbps左右,虽然该模式对接收电平的要求要高于现有模式,但作为固定接收还是很容易满足的。只要是以前能正常接收模拟电视信号的用户,现在完全可以成功接收数字电视广播信号。个别用户收不好,可以为他们提供技术指导,应该是没问题的。至于深圳、珠海、惠州等地,本身不在电视台要求覆盖的范围内,内地也不希望香港信号越境覆盖,不能有效接收香港地面数字电视也是正常的(当然对发烧友来说这也不是大问题)。故很多人认为,香港DTMB既然规划为固定接收模式,应该选用能提供更高净码率的模式,基本上不会影响接收效果,却能提供更高的有效净码率,利用高码率提高图像清晰度、增加节目套数或提供其他数据广播服务。

    香港电视运营商其实可以在非黄金时间段,重新测试高码率传输的方案,测试接收效果,对少数接收稍差的地方提供技术支持与改进,再另选时间正式进行系统升级(即采用高码率模式的调制方式),用户只需重新搜索一次节目即可。也可以采用新频点做高码率传输测试,在保证各接收点成功接收信号后,再统一更换调制模式,播出高码率的节目。反正节目是免费接收的,受影响的也是很少部分的观众,而且这是可以通过改进接收方式成功接收的,观众会理解。

    5、DVB-T2、DTMB-A的影响:在香港正式采用DTMB标准后的第二年,即2007年,欧洲DVB组织推出改进版的DVB-T2地面数字电视广播标准,部分指标优于DTMB,尤其是频谱利用率及有效传输码率得到较大提高。DVB-T2先从没有采用DVB-T地面数字电视广播模式的第三世界开始进行推广,已逐步完成产业化,价格大幅度下降,机顶盒成本甚至已经做到比DTMB更具价格优势,随后欧洲很多国家也开始采用,逐步替换DVB-T。DVB-T2亮点是能提供较高的系统净荷码率(最大净荷码率高达51Mbps,比目前有线及卫星数字电视能提供的单通道净荷码率还高),采用分集接收改进了单频网接收效果,接收门限更低等,这对DTMB形成很大的威胁。我国数字电视组织随即推出指标不相上下的DTMB改进方案DTMB-A,但尚未形成产业化。

    2012年9月,香港电台及无线和亚视,联合北京数字电视国家工程实验室,在香港进行了DTMB-A测试(同时还进行E-DTMB数据业务的测试),虽然传输码率高达37.6Mbps(最高可达52Mbps),显著提高了频谱的利用率和传输码率,并进一步降低了接收门限,效果达到甚至优于DVB-T2。但这时香港通讯事务管理局已无路可退,一个标准的采用,不是说废就能随便废掉的。未来DTMB如何升级,还未有时间表。香港地面数字电视广播,一直在积极充当国家数字电视广播实验的小白鼠。

    6、不允许支持移动电视业务、不提供数字音频广播:香港地面电视广播仅提供固定接收模式,不允许提供移动电视业务服务,移动电视业务采用另外一套国家标准CMMB;同时,香港DTMB仅提供视频广播服务,没有同时提供数字音频广播服务,反而另行搞一套DAB+数字广播,造成重复建设的浪费。移动电视广播业务和数字音频广播业务,其实都可以在DTMB中同时实现。现在香港的DTMB信号,完全可以同时携带数字音频广播业务(直接在前端将数字视频广播及音频广播进行复用封装即可),用户直接使用机顶盒即可完美接收。这不仅仅是香港DTMB的问题,在大陆地区也普遍存在这个问题,完全属没有必要的重复建设,造成社会资源的浪费。退一步来说,广播电台不差钱,不需考虑建设和运营发射站的成本,但用户的接收机,却需要另行配置,与现有的所有DTMB接收系统完全不能兼容,这是很难普及的。(我们将另文讨论这个问题)

    目前的移动电视节目,不允许共用天线系统的用户接收到信号,这是近期最让人哭笑不得提案。香港通讯管理局面对部分民众的无理要求,也无可奈何,只能提交法庭裁决。

    三、频谱跨度问题

    香港地面数字电视广播,所用到的频率,可用“支零破碎”来形容,东一个,西一个。因为香港、深圳、珠海等地的开路信号相互越境覆盖,相当于地面频谱共用,而此前这三地的UHF波段模拟电视已经占用了大量的频谱,这就导致三地的频谱资源非常紧张,新增数字电视只能见缝插针,利用好一些空余的频率。由于原模拟电视普遍采用隔频传输,两个相邻模拟频道之间往往空出一个频道,数字电视只能使用这个频点,与模拟电视形成真正的邻频传输。邻频传输,由于存在残留边带干扰,在以前的开路电视广播中是不允许的,但随着技术进步,现在已经能够采用了。同时,又要考虑不影响原有模拟信号的传输,也不能让模拟信号干扰到数字电视广播信号。这对数字电视广播发射提出了较高要求,发射功率要低于原模拟电视,香港DTMB顺利解决了这些问题。

