研發部研究員 賴文惠 2004.8

日本多年來無論在專業用的電視器材或家用的影音視聽設備發展上，都居於世界領導的地位。雖然近年來，日本發展本身特有的數位無線電視規格ISDB-T[1]，與其他先進國家互異，然而憑藉著日本多年豐富累積的電視技術發展經驗，在數位發展跨越IT和電視的科技領域間，日本卻仍能以長遠前瞻的眼光，全方位的策略佈局，踩著堅定穩健的步伐，一步步朝向廣播電視與IT整合的目標邁進。

在今年新加坡舉辦的BroadcastAsia 2004中，來自各國的電視業者在研討會上，分別發表各國發展數位電視的歷程與經驗。日本總務省和NHK的代表陳述其國內政府對於數位電視發展的規劃，及業者發展的現況與技術趨勢，令人艷羨。對照國內目前依然步履蹣跚的數位電視來說，顯然日本的擘畫數位發展的前瞻眼光和經驗，值得台灣好好的學習和借鏡。

地面波數位電視的建置時程

日本的地面波數位電視雖然在去(2003)年12月1日，才在三大都會區東京、大阪、名古屋正式開播，但初期開播的訊號覆蓋率就高達1,200萬家庭用戶，其中東京達到690萬，大阪280萬，名古屋則達到230萬，總計佔全日本25%的家戶。相較於日本現有的700萬cable用戶，涵蓋戶數更廣。而日本用戶對於數位電視的接受程度，從去年底至今年4月份為止，數位無線電視接收機 (terrestrial digital broadcasting receivers)的銷售量就達到了80.6萬台。難怪日本總務省[2]官員就信心滿滿地表示，雖然日本的數位電視起步較其他國家較晚，但一旦推出後，相信在短時間內便能趕上他國水準，達到世界領先的地位。

事實上，日本政府在推動數位電視的政策上，事前作了一番縝密的時程和技術的規劃。1997年，日本總務省(MPHPT)的前身郵電省(MPT)[3]組成一個數位電視的政策研究小組，該小組於隔年1998年完成研究報告，建議指配一個數位UHF頻道給既有的類比電視台，要求業者在這段過渡期間，同步放送類比和數位節目。

由於原本UHF頻譜擁擠，被類比電視作中繼傳輸所佔據，因此在2001年初，日本政府下令類比電視台移到其他UHF頻道，實施範圍從三大都會區東京、大阪、名古屋開始。待騰出頻譜空間後，1999年起到2003年間，日本國內進行大規模數位電視行動接收、數據廣播、和其他應用服務的實驗後，才在2003年底正式開播。

初期為免干擾鄰頻的類比中繼訊號，數位電視訊號的輸出強度較低，待未來類比頻道逐漸調移，到2006年時將以全功率輸出，屆時全日本數位無線電視的覆蓋率也將從25%提升到50%，約有2,300萬家戶都可收到數位電視的訊號。日本“無線電波法”(Radio Law)，2011年數位電視單頻網(SFN)或多頻網(MFN)中繼站全部完成後，將可涵蓋全國4,800萬用戶，達到100%的覆蓋率。屆時類比頻道也將全面收回，其中VHF頻段和較高頻段的UHF將轉作行動通訊等其他用途。

表1、日本地面波數位電視的時程

對於業者授與數位電視執照上，日本政府提出幾項規範要求業者遵守。首先，在數位電視的服務品質上，日本政府規定電視業者必須提供字幕的服務，以為照顧殘疾和老人需求。在工程上，政府也要求業者必須提供數據資料(information data)，作為辨識電視節目之用，以便未來能更新數位接收機的功能。

另外，業者每天必須以超過三分之二的時間，同步播映數位和類比的節目；每週業者所播映的節目，必須一半以上是高畫質數位電視(HDTV)。以東京地區商業台的黃金時段為例，50%以上的節目即高畫質電視，而肩負日本電視產業發展重責的NHK，在前述三大都會區播映高畫質HD的比例，更是高達90%以上。

