3-1 電報與電話的發展 3-2 電信發展史 3-3 行動通訊的演變 3-4 廣播技術的發展 3-5 電視的發展 習題 參考文獻

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3-1 電報與電話的發展 3-2 電信發展史 3-3 行動通訊的演變 3-4 廣播技術的發展 3-5 電視的發展 習題 參考文獻 CHAPTER 通訊與傳播 3-1 電報與電話的發展 3-2 電信發展史 3-3 行動通訊的演變 3-4 廣播技術的發展 3-5 電視的發展 習題 參考文獻

3-1 電報與電話的發展 一、電報 在未發明電報(Telegram)以前,人類長途通訊的主要方法包括有:驛送、飛鴿傳書、烽煙與旗語等(如圖3-1)。

驛送是由專門負責傳送信件的人員,乘坐馬匹或其他交通工具,接力將書信送到目的地。建立一個可靠及快速的驛送系統需要十分高昂的成本,首先要建立良好的道路網,然後配備合適的驛站設施,在交通不便的地區更是不可行。使用飛鴿通訊可靠性甚低,而且受天氣、路徑與鴿子的體能所限。另一類的通訊方法是使用烽煙或擺臂式信號機(Semaphores)與燈號等肉眼可見的訊號,以接力方法來傳訊,這種方法同樣是成本高昂,而且易受天氣與地形影響。

在發明電報以前,只有最重要的消息才會被傳送,而且其速度在今日的角度來看,是難以忍受的緩慢。 圖3-1

(一)電報的濫觴 人們對電荷的認識是從摩擦起電現象開始的,此種摩擦起電(Electrification)的現象,遠在西曆紀元前600年,古希臘人即知琥珀與羊毛摩擦後,能吸引輕物。18世紀科學家富蘭克林(Benjamin Franklin, 1706~1790),他將用絲綢摩擦過的玻璃棒上所帶的電荷命名為正電荷,而將用毛皮摩擦過的硬橡棒上所帶的電荷命名為負電荷,這時也開始有人研究使用電來傳遞訊息的可能。

早在1753年,便有人提出使用靜電來拍發電報的可行性,這個構想是使用二十六條電線分別代表二十六個英文字母,發電報的一方按文本順序在電線上加以靜電,接收的一方在各電線接上小紙條,當紙條因靜電而升起時,便能把一篇短文傳送出去。

(二)電報線路與摩斯密碼 首條真正投入使用營運的電報線路於1839年在英國最先出現,它是大西方鐵路(Great Western Railway)裝設在兩個車站之間作為通訊之用,這條線路長13英哩,屬指針式設計,由查爾斯‧惠斯通(Charles Wheatstone, 1802~1975)及威廉‧庫克(William Cooke, 1806~1879)發明,兩人以此發明在1837年取得英國的專利。

美國的薩繆爾‧摩斯(Samuel Morse, 1791~1872)(如圖3-2),大概在這個時期左右也發明了電報(Telegram),並於1837年在美國取得專利。摩斯還發展出一套將字母及數字編碼以便拍發的方法,稱為摩斯密碼(Morse Code),1838年創造了點劃組合的摩斯電碼,使電報機進入了實用階段。後來在美國國會的資助下,摩斯用了約兩年時間建成從華盛頓到巴爾的摩全程64公里的電報線路,1844年5月24日開始通報,揭開了人類通信史新的一頁。

圖3-2

初期的電報只能透過使用架在陸地上的電線(Land Line)通訊,傳送距離有限,到了1850年,首條海底電纜(Cable)橫越英吉利海峽,把英國及歐洲大陸連接起來。到了90年代,各地仍然要透過電線來傳送電報。

(三)無線電電報 尼古拉‧特斯拉(Nikolas Tesla, 1856~1943)等科學家在這個時候開始研究以無線電發送電報。義大利人馬可尼(Guglielmo Marconi, 1874~1937)(如圖3-3)於1895年首次成功收發無線電電報,四年後,即1899年,他成功進行英國至法國之間的傳送,這是首次以無線電進行橫越大西洋的通訊。無線電報的發明使流動通訊變得可能,配備無線電電報機的遠洋船隻,就算在海洋上仍然可與陸地保持通訊,更能在緊急時發出求救訊號。

隨著通訊科技的發展,電報已不再是主要的通訊方法,自從電話網路數位化以後,電報通訊便成為數位通訊網路內其中一種以文字通訊的應用,在傳真機普及後更被傳真所取代。當網際網路及行動通訊日漸廣泛使用以後,電報更進一步被電子郵件及簡訊所取代,現在一般人已不會使用電報通訊,早期傳統的電報新聞(即電訊新聞稿)亦已由傳真、網際網路及行動電話的簡訊所取代,只有在一些很特別的舊有應用環境下,才會偶然看見使用電傳打字機的電報業務。

圖3-3

二、電話 (一)電話的濫觴 1876年,美國人亞歷山大‧葛拉漢‧貝爾(Alexander Graham Bell, 1847~1922)(如圖3-4)發明了電話(Telephone),這是一種使聲音能夠經由電線傳到遠方的裝置。在這個時期,貝爾的不少朋友卻希望他繼續鑽研電報術,但貝爾不以為然,他心裡唯一惦記的事,就是要完成人聲傳遞的工作。

