漫談中國數字電視標準的誕生
陶顯芳
2011-7-8
一、中國數字電視的元年
6月20日，國家標準化管理委員會(huì )網(wǎng)站上正式發(fā)布了《地面數字電視終端接收機(器)通用規范》(下簡(jiǎn)稱(chēng)《國家標準》)?！秶覙藴省窂?011年11月1 日正式實(shí)施，要求在我國生產(chǎn)和銷(xiāo)售的所有數字電視機都必須具備地面數字電視接收功能。其中，我國自主研發(fā)的視頻編碼標準AVS和音頻編碼標準DRA在 2012年11月1日后必須強制配置，國際上現行視頻編解碼標準MPEG-2和音頻編解碼標準杜比數字+列為可選。
這次《國家標準》正式發(fā)布，預示著(zhù)，2011年將是中國數字電視發(fā)展的元年，中國的數字電視行業(yè)將進(jìn)入一個(gè)有序發(fā)展的快車(chē)道；同時(shí)也表明，以前在中國市場(chǎng)上出現的數字電視都不是真正意義上的“中國數字電視”，或者用一句比較通俗的話(huà)來(lái)說(shuō)，我們以前使用的數字電視都是屬于山寨產(chǎn)品，因為，它不符合《國家標準》。
大家都知道，數字電視的關(guān)鍵技術(shù)是圖像信號壓縮編碼技術(shù)和圖像內容存儲技術(shù)以及信道的傳輸技術(shù)，這些技術(shù)均需要大規模集成電路技術(shù)來(lái)支持，這是中國發(fā)展數字電視技術(shù)的軟肋，直到現在，這個(gè)大規模集成電路技術(shù)在中國還不能完全靠自力更生來(lái)解決。不過(guò)，隨著(zhù)全球經(jīng)濟一體化進(jìn)程的加快，這個(gè)關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)不是無(wú)法跨越的門(mén)檻問(wèn)題。
雖然，在美國從事集成電路設計的大部分人都是印度人和中國人，但集成電路設計的后臺處理技術(shù)還牢牢地掌控在別人手中，所以，有人很風(fēng)趣地說(shuō)，IC（集成電路）就是印度+中國，即I+C。但這頂帽子戴在中國人頭上，其實(shí)并不十分光彩。因為，在美國從事IC設計的人，他的工作連醫生也可以做。
現在，中國在數字彩電制造技術(shù)方面，已經(jīng)有很強的實(shí)力。雖然大多數中國的彩電企業(yè)還不能制造數字電視中的關(guān)鍵IC，但他們與國外的IC企業(yè)進(jìn)行技術(shù)合作已經(jīng)有很多年歷史，如臺灣的MStar，美國的泰鼎（Trident）、卓然（ZORAN）、博通(Broadcom)、SigmaDesign、GENESIS、德州儀器（TI）、歐洲的恩智浦(NXP)和意法半導體(ST) 、日本的東芝和富士通等。
中國彩電行業(yè)生產(chǎn)的各種制式的數字電視產(chǎn)品，每年大約有一半需要出口，如果要他們改為生產(chǎn)“中國數字電視”，對于他們來(lái)說(shuō)，缺失的主要就是一個(gè)《國家標準》，其它條件基本什么都不缺。
因此，我們有信心到2015年的時(shí)候，中國將能按時(shí)完成模擬電視到數字電視的過(guò)渡。屆時(shí)，中國也將和美國一樣進(jìn)入一個(gè)嶄新的數字電視時(shí)代。這樣，在數字電視技術(shù)應用方面，中國與美國相比只相當于落后了6年。這是一個(gè)值得中國人慶幸的事情，如果中國的數字電視技術(shù)研發(fā)起步太早，未必就是一件好事情。因為，時(shí)機過(guò)早，數字電視技術(shù)還不成熟，研制費用反而會(huì )大幅增加，并且還要向別人繳納一筆昂貴的專(zhuān)利費。