HDTV—數位電視成功的服務模式之一

日本認為，由於衛星電視已提供了多頻道的服務模式，對於地面波無線電視而言，勢必需要另一種誘因和特色，才能吸引消費者轉換數位電視，而HDTV正是具有特色的誘因之一。

因此在政策上，日本政府對於HDTV立下明確的規範。首先，針對HDTV的兩種工業規格720P和1080i，日本選擇後者，由全部業者統一採用。其次，政府定義業者提供的HDTV節目，必須是「以HDTV攝影機錄製，並以HDTV系統播放」；若是業者外購影片，則該節目可以用「SDTV攝影機錄製，再升等轉拷貝為HDTV的系統播映」。日本政府清楚的宣示，誘導電視台陸續開始投入巨資在HDTV的製作設備和節目上。

另一方面，日本政府積極整合業界共同的力量，全力拼數位。像是去(2003)年，總務省就特別召集了全國的廣電相關業者，包括電視台、製造商、經銷商、甚至地方政府，共同制定了一份“數位無線電視推動策略計畫”(DTTB Promotion Strategic Plan)，鎖定2008年北京奧運為中期目標，希望達到全國50%的家庭擁有數位電視接收機的比例。

“All-in-one HDTV receivers”

正因為整個產業從硬體製造到軟體節目製作的全面出擊，多家電視業者都已紛紛展開高畫質節目的播送，使得日本國內數位電視接收機的銷售市場，屬於過渡型產品的機上盒STB銷售不佳，用戶青睞購買的反倒是一?到位的“all-in-one”高畫質數位電視接收機。

這類“all-in-one”數位電視接收機(DTTB receiver)具備多種功能，它具有整合數位地面波和衛星解調器、類比地面波解調器、1080i顯示螢幕的高畫質電視、數據廣播解碼器和寬頻網路 (如Ethernet和ADSL)等多重功能集於一身，使得“all-in-one”多功能平面數位電視機在日本目前的市場銷售上獨占鰲頭。

今年一月，日本業者推出了PC含數位電視解調器(tuner)的產品。二月間，市面上已經可見廠商推出80款數位電視接收機，所有的產品都已內建互動電視的10Base-t[4]介面，另一種內建數位電視解調器的DVD/HDD錄影機，也已經在市場上特價促銷了。

根據業者估計，光是去(2003)年底，“all-in-one digital HDTV”在日本就已經累積銷售了50萬台，“準數位DTTB”的高畫質電視機，也就是有HDTV顯示螢幕和數位電視STB介面的產品[5]，市場出貨量也達到250萬台。整個日本國內市場上，LCD和電漿的平面電視機的銷售量已超越了傳統的CRT HDTV接收機，對業者來說，更有助於數位電視的加速普及。

Mobile Reception—數位電視成功的服務模式之二

除了高畫質電視外，日本認為“行動接收”是另一項數位電視較具成功吸引力的模式，尤其是日本大都會區，上班族群搭乘捷運地鐵等大眾運輸人口龐大，透過手機或PDA作行銷廣告，將是絕佳的利器，因此日本業者目前多已開發出數位電視手機的原型(prototype)產品，預估明後年可望問世。

從技術的角度來分析，日規數位無線電視—ISDB-T和歐規DVB-T一樣，都具有行動接收的優勢。以每個無線電視頻道分配的6MHz頻寬來說，用16QAM方式調變，靠近中間頻段630kbps的segment，傳輸的窄頻數據資料，就可用行動設備如手機、PDA作接收，對於這類小螢幕設備接收MPEG-4壓縮的影音資料來說，頻寬足矣。

當然手機或PDA不是唯一的行動接收利器。以日本的技術發展優勢和都會區的大眾運輸系統人潮來說，業者更不會放過以大螢幕行動接收HDTV的商機。目前日本國內正在進行一項研究，在客運和火車車窗上裝設“主動陣列式天線”(active array antenna)，並以64QAM方式調變，測試車輛在時速60KM以下，HDTV行動接收的情況。該實驗還進一步在時速100KM的狀況下，測試以“都卜勒等化技術”(Doppler equivalent technique)抗“多路徑都卜勒頻率漂移”(multi-path Doppler frequency shift) 的結果。這項結合ITS(智慧型運輸系統)的HDTV行動接收的實驗技術，將在今年十月日本名古屋舉辦的ITS World Conference展出。

由於ISDB-T和歐規一樣，都採用OFDM方式調變，此一方式極適合日本都會區大樓多，易對訊號產生干擾的地形。以OFDM調變，業者估計每個6MHz可切割為13個segments，彈性運用這13個segments，就可提供多頻道的服務，其組合方式可以是1個HDTV(12 segments)加上1個行動頻道(1 segment)，或者3個SDTV(3 X 4 segments)加上1個行動頻道(1 segment)等。業者未來可視其最有利的商業機會，選擇最適合的播送模式。

