高清晰度电视的发展与国际竞争.doc

高清晰度电视的发展与国际竞争高清晰度电视的发展与国际竞争任国粱了,7内容提要文章介绍了高清晰度电视(HDTV)的概念,特点,叙述了rtDTV的发展历史;论述了日本,欧共体,美国之间激烈的国际竞争,以数字式III)TV代替模高清晰度电视成为国际广播电视界的热门话题已有十几年.随着电子技术的发展和电视机的普及,近几年来也成了拥有一台甚至两三台电视机的人们所议论的话题.电子技术不仅为人类的认识打开了一个色彩斑斓,变幻无穷的微观世界,同时也为全球的经济和贸易活动不断开辟着新的领域.随着产品开发周斯缩短,国际竞争的焦点也迅速地转移到新产品和新技术的开发上.就电子工业本身,美,欧,日各家部育所长.互不认输.竞争愈演愈烈.从8o年代中期开始的高清晰度电视技术之较量便是这场旷日持久的三强竞争的焦点之一.一,概念与特点高清晰度电视(HighDistinctnessTV)是继黑白电视和彩色电视之_后的第三代电视技术.它的简称有多种.如HDTV,ATV,HRV等,我国习惯上用HDTV.国际无线电咨询蚤员会(CCIR)对HDTV有如下简要定义:当观看距离约为屏幕高度三倍时,电视系统显示效果等于或接近于正常视力观众在观看原始景物或演示时的临场印象.和现有电视相比,HDTV有以下特点;1,与普通电视相比,HDTV能提供相当于前者45倍的高清晰的彩色画面质量.电视画面的清晰度主要取决于单位时间内电视机所接收到的横向扫描线条数.IIDTV将普通影电每幅图像的扫描行数825行(NTSC制式的彩电为525行)提高到1250行(NTSC制式的彩电为1125行,SECAM制式的彩电为1050行).向一般家庭提供图像的色彩与自然景物非常接近.2,与普通彩电相比,HDTV能够提供更适合人类自然视域的画面结构.普通电视屏幕的宽高的比是4t3(接近正方形结构),HDTV的宽高比是169(接近长方形结构),增添了身临其境的感觉HDTV的长方形画面结构的另个优点是,它与现代电影院的电影屏幕的宽高比非常接近,因而使得大量的电影片可以相当容易地从电视台播出,从而避免了从电影片转为电视片播出时造成的画面损失;20电器工厂设计3,利用平板显示技术(简称FPD).普通黑白或彩色电视机使用的都是阴极显像管显示技术,随着技术发展,它的局限性愈来】敏明显,它几乎不可能用来制作35英寸(折合88?9era)以上的大型号彩电.普通彩电如果超过30英寸(折合76.2cm),不但笨重,同时画面清晰度亦会大大降低.为了克服这种技术的局限性,当前日,美,欧各国的主要I:tDTV开发组织及有关政府部门都把平板显示作为彩色电视的新的显示手段.目前世界上还没有一家公司能够设计和生产可以作为HDTV显示屏的大尺寸平板(小尺寸的液晶显示板目前已被广泛应用于便携式和笔记本式计算机);4,采用数字立体声音响效果.传统的电视传播大多采用模拟声道,而未来的HDTV一律采用数字技术作为电视音响传播手段.伴音系统用4声遘立体声,放音质量相当于激光唱片.HDTV的开发是家用电子工业领域里音像传播及显示技术的又一场革命,HDTV的出现和PAL,NTSC,SECAM制式被MAC制式取代将使本世纪末,下世纪初的电视机工业发生翻天覆地的大变革.电视行业专家指出,高清晰度彩色电视在未来的世界市场上具有极为广阔的前景.=,高清晰度电视的发展史现在人们所使用的电视,是以40多年前的电子信息技术为基础设立的.随着观众需求的提高和音响,图像节目制作及传输设备性能的改进,其电视技术固育的缺陷日益明显.