    香港DTMB频率跨度很大,从最低的482MHz~802MHz,加上模拟电视最低频率(慈云山站)为476MHz,几乎涵盖整个UHF频段,频率跨度为400多MHz。这么宽的频率,对接收天线的要求比较苛刻,普通电视接收天线没有这么宽的带宽,容易导致带内平坦的较差,这也是边缘地区如深圳等地收不好802MHz频道的主要原因之一。不过对香港强信号区域来说,这不成问题。共用天线系统小前端稍加调整,即可将系统的带内平坦度调均匀;而对个体接收来说则基本不用考虑这个问题。对于远程接收,则需要换用宽频天线或采用专用天线进行接收。现在深圳地区已经出现不少带宽覆盖整个UHF频段的接收天线,带内平坦度很好,接收效果远优于传统鱼骨天线,很好的解决了这个问题。

    可见,对频率的选用,电视台是被动的。但改进接收天线兼容性,是比较容易办到的。随着技术和工艺的进步,高增益、宽频带的接收天线已经大量出现。

    四、高清、标清同播模式

    香港DTMB播出的视频图像宽高幅度比例,不管是高清还是标清,均采用16:9宽屏格式,以适应日益普及的大屏幕宽屏电视。对原有的4:3宽高比的节目,采用信箱式的格式播出。这就保证在16:9的大屏幕宽屏电视上显示时不变形,用户不需要频繁调整电视屏幕的宽高比,比较人性化,也保证了高清、标清同播实现兼容。

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    图2、采用4:3信箱(黑边)格式在16:9宽高比的电视屏幕上,兼容播放4:3格式的标清图像,可以保持图像不变形失真。香港数字电视的标清节目一开始就直接使用16:9宽高比,只是对原有的4:3格式的图像进行加黑边处理。这一技术在我国大陆地区高清电视上也开始得到广泛采用。

    1、对有一些是高清、标清、模拟同时播出的节目,香港电视台做以下的安排,以保证16:9与4:3节目均能保持正常比例。

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    图3、香港电视高清、标清、模拟电视同播16:9高清节目的方案

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    图4、香港电视高、标清、模拟电视同播4:3标清节目的方案。

    此方案所转的标清720×576i格式,一部分像素成为无用的黑边,使4:3方框内有效图像实际分辨率(所占的像素)低于原始像素,不过由于标清分辨率的下降并不明显,在可接受的范围内。尤其是该方案不需要频繁切换图像宽高比,能保证播出切换的安全,对广电部门来说,这是很重要的。

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    图5、大陆地区的标清电视宽高比格式仍统一采用4:3的比例,在16:9宽高比的电视屏幕上显示,都变成失真(被压扁)的图形。随着4:3比例标清节目所占比例的不断下降,以及宽屏电视的日益普及,这一问题应该引起足够的重视:是保持变形的4:3图形,还是更改为不变形的4:3信箱格式?这个问题应该不难回答。

    香港数字电视是较早在同一节目通道中采用高清、标清播出方案的,技术上借鉴欧洲数字电视广播的经验。国内电视台的高标清同播,现在也普遍接受这种方法。

    五、多音轨技术的运用

    多音轨技术早在上世纪九十年代,就在香港模拟电视广播上得到采用。当时香港电视广播采用的是英国BBC广播公司制定的NICAM立体声\双音轨技术(准瞬时压扩音频复用,俗称丽音),播出电视立体声伴音或粤语\英语双音轨,在珠三角地区产生较大影响。香港电视界对立体声及多音轨技术的运用早已得心应手,到了数字电视年代,借助数字电视技术,多音轨及立体声的应用更是易如反掌。

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    图6、香港数字电视节目播出端示意图(实际部署稍微复杂)

    如图6所示,将同步的两条音轨送入专用视频音频编码器,完成2-3层音轨的杜比AC-3数字环绕声或双声道立体声编码,与视频、字幕、EPG等数据混合、打包封装为一路独立的TS流,即可送到复用器中与其他节目进行再复用。用户接收端可根据音轨的PID不同,选听自己所需要的音轨。多音轨的好处是不言而喻的,它能在仅增添极少量音频数据量的情况下,为观众提供多语种电视伴音选择。多语种音轨非常适合香港这个国际化大都市观众的不同语言需求,也非常适合我国大陆这样的多民族多方言的地区。但反观我国大陆地区的少数民族地区的卫星电视广播,每一种语种都分别采用不同的视频通道(如新疆、西藏、广西、延吉卫视等),来传输不同的单一语种的节目,极大浪费频率资源,也耗费了大量的卫星转发器租金,更要命的是降低了节目的收视率(因为没有人会对听不懂伴音的电视节目感兴趣)。对体育节目的电视转播,也非常适合采用多音轨为不同观众提供不同的解说语言,甚至可以提供无解说音的原始国际声,满足不同球迷的需要(有些播音员的低水平解说或带有不同立场倾向的解说,容易让不同立场的观众非常反感,他们看电视时往往把声音关掉,免得听到讨厌的播音员的声音,但这同时也让体育节目失去现场气氛,很纠结)。采用多音轨技术,可以轻而易举解决这个问题:同一组视频内容,可以提供不同语种的伴音,解决观众不同语种的需要。而新闻节目的播出,采用多音轨及多语种广播,更是一个好办法,增加一名能进行同步翻译的播音员,是一件很容易完成的事,效果却相当于增开几个频道。