數位電視接收機 未來數位家庭的控制中心

傳統上家庭客廳是娛樂生活的重心，在數位化潮流下，一般認為數位電視機將成為家庭資訊的中心、銜接資訊社會的閘道器(gateway)，整合廣播電視和資訊通訊匯流的服務。

因此日本規劃數位電視另一個重要的技術與應用方向：“Server-type broadcasting”，便是朝著這個方向，將廣播、通訊與儲存(broadcasting, communication, & storage)三者合一，利用數位廣播傳遞影音的優勢，和數據廣播資訊服務的功能，輔以通訊網路為回傳管道，結合儲存與通訊的功能，使之成為類似PC的環境，讓使用者能透過網路下載、儲存資料。未來隨著資訊通訊技術更進步，家庭儲存大量資訊的需求將逐漸成熟。電視節目以數位形式播放到家庭中，即可同步儲存，透過“metadata”的技術，讓使用者能隨意存取、搜尋與觀看。當然其中安全與付費機制、內容保護等，也將是重要的成功關鍵。

眾所熟知，數據廣播(data broadcasting)可傳遞大量資料，豐富資訊，這類的資訊有兩種形式，一是隨著節目提供的背景相關資訊，另一種資訊，如氣象、新聞、交通，甚至地方政府訊息、緊急通報等，則可單獨播送，無須隨著節目播出。另外，日本的“all-in-one DTTB receiver”還具備通訊功能，讓用戶透過ADSL或Ethernet連上網路，傳輸及存取TCP/IP的數據資料，並且連結網路上的其他電腦。這類的數位電視接收設備還具有加解密和SSL機制，讓用戶可以直接在電視上購物或處理銀行帳務。

Server-type broadcasting第三種功能特色—儲存，則是由電視台隨著節目，一併播送節目的metadata。當用戶搜尋、選擇、下載節目或電影後，DTTB receiver就像是一台PC server，可以將所下載的影片節目自動儲存。當使用者真正點選觀看時，付費機制才啟動收費。使用者也可將下載儲存於數位電視接收機中的影片節目，轉載到其他的影音播放機、個人電腦或遊戲機，當用戶真正點選觀看時，才會進行收費。

這類“server-type receiver”的儲存容量極大，存取方便，又可倒轉(played back)，無限次複製也不怕畫質損失。功能如此強大，也因此安全和收費機制變得更形重要。

有了儲存的功能後，數位電視的頻寬傳輸效率更為提升。日本開發的“Server-type broadcasting”技術，可將節目或數據資訊以real-time方式播送或以檔案封包概念方式傳送出去。

Type I 傳輸方式— real-time streaming

此類傳輸形式類似現在的電視廣播，觀眾依照節目播出時段收看。不過一旦節目儲存於數位電視接收機或其他儲存設備中，隨著節目一併播送出的metadata就可以利用，作為前述搜尋點選和觀看的功能服務。

Type II傳輸方式— file type
以第二類file方式傳送的節目、資料，則是利用電視台多餘的頻寬傳送，其傳輸速度和type I的real-time不同，而是以檔案封包方式傳送。以一般網際網路的傳輸方式想像，當頻寬大時，相同的data量傳送所需的時間相對變短，反之亦同。雖然目前type II的加密系統和傳輸的參數尚無標準可依循，但基本上是以data carousel方式廣播，藉以提升電視台頻寬傳輸的使用效率最大化。

像是日本規劃中的mobile手機接收數位電視節目，電視台就利用夜間不播映電視節目的空檔時段，將節目與數據資料廣播到手機等終端設備中。而數位電視接收機在收到節目與資訊儲存後，亦可將這些內容資訊透過網際網路傳送出去。

BML vs. MHP

針對數位電視data broadcasting的服務功能，日本發展了一套廣播電視等級獨有的程式語言BML(Broadcast Markup Language)，用以描述數據資料和節目的metadata。BML是根據網際網路標準的程式語言XML發展而來，用BML撰寫的data，不但可以用於數位電視上，還可以和PC環境以及其他各種電子隨身設備相容，使用極為便利。

