什麼是逐行掃瞄的講解

2021-03-04 01:38:47 字數 5168 閱讀 8788

索尼公司關於什麼是逐行掃瞄的講解

迄今為止電視廣播採用隔行掃瞄已經近60年了,而計算機顯示、圖形處理和數字電影則採用了逐行掃瞄。逐行掃瞄是最簡單的也是最好的掃瞄方式,不過受到頻帶資源和重新整理頻率的限制逐行掃瞄無法在模擬電視廣播中得到應用,近年來數碼電視技術的發展使逐行掃瞄在廣播電視行業的應用成為可能。

為什麼電視選擇了隔行掃瞄

電影和電視再現活**像的基礎是人眼的視覺惰性(或稱人眼的視覺殘留特性),人眼視覺惰性的活動閾值是每秒24次,,因此從再現活**像的角度來說影象的重新整理率必須達到24hz以上。

人眼視覺惰性的另乙個重要特性是對光源閃爍的敏感性,人眼閃爍感的閾值大約是50hz左右,即非連續發光的光源閃爍頻率高於每秒鐘50次時人眼就會感覺該光源是連續發光而不是間斷閃爍的。因此從消除影象閃爍的角度來看影象的重新整理(閃爍)頻率必須達到50hz以上。

電視採用掃瞄的方法把兩維的靜止畫面分解成若干行一維的掃瞄線,構成一幅完整畫面的全部掃瞄線叫電視幀。最簡單的掃瞄方式就是每一幀影象由電子束順序地一行接著一行連續掃瞄而成,即逐行掃瞄。很明顯,為了滿足傳輸活動畫面的要求每秒鐘必須再現24幀以上的電視畫面。

不過24hz以上的幀頻只能滿足電視傳輸活動畫面的要求,如上所述只有使重新整理頻率達到50hz以上才能消除影象的閃爍感,但如果把幀頻提高到50hz以上則傳輸電視訊號需要的通道就太寬了。例如在標準清晰度模擬電視系統中允許的影象訊號頻寬是5至6mhz,幀頻提高一倍時影象訊號的頻寬將達到10至12mhz,這大大降低了頻率資源的利用效率。

為了在有限的頻寬資源條件下提高影象重新整理率,模擬電視時代採用了隔行掃瞄技術。所謂2:1隔行掃瞄就是把乙個電視幀分成兩個電視場分別掃瞄,奇數掃瞄行構成的場叫奇數場,偶數掃瞄行構成的場叫偶數場,奇數和偶數場交錯組成乙個電視幀。

2:1隔行掃瞄的行掃瞄頻率為逐行掃瞄時的一半,因而電視訊號的頻譜及傳送該訊號的通道頻寬亦為逐行掃瞄的一半。採用2:

1隔行掃瞄後重新整理頻率由幀頻變成了場頻,提高了一倍。在影象質量下降不多的情況下通道利用率也提高了一倍。由於歷史的原因大多數交流電網頻率為50hz的國家和地區其電視場頻都選擇了50hz,而電網頻率為60hz的國家和地區的電視場頻為60hz,也就是說在世界上的大多數國家和地區其電視訊號的場頻與所在地電網的頻率相同。

與逐行掃瞄相比隔行掃瞄節省了傳輸頻寬但也帶來了一些負面影響。由於一幀是由兩場交錯構成的,因此隔行掃瞄的垂直清晰度比逐行低一些。逐行掃瞄的科爾係數(kellfactor)大約是0.

7,隔行掃瞄為0.5,即在掃瞄行數相同的情況下隔行掃瞄的垂直清晰度只有逐行掃瞄的70%左右。隔行掃瞄還會帶來比較明顯的場間閃爍,拍攝移動物體時容易產生邊沿鋸齒化等不良效應,與逐行相比隔行的影象不利於圖形和圖象的計算機處理,降低了壓縮效率,長時間**時眼睛容易疲勞。

為了得到更高品質的影象質量,逐行掃瞄也已經成為數碼電視的選擇方案。例如,美國的數碼電視播出格式既有隔行掃瞄的480/60i和1080/60i,也有逐行掃瞄的480/60p和720/60p。1080/24p,25p和30p逐行掃瞄也被用於高畫質數字電視節目的製作和交換,以***為發行載體的大部分數字電影節目採用了480/24p或576/25p逐行掃瞄。

從本質上說隔行掃瞄是一種模擬的電視訊號頻寬壓縮技術,這種掃瞄方式在模擬電視時代有效地解決了重新整理率與訊號頻寬之間的矛盾,在數碼電視時代也被繼續廣泛應用。目前電視廣播普遍採用的是2:1隔行掃瞄,即把一幀分成兩場,理論上也可以採用3:

1甚至4:1隔行掃瞄,就是把一幀分成三場或四場,但實際上只有2:1也就是隔1行掃瞄被廣泛採用,這是因為更高的隔行比雖然能提高通道利用率但顯示活**像時的影象質量較差。