人們是否還記得，早在2003年，廣電部的一位領(lǐng)導手中拿著(zhù)一個(gè)機頂盒，然后把插頭往模擬電視機的AV接口一插，就向世人宣布：中國數字電視的元年現在正式開(kāi)始了。隨后，中國的數字電視就開(kāi)始進(jìn)入了一個(gè)以數字機頂盒為配套工程的整體平移時(shí)代，此事干得比今天的拆.遷工程還要爽快。這樣的數字電視工程其實(shí)并沒(méi)有給老百姓帶來(lái)好處，只是僅僅使老百姓明白——數字電視就是收費電視，讓老百姓對數字電視產(chǎn)生反感！這次《國家標準》的正式發(fā)布，我想，那些以數字機頂盒為配套的數字電視工程項目，又得來(lái)一次更新運動(dòng)了。
二、數字電視的起源
電視技術(shù)經(jīng)過(guò)70多年的發(fā)展，現在已經(jīng)開(kāi)始由模擬電視時(shí)代進(jìn)入了數字電視時(shí)代。今天，數字電視已經(jīng)在美國開(kāi)始普及，我國也將準備于2015年完成模擬電視到數字電視的過(guò)渡，到時(shí)，中國也將和美國一樣進(jìn)入一個(gè)嶄新的數字電視時(shí)代。
電視技術(shù)之所以從模擬電視發(fā)展成為數字電視，這完全得益于電腦技術(shù)的高速發(fā)展。在電腦還沒(méi)有誕生之前，模擬電視技術(shù)就已經(jīng)發(fā)展得非常成熟，所以在PC機誕生前長(cháng)長(cháng)的50多年里，世界上的三大電視制式NTSC、PAL、SECAM在技術(shù)方面基本上都沒(méi)有很大的改變。
但是，自從PC機誕生以后，數字電子技術(shù)就開(kāi)始向電視技術(shù)滲透，首先是采用微電腦對電視節目進(jìn)行自動(dòng)存臺和選臺，隨后是遙控操作電視機的各種控制功能，使電視機接收節目數量由原來(lái)的12個(gè)一下子增加到100多個(gè)。其后是把模擬視頻信號通過(guò)數字處理，利用插值的方法提高圖像清晰度，再其后就是采用幀存儲器把隔行掃描圖像信號轉換成逐行掃描圖像信號，并且還增加了很多圖像處理功能，比如，畫(huà)中畫(huà)、圖像縮放等。
隨著(zhù)大規模集成電路的出現，對數字電視信號進(jìn)行壓縮處理的技術(shù)也在十幾年前就實(shí)現了。所謂圖像信號壓縮，就是利用軟硬件技術(shù)，把一幅圖像或多幅圖像中的像素點(diǎn)內容進(jìn)行相關(guān)技術(shù)處理，內容相關(guān)的少傳送，內容不相關(guān)的多傳送。它把數字電視信號的碼率由原來(lái)的幾千兆（比特/秒）壓縮到只有幾兆，相當于壓縮了上千倍，這樣才使數字電視廣播成為可能，否則，幾千兆比特/秒的碼率信號在什么設備中都無(wú)法進(jìn)行存儲和傳送。
MPEG-2和AVS都是圖像壓縮技術(shù)標準，而AVS是一個(gè)由中國“數字音視頻編解技術(shù)標準工作組”于2004年初正式發(fā)布的擁有我國知識產(chǎn)權的數字音視頻編解技術(shù)標準。
實(shí)際上數字電視廣播主要是在信號的傳輸過(guò)程中采用了數字信號處理技術(shù)，而在兩端，即信號的輸入和輸出端還是模擬電視信號，在信號輸入的最前端是模擬離散信號（經(jīng)量化編碼后成為數字信號），在信號輸出的終端是模擬連續信號（模擬顯示器）或模擬離散信號（數字顯示器）。但采用數字處理技術(shù)之后，通過(guò)對圖像信號進(jìn)行壓縮，可以節省信號傳輸通道的頻率帶寬，使原來(lái)一個(gè)電視頻道只能傳送一路模擬電視信號，經(jīng)過(guò)數字處理之后，一個(gè)頻道就可以同時(shí)傳送三路以上的數字電視信號，或一路數字高清電視信號。