圖3-4

他首先嘗試在一根導線上,連接由帶電蘆葦組成的兩個豎琴模樣集合的「諧和電報」,每根蘆葦在導線的那一頭都有同頻率的對應者,貝爾把兩個豎琴掛在磁性薄膜上,該薄膜是模仿人耳的一種裝置。有一天,貝爾的助手擺弄夾住的蘆葦,而貝爾卻從導線上聽到了鄰室傳來的撥動的弦音,他記下此事,進一步實驗。在實驗過程中,貝爾遇到不少困難,但他得到了愛迪生(Thomas A. Edison, 1847~1931)等著名科學家的指導與幫助。

1876年3月10日,貝爾透過送話機喊道:「沃森先生,請過來!我有事找你!」在實驗室裡的助手沃森聽到召喚,像發瘋一樣跑出實驗室,奔向貝爾喊話的寢室去,他一路大叫著:「我聽到貝爾在叫我了!我聽到貝爾在叫我了!」如此,人類便有了最初的電話,揭開了傳播史嶄新的一頁。 1877年,第一份用電話發出的新聞電訊稿被發送到波士頓《世界報》,標誌著電話為公眾所採用,隔年(1878年),貝爾電話公司正式成立。

(二)碳感應電流電話機 1820年代法拉第(Michael Faraday, 1791~1876)以實驗發現了導線在磁場中運動時會有電流產生的現象,此即所謂的「電磁感應」現象。電話機初期是利用電磁原理製造的(如圖3-5),1884年愛迪生發明以碳感應電流的電話機,這是以碳產生的電阻變化使聲音傳送出去,就結構而言,送話器幾經改良,其傳送原理雖有改變,但受話器仍運用電磁的作用。

由於電磁式的送話器感應度不良,送出的聲音不清晰,愛迪生等人對貝爾電話的結構進行了革命性的改革,這時電話才逐步達到完善的地步。

圖3-5

時至今日,隨著科學的迅速發展,無線電、固網電話、行動電話、網際網路甚至視訊電話等相繼出現,在現今資訊發達的年代,人們要求迅即掌握各類訊息,電子通訊技術拉近了人與人之間的距離,深深改變了人類的生活方式,以下將人類信息傳播發展簡史整理如表3-1:

表3-1

表3-1

3-2 電信發展史 一、電信事業的主角「電話」 電信不僅是一門專業的事業,其技術演進的過程更是科技發展中重要一環,因此,對於在整體電信發展過程中,最先出現也最基本的工具,即為電話(Telephone)。

電話的基本結構為可分為送話器(話筒)與受話器(聽筒)。送話器可將聲音轉為電流,受話器則將電流轉回聲音(如圖3-6)。當使用者按鈕撥號時,電話機內就會產生高週波與低週波的交流電,可將對方的號碼傳送到交換機上,接通對方的電話,再透過交換機,把電話傳送到對方。

而近幾年來,電話不單只是用來通話,更可以結合電腦進行各項運用,例如:自動語音查詢、客服系統與車票的訂位等。大家都知道,電話按鈕除了0到9這十個按鍵外,還有其他按鈕,其中「#」與「*」這兩個按鈕,可將長串的號碼改為三個一組用於計算,例如:部分的加值型電信服務操作過程中,需要特殊的設定及輸入時,便會結合電腦系統而運用到。

圖3-6

有了電話,人們可以遠距離進行交談,最早的商用電話局於1878年設立於美國紐黑文市,有21家用戶,1880年許多城市之間也架設了電話線,開通了長途電話。早期的電話機非常簡陋,通話的聲音不是很清晰,通話的距離也不遠,自從碳粉送話器的發明與傳輸話音的單鐵線改用雙銅線後,使得通話品質與距離均有所提升。

二、通訊技術的演進 (一)短波通訊 1906年福里斯特(L. De Forest, 1873~1961)發明了三極真空管以後,利用真空管製成的擴音機實現了長距離電話通信。真空管應用於無線電通信以後,更推動了無線電通信和無線電廣播的發展,越洋通信採用短波無線電,比海底電報電纜更為經濟方便。

在這期間,電話交換技術也有很大的發展,最初採用磁石電話交換機(如圖3-7),最多只能有幾百號電話用戶,隨著用戶的增加,出現了共電式電話交換機,可有幾千號用戶。1918年出現了載波電話,在一對銅線上可開通4路電話,1941年開始使用的同軸電纜上可以開通480路電話,隨後發展至1800路、2700路甚至1萬多路電話。

圖3-7

(二)微波通訊 50年代初,無線電通信採用微波通訊方式(如圖3-8),由於它建設速度快、成本低、可節省大量銅和鉛,又能越過無法鋪設電纜的地區等,很快就被各國採用。在微波線路上也可裝用1800~2700路載波電話,始得通信能力大大提高。

同軸電纜和微波串接通信的發展,為建設全國自動長途電話網奠定了基礎,許多國家如美國、日本與英國等都在50~70年代建成了全國長途電話自動化網路,由於衛星通信的發展和海底同軸電話電纜的建成,國際電話的自動化在60~70年代也得到普遍的推廣。