通過上述討論可以得出結論,逐行掃瞄可以得到比隔行掃瞄更高的影象質量,但電視行業選擇隔行掃瞄主要是基於兩個非常簡單的考慮,第一是閃爍頻率,第二是傳輸頻寬。實際上在模擬電視時代隔行掃瞄技術是乙個用有限頻帶資源實現優化顯示效果的最佳折衷選擇。

顯示技術的發展和演變

在模擬電視時代,電視的拍攝、製作和顯示的掃瞄方式和重新整理率必須是相同的,這也是模擬電視採用隔行掃瞄的原因之一。80年代末期以來,隨著數字處理技術特別是幀儲存器在接收機中應用的逐漸普及以及90年代末期以來液晶、等離子等新型平板顯示器件技術的發展,影象顯示的掃瞄方式和重新整理率異於拍攝和製作也成為可能的選擇,這種處理方法在模擬電視時代是不可能實現的。

* 2倍場頻顯示

為了在不改變傳送訊號掃瞄方式的條件下消除顯示影象的閃爍感,很多大螢幕接收機採用了2倍場頻掃瞄技術,即先把50hz隔行掃瞄的訊號儲存在幀儲存器內,然後用100hz的隔行掃瞄方式讀出並顯示,實際上就是把每場訊號顯示兩次,這樣顯示的重新整理率就比拍攝時的取樣速度提高了一倍。。2倍場頻顯示主要應用在場頻為50hz的國家和地區,其主要原因是50hz正好是人眼閃爍敏感的臨界點,50hz場頻的閃爍感要比60hz場頻明顯得多。

* 2倍行頻顯示

2倍行頻顯示也就是倍行顯示,即顯示的掃瞄行數比訊號源的掃瞄行數高一倍。倍行就是在顯示終端用數字技術在每兩個掃瞄行之間增加乙個掃瞄行,比較粗糙的處理就是把上乙個掃瞄行簡單地重複一次,精密的處理則採用插值運算的方法把相鄰行的電平和空間分布經運算後得到新增加的行。倍行顯示的方式能夠有效地減少大尺寸映象管螢幕上掃瞄線的可見度,增加畫面的細膩感。

與倍場頻顯示的方式一樣,儘管倍行頻顯示並不能增加單位時間內的有效資訊量,但通過改變光柵結構達到了改善顯示影象質量的目的。

* 逐行顯示

逐行顯示就是把隔行掃瞄的電視訊號用數字處理的方式轉換成逐行掃瞄訊號以達到改善顯示質量的目的。常用的隔行轉逐行的處理方式是把每秒50場、每場312.5行的隔行掃瞄訊號轉換成每秒50幀、每幀625行的逐行掃瞄訊號。

為了降低影象的閃爍感有些電視機把顯示重新整理率提高到每秒60幀,還有一些數碼電視接收機把隔行掃瞄的電視訊號轉換成逐行掃瞄的計算機顯示格式如vga(640x480,60hz或更高的幀頻),svga(800x600)或xga(1024x768)顯示。

這種在顯示端把隔行掃瞄的訊號轉換成逐行顯示得到的影象與通過逐行掃瞄拍攝得到的畫面是不同的,因為把1場轉換成1幀後增加的掃瞄行是通過插值運算得到的,所以與原來的1場相比這1「幀」的有效資訊量並沒有增加。不過由於掃瞄方式的改變,這種逐行顯示的處理方法可以有效地消除大螢幕電視顯示隔行掃瞄訊號時的行間閃爍感。

。* 多格式接收單格式顯示

在美國多種dtv格式並存的情況下,還出現了多格式接收單一格式顯示的方案。為了能接收各種不同清晰度和掃瞄方式的數字電視節目有些接收機採用了多格式機頂盒,機頂盒內建了掃瞄/清晰度轉換器,無論接收的訊號是隔行還是逐行,高畫質還是標清,機頂盒內建的掃瞄/清晰度轉換晶元都把其轉換成某個固定的掃瞄/清晰度格式輸出顯示。例如,有的機頂盒採用vga或dvi顯示介面,輸出清晰度為xga或wxga,即解析度1024x768的4:

3螢幕或1366x768的16:9螢幕,每秒60幀,內建的轉換器會把輸入的不同訊號格式都轉換成xga或wxga輸出以配合相應清晰度的平板顯示器。

* 平板顯示器件

近年來隨著顯示螢幕尺寸的擴大,映象管類的傳統顯示器件正在逐步讓位給等離子顯示屏(pdp)和液晶顯示屏(lcd)這樣的平板顯示器件,採用lcd或dlp晶元的投影顯示裝置也有了長足的發展。映象管的光柵是通過電子束掃瞄形成的,這種靈活的掃瞄定址方式不需要逐一驅動每個畫素,因此既適用於隔行也適用於逐行顯示。而pdp、lcd、dlp的影象顯示原理與映象管完全不同,他們是有限畫素的面陣列顯示器件,這種採用xy定址的顯示方式需要逐一驅動每個畫素單元,不論輸入訊號是何種掃瞄方式也不論他們的清晰度高低都要被轉換成與顯示面板畫素數量相同的清晰度顯示,因此這類新型的平板顯示器件更適合於顯示逐行掃瞄訊號。

