彩电变频扫描技术简析

jiaozan6668

1.
    摄像机通过电子束扫描将图像分解为象素，并转换为电信号，通过信道传送到接收端，电视机把接收的象素信号通过电子束扫描还成图像。
2.
扫描方式有逐行扫描和隔行扫描两种。各有其优缺点。早期的电子技术相对落后，为了降低对视频放大器带宽的要求，传统电视制式多采用隔行扫描。
几个概念的定义：
1、像素：任何一副图象都可看作是由许多密集的细小点子组成的，这些细小点是组成图象的基本单元，称为象素。象素越小，单位面积上的象素数越多，图象就越清晰。（在图1中的每一个小格就是一个像素）
2、清晰度：人眼在电视图像的垂直或水平方向上所能看到的象素数，同样可用线数或点数来表示。清晰度是人的视觉对图像细节是否清晰的主观感觉，是电视画面的实际效果的体现，HiD变频电视的水平清晰度可以达到400线（TV）。
3、分解力：分解力有垂直分解力和水平分解力 ，沿水平或垂直方向分解的象素数，可用线数或点数来表示。
4、分辨率：表示显示设备将图象分解为象素的能力，常用象素点数表示。基本同分解力。比如：有一个房间，可以放置100张桌子，那么它的分辨率为100张桌子，但这时只放置了80张桌子，那么它的清晰度是80张桌子。所以说分辨率>清晰度。
5、解像度，解析度是同一个概念，它与分辨率含义相同。
6、最高支持：目前还流行一个名词叫“最高支持”，它是从显示器行业移植来的，在HiD机器中经常出现最高支持某种模式的说法，在HiD机器显示的模式中有些是可以覆盖的，最高支持及说明了机器的性能和水平，又介绍了可以支持的模式。如：XGA > SVGA > VGA，如果我们的机器介绍最高支持SVGA，那么机器也可以支持VGA模式。

PAL-D/K制式，扫描格式为每秒25帧图像（如图4，电影为24帧/秒），每帧图像通过隔行扫描形成奇数场与偶数场图象信号共50幅，即场频50Hz，场周期20mS。NTSC－M制式，每秒30帧图像，，隔行扫描，场频60Hz，场周期16.6mS 。
PAL-D/K制式，每帧扫描625线；NTSC-M制式，每帧扫描525线。
             （625/50)                                      (525/60)
名词解释：
1、行频：既行扫描频率。是图像水平扫描的频率（每秒钟重复的次数）。当场频固定时，行频越高，扫描线就越多。
2、场频：图像垂直方向扫描的频率。
3、帧频：每帧图像刷新的频率。在逐行扫描时，场频=帧频，在隔行扫描时，帧频=场频¸2。
例如：普通电视的行频为15625Hz，场频为50Hz，帧频为25Hz，每帧的扫描线为：行频¸帧频=15625 ¸25=625。HiD产品的行频为31.5KHz，场频=帧频为60Hz，每帧的扫描线为：525。如果行频为37.5KHz，每帧的扫描线为：625。
那么在市场上出现了一些名词来讨论一下：
1、100Hz逐行是否正确？这种说法是不正确的。这是有些厂家利用概念混淆进行不正当的宣传，把两种独立的扫描模式（100Hz隔行和60Hz逐行）连在一起说，很容易给消费者造成误解。真正的100Hz逐行机器的行频应该在52 – 62KHz，如果一般机器要实现100Hz逐行功能，那么图像要进行抽行出来，图像的扫描线也只有300线，图像非常粗糙，无法正常观看。
2、1250线逐行扫描正确吗？这种说法也是不正确的。同样是用概念混淆的方法进行不正当的宣传，也是把两种独立的扫描模式（1250精显和60Hz逐行）连在一起说。即使是50Hz1250线逐行扫描，行频要达到62KHz。
3、1250和1520精显的区别：他们都是50Hz隔行扫描，只是扫描的行频不同，1250线的行频是31.5KHz，1520线的行频是37.5KHz。1520线扫描进行了插行处理，扫描线比1250线多，画面更细。