    很多国外品牌的高档编码器,基本都支持多音轨编码;另外,使用软件封装播放多音轨,也是很容易的事。

    目前香港数字电视提供的多音轨,普遍采用杜比环绕声技术,能为用户提供5.1声道的环绕声效果。但由于绝大多数电视用户,只会直接使用电视机上的两个简陋劣质的扬声器来重放电视伴音,而不会另外购置能完美重放环绕声的庞大家庭影院设备,故听到的也只能是一般双声道立体声的效果,不管采用杜比数字5.1六声道还是杜比2.0双声道立体声进行编码,效果与普通MP2格式的双声道基本上没有什么区别。当然,凭心而言,香港电视伴音的立体声效果还是远远优于大陆地区广播电视单声道伴音效果。如何制作合格的立体声电视伴音,我们不妨借鉴香港同行的成功经验。

    香港DTMB转播的电视节目,除亚洲台转播的大陆CCTV-1台(港版)、深圳卫视、岁月留声台、香港电台转播的CCTV-9 HD外,都采用多音轨格式播出。但是否有不同语种的音轨,则需视节目源决定。如是多语种节目源,用户就可以选择收听粤语\英语或其他语种,如是单一语种节目源,即使选择其他音轨,听到的伴音还是相同的。

    多音轨技术对香港这个国际化大都市的电视广播是非常有帮助的。随着大陆一线城市走向国际化,以及满足广大少数民族地区多语种多方言广播的需求,广播电视多音轨服务也越来越需要引起重视,而这其实是一个很容易实现的功能。

    六、DVB Subtitling字幕的运用

    香港数字电视采用立体声及多音轨,可以视为从模拟电视时代就已经实现的功能,现在只不过利用数字技术进行优化而已,谈不上什么新奇。而DVB Subtitling字幕技术的应用,则可视为一个新技术的运用。在DVD时代,广大电视观众已经领略到可消隐多语种字幕带来的好处,它能不破坏视频图像素材的完整,观众可以自由选择显示或关闭字幕,可以选择自己需要的不同语种字幕,甚至可以是导演评论字幕。数字电视广播时代,自然会将DVD上的先进技术移植过来。可消隐多语种字幕,在发达国家的数字电视广播领域已沿用多年,技术成熟。香港电视一开始就决定采用欧洲DVB组织1997年公布的DVB Subtitling字幕技术,为观众提供字幕服务。

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    图7、香港DTMB节目编码及DVB Subtitling 系统示意图(实际构成较复杂)

    香港数字电视字幕系统采用的是英国某公司专用的DVB Subtitling 系统。这套字幕系统可以完美将两个以上的字幕轨道封装在数字电视TS流中,保持与视频音频的同步。观众可以通过电视一体机或机顶盒遥控器上的字幕选择键,选择显示或关闭字幕,或选择自己所需要的繁体中文\英文字幕。

    目前,电视广播有限公司的翡翠台、明珠台、高清翡翠台、J2台、亚洲电视的本港台、国际台、亚洲台(高清),采用了DVB Subtitling字幕技术。其他的包括香港电台的试播节目、亚洲电视转播的大陆节目,暂未提供DVB Subtitling字幕服务。

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    图8、DVB Subtitling可以为观众提供可消隐的多语种字幕,非常适合香港这种国际化大都市不同观众对不同语种字幕的需求。

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    图9、DVB可消隐的多语种字幕,也非常适合我国少数民族地区、国外友人及外语学习者、不喜欢看电视字幕者等不同观众对不同语种字幕的需求。

    DVB可消隐多语种字幕,是目前国内电视界(不管是卫星、有线、无线还是网络电视)完全没有采用过的技术。观众十多年前早已通过DVD体会到它带来的好处。而我们大陆的数字电视似乎忽略了观众的需求,在电视观众日益流失的今天,我们应该想到采用一些更好的办法,把观众吸引回来。我国电视行业到目前为止,尚未正式公开自己的DVB可消隐多语种字幕方案,电视节目制作商及电视台目前也没有动力采用这种先进的字幕方案。能实现可消隐多语种字幕的方案有好几种,也不复杂(笔者就曾在2013年《卫星电视与宽带多媒体》第21期中,详细介绍了自己从其他应用领域移植过来的的一种简单实用的DVB字幕方案),希望早日得到运用,不管是最终采用哪种方案。从兼容性上考虑,DVB Subtitling及PGS格式最好。

    出口到香港的DTMB机顶盒及电视一体机,必须内置杜比AC-3解码、多音轨选择及DVB Subtitling字幕选择功能,否则很多功能无法使用。大陆地区的卫星及有线数字电视机顶盒,普遍没有这几个选项。

    由于现在的机顶盒普遍带有PVR(个人视频录像)功能,可以将节目原始码流直接录制下来,可以无限制无损耗任意复制,效果与前端播出端完全一致,远优于模拟时代的录像机,对节目版权保护形成很大安全隐患。不过在网络大数据时代,这些电视节目的版权已经很难得到保护,能得到人们的关注,也许节目商已经暗暗高兴了。