實際上採用pdp、lcd、dlp等器件的電視顯示的都是逐行掃瞄影象,即使輸入的是隔行掃瞄訊號也會在顯示驅動電路中轉換成逐行掃瞄。因此,也可以把pdp、lcd、dlp等稱為逐行掃瞄顯示器件。

psf - 逐行分段傳輸

逐行掃瞄訊號的傳輸方式有兩種,一種是一幀一幀地傳輸逐行掃瞄訊號,另一種是把一幀逐行掃瞄的電視訊號分成奇數場和偶數場分別傳送,即progressive segmented frame-逐行分段傳輸,縮寫為psf。psf是一種用隔行掃瞄介面傳送逐行掃瞄訊號的傳輸方式,由於psf的訊號傳輸結構與隔行掃瞄相同,因此採用psf傳輸可以使逐行掃瞄訊號與大部分只支援隔行掃瞄格式的記錄、製作和顯示裝置相容。例如用1080/25p拍攝的影象如果採用逐行掃瞄的25p傳輸,只有少數帶有25p逐行傳輸介面的記錄、製作和顯示裝置才能接收並處理這種逐行掃瞄訊號;而採用25psf傳輸時所有支援1080/50i的錄影機、切換臺和監視器等隔行裝置都可以把25psf當作50i直接記錄、處理和顯示。

如果接收端的逐行裝置也支援psf傳輸方式,那麼在接收端通過psf介面就可以把分成兩場傳輸的逐行掃瞄訊號合成成一幀。同樣地,所有支援1080/60i(1080/59.94i)的隔行裝置也可以用於1080/30psf(1080/29.

97psf)逐行訊號的傳輸、記錄和顯示。

psf與隔行掃瞄訊號的不同之處在於,逐行的psf每幀取樣一次得到一幀畫面,再把這一幀分成兩場分別傳送,在接收端這兩場仍然可以合成為乙個完整的幀;隔行掃瞄每幀取樣兩次,即每場取樣一次,但這兩場是在不同的時間取樣得到的,在拍攝運**像時由於兩場的取樣時間不同所以這兩場影象在空間上是不能完全重合的,因此拍攝活動畫面時不能把隔行掃瞄得到的兩場合成成一幀完整的畫面。

配置了psf介面的裝置能夠用psf方式輸入/輸出逐行掃瞄訊號,不過它不能接收或傳送非psf即不分段的逐行掃瞄訊號;而配置了逐行掃瞄傳輸介面的裝置只能輸入/輸出不分段的逐行掃瞄訊號,它們不能與帶有psf介面的裝置交換逐行掃瞄節目。

實際使用的逐行掃瞄格式

儘管目前絕大部分電視廣播都是隔行掃瞄的,但在播出、製作和交換以及發行領域已經開始採用逐行掃瞄格式。

1. 用於播出的逐行掃瞄格式

480/[email protected],美國數碼電視播出格式之一,是480/60i即ntsc的逐行掃瞄版本,被美國abc採用。需要說明的是,由於歷史原因美國ntsc標準的場頻並不是60hz而是60/1.

001即頻率降低了千分之一的非整數,一般所說的60i或60p實際上是59.94i或59.94p。

720/[email protected],美國數碼電視播出格式之一,是目前播出的清晰度最高的逐行掃瞄格式,被abc和fox採用。

除以上兩種直接用於播出的逐行掃瞄格式外,50hz的國家和地區(特別是歐洲)也在考慮採用576/50p和720/50p這兩種逐行掃瞄格式播出的可能性。

2. 用於製作和交換的逐行掃瞄格式

1080/24p-1920x1080@24p和[email protected],簡稱24p,數碼電視的製作、交換格式之一。由於24p與每秒24幅畫面的電影膠片具有天然的親和力,24p主要用於數字電影的拍攝、製作以及節目交換。

24p拍攝的數字版節目可以轉換成膠片在普通影院裡放映,還可以下變換至480/24p壓縮成逐行掃瞄的mpeg2檔案用於***發行。此外,在北美地區傳統上用膠片拍攝的**時段電視劇集和廣告等類節目也越來越多地被24p數字拍攝所替代。

什麼叫逐行掃瞄和隔行掃瞄

什麼叫逐行掃瞄和隔行掃瞄?它們有什麼優缺點?答 每一幀影象均是由電子束順序地一行接著一行連續掃瞄而成,這種掃瞄方式稱為逐行掃瞄。要得到穩定的逐行掃瞄影象,每幀影象必須掃瞄整數行。舉例來說,一幀影象是連續掃瞄625行組成的,每秒鐘共掃瞄50幀影象,即幀掃瞄頻率為50幀 秒,或寫成50hz 赫芝 行掃瞄...

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