例如,电视图像信号中亮度和色度信号互相干扰大面积闲烁,行间闲烁,爬行.分解力低,图像细节不足同邻频道发射机之间容易相互干扰,?导致频道复用率低.因此,早在60年心就不断提出了各种改进方案.日本在这方面走在了美国和西欧国家的前面.1)日本率先起步与转轨1964年,日本率先研制高清晰度电视.1968年日本广播协会(NHK)突破在原电视体制基础上改进的框架,设想以接近35ram宽银幕电影的图像质量,作为电视图像,着手开发一种新的电视.起初定名为高品位电视,后来改为高精细度电视,最后定为高靖晰度电视,即英译名为HDTV.日本(国家)广播公司的研究开发项目得到了以索尼公司为主的日本电子工业企业的大力支持与台作.1980年,日本NHK曾在实验室中进行数字化HDTV系统研究,限于当时电子技术的发展水平而未能实用.而是甩数字技术处理后.以模拟信号传输;传输基带宽度为8.1MHz;卫星倍遭带宽为27MHzl4声道立体声伴音等.显然,经过数字/模拟处理后的图像质量已不如演播室节目原有的质量.到80年代中期,日本NHK与索尼公司便完成了其HDTV生产与卫星广播的全部开发计划1989年,日本开始每天1小时的实验性播音;1990年12月,日本市场上开始有索尼,日立,松下脾高清晰度电视机出售;1991年l1月25日,日本卫星直播电视开始执行每天8小时的试播计划.HDTV以其清晰的大屏幕,空旷,优美的音质创造出身临其境的情境.其价格与一辆小轿车差不多,使绝大多数听众(观众)不敢闻津.1991年试播开始时的售价大约为400万日元(相当于31500美元).为了使广大公众能了解高清晰度电视,日本全国有140个展厅展示Hi-Vision节目供公一21第82期?g4年?众欣赏.因而在相扑比赛的最后较量时刻或高等学校棒球赛高潮的一瞬,或国内外足球冠军赛,一些公用高清晰度电视就会吸引数以千计的电视观众当通俗音乐或音乐会播出时,狂热的爱好者会从各处奔向高清晰度电视厅一饱眼福,耳福.日本还于1991年发射直播卫星,增加8个频道的高清晰度电视节目,这意味着高清晰度电视播放时间明显增加.目前用的Hi-Vision播出节目,主要节目制作参数为每帧图像扫描行数为1125,每帧图像有效扫描行数为1035,隔行比为2l,幅型比为169.1992年,El本销售高清晰度电视l_2万台.到1993年,由于超大规模集成器件相继开发,El本推出了简化型HDTV,高清晰度电视(简化型)年销售量接近3万古.售价降到70万日元(相当于5400美元).由于美国全数字式高清晰度电视系统研制成功,全数字式高清晰度电视将成为国际标准系统.尽管El本是最早研制高清晰度电视的国家,但它采用的是以连续信号为基础的模拟方式,不象全数字式高清晰度电视系统那样易于与电子计算机技术结合,其应用受到较大的限制(特别是电子计算机技术已极为广泛应用的今天).El本发现了这一问题,立即转向.心价是巨大的,选择是明智的.为了与国际标准接轨El本全力研制全数字式高清晰度电视系统,这一系统将代替El本目前正在使用的模拟式高清晰度电视系统,1994年推出样机.2)欧共体利用集团优势追赶日本于1972年向国际无线电咨询委员会(CCIR)提出设立高清晰度电视研究课题的建议,1974年CCIR负有拟订广播电视标准职责的第l1研究组(SGII)同意列项.1977年以后,美国电影电视工程师协会(SMPTE),全国广播协会(NAB)和电子工业协会及其联台设立的先进电视委员会(ATSC)等,加上加拿大的广播界先后都在原则上赞同日本所提出的HDTV演播室标准.