    七、MHEG-5交互技术的运用

    MHEG-5(多媒体和超媒体信息编码第五部分),是展现多媒体与超媒体内容的国际技术标准,由“多媒体和超媒体标准专家组”制订(Multimedia and Hypermedia Experts Group,简称MHEG),常用于提供互动电视服务。MHEG-5与DVB组织的另一个互动电视技术MHP(多媒体家庭平台)功能近似,但不需要支付授权费,且MHEG-5所需的CPU的MIPS数值和内存远比MHP要少,中间件和机顶盒成本也低于MHP,故被英国及香港等地电视运营商采用。目前,电视广播有限公司的互动新闻台开通了MHEG-5,为用户提供互动服务。

    MHP在多个发达国家得到采用,但用户及运营商对其高额的授权费及硬件费很不满意,推广较慢。相比之下MHEG-5要便宜得多,受到运营商的欢迎。但在互联网技术非常发达与普及的今天,这些简单的互动功能早已成为鸡肋,在英国、香港的发展也不算好,亚洲电视及香港电台暂时都没有启用MHEG-5的打算。国内为香港提供的DTMB机顶盒中,也仅有长虹等一批机型配备了MHEG-5的功能,而实际使用量更少。

    MHEG-5主要为用户提供交互功能,如收看即时天气预报、股票、财经信息、新闻等,与国内部分有线电视运营商使用深圳茁壮公司提供的机顶盒浏览器也颇为类似。在香港地区,将机顶盒网口接入互联网,还可以实现真正的互动服务。但正如上文所述,这些互动功能跟强大的互联网电视相比,根本不值一提,现在除了互动新闻台外,MHEG-5的应用已基本处于停滞状态。

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    图10、MHEG-5的应用,其实并不新鲜,国内有线电视也提供类似的浏览服务。但这些简单的资讯浏览功能,与互联网及智能手机的资讯内容及操作的便利性相比,根本就不值一提,注定被市场冷落。

    八、DTMB组网与覆盖

    一个成功的地面数字电视广播,离不开科学的规划。由于香港属山地环境、大楼林立、面积狭小,人口密集,为让广播电视全面覆盖香港市民,模拟电视时代,香港的地面电视运营商,已经建立了覆盖全港大部分用户的大大小小开路电视发射基站几十个,熟悉香港地区无线信号覆盖情况。故数字电视广播的覆盖,完全可以参考以前模拟电视发射规划书进行,使得前期勘测规划变得比较简单。而仿真规划覆盖软件的应用,更直观的模拟出真实覆盖效果,大大提高了设计效率与准确性。香港地面数字电视广播规划设计,有多名本地、国际、国内专家共同参予,并在实际安装调试过程中进行了认真调整与修正,最后通过了严格的验收。

    香港与邻近的深圳、澳门、珠海、中山等地的地面频谱是共有的,加上香港属山地环境,各种补点发射站密布,要建设全港单频网,必须做到选择的频率不能与任何一个原有基站频率相同,这就使得频率资源极为宝贵。经测试,香港使用586MHz、602MHz、802MHz几个频点进行SFN单频网广播,而482 MHz、546MHz、 650MHz等几个频率则用于转播慈云山、九龙坑山、青山等几个大的发射站传送的老四台节目,为MFN多频网广播。另外一些小发射站也使用其他频率进行老四台多频网广播。好在香港属山地环境,各小发射站功率小,位置低,又有山峦阻隔,相互影响较小。

    香港DTMB单频网建设经认真修正、调整后,全部合格。但在保护间隔外的深圳、珠海等地,接收香港SFN单频网广播出现很多失败的案例,这些区域本来就不是香港DTMB信号规划覆盖的地方,香港电讯管理局自然不需要为之再进行调整。深圳等地的个体接收发烧友,后来也找出了很多解决保护间隔地外区域同频干扰的方法(主要采用调整天线方向或屏蔽干扰信号的方法),而后期DTMB机顶盒厂家更通过优化机顶盒软件、硬件来改进SFN接收效果,取得了很好的效果;现在出产的机顶盒和一体机,接收香港DTMB单频网广播基本不会出现同频干扰问题。

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    图11、主要发射站示意图

    香港TVB电视广播有限公司及ATV亚洲电视两大运营商,将各自的节目送到同一个前端进行复用后,加入GPS同步信息,使用TS流调制光信号,使用通往各发射站的光纤进行信号传输,各发射站对TS流进行恢复,以GPS时钟信息为参考,调整不同时延,保证各发射站发射时间严格同步,交叉覆盖区能在保护间隔内正常接收,构建了一个遍及全港的SFN单频网。

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    图12、香港6个主要发射站在使用建议的有效发射功率水平下,数字电视可覆盖的范围(57dBuV/m等高线)。在如此密集的中大功率发射站覆盖下,仍有不少盲区,发射站的大功率对信号盲区的覆盖贡献甚微。故此,不得不建立很多小功率补点发射站。各补点基站站点密度之大,全球罕见。目前香港已建成6主+23辅发射站单频网,人口覆盖率基本达到99%。