圖3-8

(三)光通信時代 光通信時代的來臨是由於1960年美國物理學家梅曼(Theodore Harold Maiman, 1927~2007)利用紅寶石震盪發明了雷射光(Laser)而正式揭開序幕。 光通信系統可分為三大部分,一是以發光元件為主的發送器,二是以光導纖維或光纜當傳輸線,三是以檢光元件為主的接收器。目前發光元件有雷射二極體與發光二極體兩種,光導纖維一般稱為光纖(Optical Fiber),而檢光元件主要採用光電二極體(Opto-electric Diode)。

圖3-9是一個很簡單的光通信說明實例。圖左的人打電話,藉著電話內部線路,將他的聲音信號轉變成或強或弱的電流,然後依照電流的強弱來控制雷射二極體與發光二極體的開關,以產生或明或暗的光波信號,這稱為調變。發送端將明暗明暗的信號由光纖或光纜導引到接收端。接收端有以光電二極體為主的光偵測器,能夠接收光波信號並且轉換成原先的電波信號,這稱為解調。右端電話內部線路再將或弱或強的電流轉變成相對的聲音,這樣就構成了一個基本的光通信系統。

圖3-9

三、我國電信發展沿革 我國電信事業之創辦,最早是由清朝直隸總督李鴻章奏請設置「南北洋電報」,經清廷批准,於光緒7年(1881年)3月起,創設由天津陸路循運河以至江北,越長江至鎮江抵達上海之津滬電線(如圖3-10)。

此一工程歷八個月竣工,於1881年12月28日開放收發電報,並在天津成立電報總局,又設分局於大沽口、天津、濟寧、清江浦、鎮江、蘇州與上海等七地,這開啟了我國電信事業之發展,民國36年政府明令公布1881年12月28日這一天為「電信紀念日」。

圖3-10

光緒12年(1886年)臺灣巡撫劉銘傳創設臺灣「電報總局」於臺北,建設完成南北縱貫陸線與安平至媽宮(今澎湖馬公)段以及滬尾(今淡水)至福州川石山段之海線,並分別設立臺南、安平、旗後、澎湖、彰化、臺北、滬尾、基隆、新竹與嘉義等十局開辦電報業務(如圖3-11),此為臺灣電信事業之發展起始。

值得一提的是,據史料記載,劉氏在光緒12年委託怡和洋行簽約闢建淡水通往福建福州川石山這條海底電纜,全長約一百一十七浬,翌年8月23日完工,這條電纜代表當時最大、最重要的科技,也是臺灣開發的轉捩點,自此臺灣可以與大陸、甚至與世界接軌。

圖3-11

四、我國電信業務自由化的過程 民國32年政府成立電信總局,各地之電報局改稱電信局;民國35年臺灣郵電管理局成立;民國38年成立臺灣電信管理局,同年並設立臺北國際電臺,分別經營國內、國際電信事業,開始臺港與中美無線電話;民國40年成立電波研究所;民國56年設立電信技術訓練中心;民國58年因應業務之擴大,將國際電臺改組為「國際電信局」,將電波研究所改組為「電信研究所」。

後為適應未來業務之需要,提高營運績效,電信總局乃於民國70年初公布「交通部電信總局組織條例」,並於5月改組電信事業為電信事業營運機構和電信事業支援機構兩大部分。民國70年電信事業改組時,依該《組織條例》設置臺灣北區電信管理局、臺灣中區電信管理局與臺灣南區電信管理局,經營室內電信事務。電信總局於80年9月成立「電信組織公司化推行配合小組」,並制定「電信三法」,使得電信監督與電信營運兩個單位分離。

民國85年7月1日我國電信改制,另成立國營之中華電信股份有限公司,負責電信事業經營,隸屬於交通部。中華電信股份有限公司成立後,主要業務包括固網通信、行動通信、數據通信三大領域,並提供語音服務、專線電路、網際網路、電子商務及各項加值服務。在總公司另設有北、中、南電信分公司,H及行動通信、數據通信和國際電信分公司,並附設電信研究所和電信訓練所,以研究、開發電信相關科技,並辦理人才遴選、培訓等業務。

民國89年9月,依據公營事業移轉民營條例,中華電信股份有限公司開放釋股,並於民國94年8月完成民營化。有關我國電信自由化的發展過程中所開放之業務,請參考圖3-12。

圖3-12

3-3 行動通訊的演變 一、行動通訊發展的初期 上一節所介紹的電報或電話,其接收裝置需要固定在一個位置,因此標榜可以隨身攜帶與接收語音等信息的裝置,隨著科技的發展因應而生,這個裝置稱為手機(Cell Phone, Mobile Phone),又名為移動電話、手提電話、無線電話、行動電話、攜帶電話與流動電話等。這個行動通訊裝置早期因為技術不純熟且產品價格昂貴,因此只有少部分人才買得起,所以又有大哥大的俗稱。

手機除了實現將電話帶著走的理想,更可以利用衛星(Satellite)在國際漫遊打越洋電話,也可以使用手機來收取電子郵件(E-mail)及查詢即時之生活資訊,有些國家甚至還有以行動電話來代替信用卡的轉帳功能。

