编者注：我们刊登 2007 年 2 月刊的这篇文章，是因为向数字电视过渡的问题再次成为新闻热点。
2009 年 2 月 17 日是决定性的一天——届时“数字鸿沟”一词将具有与计算机访问无关的全新含义。届时，全国 1700 个模拟电视台将关闭，实现期待已久的向全数字广播的转换。有线电视和卫星电视观众，或者电视机带有数字调谐器的人，可以继续观看《犯罪现场调查》和《美国偶像》，不会意识到有任何变化。但是，使用带兔耳天线或生锈屋顶天线的传统电视机的 2100 万户家庭（通常是贫困、年迈或居住在美国农村地区的人们）将打开电视，却什么也看不到。
自从彩色电视让黑白电视过时以来，还没有哪项新技术如此迫使消费者更换他们的主要娱乐设备。与模拟广播的可变无线电波相比，数字电视（或 DTV）使用电脉冲精确高效地传输信息。因此，DTV 可以提供令人惊叹的清晰图像，能够显示田野上的每一根草叶或虚构侦探手中持有的勒索信上的文字。由于 DTV 能够在稀缺的带宽中压缩大量信息，它还将实现新的互动功能。例如，它可以让观众在比赛期间调出棒球运动员的统计数据，或观看烹饪节目的食谱。广播公司也将能够在可用带宽中提供更多频道。空出的空间将为公共安全机构在飓风等紧急情况下提供更好的通信，并为下一代蜂窝服务腾出空间。
然而，仍然存在一些棘手的技术问题。即使在我们所知的电视广播结束后，模拟电视的遗留问题仍将伴随我们多年。当固守模拟技术的家庭在考虑完全没有电视的严峻现实时，其他似乎已配备数字化设备的家庭仍将遇到障碍。已经为 DTV 设置好的有线电视系统可能实际上无法提供纯数字信号，因为许多客户较旧的“有线电视就绪”电视机仍然只有模拟调谐器。即使在已经提供数字信号的地区，也出现了服务故障：图像问题甚至带宽拥堵。也许更准确地说，在 2009 年之后很长一段时间，观众将遇到一系列数字鸿沟，包括模拟与数字之间以及不同类型的数字之间。
在 20 世纪 80 年代，当立法机构意识到日本已经拥有高清电视（尽管是由模拟系统产生）时，将该国切换到数字电视的想法首先在国会获得了动力。（关于 DTV 和高清电视 (或HDTV) 之间的差异，存在很多混淆。HDTV 只是 DTV 中更具吸引力的子集，它有一些特殊要求：需要更多带宽来传输、额外容量来存储、更高分辨率的屏幕来显示和更大的显示屏来欣赏。）美国政府继续与竞争制造商进行一系列测试，旨在确定下一代广播系统。最初的结果表明，如果没有压缩，高清广播是不切实际的，而且关于数字电视最重要的事情要知道的是，与模拟电视不同，它可以非常有效地压缩视频。因此，放弃了为更高分辨率而改造模拟广播的想法。
先进电视系统委员会与最初拥有不兼容系统的公司联盟合作，最终成功统一了一个标准。该联盟授权了 18 种 DTV 格式，其中两种（1080i 和 720p）是高清格式，旨在用于宽屏观看。1080i 格式通过传输奇数行，然后传输偶数行，并将它们交错来在屏幕上放置 1080 行。因此为“i”。第二种格式将 720 行逐行放置在屏幕上——即，逐行显示。因此为“p”。（相比之下，模拟广播提供最多 480 条水平线。）关于每种格式的优点的争论仅限于广播工程师和视频爱好者，他们引证了显示更多行（1080i）的空间优势，与显示快速运动 (720p) 的时间优势之间的差异。大多数观众并不关心。