    香港各SFN单频网发射基站距离,均小于国标DTMB技术要求的保护间隔,香港采用的模式,各基站保护间隔可达36km,实际上没有哪两个相邻基站超出这个范围。借助GPS时钟对从电视台通往各基站的节目光纤信号进行同步处理,保证各基站在同一时间发送同一频率的同一节目码流,即完成SFN单频网的建设。即使用户处于不同基站信号交叉覆盖区,也能够成功接收解码数字电视信号,而不会出现同频干扰的问题。

    香港DTMB进行规划设计时,国内尚无专业的无线广播覆盖规划设计专用模拟软件,当时借助了法国和德国某公司的DVB-T专业规划设计软件进行网络规划设计与仿真。现国内已有上海东方明珠等公司开发的数字电视广播覆盖规划软件,适合国内广电人员使用,跟国外同类软件相比,更适合进行CMMB、DTMB网络的规划设计。

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    图13、某国产数字电视广播覆盖规划设计软件界面

    承担香港地面数字电视转播任务的发射机,目前主要采用德国知名品牌R&S公司提供的数字电视发射机。DTMB发射站与原有模拟发射站共用机房与发射塔,节省建设成本。香港电视发射站的机房建设非常专业,但在香港多雨多雷电地区,仍时有雷击等故障发生,容易造成短时广播中断。

    主站的发射天线,一般采用四面四层偶极子天线,增益约12dBi。当地用户一般采用室外UHF天线接收,或通过大厦共用天线系统进行集体接收。而香港之外的地区,则需要使用高增益远程接收天线,才可能接收成功。

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    图14、著名的慈云山电视广播发射站

    九、宣传推广

    同内地DTMB不同,香港开展地面数字电视广播,一开始就进行高调宣传。从政府立项,到标准选择、技术方案、节目内容等,均做广泛报道,所有重要文档在香港广播事务管理局、香港电讯管理局等的相关网站上都可以查询到(这两个单位现已合并为通讯事务管理局,分管地面数字电视广播的是商务及经济发展局)。普通市民皆可以直接上网查询或咨询。这不仅体现了特区政府政务公开透明的精神,而且极大方便了广大用户了解及学习使用数字电视设备,及时反映存在问题,共同提高覆盖质量。相比之下,大陆地区开展地面数字电视广播,则显得神神秘秘,拖拖拉拉,反反复复,效率较低。香港DTMB项目的很多做法是值得我们好好参考的,他们很好的诠释了,什么叫透明公开,什么才叫专业。

    纵观国内DTMB运营商,似乎还没有一家做出类似的网站。
    香港地面数字电视广播官方网址:
    www.digitaltv.gov.hk(商务及经济发展局的数码电视专项网站);
    www.coms-auth.hk(通讯事务管理局)

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    图15、类似的香港地面数字电视广播宣传画,在2007年的香港街头曾随处可见,深入人心。

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    图16、香港地面数字电视广播宣传网站首页

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    图17、宣传网站对发射站的介绍

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    图18、指导用户如何接收

    十、  香港深圳地面数字电视节目TS传输码流分析参考

    10.1 香港DTMB节目码流分析

    香港与深圳地面数字电视广播是相互覆盖的,因此可以认为是同一个平台,大部分香港和深圳用户都能收到两地节目。故我们同时提供两地数字电视广播节目码流分析,供大家参考。目前香港采用586 MHz、602 MHz、802 MHz三个频点传输SFN单频网广播,另外用482 MHz、546 MHz、650 MHz等频率转播的老四台MFN多频网广播节目。

    目前,深圳、珠海、广东全省有线电视网络公司,所转播的香港电视节目,仍采用模拟电视的老四台为信号源,完全发挥不出数字电视的优势,这种情况已经延续五年之久,让广东当地的观众大为扫兴。完美转播数字电视,直接使用香港数字电视的TS流源码,可保留其全部原始数据,让观众尽情享受到高清、杜比立体声、多音轨及多字幕选择等功能,会大大提升数字电视用户的享受体验;而且现在数字电视复用及切换技术非常简单,非常成熟,根本不是问题。

    由于以前广东地区的DVB-C有线数字电视广播的机顶盒,普遍没有音轨及字幕选择功能(标清机顶盒往往连杜比解码都没有),是无法正常收看源码节目的。退一步,可以采用重新编码的形式,将香港DTMB信号转码成MPEG-2信号格式,在有线网中转播,效果仍优于目前用模拟信号转播的图像和声音。

    其实,广东某些地方电视台也早在使用香港DTMB节目做加扰传输测试,但一直不敢摆到台面上,宁可继续沿用省网传输的质量较差的香港模拟老四台。这种局面不应该再延续下去了。

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    1、482 MHz、546 MHz、650 MHz等频率转播的老四台MFN多频网节目TS码流分析

    图19、650MHz等频率转播的老四台MFN多频网码流分析。其中,跟大陆地区数字电视广播节目的码流相比,最明显的区别是,采用了多音轨和多层DVB Subtitles可消隐字幕等技术。