手機能實現隨處可撥打、隨處可接聽與提供各種即時與效率的附加功能,這些特色都不是傳統電話能取代的。拜科技的進步之賜,手機的附加功能必須要有一組行動通訊系統群體所組成,這個通訊群體包含了三個部分:手機製造商、系統業者(即基地臺業者)與軟體開發業者等。

在介紹手機這個行動通訊裝置的演變之前,我們先介紹一下出現在民國81年到84年期間,大概是五、六年級生都曾經使用過的呼叫器,又叫做Call機(或B.B. Call,如圖3-13)。Call機是一種會嗶嗶叫的機器,當你有急事想要某人趕快回電給你時,偏偏他人在外面或是不知道在哪個房間,這時候打Call機的門號並輸入想要他回你的電話號碼,在不到半分鐘內那個機器就會嗶嗶叫,同時在Call機的液晶螢幕上顯示出你請他回給你的電話號碼。

在還沒有手機出現前最常使用Call機的族群有主管、醫師與業務員等。他們的共同特色是會跑來跑去,且為決策者,因此Call機的出現就很方便,如果沒有Call機,那麼在偌大的醫院中要找到某位醫生,可能要透過全院廣播才找得到人。

圖3-13

然而,因Call機尚未進步到能夠傳中文的地步,大家只好在數字上玩把戲。為了區分,每個人的號碼可能會變成「AAAA. 01」或「AAAA 然而,因Call機尚未進步到能夠傳中文的地步,大家只好在數字上玩把戲。為了區分,每個人的號碼可能會變成「AAAA*01」或「AAAA*02」這種模式,才能知道是誰在Call他,還有要傳達簡短信息則需要使用特殊數字的組合,例如「我愛你一生一世」可以輸入「5201314」等代號。

二、行動通訊系統的發展 (一)第一代行動通訊系統 第一代行動電話網路(1G),是指以模擬信號的行動電話,全世界第一臺手機是由美國摩托羅拉(Motorola)公司的庫柏博士(Martin Cooper, 1928~)研製出來的(如圖3-14)。由於當時電池容量的限制,加上模擬調製技術需要體積龐大的天線和集成電路等等,以致這種手機外表四四方方,只可移動但是無法隨身攜帶。

當時很多人稱這種手機為「磚頭」或是「黑金剛」等。第一代行動電話只能進行語音通信,收訊效果不穩定,且保密性不好,其無線頻寬利用並不十分充分,此種手機類似於簡單的無線電發射與接收雙工電臺,通話鎖定在一定頻率,所以使用可調頻接收器就可以竊聽通話。

圖3-14

(二)第二代行動通訊系統 九○年代後期,電子電路技術的進步使得手機的價格大幅下降,1996到1997年使用最廣是第二代手機(2G),它是以全球行動通訊系統(Global System for Mobile Communications),即GSM的通訊標準為主,這也是第一個已經在商業運作的數位蜂巢系統。

GSM較以前標準最大的不同,是它的信號和語音通道都是數位的,GSM的主要優勢除了提供更高的數位語音品質外,還可以收發簡訊、MMS(彩信、多媒體簡訊)與無線應用協議(WAP)等,第二代GSM網路結構與手機外型如圖3-15。

圖3-15

圖3-15

在第二代中,為了適應網際網路通訊的需求,一些中間標準(2. 5G)也在手機上得到支援,所謂2 在第二代中,為了適應網際網路通訊的需求,一些中間標準(2.5G)也在手機上得到支援,所謂2.5G是夾在2G與3G中間的手機通訊技術規格的過渡期。它是一種比2G連線速度快但又較3G慢的一種通訊技術規格。例如:2.5G支持彩色信息業務的GPRS(General Packet Radio Service)與上網業務的WAP(Wireless Application Protocol)服務,以及各式各樣的Java程序、PDA、遊戲機、MP3、照相機、錄音與GPS等功能,其發展的趨勢已經朝向帶有手機功能的PDA。

(三)藍牙傳輸技術 藍牙(Bluetooth)是一種短距離的無線通訊技術,如筆記型電腦、PDA與手機等電子裝置彼此可以透過藍牙而連接起來,省去了傳統電線的連接方式(如圖3-16)。透過藍牙配適器內晶片上的無線接收器,使得許多電子產品能夠在約十公尺的距離內彼此相通,傳輸速度可以達到每秒鐘1百萬位元組。以往紅外線介面的傳輸技術,需要電子裝置在視線之內的距離且沒有遮蔽物才行,而現在有了藍牙技術,這樣的麻煩也可以免除了。

圖3-16

由於現在使用移動終端的用戶數量不斷增長,而現有的GSM通信系統已經很難維持這麼多通信用戶的正常工作了,常常會出現語音失真大以及無線資料傳輸速度緩慢等問題,為此人們不得不尋求一種更新的通信網路系統來替代陳舊的通信系統。

(四)第三代行動通訊系統 3G(Third Generation)表示第三代移動通訊技術,面向高速、寬帶數據傳輸,國際電信聯盟(ITU)稱其為IMT-2000(International Mobile Telecommunication),最高可提供2Mbps的數據傳輸速率,主流技術為頻寬展開技術即CDMA(Code Division Multiple Access),展頻系統將傳輸資訊(通常是語音)所需的頻寬展開至非常寬的無線電波並由空中介面傳輸,它具備保密性好、抗干擾、話音清晰等優異性能。