于是应El本要求,SGll于1983年10月设立了专题工作组(IWPII/6),着手拟订世界统一HDTv演播室标准.80年代以前,只有El本NHK在从事HDTV技术研究,因此,拟订世界统一标准(或称国际标准)的主要参数由日本提出.西欧工业界很快觉察到采用以日本方案为基础形成世界统一标准,在未来的经济发展上会对西欧各国构成巨大的威胁.为此,法国密特朗政府就鼓动法国的电子与广播组织提出一套自己的HDTV系统与El本抗衡(因种种原因,未能如愿).后来,荷兰,法国,德国及萸国的公司联合提出了一套欧洲高清晰度电视开发方案井报交尤里卡计划秘书处.1986年5月.CCIR第十六届年会上,西欧八国提出的1250/50场的高分解力多工模拟分量(HD-MAC制式)的方案诞生,正式与El本的HDTV系统抗衡.于1988年9月公开演示了HDTV系统的设备.至此,国际上出现了两种IqDTV节目制作格式和卫星传输格式,使拟订一个ImTv国际统一的节目制作和交换标准的工作进入困境.但同时也促进了HDTV技术在世界范围内的研究进展.3)美国的堀起到世界领先鉴于El本高清晰度电视系统在美国的影响日益增大,有关HDTV设备正整装待发进军美国市场.1987年初,美国计算机及半导体工业人士加紧了对美国政府的游说活动;美国电子工业界,计算机工业界和部分广播界敦促政府干璜对HDTV体制的决策.他们认为.如果美国忽视HDTV将意味着放弃了重新振兴美国家用电子工业的重要机会,严重影响美国利益.1987年7月,美国联邦通信委员会(FCC)向有关机构发出调查表;10月8El美国国会一22电器工厂设计为此举行首次听证会11月7日FCC设立了咨询委员会向各有关机构征集先进电视系统(ATV)方案,将筛选后的方案交给新成立的先进电视测试中心(ATTc)进行测试评估.全美电子协会向联邦政府申请的13.5亿美元的资助遭布什政府拒绝后,美国联邦逋讯委员会(FCC)作出决定,同意开发出一套与日本和欧洲均不兼容的美国自己的HDTV系统.在彩色电视制式上,形成了PAL制式,NTSC制式和SECAM制式后,叉在HDTV系统上形成了日本欧共体,美国的三种体系.前一十三足鼎立的局面未消除,新的三足鼎立的局面又似乎开始形成.美国征集方案时,起初的原则之一是要与现有电视(NTSC)接收机兼容,到1990年3月,FCC提出征集方案的原则改为不受现有电视(NTSC)体制的约束,要充分利用新技术优势来开发新一代的电视.现有的彩色电视的制式是PAL,NTSC和SECAM等三种制式,这三大制式是本世纪50,6O年代提出来的.当时,考虑了能与黑自电视兼容,即黑自电视机能接收彩色电视信号,在终端显示黑自图像.这种兼容性的彩色电视出现使黑自电视机充分发挥了作用.可是,随着科学技术的发展,信息时代的到来,人们对视听技术提出了愈来愈高的要求,现有彩包电视制式及体系所存在的缺点也愈来愈明显.美国太胆跳出现有体系的约束,无疑是科学技术的一大进步,无疑对发挥美国已有的计算机技术,微电子技术,数字通信技术和半导体技术等技术优势提供了广阔的发展天地.这-Jr跃,还使美国跳出了日本和欧共体的HDTV体系的约束,突破了日本和西欧模拟信号传输的限制.美国研制成功的全数字式高清晰度电视系统很可能成为世界标准.三,激烈的国际竞争1)日本先行,但过于乐观地估计了形势3O年前,日本开始起步,着手研制HDTV.近2O年来,日本已投入8亿美元,消耗了大量的人力.据日本电子工业协会预测,到本世纪末,全球HDTV的市场规模可迭400500亿美元,而如果将HDTv应用范围扩大到其它领域,市场规模将超过1000亿美元.