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电视图像显示技术解析:逐行扫描和倍频扫描

时间:2011/7/3 13:32:22 点击:2546

无论CRT、LCD还是等离子体显示屏,要想把模拟电视信号变成图像显示出来,不可能是一幅画面同时出现,而是一行一行地进行电-光的转换,这种转换与拼凑过程是利用人眼的视觉暂留现象,以此使人感到是一幅完整的图像。这种以行为单位的拼凑过程,即通常称的“行扫描”。行扫描形成单幅画面,而多幅画面的更换由场完成。当这种连续画面更换(即刷新)每秒大于16幅时,人眼看到的将不是快速更换的画面,而是连续的动作。

由上述成像原理不难看出,如果拼凑一幅画面的行数越多,此幅图像的垂直方向表现的内容也越细腻。刷新速度越快,使人感觉图像活动的过程连续性越强,光的闪烁感也越小。但是,提高行数(即行扫描频率)和刷新速度(即场频),都必须以提高系统的成本来实现。为此电影机的设计者,使影片每秒通过镜头24张,当影片在镜头前停留的1/24秒的过程中,再将镜头遮挡一次,巧妙地使人眼仿佛有48张影片的观看效果,从而感觉不到明显的光闪烁。

电视播放的连续画面,即借鉴了电影的遮光过程,在不提高行/场频率而重现使人眼可以接收的连续画面,同时不感到闪烁,将一幅画面分成两来拼凑。第一次先由奇数行拼出半幅轮廓不太清晰的画面,然后再拼凑偶数行的另半幅,两幅画面重叠,使视觉神经感觉到较清晰的一幅画面。

利用此隔行扫描的方式,形成每秒50场,即25幅画面的活动图像。虽然有50次画面刷新率,实际奇数行和偶数行为不完整的画面,构成连续图像有跳动感是必然的,刷新50次只减小了光的闪烁感,而与移动画面的连续性无关。

扫描行数较低,限制了图像垂直分辨率的提高,以国内PAL制为例,其625行的扫描线除去两场回扫过程占用50条,实际能显示图像的只有575行,即为PAL制电视的商高垂辨率。

由此可见,提高画面清晰度的关键是提高行和场扫描频率。但是,其结果势必使信号无线发射过程中占用更宽的频带。例如将PAL制每场用逐行方式由575行构成完整画面刷新50场,使扫描行数由625行提高为1250行,那么目前的1-12频道就只能容纳6个频道,且接收发送设备均相应复杂化。

这种图像质量与频宽的折衷方式,即目前的隔行扫描,沿用了半个世纪,只是为了压约缩发射频宽。

随着DVD的日益普及,对图像的质量要求越来越高,迫使人们开辟逐行扫描的显示方式。在HDTV尚未普及之前,原有的电视机如何提高画质,是数字式模拟电视亟待解决的问题。为此,70年代欧洲率先推出了倍频扫描的方案,即目前电视广告上宣传的100HZ倍频扫描系统。

这种倍频方式是利用大规模数字集成电路,先将摸拟信号转换为数字视频信号,在扫描电路中使用存储器将每场数字信号存储一次,读取两次,因而由50场变成100场,有助于消除画面的闪烁感。

但是,此100场画面中有一半画面是重复的,所以称此倍频方式为AA BB制,即无论奇数行还是偶数行组成的一场幸免出现两次,并不能补充移动画面的跳动感的改善。

例如在播送--快速移动物体从屏幕左边移到右边,如果要想使人感到物体是逐步快速移动,应由越多的画面受奖移动才行。

如果演示整个移动过程只有两张画面,那么,就不能构成移动,而是跳动。因为移动图像构成的画面越少,每幅画面内容移动距离过大,必将形成卡通片中人物的动作形象。

AA BB制倍频,只是重复画面,而无中间的移动过程加入,严格地说只是消除光的闪烁感,而无助于移动画面跳动感的改善。对垂直分辩率的提高也是如此,尽管扫描行数增加一倍,但构成图像垂直结构的有效行数仍不变,因为其中有一半行数是简单的重复。

因此,AA BB制只能使光闪烁感明显减弱,以改善画面质量的说法不确切。当然,这种方式是在20年前诞生的,用今日的DVD高画质来要求是不公正的。但不实广告词中称100HZ倍频扫描将隔行变为逐行扫描的说法,有误导之嫌。

当然,彻底解决电视画面清晰度的问题,只有采用逐行扫描的HDTV方案属最佳途径。为了在此过渡时期不使大量隔行扫描视频器材统统报废,目前出现了一种较好的方案——倍线器,即将隔行扫描转化为逐行扫描的转换器。

这种转换器彩数字技术,对隔行扫描图像中前一行和后一行进行取样比较,检出不同部分重新组合,然后将介于两行之间的过渡信息组成新的一行,以在提高扫描行数的同时增加整幅图像的信息量。采用此方式后,电视机行/场频率提高,且移动图像连续性增强,可大幅度提高画面清晰度。

这种称之为倍线技术的方式,可以将目前隔行扫描的电视改为逐行扫描,它不同于普通的单纯记忆、存储形成的100HZ倍频扫描。类似的倍线器已出现在市场上,但售价不菲。可喜的是,目前有的高档电视机身内置这种倍线器。

如松下公司的TC-33TF12型彩电已有此内置功能,可以将普通TV节目、DVD等隔行扫描信号变成逐行扫描显示,提高了分辨率,同时还彻底消除了运动画面的抖动,此倍线器实际已将摸拟电视的扫描系统向HDTV靠拢。

与此同时,索尼公司的DCR-TRV900型DV摄像机也内设逐行扫描功能。因此看来在摸拟电视机中此功能会迅速普及,将会以较低价格出现在市场上。

作者:不详 来源:【中国数字视听网讯】

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