美国首次公开提供的高清广播始于 1998 年，当时高清电视机开始销售。在 20 世纪 90 年代末，预计各电视台将在 2006 年之前放弃其模拟频率。但该计划失败了，因为购买昂贵的数字电视或用于接收信号的机顶盒的人太少，而且高清节目的推出也很缓慢。例如，NBC 从 1999 年开始只提供一部高清剧集《今夜秀》。又过了五年，该电视台才以 1080i 的分辨率播出其所有黄金时段的电视剧和情景喜剧。广播公司几乎没有动力放弃他们的模拟频率。与仅在一年前推出的 DVD 家庭视频格式相比，后者成为消费电子产品历史上最成功的新产品发布，高清电视在销量或公众认知度方面几乎没有表现。
2005 年 3 月，当制造商在华盛顿特区举行高清电视峰会时，模拟广播仍然没有明确的截止日期。但在 2006 年初，乔治·W·布什总统签署了一项法律，强制在短短三年内进行过渡。发生了什么变化？这项立法的名称是一个线索。它被称为《2005 年赤字削减法案》。政府预计，当它拍卖大部分“退回”的 108 兆赫 (MHz) 模拟频率时，将筹集数十亿美元。这次模拟电视消亡的可能性更大的其他因素是，所有屏幕尺寸为 25 英寸或更大的新型电视机都必须配备 DTV 调谐器（并且到今年 3 月 1 日，所有电视机都必须配备，无论屏幕尺寸如何），大多数黄金时段的电视连续剧和所有主要体育赛事都以高清播出，并且大多数有线电视系统都有 4 到 12 个高清频道（尽管这个数字仍然只占其总频道阵容的一小部分）。
漫长的告别 有人认为，联邦法律终止无线模拟电视将比 20 世纪 60 年代彩色电视取代黑白电视更具破坏性。毕竟，那些银色的管子即使在今天仍然可以工作。除非传统的电视机配有数字转换盒，否则不可能做到这一点。对于任何给定的家庭来说，为每台电视增加机顶盒，预计无装饰型号的成本约为 60 美元，这可能是一笔昂贵的支出。
据美国广播电视协会称，仅接收无线信号的 2100 万户家庭总共拥有 4500 万台电视机。如果您将这个数字加到有线电视或卫星电视的家庭中第二台和第三台电视机的 2800 万台，其中只有主电视机连接到付费服务，那么全国大约有 7300 万台电视机可能会在决定性的一天熄灭。（由于许多二级电视机都连接到 DVD 或视频游戏播放器，因此它们不一定会因为无法接收广播而变得无用。）
为了减轻转换造成的经济负担，国会已授权美国商务部的国家电信和信息管理局花费高达 15 亿美元的补贴。从 2008 年开始，那些买不起机顶盒的人将有资格获得两张价值 40 美元的优惠券用于购买。为了录制无线信号，较旧的录像机和数字录像机也必须连接到转换盒，尽管到 2007 年 7 月 1 日，任何包含调谐器（DVD 播放器/录像机、数字录像机、计算机电视卡）的新设备都必须包含 DTV 调谐器。
即使您的电视机可以接收无线数字信号，也不能保证您能看到图像。模拟技术提供了所谓的“优雅降级”：处于边缘接收区域的人们至少可以看到一些内容，即使图像有重影或逐渐消失。DTV 没有那么宽容。你要么接收到信号，要么什么也接收不到。
模拟电视每秒传输 30 次完整图像，从数字角度来看，这是一种带宽的奢侈浪费。另一方面，数字压缩基于以下前提：仅需要传输参考帧和间歇性变化。这就是为什么分配给单个模拟电视频道的相同 6 MHz 可以容纳最多六个标清数字频道，或者可能是一个高清频道的原因。但这也解释了为什么瞬时信号丢失会对 DTV 接收造成如此大的破坏。在没有模拟冗余的情况下，DTV 设备可能会在它接收到的最后一个参考帧上冻结，或者图像可能会分解成不太好看的马赛克，或者直接变成黑色。这些故障都不是优雅的，特别是当它们发生在犯罪节目的凶手被揭露时。
您不必住在距离广播塔 80 英里的山谷中才能感觉到被 DTV 信号抛弃。多径反射仍然是城市中的一个问题；接收器会收到同一广播的多个版本，因为它会从建筑物上反弹。美国使用一种称为 8-VSB（代表 8 级残余边带）的传输标准，该标准比欧洲标准 COFDM（编码正交频分复用）更容易受到信号问题的影响。