阴极射线显像管（CRT)内的荫罩板上，有30～70万个选色小孔，能让电子束通过，去打击玻屏上由红、绿、篮荧光粉条组成的像素，电子枪发射的三束高速电子束，作自上而下、自左而右的扫描，被电子束打击的荧光粉条发光并保持一段时间，电子束强则发光强，反之则发光弱，从而形成一幅逼真的画面。荧光粉每秒钟被电子束反复打击的次数称为刷新频率。
在两次刷新的间隔时间内，图像由亮到暗，再由暗到亮，发生闪烁。显然，刷新频率越高，闪烁愈小。
扫描线密度越大（要求行扫描频率越高、视放频带越宽），图象就越细腻、逼真。
名词解释：
空间混色原理：将三基色光分别投射到同一表面邻近的三个点上，只要这些点相距足够近，由于人眼的分辨能力有限，就能产生相加混合的彩色感觉，这种方法称为空间混色法。
电视扫描格式的表示方法：
电视图像的扫描格式通常用每帧的扫描行数与图像刷新率表示，如：625/50i—每帧图像的扫描线数为625行，每秒刷新50场（或50Hz）隔行扫描。
525/60i——每帧图像的扫描线数为525行，每秒刷新60场（或60Hz）隔行扫描。525/60P——每帧图像扫描线数为525行，每秒刷新60场（或60Hz），逐行扫描。 注：逐行扫描——progressive scanning  隔行扫描——interlace scarring
那么中国的电视标准采用哪种扫描格式呢？中国的电视扫描采用的是625/50i格式。
现在也出现了一种833模式，是将50Hz信号变为75Hz隔行扫描，行频在31.5KHz，它结合了精显和75i的优点，画面精细又不闪烁，对运动图像的处理好过60P。
高清电视的要求是每行的点数在1000点以上。PDVD只能算标准清晰度电视了。
欧美国家使用的高清电视有1080i（HDTV1、HDTV2）、1250i（HDTV3）、720p（HDTV4）模式，中国的高清电视模式为1080i（HDTV6）。
特殊端子：

分量端子
VGA端子
DVI端子
1、分量端子指Y/U/V的分量信号，Y为亮度信号，并带有同步信号；U（b）为蓝色分量信号；V（r）为红色分量信号。
    我们经常用Y/Cb/Cr来表示15KHz的普通DVD分量信号，用Y/Pb/Pr来表示逐行DVD和高清电视的分量信号。
2、VGA端子一般是满足电脑模式要求的图像信号的标准接口，它包括红色R，绿色G，兰色B信号，独立的行场同步信号。RGB信号不需要彩色处理，分别放大输出就可以良好的还原彩色，不会产生混色问题，而且色彩较其他方法传输的图像细腻。
3、DVI是一个数字图像接口，用于特殊的图像连接。
分量端子是由亮度信号和色信号分别传输，没有亮色编码和解码的过程，图像不会亮色串扰，图像细腻。
传统电视制式的缺陷有以下几点：
1、由于场频低（50Hz），在大面积的亮信号时，图像有明显的闪烁。
    2、由于采用隔行扫描（PAL625 、NTSC525），在水平白色线条情况下,会造成行间闪烁、并行和行抖动效应。
    3、由于隔行扫描，使行扫描线的结构显得粗糙，特别在大屏幕时更为突出。
   上述现象的存在，易引起人眼的疲劳，降低了图像的清晰度。
针对以上问题的几种解决方案及性能比较：
提高图像刷新频率 如倍场频（100Hz）
DRC1250“精显”模式
60Hz逐行（通常表示为60P）
75隔行（通常表示为75i）