其代表有寬頻分碼多工多重存取WCDMA(歐、日)、CDMA2000(美)與TD-SCDMA(中)。 因為3G時代是以「看」電話為主,所以影像傳輸是3G的最大特色。消費者不但可用3G打影像電話,看得到對方進行雙向視訊,也可在手機上看電視、電影預告片,還可以下載全曲音樂,此外,由於3G系統的整合,國內的3G門號還可以原號原機漫遊日本,相當方便。

第三代行動電話除了能提供語音通訊以外,也可以進行數據資料的傳輸,同時傳輸的速度最低為384Kbps,且最高頻寬為2M,藉由頻寬的大幅提升,利用行動電話進行影像與多媒體檔案的傳輸及融合是大勢所趨,而行動網路成為下一代網路通信技術市場的發展重點,也是個不爭的事實。

以現有的行動通信技術發展現況來看,誰能擔任下一代網路通信技術的重任呢?目前的3G技術可說差強人意,而無線區域網路WLAN(Wireless Local Area Network)雖然在小規模區域能實現最高達54Mbps的傳輸數率(如圖3-17),但其在覆蓋漫遊以及支援語音等方面仍存在著嚴重的不足,因此第四代(4G)行動通訊技術也就因應而生。

圖3-17

(五)第四代行動通訊系統 4G即第4代行動通訊(4th Generation),也是3G延伸進階後的通訊服務;4G以全IP網路整合Internet與現有的行動語音服務,比起前幾代行動通訊,連線更穩定,上網速度更快也更節能。目前世界各國皆積極推動建設4G,2006年韓國、2008年美國、2008年俄羅斯,至2010年共有59個國家共148家營運商開始提供4G行動上網服務,而臺灣也在2014年正式進入了4G時代。

4G網路平均傳輸速率能達到100Mbps以上,是現有3G網路系統行動速率的5倍以上,例如下載一部HD影片,3G要5分鐘,4G可能只要30秒。另外,在頻寬加大下,4G的服務內容將可包羅萬象,有高畫質行動遊戲、行動電影、影像電話、聯網家電、高畫質多頻道電視廣播等等,因此4G幾乎能夠滿足所有用戶對於無線服務的要求,由圖3-18我們可以暸解由1G進展到4G的傳輸功能的比較。

圖3-18

(六)行動臺灣計畫 「行動臺灣計畫」(M-Taiwan)是臺灣新十大建設計畫之一,該計畫在民國94年6月由立法院通過,其內容包括「寬頻管道建置計畫」及「行動臺灣應用推動計畫」(如圖3-19),其中「寬頻管道建置計畫」由內政部負責執行,主要是負責寬頻管道建置,作為鋪設光纖網路之用;

至於「行動臺灣應用推動計畫」則由經濟部負責執行,希望藉無線寬頻網路的廣建,加速新興無線寬頻應用服務的興起,進而帶動資訊與通信產業的發展,M-臺灣計畫的目的是希望打造世界第一的雙網應用服務環境,帶動第三個兆元通訊產業發展。

圖3-19

3-4 廣播技術的發展 一、人類傳播方式的演進 人類的傳播(Communication)是先有面對面傳播,再發展至透過媒介的傳播。傳播媒介的演進先是出現書籍、報紙與雜誌等書寫類媒介,接下來是電訊媒介,在電訊媒介中,是先出現有線傳輸的電訊媒介,例如電話等,再有無線傳輸的電訊媒介,例如廣播、電視與人造通信衛星等。

所以由口語傳播進入書寫傳播再由書寫傳播進展到電子傳播,是人類傳播方式發展的一大轉捩點。首先在文字發明方面,先由簡陋的圖畫變為象形文字,而後轉為今天繁雜的文字體系;在媒介工具及書寫記載物品方面,由石柱、石壁,進展到竹片、皮革再到造紙;而在印製技術方面,則由徒手雕刻、手抄文字的記載方式再進展到大量印刷。

由書寫傳播到電訊傳播則又向前邁了一大步,這個方面分為有線與無線媒介的傳播。有線傳輸電子媒介的線路先由普通銅線電線換成同軸電纜,再發展出光纖(Optical Fiber)電路;無線傳輸電子媒介則由低頻、中頻、高頻、超高頻到極高頻的逐漸開發運用,而傳播內容也由聲音的廣播一直進展到全彩高畫質影像的放送等。

廣播(Broadcasting)是透過導線或無線電波(Radio Waves)傳送聲音與影像,為具有多種功能的現代化傳播工具。從傳播媒介的方式看,廣播分為有線廣播與無線廣播兩大類:有線廣播透過導線傳送節目;無線廣播透過無線電波傳送節目。從傳播的內容來看,廣播也可分為廣播與電視兩大類:僅僅傳送聲音者為聲音廣播,簡稱廣播;同時傳送聲音與影像者為電視廣播,簡稱電視(Television)。