相較之下，歐規DVB所發展出的開放式標準MHP(Multimedia Home Platform)，則是根據Java語言開發而來。電視業者若要提供“數據內容”(data contents)，就必須同時提供對應的“節目應用”(application programs)；BML則不然。電視業者可以只提供“數據內容”的服務，並且將這些BML語言所撰寫出的數據資料，供給其他終端接收設備。

BML語言還有另一個優勢，就是撰寫出的數據資料量低，減輕了接收設備處理資料的負荷，而BML製作內容的成本也相對低廉，對於電視業者而言，無疑又是另一個福音。

BML語言規範於ARIB—「無線電工商業協會」(Association of Radio Industries and Businesses)的標準文件STD-B248“Data broadcasting coding and transmission system”中；另外根據MHP標準所開發的ARIB-J system也已經標準化，列在ARIB STD-B23“Application execution environment in data broadcasting”文件中。

至於Metadat本身，則分為兩種。一是用以描述內容資訊，一是用於EPG，描述節目陣列資訊(programming array information)。前者遵循國際標準如TV Anywhere Forum和MPEG7使用的XML，後者則根據MPEG2的傳輸控制信號(transmission control signal)傳遞資訊。

為使metadata的logical position(如directory structure和檔名file name)容易和供作儲存(storage)的metadata區分，前者是以廣播信號發送(assigned in the broadcasting signal)。

未來性計畫

日本這項“server-type broadcasting”技術，已經在去(2003)年由NHK開始進行一項名為“Hyper Golf Gallery”的實驗性展示。該展示結合了廣播和通訊的功能，讓觀眾透過線上CAS(conditional access system)機制認證後，在觀賞日本高爾夫球公開賽的同時，藉由metadata的功能，在家用伺服器或寬頻上搜尋並跟隨個人最喜愛的高爾夫球員打球。

另一家日本衛星付費電視台WOWOW則預計將從明(2005)年起，採用server-type broadcasting提供VOD服務。用戶只要點選喜愛的節目，receiver就會利用用戶未使用receiver的時段，將節目用HDD recorder錄下。當用戶觀看錄下的節目時，才會啟動收費機制，進行收費。而用戶使用這項服務所需的設備，僅是一台具有HDD錄影功能的衛星數位接收機，該產品目前在日本國內亦以問市。

結論

數位電視將改變未來的生活方式，對於國內熟悉數位電視產業發展的人來說，這句話或許是既熟悉卻又模糊的cliche，是政府和業者談了多年，卻老掉牙的高調。然而對日本來說，卻是正在進行中、築夢踏實的歷程。尤其數位電視本身極可能成為未來家庭數位中心的樞紐，是家庭通往資訊與通訊社會的重要gateway。日本對於廣播和通訊整合的努力及前瞻性的全面佈局，提供了另一個新的思考方向，值得台灣在推動數位電視服務和資訊社會普及的方向上作為參考。

參考資料：

• Hiroshi Asami, “Digital Broadcasting in Japan: HDTV And Mobile Reception As Key Applications,” Ministry of Public Management, Home Affairs, Posts and Telecommunications (MPHPT), Japan. Paper presented in BroadcastAsia 2004 Singapore.
• Shinya Tahata, Hiroshi Asami, “New Services for Digital Broadcasting Data Broadcasting And Server-Type Broadcasting,” Ministry of Public Management, Home Affairs, Posts and Telecommunications (MPHPT), Japan. Paper presented in BroadcastAsia 2004 Singapore.
• TV-Anytime Forum, “Specificaiton Series: S-1 on Phase 1 Benchmark Features (Informative).” Source: TV-Anytime Forum website.
• Yasushi Nomoto, “NHK’s Digital Data Broadcasting System And Services,” NHK, Japan. Paper presented in BroadcastAsia 2004 Singapore.

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[1] ISDB-T全文為“Integrated Service Digital Broadcasting-Terrestrial”，中文為“地面波整合性數位廣播服務”。

[2] 日本總務省，Ministry of Public Management, Home Affairs, aPosts and Telecommunication (MPHPT)，由前身總務廳和郵電省兩個中央單位改制後合併而成。

[3] MPT, Ministry of Posts and Telecommunications.

[4] 10Base-T是Ethernet低速率10M的一種。

[5] 原文為“DTTB ready HDTV sets, which have HDTV display and DTTB STB interface”