  为消除大面积闪烁，PHILIPS公司首先推出了100Hz倍频电视机，该方案是将原电视信号作了倍场处理，提高了图像刷新频率，有效地消除了大面积闪烁问题。但由于还是隔行扫描方式，所以它的行结构粗糙和行间闪烁、并行等问题依旧存在，同时由于转换图象显示模式时，运算方法比较简单，在运动画面时会出现图象边沿错位现象。
   另一种较理想的解决方案是改隔行扫描为逐行扫描方式。该方案采用高的刷新频率，如60Hz逐行（60P)、75Hz逐行(75P)等，消除了大面积闪烁现象，逐行扫描消除了行间闪烁、并行、行抖动效应，使画面看上去很细腻，明显提高了清晰度。
   为了消除大面积闪烁和行结构线粗糙等问题，许多芯片公司分别推出了60Hz逐行扫描处理的芯片，使用数字技术将50Hz隔行信号经过运算变成60Hz逐行信号，既使画面变得细腻，又消除大面积闪烁问题，是一种比较好的解决方案；但由于50变60的过程的系数非整除，所以对运动图像会产生轻微的抖动，在该情况下可使用1250/50扫描模式（31.5KHz行频或38KHz行频1520/50扫描模式），该模式将每帧的扫描线数提高了1倍（由625线增加到1250线，仍为隔行扫描方式。图像细腻，称为“精显”模式。由于场频没有变化，字符不会发生抖动。
    75i模式是在60P模式的基础上的低成本方案，它将50Hz隔行信号经过计算和补偿变为75Hz的隔行信号(即625/75) ，图像比原625/50扫描方式的细腻，又消除了大面积闪烁问题。应注意，图像要比60P模式的粗糙。
新功能新技术介绍：
地磁校正
色温调整
3D梳状滤波器
运动补偿
数字降噪
VM速度调制
归一化行频技术
多频扫描系统

1、地磁校正实际就是图像旋转。由于在不同的地方地球磁场的大小和方向都存在差异，会造成图像倾斜；普通电视机中没有地磁校正功能，但由于信号图像大于屏幕显示图像，所以图像轻微倾斜时也不明显；而在用HiD显示电脑图像时，图像要漏边，那么轻微的倾斜也比较明显，所以要有地磁校正功能。
2、色温实际是我们一般衡量白色的物理量。由于人们的习惯差异，如欧洲人喜欢偏红，亚洲人喜欢偏蓝色。我们增加色温调节功能，是为在标准白色的基础上，可选择偏红（暖色调）或偏蓝（冷色调）。
3、梳状滤波器是为了较好的分离亮、色信号，解决亮色串扰问题。亮色串扰表现在图像上有彩色细节时，会出现彩色纹路紊乱，一般在观看电视台的测试卡信号时都可以明显的观察到该现象。有梳状滤波器的机器可以减轻或消除彩色花纹紊乱现象，并将图像细节清晰地显示出来。3D梳状滤波器在普通（2D）梳状滤波器基础上增加了图像纵深感的校正，同时对清除斜线上的亮色串扰也有效。中央电视台的测试卡上有多圈的同心圆信号，在450方向的亮色串扰2D梳状滤波器无法解决，而3D梳状滤波器可以解决。目前国外品牌如SONY公司和松下公司的产品中有3D梳状滤波器。
4、运动补偿。由于运动速度较快的图像，在进行逐行转换时常出现画面拖尾、错位、断裂等现象，需进行补偿。它利用数字方式对多幅画面进行比较，对图像的运动部分进行预测和校正。
5、普通电视机的降噪功能是通过降低信号带宽（也降低了清晰度）的方法来降低噪声信号在图像中的比例（一般噪声信号是高频的噪点信号）。数字降噪的原理是将信号进行存储比较，消除不规律的成分（如噪声信号），但对正常图像无大的影响。
6、速度调制是对竖直黑白图像的边缘进行补偿，使黑白信号的边缘更加分明。
7、我们前面介绍了多频扫描系统，由于切换电路需使用大功率器件，所以造成成本高、电路复杂、容易损坏等问题。为了提高可靠性又降低电路的复杂程度，利用数字处理技术，将不同扫描模式的信号转换成为同一显示格式，这种处理技术叫归一化行频处理技术。
7、多频扫描系统增加了电源的二次逆变（转换），扫描切换电路，高压稳定电路，多频自动跟踪电路等，实现28K – 38KHz的多频扫描。