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    图20、香港电视在不同栏目的节目之间、节目广告时段等,都播放不带台标的广告片、预告片,而且有片头提示,同时暂时消隐台标,让人容易有缓冲、休息时间;反观大陆节目,经常会毫无预兆突然插入广告,容易影响观众看电视的心情,经常会让人莫名其妙与不快。另外,其EPG电子节目指南,时间比较准确、内容比较丰富,包含到节目内容介绍的详尽情况,而大陆电视的EPG一般只能提供节目播放时间表,时间往往还不准确,用户使用定时录像时,很容易产生错误,导致定时录像所录制的节目不完整,甚至可能录制不到所需要的节目。

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    图21、翡翠台,香港地面电视中办得最好的一个综合频道,TVB的最新电视剧集都在翡翠台首播,这也是它不允许上星转播的一个重要原因,它曾经在珠江三角洲地区拥有广泛影响。昨日辉煌今天已经难寻,但翡翠台在老广东的眼中还是相当有影响力的。节目普遍采用粤语\普通话杜比AC-3环绕声双音轨,中文繁体\中文简体\英语三种可消隐DVB字幕;现翡翠台已经采用H.264编码、1920×1080i的高清格式分辨率,但码率只有6Mbps左右,遇到剧烈活动的画面时几乎全变成一片模糊的马赛克画面,成为披着高清外衣的“伪高清”,不过大多数观众们已经很满意了。几年前的H.264高清编码器,在6Mbps码率下是难以达到这样的动态清晰度的,现在的设备已经进行了优化。严格地说,这种图像跟高码率的标清节目清晰度几乎没有什么分别,只是我们平时看到的标清节目,又被运营商降低码率了,所以现在的标清、高清,实际效果都下降了一个等级。

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    图22、明珠台,曾经是很多小资喜爱的英文(粤语)综合频道,节目以外购为主,分有收视年龄等级,普遍采用英语\粤语杜比AC-3(2.0)立体声双音轨,中文繁体\英语双语种可消隐DVB字幕;与国外流行时尚保持同步,节目保持较高的水准。阳春白雪与下里巴人,都能从中找到自己喜爱的节目。明珠台现在也采用1920×1080i高清格式,但跟翡翠台一样属低码率的伪高清,难以胜任足球等节目的高质量播放。

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    图23、本港台,只能在回忆中寻找昨日辉煌。昨日黄花终将凋谢,自我禁锢导致其节目影响力越来越小,陷入恶性循环。目前在广东乡下还有一些固定观众,为的是同步收看其六合彩博彩直播节目,为广东农村外围非法六合彩节目提供原始信息。最近亚洲电视台也在进行调整,希望能重新赢回观众与市场。本港台目前仍为720×576i标清格式,但也采用16:9宽屏比,以适应当前多数宽屏电视。

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    图24、国际台,亚视的英文频道,以国内外低成本纪录片或老纪录片节目为主,除了星期日下午直播的赛马节目能吸引当地赛马迷外,已经难有什么大的影响力了。其所播出的外购节目,鲜有采用英文/粤语双音轨广播,节目制作质量跟无线的明珠台比,还是有一定差距。

    2、586MHz频率转播的电视广播有限公司台新增数字电视节目TS码流分析

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    图25、586MHz频率转播的电视广播有限公司台新增数字电视节目SFN单频网码流分析

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    图26、高清翡翠台,以电视剧、电影、纪录片、综艺节目为主,部分节目与翡翠台同步播出,努力打造一个高水平的高清综合频道,但目前其影响力似乎还是赶不上传统的翡翠台。高清翡翠台的视频码率从试播期间的18Mbps,下降到目前的12 Mbps,让人颇为失望。高清翡翠台采用杜比AC-3 5.1环绕声播出,但对绝大多数使用电视机来收听伴音的用户来说,跟普通双声道立体声没有任何区别。香港电视节目跟大陆节目有一个显著不同,就是色彩非常鲜艳,近似夸张,即使是播放其转播的大陆节目,也是如此。但观众似乎更享受这种“失真”的色调,也许,“艺术来源于生活,而高于生活”,说的就是这个意思吧。

    色彩的浓度、艳丽程度、色调等,可以在专业编码器中进行调整。但调整的尺度把握,非常重要。

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    图27、J2台,以日韩、内地青春偶像剧、综艺节目为主,较适合追赶潮流的年轻观众。目前仅有一条繁体中文字幕轨道,无日文、韩文、英文等语种字幕轨道;一般都采用粤语与其他原版语种的双音轨播出,分辨率属1920×1080i低码率伪高清。

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    图28、互动新闻台,提供全天候24小时新闻节目,及时报道当地及世界各地新闻节目。采用多音轨广播,但目前两个音轨均为粤语广播,离真正的中英双语同步广播还有差距。其实以香港电视人的素质,进行双语同步广播根本不成问题,未来应会有改进。分辨率属1920×1080i低码率伪高清,用于新闻节目倒是足够。