得益于更强大的处理器，今天的接收器比数字电视（DTV）早期生产的接收器更能补偿这个问题。较新的接收器使用更高性能的芯片，能够计算更多反射信号，并比早期数字电视接收器中的处理器更快地丢弃它们[参见Philip Yam的“多径清晰之路”，《大众科学》，2005年6月]。但是，当观众切换到来自不同方向的频道时，他们可能仍然需要重新调整室内天线的位置——这种令人沮丧的做法让人回想起大多数家庭拥有屋顶天线或有线电视之前的日子。虽然多径是数字电视的阿喀琉斯之踵，但这个问题仅限于不订阅有线电视或卫星服务的美国家庭的15%中的一小部分。虽然商业支持的“免费”电视值得称赞，但通过订阅获得的更多高清电视节目（包括优质电影、体育和自然频道）已经比无线数字电视提供的要多，而且这种差距可能会扩大。
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双重广播 在截止日期之前，无线电视台将继续在其分配的两个6MHz频率上同时广播模拟和数字信号——联邦政府在过渡期间为电视台提供了额外的数字空间。数字电视频率让广播公司可以做模拟电视无法做到的事情：同时多播多个节目。虽然电视台可以选择将整个6MHz用于高清，但它也可以传输几个标清数字频道。美国广播电视协会声称，即使电视台播放网络高清电视节目，也可以全天候容纳一个标清频道，而不会导致质量明显下降。
那些通过有线电视传输信号的消费者在2009年后仍然无法摆脱模拟信号。运营商希望全面数字化，因为观众如果可以选择，更喜欢观看频道的高清版本。高清电视节目不仅其宽屏格式更适合他们的新电视的16:9宽高比，更不用说他们老化的眼睛了，而且他们还可以看到更多细节。如果《犯罪现场调查》的座右铭是追随证据，那么高清电视的两百万像素（在1920 x 1080屏幕上）指明了道路。然而，对高清日益增长的需求已经成为有线电视和卫星运营商的问题，他们有有限的带宽需要在各种频道和服务之间分配。
有线电视系统可以处理750MHz的带宽，有数百个频道、视频点播、电话服务、宽带互联网接入和互动节目指南争夺传输空间。但即使是最先进的有线电视系统，今天也只向其客户提供大约十几个高清频道。为什么会这样呢？最大的“带宽消耗者”是模拟电视频道，根据有线电视行业研发部门CableLabs的说法，有线电视运营商必须在2009年之后继续传输这些频道。这些线性（持续传输，单向）模拟频道占据了进入家庭的同轴电缆多达550MHz的带宽。有线电视公司无法完全放弃所有模拟频道，并将所有内容转移到带宽效率更高的数字领域，因为存在大量可直接接收有线电视的电视机。数百万观众将有线电视直接插入旧电视机上的模拟调谐器。订阅者租赁的数字有线电视机顶盒确实绕过了他们电视中的调谐器。
因此，有线电视运营商面临着向所有人提供机顶盒，或向拥有多台电视机的家庭提供多个机顶盒的成本问题。或者另一种选择是，这些公司可能会等到下一个十年，届时会有足够多的观众最终将其持久耐用的模拟电视机更换为包含数字电视调谐器以及其他所谓的条件访问系统（如信用卡大小的CableCARD或其仅软件的替代品）的电视机。
管理管道问题的一种方法是调整传输技术。有线电视运营商已经开始采用一种名为交换广播（也称为交换数字视频）的修改后的系统架构。混合光纤同轴电缆系统将具有看似无限带宽的光纤主干带到社区，然后分支到同轴电缆，其限制为750MHz，用于最后一英里，在一个从光纤环出的节点上为300到500户家庭提供服务。传统的信号分配将每个频道并行传输到每个家庭，因此父母可能在一个房间里收看ESPN-HD，而孩子在她的房间里欣赏MHD（MTV的高清版）。但是，在任何特定时间，节点上的大多数频道都没有人观看。