數字電視信號還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是其數據格式很容易與電腦的數據格式兼容，因此用電腦也可以播放和存儲數字電視節目?jì)热?，即電視節目?jì)热菘梢源鎯τ谟脖P(pán)和CD盤(pán)上，使原來(lái)兩個(gè)互不相干的技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)始趨于一致。比如，現在的平板電視機，既可以用來(lái)作為電視圖像顯示器，也可以用來(lái)作為電腦顯示器。由于數字電視信號的出現，使昔日尊貴的磁帶錄像機一下子就被趕出了歷史舞臺。
早在20多年前，國外的很多企業(yè)就已經(jīng)開(kāi)始投下大量的人力和物力從事數字電視技術(shù)開(kāi)發(fā)。電視技術(shù)進(jìn)入數字處理時(shí)代，最功不可沒(méi)的是德國的ITT公司（現在叫MICRONAS）。ITT公司自八十年代推出了世界上第一臺數字彩色電視機以后，它的IC技術(shù)在數字彩色解碼和聲音處理方面，一直遙遙領(lǐng)先，它的IC產(chǎn)品從數碼2000系列開(kāi)始逐漸形成系列，不斷推動(dòng)數字電視技術(shù)的發(fā)展。
但數字電視的概念直到九十年代，還是停留在對模擬電視信號進(jìn)行數字化處理方面，逐行掃描電視把模擬電視信號數字化的技術(shù)應用推到了頂峰，同時(shí)也釀造著(zhù)一場(chǎng)新的數字電視技術(shù)革命——高清晰度數字電視的誕生。
最早提出高清晰度電視這個(gè)概念的是日本，1984年，日本NHK（日本廣播協(xié)會(huì )）宣布了世界上第一個(gè)高清晰度研究方案，首先在衛星廣播中采用了模擬調頻技術(shù)的MUSE（多重亞抽樣編碼）系統，基帶8.1MHz，壓縮比為3:1，并于1988年開(kāi)始了試播。歐洲則推出了HD－MAC制式的模擬數字混合的高清晰度電視系統，并于1992年通過(guò)衛星進(jìn)行了巴賽羅納奧運會(huì )的實(shí)況轉播，基帶為10.125MHz，壓縮比為4:1。
遠在60年代，日本（國家）廣播公司（NHK）就已經(jīng)開(kāi)始從事高清晰度電視的研究與開(kāi)發(fā)工作，到80年代中期，NHK與索尼就已完成了其HDTV生產(chǎn)與衛星廣播的全部開(kāi)發(fā)計劃，并于1986年5月將代表日本高清晰度電視的Hi-Vision系統及MUSE衛星傳播制式的整套計劃交給國際電信組織下屬的國際無(wú)線(xiàn)電協(xié)商委員會(huì )（CCIR）年會(huì )討論，試圖將日本的HDTV系統及其衛星傳播制式推廣為唯一的世界標準。
日本索尼公司通過(guò)美國CBS廣播公司游說(shuō)了美國政府，并取得了美國政府對日本HDTV國際標準計劃的支持。由于在1986年CCIR會(huì )議之前并沒(méi)有任何美國或歐洲其他HDTV計劃與日本競爭，支持日本計劃似乎順理成章。
但是事與愿違，日本的HDTV世界標準計劃在CCIR的1986年會(huì )議上遭到了西歐各國政府強有力的反對，于是CCIR決定把HDTV世界標準問(wèn)題的討論推遲到四年之后的下一屆年會(huì )，并責成歐洲共同體于下屆年會(huì )即1990年之前拿出自己的計劃來(lái)。