    3、602MHz频率转播的亚洲电视台新增数字电视节目TS码流分析

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    图29、602MHz频率转播的亚洲电视台新增数字电视节目SFN单频网码流分析

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    图30、亚洲高清台,是亚视目前唯一的高清频道,但节目内容乏善可陈,在TVB的压力下难有作为。尽管这套节目视频码流为H.264格式的14Mbps,伴音采用杜比AC-3 5.1环绕声,但画面并不出色,伴音声场也不算很好,让人大惑不解。现在部分香港市民要求亚视将牌照让给更有实力的公司经营地面广播,亚视面临的压力很大。

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    图31、亚洲电视台《岁月留声》,主要用于播放亚视经过数码技术修复的经典老电视剧,类似“老电影频道”,对上了年纪的人,可提供一个怀旧的窗口,颇受欢迎。其标清节目的4:3信箱格式,其画面框外采用彩带替代传统的黑边,但效果并不能让人满意。

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    图32、亚视转播老邻居深圳电视台的卫星电视频道标清节目,此举颇得深圳官方欣赏。至于收视率如何,就不得而知了。深圳卫视已推出高清频道,不知亚视为何不使用深圳卫视高清16:9的节目源,为观众提供满屏的16:9大画面?

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    图33、亚视转播的CCTV-1标清频道,采用港版节目,与卫星上供大陆观众收看的CCTV-1并不完全一致。现在CCTV-1已经推出16:9宽频比的高清CCTV-1 HD,并未得到亚视采用。故经常会在其电视屏幕中看到这种“信箱中的信箱”小画面,很不舒服。相比之下,香港电台转播的CCTV-9英文版,采用其高清频道做节目源,就要好得多。

    值得一提的是,香港部分开路电视广播信号,使用的频率是我国地面频率使用规划里,明文规定不准用于电视广播的570-602MHz频率范围(有线电视将之称为增补频道)。但香港最早的频率规划采用英国标准,不受此限制。既然香港使用了这些频率,由于香港信号覆盖珠三角,珠三角的这段频率也就无法再提供给其他业务使用了。

    4、802MHz频率转播的香港电台新增数字电视节目TS码流分析

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    图34、802MHz频率转播的香港电台新增数字电视节目SFN单频网码流分析

    这个频点播放三套1920×1080i分辨率的高清节目,但均为低码率高清,画面也算比较清晰,但这能叫高清电视吗?高码率的标清电视完全可以达到这样的清晰度。另外,这三套节目预留了多音轨,但暂未采用DVB可消隐字幕。

    既然是测试频道,香港电台不如干脆采用高码率调制模式(有效码率达24-32Mbps),测试其传输及接收效果,如果绝大部分本地观众能满意接收,则直接采用高码率模式传输,有效提升传输效率,提供更好的服务。

    香港电台与无线亚视三家运营商,曾配合大陆相关单位,使用802MHz这个频点在香港进行DTMB-A测试,实测固定接收及移动接收,效果均优于DVB-T2。但为了与原有用户的设备兼容,无法采用DTMB-A,只能继续沿用DTMB。

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    图35、目前香港电台的高清测试频道只是在反反复复播放一些无聊透顶的节目,难以吸引观众,第一炮已经将观众打跑了,但愿正式开播时能提供好作品。

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    图36、香港电台第二套高清节目试播,跟第一套一样了无新意。天天重播一些自娱自乐的节目,浪费资源。观众只能自我安慰,也许明天会更好。

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    图37、香港电台转播的CCTV-9高清纪录片频道,重新进行低码率编码。

    现在各地的广播电视运营商,似乎都明知故犯同一个毛病,即用低码率播出高清节目,虽然分辨率为1920×1080i,但细节上的清晰度是明显下降的,除了图像比例和尺寸外,跟高码率的高清原始素材相差甚远,已经下降到标清的清晰度了。对很多观众来说,现在的高清节目除了画面较宽外,跟以前相比并没有多大区别。可想而知,未来4K、8K高清电视,如果也被运营商用低码率播出,跟今天的高清又有多大区别?不严格按高要求播出,什么高指标都没有意义。

    10.2 深圳DTMB节目码流分析

    深圳电视台在深港边界650米高的梧桐山发射台上,采用1~3KW数字电视发射机,进行地面数字电视广播信号发射,覆盖深圳、香港、东莞、惠州等地。目前占用的频率为562MHz、706MHz、786MHz、794MHz四个频点,另有722MHz为移动电视专用频点,634MHz为CMMB移动多媒体(也就是手机电视)专用频点。深圳电视台作为对外宣传的一个窗口,一开始就考虑到香港观众的接收问题。为与香港DTMB项目目前采用的编码格式兼容,视频采用MPEG-2及H.264编码技术,已经不可能废除H.264而采用国标AVS编码技术方案了。为了减轻对香港现有模拟电视的干扰(仅仅是因为有几个完全不懂无线电的香港普通用户投诉),深圳地面数字电视广播全部采用垂直极化发射,但这容易导致香港地区的电视用户,使用同一幅天线难以兼容接收,往往需要增添另一幅接收垂直极化的天线才能收到深圳电视节目,增加了接收难度与成本。