在新聞傳播領域,廣播電視傳播資訊的時效性和廣泛性超過其他任何大眾傳媒,然而,廣播的缺點就是聲音或影像的出現稍縱即逝且要按節目表時間收聽收看,另外就是接收的天線裝置價格較高等。

二、無線廣播的濫觴 1906年,加拿大的工程師費森登(Reginald Aubrey Fessenden, 1866~1932)成功地發出一個連續載波,它可以改變震盪頻率,這是人類歷史上第一次聲音無線傳播的實驗,當時廣播播放亨德爾的《舒緩曲》,這讓聽慣嘀滴答答摩斯電碼聲的電報員首次聽到無線音樂廣播,因此,費森登被尊稱為「無線廣播之父」(如圖3-20)。

圖3-20

1920年10月美國匹茲堡市私人經營的KDKA廣播電臺取得政府發放的營業執照開始播音,這成為美國也是世界上第一家正式廣播的私營商業廣播電臺(如圖3-21),之後1922年美國、英國、德國與蘇聯紛紛開辦廣播,直到1925年,正式開辦廣播的國家超過20個,這段期間廣播事業在全世界迅速發展。第二次世界大戰前,廣播電臺主要集中在歐美國家,直至戰後,隨著亞洲、拉丁美洲與非洲等廣大國家紛紛取得獨立,廣播事業在這些國家也同時迅速發展起來。

我國最早的廣播電臺在民國16年(1927年)由交通部於天津成立,迄今已有80幾年的歷史。 圖3-21

三、無線廣播技術的發展 (一)二極體與三極真空管電路 廣播技術的大幅進展主要是因為進入20世紀後,無線電技術的研究和實驗在更廣闊的範圍進行,取得了快速的進展,尤其是1904年英國人弗萊明(J. Fleming, 1849~1945)發明的二極體與1906年美國人德‧福里斯特(L. De Forest, 1873~1961)發明的三極真空管等元件,對廣播具有決定性的作用。

二極體具有整流和濾波兩種功能,三極真空管則又增添了放大電流的作用,利用三極真空管可將電路中的弱電流放大成強電流,解決了無線電的發射功率與接收等問題。德‧福里斯特還使用三極真空管成功研製真空管振盪器(Vacuum Tube Oscillator),用它產生高頻電磁波,解決了無線電的發送問題。後來又把許多放大三極真空管串聯起來,製成多級放大器,再與振盪器配合,製成了強力無線電發射機。

無線電廣播是在電波上載荷聲音信號,真空管所取得的成果之一,就在於獲得了一種具有一定振幅和頻率的連續電波。利用真空管形成的連續電波,可以人為地改變載波的振幅和頻率,使其能夠載荷對人有用的資訊。第一次世界大戰期間,交戰雙方廣泛使用了無線電通信和無線電話。

1918年美國的愛德溫‧霍華‧阿姆斯壯(Edwin Howard Armstrong, 1890~1954)改進了無線電接收機的線路,發明了超外差電路,這一方式可防止兩個頻率相近的信號在接收機中發生干擾,進而能夠保證接收機接收各個不同頻率的廣播。

(二)調幅與調頻 廣播電臺依聲音訊號調變方式可分為調幅(AM)與調頻(FM)等兩系統(如圖3-22),所謂調幅(Amplitude Modulation, AM)是指調整讓電磁波的振幅隨著聲波的振幅強弱而改變(振幅隨時間改變),但所傳送電磁波的頻率不變,因此當聲波壓力最大時,振幅也最大,當聲波壓力最小時,振幅也最小,當聲波完全消失時,並沒有電磁波傳送出去。

而調頻(Frequency Modulation, FM)是指調整讓電磁波的頻率隨著聲波的振幅強弱而改變(頻率隨時間改變),所傳送電磁波的振幅則不改變。當聲波壓力最大時,頻率也增加最大,當聲波壓力最小時,頻率也減少最小,當聲波完全消失時,所傳送的頻率就是電臺的頻率。

圖3-22

調幅電臺的優點是傳播距離長,調頻電臺的優點則是收聽的音質佳,第一座調頻電臺於1940年在美國成立,我國則於民國57年設立第一座調頻廣播電臺。從20世紀40年代起,陸續產生了新的廣播形態,主要是調頻廣播的出現,它與中波廣播相比,調頻廣播具有以下明顯的優越性:

1. 可以做高傳真廣播,聲音優美動聽、比較容易實現身歷聲廣播。 2. 調頻方式具有較高的抗電磁干擾能力。 3. 調頻廣播頻段可以容納大量發射機,播出多套節目。 4. 調頻廣播發射臺的服務範圍比中波發射臺大得多。

正因為這些特點,許多國家都已把調頻廣播作為國內廣播的主要收聽方式,通常一般調幅(AM)電臺的頻率在550 kHz~1600 kHz,而調頻(FM)電臺的頻率則在88 MHz~108 MHz。

(三)廣播接收機 廣播接收機通常稱為收音機(Radio),1906年美國人德‧福里斯特(L. De Forest, 1873~1961)發明真空電子管,這是真空管收音機的始祖。在1922年美國大約只有不到10萬臺收音機,10年後(1932年)已達到350萬臺,又過了10年(1942年),上升到1300萬臺。