對于歐洲共同體來(lái)說(shuō)，80年代初剛剛經(jīng)歷了一場(chǎng)與日本之間的錄相機制式大戰，由飛利浦公司推出的作為歐洲技術(shù)的V2000系統為日本JVC公司推出的廉價(jià)VHS系統徹底擊敗，從而開(kāi)始了歐洲消費類(lèi)電子工業(yè)迅速日本化的過(guò)程。這一經(jīng)典事例帶給歐洲工業(yè)界的創(chuàng )傷和留給歐共體決策者的教訓都是深刻的。如果HDTV的世界標準被日本取得，那么整個(gè)下一代消費類(lèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng)也就有可能為日本企業(yè)所壟斷，以飛利浦和湯姆遜為先鋒的整個(gè)歐洲消費類(lèi)電子工業(yè)也將不可避免地成為日本企業(yè)的跟隨者，這將是一連串的多米諾骨牌效應，令歐洲人不寒而栗。
當時(shí)，歐共體拒絕接受日本HDTV計劃的表層理由是指責日本HDTV系統將會(huì )使所有的普通彩電過(guò)時(shí)，因為日本的HDTV傳播制式（MUSE）與任何普通彩色電視的傳播制式（包括NTSC和PAL/SECAM）都不兼容。歐洲人堅持認為這是廣大消費者在經(jīng)濟上所不愿接受的。
在CCIR會(huì )議之后,荷蘭的飛利浦公司、法國的湯姆遜公司、德國的Bosch公司及英國的Thorn EMI公司聯(lián)合提出了一套歐洲HDTV開(kāi)發(fā)方案，并報交歐洲尤利卡計劃秘書(shū)處申請資助。西歐四家公司所提出的歐洲HDTV計劃與歐洲共同體決策者和尤利卡計劃的管理者一拍即和，于是一個(gè)名為HD-MAC的歐洲HDTV系統計劃方案于1986年下半年誕生了，從此便形成了歐洲與日本在新一代電視領(lǐng)域里的對峙與競爭。HD-MAC從一開(kāi)始便被納入尤利卡計劃，并成為該計劃的第95號研究與開(kāi)發(fā)項目（簡(jiǎn)稱(chēng)EU95），得到了歐共體及其成員國政府的雙層行政與財政支持。
美國計算機及半導體工業(yè)界在CCIR會(huì )議之后加緊了對聯(lián)邦政府的游說(shuō)活動(dòng)，他們認為，如果美國忽視HDTV將意味著(zhù)放棄了重新振興美國家用電子工業(yè)的重要機會(huì )。雖然當時(shí)的布什政府拒絕為美國的高清晰度電視研究提供財政支持，但聯(lián)邦通訊委員會(huì )（簡(jiǎn)稱(chēng)FCC）最終還是作出決定，同意開(kāi)發(fā)出一套與日本和歐洲均不兼容的美國自己的HDTV系統，并陸續對美國HDTV的傳播方式（地面傳播）、制式（Simulcast，即共時(shí)廣播）、頻寬（不能超過(guò)6MHz）和競爭限制（允許外國公司參與）等作出了相關(guān)規定。
這樣，在高清晰度電視的全球競爭中，出現了歐、美、日三大集團競爭的格局。從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的進(jìn)度而言，日本走在前面，其模擬制式的Hi-Vision已經(jīng)研制完畢并在在90年代初開(kāi)始試播。
但是，1990年美國的通用儀器公司（General Instrument, GI）在電視傳播信號的數字壓縮方面取得了轟動(dòng)世界的突破，該公司宣布他們的數字壓縮技術(shù)實(shí)現了高清晰度電視廣播頻寬不超過(guò)6MHz的目標——這預示著(zhù)美國全數字式HDTV電視研究的初步成功，同時(shí)也使美國在高清晰度電視技術(shù)上后來(lái)者居上，一舉超過(guò)了日本和歐洲。
這一技術(shù)的發(fā)展很快就打破了現有的競爭格局，使日本的Hi-Vision和歐洲的HD－MAC兩種系統在未開(kāi)始決斗之前就被判定沒(méi)有發(fā)展前途。1993年初，歐共體委員會(huì )最終承認了全數字式電視是未來(lái)技術(shù)發(fā)展的方向，1994年6月，歐盟官方正式宣布放棄斥重金支持開(kāi)發(fā)的HD-MAC而走向全數字式道路。日本郵政?。∕PT）也在遭到國內企業(yè)的頑強抵抗后，于1994年夏最后下定了決心支持全數字式電視的開(kāi)發(fā)。
