Roan国标地面 香港DTMB地面数字电视广播全面解读深圳韦斌.docx
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Roan国标地面香港DTMB地面数字电视广播全面解读深圳韦斌
香港DTMB地面数字电视广播全面解读
深圳韦斌
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。
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
序号
项目名称
慈云山
九龙坑山
青山
1
海拔高度
500米
470米
530米
2
坐标
22°20'26.78"N
114°13'24.28"E
22°29'44.46"N
114°11'33.63"E
22°23'17.94"N
113°57'12.18"E
3
发射频率（MHz）
482/586/602/802
546/586/602/802
650/586/602/802
4
发射功率（KW）
1
1
0.32/0.1
5
极化方式
H水平
H
H
6
单频\多频网
SFN\MFN
SFN\MFN
SFN\MFN
7
载波模式
C=3780
C=3780
C=3780
8
QAM调制星座
64QAM
64QAM
64QAM
9
FEC前向纠错
0.6
0.6
0.6
10
PN
945
945
945
11
INTL
720
720
720
12
有效码率Mbps
21.657
21.657
21.657
13
最大允许时延TIME
125us
125us
125us
14
该模式下单频网允许发射站最大间距
36Km
36Km
36Km
15
最小接收门限
20dBuV（未经放大。
实际上大多数机顶盒接收门限优于规定值）
16
视频编码格式
H.264
17
画面分辨率及场频
标清720×576i,50Hz；高清1920×1080i，50Hz
18
屏宽比
16:
9+4:
3信箱格式
19
音频编码格式
杜比AC-3（5.1）六声道环绕声或2.0双声道立体声
20
音轨
多音轨（1~3层）
21
字幕
采用DVBSubtitling（欧洲DVB标准）,1~3层
802MHz香港电台的电视节目暂未采用DVBSubtitling
22
EPG电子节目指南
EPG电子节目指南（欧洲DVB标准）
23
互动或资讯服务
由电视台自行决定，电视广播有限公司（TVB）采用欧标的MHEG-5格式，ATV（亚洲电视）及香港电台没提供该项服务
24
屏幕宽高比
16:
9（高清标清均采用16:
9，兼容4:
3信箱格式）
25
加扰方式
FTA清流
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
节目Program
模拟电视 （4套）
数字翡翠台Jade
数字明珠台Pearl
数字本港台Asia
数字国际台World
高清翡翠台HD-Jade
J2
互动新闻台iNEWS
亚洲台 HD-Asia
岁月留声
CCTV-1 （港版）
深圳卫视
港台电视31 （试播）
港台电视32 （试播）
港台电视33（CCTV-9HD）
频率 Frequency
占用12个UHF频道通道，
482\546\650MHz等
586MHz
602MHz
802MHz
发射功率 Power
发射功率均为10KW
（还有多个微型发射站使用不同频率），三大主要发射站的发射功率分别为1KW\1KW\0.1KW（青山站为定向发射）
三大主要发射站的发射功率分别为1KW\1KW\0.32KW（青山站）
三大主要发射站的发射功率分别为1KW\1KW\0.32KW（青山站）
三大主要发射站发射功率均为1KW
传输格式TransmissionFormat
VSB 模拟传输
多频网MFN
单频网SFN
单频网SFN
单频网SFN
视频编码格式Encoding
PAL
H.264
H.264
H.264
H.264
视频码率（Mbps）
-
6.5
6.5
5
3
11
6
4
15
1.6
1.6
1.6
7
6
8
系统Sysetem
标清StandardDefinition
高清HighDefinition
标清SD
高清HD
标清SD
标清SD
高清HD
标清SD
标清SD
标清SD
高清HD
高清HD
高清HD
分辨率 VideoFormat
720×576i
1920×1080i
720×576i
1920×1080i
1920×1080i
720×576i
1920×1080i
宽高比 AspectRatio
4:
03
16:
09
16:
9
16:
9
16:
9（4：
3信箱）
16:
9
16:
9
16:
9
音轨Audio1
NICAM
粤语 DollbyDigital2.0
英语或粤语 DollbyDigital2.0
粤语 DollbyDigital2.0
英语或粤语 DollbyDigital2.0
粤语 DollbyDigital5.1
粤语 DollbyDigital2.0
粤语 DollbyDigital2.0
粤语 DollbyDigital5.1
粤语 DollbyDigital2.0
普通话 DollbyDigital2.0
普通话 DollbyDigital2.0
粤语 DollbyDigital2.0
粤语 DollbyDigital2.0
普通话 DollbyDigital2.0
音轨Audio2
FM（6.0MHz）
其他语言 DollbyDigital2.0
粤语 DollbyDigital2.0
其他语言 DollbyDigital2.0
粤语 DollbyDigital2.0
其他语言 DollbyDigital2.0
其他语言 DollbyDigital2.0
其他语言 DollbyDigital2.0
其他语言 DollbyDigital2.0
无
无
无
无
无
无
音轨Audio3
无
无
无
无
无
无
无
其他语言 DollbyDigital2.0
无
无
无
无
无
无
无
字幕Subtitling
开放型字幕OpenCaption
可消隐字幕 CloseCaption
可消隐字幕
可消隐字幕
无
可消隐字幕
无
无
无
无
无
无
字幕轨道 No.ofSubtitle
无
2
2
2
2
2
1
无
1
无
无
无
无
无
无
电子节目指南EPG/SI
无
有
有
有
有
有
有
有
有
有
有
有
有
有
有
互动Interactive
无
无
无
无
无
有
有
有
无
无
无
无
无
无
无
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-AC35.1环绕声外，其他节目伴音全部采用杜比-AC32.0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-35.1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-AC35.1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448kbps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-35.1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448kbps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-35.1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
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