初期接收廣播的機器有礦石收音機和使用1~5支真空管的收音機。直到1948年貝爾實驗室正式成功研製電晶體(Transistor),這一成果是無線電技術發展史上又一新里程碑,因為電晶體對電子工業產生了革命性的影響,很快在收音機、電視機的生產中,立即採用電晶體代替真空管,廣播收音機發展到半導體階段(如圖3-23新力(SONY)公司於1955年推出全世界第一臺半導體收音機TR-55)。

此時,收音機開始真正地普及,廣播也成為最適合於貧窮國家的大眾傳媒,特別是地處偏遠和基礎設施落後的地區。 圖3-23

(四)數位音訊廣播 數位音訊廣播(Digital Audio Broadcasting, DAB)最早起源於德國,1980年德國開始發展研究數位音訊廣播,這一項新的廣播傳輸技術,同時也是一項有別於傳統所熟知的AM與FM廣播技術,它可以透過衛星或地面發射站,以發射數位訊號來達到廣播之目的,以其具有CD音質之傳輸技術,建構了第三代廣播新紀元,同時又能以數據訊號傳輸各項資訊,這無疑是未來廣播之新利器。

數位音訊廣播(DAB)將取代目前的調幅(AM)及調頻(FM)廣播,掀起第三代的廣播革命。 1. 抗外界電磁干擾因素。 2. 不受電波傳輸時會衰弱的影響。 3. 收音機快速移動時接收不受影響。 4. 所發射的聲音品質良好。

5. 發射功率低。 6. 可同時傳送六個CD音質的立體聲節目或同時傳送數位服務資訊。 7. 具顯示螢幕(Display)可讀取各項圖文資訊。 8. 發射頻寬可以充分使用。 目前數位廣播結合了電腦網路、3G通訊與GPRS等多媒體功能,提供了更多元及便利的服務(如圖3-24)。

圖3-24

3-5 電視的發展 一、電視傳播技術的演進 (一)電視機的原理 3-5 電視的發展 一、電視傳播技術的演進 (一)電視機的原理 電視理論的提出是由德國的科學家尼伯科(Nipkow Paul G, 1860~1940)於1884年發明「掃瞄金屬板」(Scanning Disc)開始。

尼伯科23歲在柏林工科大學讀書時就認定,如果用一塊金屬板,板上鑿有規則的無數細小孔洞,讓光透過便可成無數光點,因光點有陰暗光亮的不同,則會形成影像,而光的亮度就由電流強弱來處理,這樣人們就可以藉著電流傳送,看到另一地方的影像,這種使畫面重現的方式稱為「機械式掃描法」,被公認是最早的電視原理。

英國的馬克士威(James Maxwell, 1831~1879)在1864年就曾發表電磁波存在的理論,到了1887年,德國物理學家海尼.赫茲(Heinrich Hertz, 1857~1894)的實驗證實了電磁波像光波一樣可以在空氣中傳播。隔年有位科學家叫斯特‧樂托(A G Stoletov, 1839~1896)發明光電管(Photoelectric Cell),這是一個由真空玻璃管,內壁塗以鹼金屬的陰極和一個相對前方位置的網狀陽極所組成的裝置。

接著,1897年德國科學家布勞恩(Karl Ferdinand Braun, 1850~1918)發明了電視機的重要映像裝置,叫陰極射線管(Cathode Ray Tube),簡稱CRT(如圖3-25)。布勞恩與發明無線電報的馬可尼一同榮獲1909年的諾貝爾物理學獎。

圖3-25

(二)黑白電視機的發明 1920年代電視技術從研究階段進入了實驗應用的階段,1925年英國科學家貝爾德(John Logie Baird, 1888~1946)綜合先前各國科學家對電視方面的技術,最先研發出黑白電視機。貝爾德使用一個上有小孔的轉盤將攝影來的影像光影轉變成電子訊號,再以接收器轉換投映在螢幕上,製成了第一個電視發射和接收設備之解析度最高的電視圖像,且是人類有史以來最早的「電視播放影像系統」(如圖3-26)。

1926年1月26日,貝爾德邀請英國皇家科學院院士們觀看他將整個人物影像用電線傳訊到英國廣播公司(BBC)電臺,再由電臺以無線電波發射在貝氏實驗室中,電視機就可以收視到清楚的黑白影像,這是世界上第一座電視臺,於是後人尊稱貝爾德為「電視之父」。

圖3-26

1929年美國籍俄人科學家茲沃金(V. k Zworykin, 1889~1982)(如圖3-27)改善了他的老師—俄國聖彼得堡大學教授羅辛(Boris Lvovich Rosing, 1869~1933)所提「全電子式電視」構想,製成新進現代化「攝影電子真空管」的電視攝影機。其組成圖像的解析度可以達到500條以上,他的發明穩定了日後電視攝影機和電視接收的成像原理與基礎,故他被美國尊為「現代電視之父」。

圖3-27

(三)彩色電視機的發明 然而人們對於黑白電視的出現並未感到滿足,當然希望能夠觀看到更接近現實情景的畫面。後來,人們根據紅、綠、藍三種基色光相加可得到不同彩色感覺的原理,開始彩色電視的研究。1940年,匈牙利人波德‧戈德馬(Peter Goldmark, 1906~1977)發明了彩色電視機,而後電視的技術才正式走向了彩色的時代。