至此，高清晰度電視的標準競爭轉入了第二階段。由于高清晰度電視的標準肯定是全數字式，所以高清晰度電視的標準的競爭又擴大到數字電視系統的競爭。目前競爭的兩大標準是歐洲的數字電視廣播聯(lián)盟（DVB）和美國的先進(jìn)電視系統聯(lián)盟（ATSC）。前者是在GI取得數字技術(shù)的革命性突破、昭示高清晰度電視的未來(lái)發(fā)展方向后，由歐洲的廣播機構于1993年參與設立，目前它包括了50多個(gè)國家230公司和機構。
DVB的標準包括衛星、地面電視和有線(xiàn)電視的廣播，采用多載波傳輸器（COFDM），兼顧電視轉播的可靠性和靈活性，同時(shí)在使用頻率方面可以適應不同國家的需要。美國的ATSC的高清晰度電視標準以地面傳輸為主，采用VSB殘留邊帶傳輸，該聯(lián)盟目前已擁有100多名會(huì )員。據DVB組織的代表宣稱(chēng)，美國為了保護其國內公司的專(zhuān)利，故意使ATSC與DVB不相容。
三、中國數字電視標準的推生
多年來(lái)，ATSC與DVB這兩大組織都將中國作為決定其競爭勝負的重要戰場(chǎng)。作為世界上最大的家電市場(chǎng)，中國目前的電視機總數超過(guò)4億臺，誰(shuí)能將中國拉入自己的陣營(yíng)，對DVB和ATSC這兩大組織來(lái)說(shuō)，其重要性是不言而喻的。早在中國計劃在1999年10月1日試播數字電視的時(shí)候，ASTC和DVB便密鑼緊鼓地展開(kāi)了對中國的游說(shuō)活動(dòng)。
ASTC在1997年就在中國展示了它的高清晰度電視廣播系統，1999年1月，ASTC的主席到中國深圳參加數字電視研討會(huì )，推銷(xiāo)ATSC技術(shù)和標準。
1999年4月，DVB的主席也帶團來(lái)中國推銷(xiāo)DVB標準，并駁斥ATSC所散布的對DVB的不實(shí)之詞。中國的國家電影電視總局所屬的廣播電視科學(xué)院此前已加入ATSC聯(lián)盟，后來(lái)又與DVB組織簽署合作備忘錄，并將作為協(xié)會(huì )會(huì )員入會(huì )。中國的消費電子生產(chǎn)商也分別加入DVB和ATSC，并開(kāi)始生產(chǎn)機頂盒（STB）。中國的衛星電視宣布采用DVB標準，按DVB的說(shuō)法，若在有線(xiàn)、地面業(yè)已采用DVB標準，則可以使三大系統統一到DVB的大標準下。
DVB和ATSC對于中國來(lái)說(shuō)，的確都是靚女，選擇誰(shuí)都是愛(ài)不釋手。然而剛要踏入2000年的時(shí)候，國外DVD專(zhuān)利技術(shù)的擁有者提出要對中國的DVD出口產(chǎn)品進(jìn)行收費，開(kāi)始打破了中國人的美夢(mèng)。
最早向中國提出DVD專(zhuān)利收費的是6C聯(lián)盟（日立、松下、東芝、JVC、三菱電機、時(shí)代華納6大技術(shù)開(kāi)發(fā)商結成的專(zhuān)利保護聯(lián)盟，即他們之間的DVD專(zhuān)利技術(shù)可以互相免費使用），在收費標準還沒(méi)有最終敲定的時(shí)候，隨后又追加多了幾個(gè)聯(lián)盟，有3C（飛利浦、索尼和先鋒3公司）和1C（湯姆遜），除此之外還有杜比和DTS也跟了進(jìn)來(lái)，現在還不知道到最后還有多少個(gè)聯(lián)盟和公司或專(zhuān)利權人要向中國追交專(zhuān)利費。根據初步談判的結果，我國每生產(chǎn)一臺DVD視盤(pán)機，就需要給以上12個(gè)公司交26.2美金專(zhuān)利費。