显然,对日本人来说,上述顶测是很有诱惑力的.对日本厂商来说,在彩色电视国际市场已掌握有绝对优势的情况下,完全有理由相信过去30年已投入的心血,定会结出累累硬果.日本发展高清晰度电视,采用现有电视系统所用的模拟技术.日本人认为,以现有的摸拟技术为基础发展HDTV,在技术上较易实现,也较易与现有电视体系兼容,且对现有电视发射台的相应改造费用也较低;另一方面,日本人相信,目前发展HDTV,走以模拟技术为基础的这条道路几乎是唯一的选择.当时,日本人并不是不知道发展HDTV还有可能选择数字技术的途径,但日本所获得的情报使日本科学家作出这样的错误判断:至少在几十年以内,数字技术不可能在HDTV上获得应用.当然,日本情报部门的失误还在于,早在6O年代末,美国国家实验室出于军事方面的需要,就已投入大量人力,财力悄悄地在大力发展数字技术.不过,美国早期并未考虑将数字技术应用在HDTV上,而且长期以来美国似乎已经接受了国内彩电市场主要由外来势力占据的现实.2)HDTV的战略意义无论是大规模地研制HDTV,还是静悄悄的研制HDTV,都说明了在襁褓中的HDTV能够引起世界工业界和各国政府的广泛关注,因为西方各发达国家和日本都把HDTV视为战一23第82期?94年?略技术,是一项不可缺少的战略技术HDTV作为战略技术亦即重要或关键技术,意味着这项技术成为新一代消费类电子工业中最为重要的因素,因而成为该行业大中企业或跨国公司战略发展和政府战略决策的一个重要部分.HDTV的战咯意义还在于它不仅是一项新的消费类电子技术,而且还可能对其他工业技术领域(如电子计算机行业,远距离通讯等)及军工技术产生广泛而深远的影响.换言之,一个电视生产企业,如果不参与HDTV的开发和竞争就将会在未来的整个电子与信息行业的决定性竞争中失去优势;一个国家,如果在HDTV的竞争中没有一席之地,它就有可能在未来的国际贸易中打被动仗.基于这种考虑,发达国家的电子工业界的领头企业(我们通常称为行业的排头兵)无不拿出巨额投资进行HDTV开发I各国政府积极扶持,以宏观调控,财政补贴等手段对本国HDTV的开发进行千预.具体说来,HDTV的战略意义首先在于它对许多高技术电子零件,部件的需求,将腥进l和推动相关领域的基础研究和应用开发,其中最为重要的是平板显示器和高级半导体产品.与此同时,HDTV的开发还会引起一系列配套产品的开发,如高清晰度电视摄像机,录像机,编辑机,电视台的电视讯号发送设备,接收直播卫星下行讯号的接收机,放大设备等,即现有的电视工业所生产的一系列产品将几乎全部被高清晰度电视的一整套设备替代,而每一个产品,每一个配套产品又将是一个新的竞争领域,它还会涉及许多关键的其他高新技术领域.3)欧共体仓促应战面对80年代中期日本HDTV的挑战,欧洲共同体各国作出了迅速反应,作出了仓促的对付措施.对在短时问内确定的HDTV系统计划方案作出了法律上的保护措施,政府补贴随之而来.政府的宏观决策涉及到国际技术竞争和市场竞争的第一线,以致在某种程度上使政府的决策被追逐商业利润和逃避市场竞争风险的某些企业所利用.在技术上,欧共体基本上还是走模拟式HDTV这条老路.4)美国对HDTV的反应迟了一点,但还不算晚美国对HDTV的关注是跚姗来迟,日本的挑战,HDTV的战略意义使美国觉悟了.1989年,美国高级研究计划局(DARPA)发表评述,指出发展HDTV对美国未来的防务实力提高关系极大,并敦促白宫增加科研经费;另一方面,美国朝野议论纷纷,要求政府保护国内潜力巨大的HDTV市场,不能听任外来势力分割对于美国国内的舆论,日本人很清楚,不过并未引起日本企业界的足够重视,因为HDTV起步比美国早20年的日本相信自己稳操胜券.1990年初,美国科技界传出信息,美国将在HDTV系统中应用数字技术不久,美国麻省理工学院教授w?