    深圳DTMB数字电视的节目源中立体声极少,效果更难以同香港节目相比。多音轨、多字幕技术更是从来没有试用过。

    5、深圳562MHz频点节目TS码流分析

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    图38、深圳562MHz频点,原采用国家推荐调制模式(C=1单载波, 16QAM, FEC0.8,PN595),通道净荷码率为20.79Mbps,后为兼顾香港接收(香港初期采用的部分机顶盒只能接收多载波),进行了参数的调整,与香港DTMB调制模式相同 (C=3780, 64QAM, FEC0.6,PN945),通道净荷码率为21.66Mbps,传输SZTV-7、SZTV-2两套高清,采用H.264编码,伴音没有采用AC-3而是传统MP2格式。该频点在梧桐山、大南山、东莞莲花山组建SFN单频网发射站。图像码流较低,但也没什么大的反响;伴音码流260Kbps,毫无必要,64 Kbps够了,反正也不是什么高保真立体声。大陆节目是没有多音轨和多层字幕的。

    6、深圳706MHz频点节目TS码流分析

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    图39、深圳706MHz频点,与香港DTMB调制模式相同,通道净荷码率为21.66Mbps, 传输深圳、广东及央视部分节目,共八套标清节目。该频点在梧桐山、大南山、东莞莲花山组建SFN单频网发射站。令人不解的是这个TS流包中,部分节目采用H.264编码、部分采用MPEG-2编码,不知是不是在做对比实验?在相同的清晰度的前提下,很显然H.264编码的图像码率要小得多。伴音码率也不一样,有高有低。对这种语音节目为主的单声道广播, 64 Kbps的伴音码率已经绰绰有余了,不如将省出来的码流用来改善某套节目的图像质量。几年来,深圳地面数字电视广播的编码、调制模式曾进行过几次调整,期间对公众没有任何提示。

    另外,深圳CMMB移动多媒体广播,占用了DS28频道(频率634MHz),目前组建了梧桐山、围岭山、鑫竹苑大厦等几个SFN单频网覆盖点,与DTMB完全不兼容(尽管DTMB可以提供完全相同的业务),各玩各的,自娱自乐,跟全国各地CMMB一样。
      
    7、深圳722MHz频点节目TS码流分析

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    图40、722MHz频点为深圳移动电视公司移动电视广播频道,发射站不在梧桐山发射台,而是由几个建立在市区内的SFN单频网发射基站构成,目前主要有罗湖、福田、南山、宝安、龙华、龙岗、地铁微型发射基站等多个单频网站点。

    722MHz频点主要是为公交车、地铁、公共场所等地域免费电视提供信号源,是一个以宣传、广告经营活动为主的商业电视台,取得不错的业绩。在大城市很适合开展这样的商业活动。为了兼顾移动接收,采用(C=3780, 16QAM, FEC0.4,PN945)调制模式,系统净码率较低,为9.625Mbps。最早为四套MPEG-2编码的节目,后增为八套,除第一套外,其余采用H.264编码。这种低码率的图像惨不忍睹,只适合小电视收看。既然是为公交等公共场合提供宣传和广告等信息,应该只传输一、二套节目,强制收看,提高收视率和广告有效覆盖率,而不应该同时传输八套节目。如果只传输一、二套节目,图像清晰度会提高很多。实际上各公共场所接收的节目,也就是第一套深圳移动电视,另外几套白白占据宝贵的码流资源,图像分辨率又很差,没有必要。

    8、深圳786MHz频点节目TS码流分析

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    图41、786MHz采用(C=3780, 64QAM, FEC0.6,PN420)调制模式,能提供24.4Mbps的较高净码率。该调制模式与香港的并不相同,而且修改过多次(原为单载波C=1\32QAM,FEC0.6,PN595,净码率为25.989Mbps)。目前,该频点与794MHz频点仅为单基站发射,暂未组建建单频网发射基站。该频道转播CCTV-1 HD、CCTV-5+两套高清,将卫星源码进行了转码,伴音也转为MP2。深圳的CCTV-5+可能是全国唯一免费转播的高清体育频道,惠及香港电视观众。2010年南非世界杯足球赛时,深圳786MHz频点全程免费转播其高清直播节目,在香港引起极大的反响,乐坏了香港球迷,也险些惹上版权官司。

    9、深圳794MHz频点节目TS码流分析

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    图42、跟786频点参数一致,传输两套深圳本地高清电视节目。深圳梧桐山广播电视发射台的信号直接覆盖香港部分地区,成为对外宣传的一个理想的窗口。但目前在先进的广播电视技术的运用上,与香港仍有一些小差距。

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    图43、网友xtfs提供的深港地面数字电视节目Logo及对应频率

    ===========================================================================
    参考文献:
    1、《香港地面数字电视广播及TVB高清电视制作之发展》作者:香港TVB电视台杨继伦,原文刊登于《现代电视技术》2010年第3期第26~32页。
    2、《香港地面数字电视广播》维基百科,作者不详。
    3、香港通讯事务管理局相关网页介绍。
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