彩色電視的畫面是由光的三原色(紅、藍、綠)交織而成(如圖3-28),其方法是將物體的色彩經過攝影機裡的濾光裝置分析出三原色後,分別調變成為電子訊號來傳送。當訊號從發射端(電視臺)傳送到接收端(家庭中的電視機)時,再藉由彩色電視將這些訊號分析投射出來,這樣的彩色電視技術讓我們坐在家中就可以看到好幾公里外所傳送給我們的節目、新聞或是資訊等的彩色畫面。

圖3-28

電視這個複雜又神奇的裝置,是經由許多科學家日積月累的研究與改良所得到的成果,這些研究讓我們的生活更進步,也讓我們有更多的選擇,而我們也希望在不久後的將來,人們能夠把電視的功能發展得更加完備,讓人類的資訊社會更多采多姿。

電視臺或廣播電臺將影像及聲音轉換成電子訊號,透過無線電發射機形成無線電波,經由天線發射出去,而位在遠地的觀眾和聽眾可利用電視機的天線及收音機接收無線電波,還原成原來的影像及聲音,這就是電視廣播的發射及接收的原理。無線電視是將調幅、調頻及電視三種廣播發射電波如下表3-2的方式分配頻率,使得電波在天空中傳送時彼此不會相互干擾。

表3-2

二、我國電視的發展與監管體系 (一)我國電視的發展 我國首家無線電視臺為臺灣電視公司,係於民國51年成立,其後中視與華視於58年和60年相繼成立,民視則於86年6月11日開播,成為我國第4家無線電視臺。另外,作為提供公共議題討論空間並提高我國電視節目製作水準與服務弱勢族群的公共電視臺則於87年7月1日成立。

國內無線電視所使用的無線電波段為VHF、UHF和VL,臺視、中視與華視以VHF波段廣播,民視則以較VHF頻率稍低的VL波段廣播,而公共電視臺則以UHF波段廣播。另外,數位電視的頻率範圍則屬UHF波段。若是想收看衛星廣播,則需加裝BS或CS天線,無線電視各種收視的天線種類如圖3-29。

圖3-29

國內電視的收視來源分為無線與有線兩大系統,五家無線電視臺目前播出二十個無線數位頻道,後續的無線數位頻道釋照案如果全部順利釋出,未來無線數位頻道將會超過四十個,因此民眾只要花費數百元安裝機上盒即可免費收視,甚至有些液晶電視已內建數位機上盒,不需要另外安裝。由於是免費收視,這將可跟每個月收費五百至六百元的有線電視相抗衡。

同時政府機關已於2012年將無線電視全面數位化,截至2014年4月,有線電視數位化也已跨越50%大關,預計2017年可達100%,即未來無論有線或無線電視,將全部採取高畫質電視(High-definition Television, HDTV)規格。

(二)我國通訊傳播的監管體系 由於數位科技快速發展,網際網路、通訊科技與傳播媒體等領域匯流日深,服務的形態不斷推陳出新,改變了人類的傳播行為與生活方式,更導致大眾傳播媒體所衍生的問題愈來愈多樣且愈複雜化。為因應此一科技發展趨勢並有效兼顧全民之權益及產業蓬勃發展,政府於民國93年制訂公布「通訊傳播基本法」,在各界努力下於95年2月22日正式成立國家通訊傳播委員會(National Communications Commission ),簡稱NCC。

NCC是國內電信、通訊與傳播等訊息流通事業的最高主管機構(前述監管有線電視及無線電視數位化的政府機關即為NCC)。 依「國家通訊傳播委員會組織法」規定,自國家通訊傳播委員會成立之日起,國內通訊傳播包括「電信法」、「廣播電視法」、「有線廣播電視法」與「衛星廣播電視法」等相關法規,其主管機關均變更為國家通訊傳播委員會。

依NCC組織法第3條的規定,其所職掌之業務範圍包括以下項目: 1. 通訊傳播監理政策之訂定、法令之訂定、擬訂、修正、廢止及執行。 2. 通訊傳播事業營運之監督管理及證照核發。 3. 通訊傳播系統及設備之審驗。 4. 通訊傳播工程技術規範之訂定。 5. 通訊傳播傳輸內容分級制度及其他法律規定事項之規範。 6. 通訊傳播資源之管理。

7. 通訊傳播競爭秩序之維護。 8. 資通安全之技術規範及管制。 9. 通訊傳播事業間重大爭議及消費者保護事宜之處理。 10. 通訊傳播境外事務及國際交流合作之處理。 11. 通訊傳播事業相關基金之管理。 12. 通訊傳播業務之監督、調查及裁決。 13. 違反通訊傳播相關法令事件之取締及處分。 14. 其他通訊傳播事項之監理。

未來國家通訊傳播委員會將以「促進通訊傳播健全發展、維護國民權利、保障消費者利益、提升多元文化」為四大施政主軸,持續積極改善並提升整體通訊傳播的市場與環境,希望能帶領國人進入嶄新的優質生活。