為此，由信息產(chǎn)業(yè)部牽頭，國內多家消費電子企業(yè)聯(lián)合成立了EVD聯(lián)盟——北京阜國數字技術(shù)有限公司于2000年3月1日誕生了。EVD技術(shù)開(kāi)發(fā)工作得到了政府部門(mén)的大力支持，使得EVD技術(shù)標準很快就能出臺，并于2003年11月18日成功發(fā)布了我國第一套EVD數字音視頻刻錄機標準。
但是，只要中國有一套自己的EVD數字音視頻刻錄機標準，就不需要交專(zhuān)利費了嗎？
實(shí)際上這只是癡人說(shuō)夢(mèng)。根據專(zhuān)利法，技術(shù)標準并不受專(zhuān)利保護，受專(zhuān)利保護的是實(shí)現技術(shù)標準的方法。因此，不管使用什么標準，只要標準里使用了別人的專(zhuān)利技術(shù)，就得交專(zhuān)利費。根據國內相關(guān)媒體的報道，因為EVD只有兼容DVD、VCD和CD才能解決片源問(wèn)題，現在DVD需要交納的費用到時(shí)還得交。另外，在EVD標準中有兩項關(guān)鍵技術(shù)（VP5、VP6）是從美國買(mǎi)來(lái)的，因此，在EVD生產(chǎn)或使用時(shí)，每臺EVD還是要交納2美元給美方。
一波未平接著(zhù)又來(lái)一波，2001年MPEG-LA公司又提出要對MPEG-2標準的使用者進(jìn)行收費。MPEG-LA公司是一家專(zhuān)門(mén)頒發(fā)專(zhuān)利權使用許可的有限責任公司，即：MPEG-2的專(zhuān)利權公司，共有：法國電信、日本三菱電器公司、亞特蘭大科技公司（Scientific-Atlanta Inc.）、索尼、飛利浦和日本的JVictor Co分公司等六家公司，共享有44項專(zhuān)利。而實(shí)際上MPEG-2視頻壓縮世界性標準的“核心組成部分”總共包含了380項專(zhuān)利。不過(guò)，這些專(zhuān)利大部分都是93年以前發(fā)明的，現在，這些專(zhuān)利大部分都已過(guò)保護期。
為了回敬MPEG-LA公司的收費行為，一個(gè)由52個(gè)成員組成的“數字音視頻編解技術(shù)標準工作組”于2002年6月也宣布開(kāi)始成立。在不到兩年的時(shí)間，中國“數字音視頻編解技術(shù)標準工作組”于2004年初正式發(fā)布了擁有我國知識產(chǎn)權的數字音視頻編解技術(shù)部分標準——AVS1.0。
與此同時(shí)，一個(gè)以上海交通大學(xué)和北京清華大學(xué)為首的兩個(gè)中國HDTV高清晰度電視標準研發(fā)工作組也在自發(fā)地組織成立，并在密鑼緊鼓地準備宣布，一個(gè)擁有自主知識產(chǎn)權的中國的HDTV技術(shù)標準將要誕生。從2000年起，每次在深圳高交會(huì )上中國的HDTV技術(shù)標準問(wèn)題都是一個(gè)最大的亮點(diǎn)。
2003年1月，在廣東省知識產(chǎn)權工作會(huì )議上，國家知識產(chǎn)權局副局長(cháng)田力普披露，我國企業(yè)僅有59項數字電視專(zhuān)利，而且無(wú)一項屬于核心技術(shù)專(zhuān)利，卻面臨1000多項“洋”專(zhuān)利的圍剿，數字電視極有可能重蹈DVD覆轍。
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