新的方法是仅流式传输该节点上调谐器当时请求的频道。该系统的优点在于，曾经平等分配给热门频道和几乎无人观看的频道的节点带宽，现在可以根据需要腾出空间容纳更多高清频道——因为大多数人可能更倾向于在相同的热门频道中选择，而不是在冷门选项中选择。有线电视行业现在谈论混合光纤同轴系统的部分原因是来自电话公司Verizon和AT&T日益激烈的竞争，它们已经开始在特定社区推出光纤到户（或到户群）。预计在几年内，更多的家庭将能够从他们的“电话”公司获得电视服务。
与有线电视的领地不同，直播卫星（DBS）公司（DirecTV和DISH Network）在全国范围内运营，并且一直以来都具有数字效率。每个订阅者都使用外部调谐器/解码器来接收频道，绕过电视调谐器。但是，随着频道整体数量的增加，网络高清附属机构的数量激增，以及订阅者越来越多地通过卫星接收他们的本地频道，DBS也面临着自身的带宽限制。
DBS通过三种方式应对。首先，它增加了卫星的数量。使用较旧设备的想要获得最近添加的频道的订阅者可能需要购买另一个碟形天线，或者用椭圆形天线替换圆形天线，以便他们可以接收来自天空中多个位置的信号。其次，它增加了点波束的使用，作为最大化可用频率的一种方式。点波束不是将相同的比特雨点般洒在整个大陆上，而是将针对特定都市区的频道窄聚焦。其他点波束则指向其他城市。虽然在每个点波束上传输《实习医生格蕾》有冗余，但该技术有助于保护像ABC这样的附属机构系统，因为本地广告和节目都包含在信号中，就像观众通过无线或有线电视接收节目一样。
最后，卫星系统正在从MPEG-2压缩方案转换为MPEG-4，后者可以容纳大约两倍的频道；观众可能需要用可以解压缩MPEG-4的机顶盒替换其机顶盒。MPEG-4编码效率更高，因为同一场景中的各个对象可以按不同的空间细节级别进行缩放。例如，可以保持重要前景对象（如足球）的完整分辨率，而可以以较低的速率更新不太重要的对象（如背景中的一群粉丝）。这个概念类似于用于MP3音频压缩的感知编码技术，在该技术中，在特定时刻，一种乐器会掩盖另一种乐器；编码过程会丢弃那些无论如何都无法感知的信号，以节省比特并消耗更少的带宽。
最后一步 无论信号如何到达，想要录制节目的消费者在过渡后可能还要跨越另一个数字障碍。录像机的模拟调谐器将无法再录制无线电视频道，尽管它可能与有线电视上仍在传输的模拟频道兼容。有线电视和卫星电视订阅者更有可能租赁或购买具有内置硬盘驱动器的高清机顶盒，以便以最高分辨率录制节目。其他选择包括诸如TiVo推出的新型高清型号的CableCARD硬盘驱动器录像机、具有内置硬盘驱动器的高清电视机，以及——如果观众想在同一设备上播放旧的VHS磁带——也可以录制无线高清电视节目的DVHS机器。
当然，高清电视的倡导者说，数字图像丢失的情况以及获得新机顶盒的不便之处是值得忍受的，因为传统电视无法与高清的惊人清晰度或其将提供的服务相提并论。当2009年2月到来时，有一点是肯定的：电视将永远不一样了。
数字电视概述
经过多年的期待，传统模拟广播的结束日期现在似乎定在2009年2月17日；在那之后，所有广播都将是数字的。
数字广播为消费者提供了诸如清晰的图像和新的信息服务等优势。不再用于模拟广播的频率将可供应急响应团队进行通信，或用于其他用途（例如高级蜂窝系统）。
然而，模拟的遗留问题将在截止日期后的几年内继续困扰新的数字时代。