钮曼宣称,美国将摒弃日本,欧共体采用的模拟技术,因为它们易受静电干扰,需通过卫星传送,且模拟式信号在传输时损失较大.美国科学家相信,在数字技术方面,日本和欧洲共同体各国还难以同美国匹敌.1991年5月,美国乔尼思公司正式宣布用于HDTV的数字式信号传递系统研制成功,该系统所需功率仅为模拟技术的0.2,而且传递误差显着减少.1993年3月,美国联邦通讯委员会(FCC)基本通过了今后美国采用的HDTV统一标准,并主张促进这项标准在全世界通行.美国人决心以拥有强大优势的数字处理技术同日本在发展HDTV领域进行较量.美国已确定,在今后重点发展的22项技术中,列入高清晰成象和显示技术.5)成功者的败绩一24j电器工厂设计面对美国一系列的反攻,日本厂商既感到意外,又十分沮丧.但科技技术先进与落后的客观性是勿庸置疑的.在今天,当声,像和数据融合为一体的多媒体电脑技术成为发展方向,模拟系统已无法象数字系统那样适合多媒体技术的需要.1993年,日本广播协会已表示,决定退出其模拟式高清晰电视技术候选国际标准的竞争.日本人已承认,数字技术进入电视领域的必然性,一向擅长情报学的日本正在体会由于情报失误而造成的苦果.四,我国高清晰度电视研制已排日程我国开展高清晰度电视的研究已起步若干年,并取得一定的成果日本,美国,欧共体发展高清晰度电视方面的一些经验和教训值得我们重视.,据国内外专家预测,到本世纪末,全球将逐步形成一个数百亿美元的HDTV及相关产业市场,形成一个庞大的新兴电子产业.HDTV成为21世纪最重要的消费类电子产品,作为微电子,制造业,电信业,计算机等领域发展的重要驱动力量,它还将给末来的影视业带来龊大的变化.预计到本世纪末,我国境内的HDTV年销售量可达80万台,年销售额可达24亿美元.我国高清晰度电视开发的战略目标是:在2000年前后,建立一座有一定节目制怍能力的试播台,并掌握有高清晰度电视系统和某些关键设备技术,形成电视接收机的产品开发和小批量生产能力.为了实现这战略目标,我国计划在近两年内通过协同攻关建立一套高清晰电视模型样机实验系统.九五期间我国将全面开展HDTV的开发研制工作.近十年来开展了有关基础技术工作,这已逐渐被人们所认识,接受.1989年,国家科委设HDTV软科学研究领导小组,开始我国HDTV技术的战略研究;1991年,国家计委组织八五期间HDTV关键技术研究;1992年,国家科委组织八五期问HDTV技术研究;国家自然科学基金会设.tIDTV高技术研究八五重点项目;1992年9月,国家科委在组织编写国家科技重大工程项目建议书时,把HDTV列入,拟推动HDTV技术在事业,工业和各部门中的应用;1993年初,国家科委把发展HDTV正式列入国家十大重点科技工程;1993年6月,有关HDTV的课题提前启动,同年年底进行了阶段总结研究内容主要肓:演播室节目制作参数;数字信号传输与接收;数字图像和声音质量的主观评价与客观测试;关键器件,如高分辨率投影管,显像管,监视器等技术政策与频谱核算;非广播级和广播级HDTv摄像系统,录像机以及设立高质量计算机仿真系统的研究等.由于经费限制,工怍只能在有限的课题中进行根据有关资料介绍,设想整个HDTV技术将分成如下几个阶段工作:第一阶段,软课题HDTV战略研究;第二阶段,HDTV系统方案研究与评测;第三阶段,硬件研究(含开