逐行扫描与隔行扫描

为什么要采用隔行扫描？

(2011-07-27 09:00:14)

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分类：图象处理

杂谈

实践证明，把活动图像分成一幅幅内容十分相近的静止图像来传送，只要传送速度足够快，

就可以得到连续的活动图像而没有闪烁感。如果每秒钟传送50帧图像信号，虽然可以消除

闪烁感，但每秒钟传送的信息量太大，使图像信号的频带太宽。因为每帧由625行组成，这

就意味着在图像的垂直方向有625个像素，荧光屏的宽高比是4：3，则在水平方向有（4/3）

×625个像素，那么一帧图像有（4/3）×625×625=52万个像素。若相邻两个像素均黑白交替

变化，则52万个像素相当于产生26万个周期的黑白交变信号。若每秒钟发送50帧图像时，

则图像信号的最高频率为50×26万=13MHz，即图像信号的带宽为0Hz～13MHz，这个信号

的频带实在太宽，它使得电视设备复杂化。若每秒钟改为发送25帧图像时，则图像信号的

最高频率为6.5MHz，再扣除逆程扫描行，实际最高频率约为6.0MHz，即图像信号的带宽

为0Hz～6MHz，但缺点是人眼观看电视时有闪烁感产生。

为了解决以上闪烁感与图像信号频宽之间的矛盾，规定每秒钟发送25帧图像，但每帧分两

场隔行扫描，这样既使图像信号的带宽为0Hz～6MHz，又因为场频为50Hz而消除了闪烁

为什么电视是隔行扫描？而电脑是逐行扫描？

模拟电视系统中节目的制作、发送、传输和接收都是以模拟方式进行的。模拟电视在国际上有PAL 被不同的国家采用。

这三种电视制式都采用隔行扫描方式，隔行扫描是将图像的奇数行和偶数行分两场传输，隔行扫描技术实现简单，缺点是图像显示会有闪烁。我国采用的标准是PAL制，PAL和SECAM制每秒传送25 NTSC制每秒传送30帧图像，每帧525行。通常的模拟电视长宽比为4:3，电视画面每行象素的理论在象素黑白相间的极端情况下，PAL制的信号带宽为625×832×25÷2＝6.5MHZ，传输占用带宽为NTSC制为525×700×30÷2＝5.5125MHZ，传输占用带宽为6MHZ。在这里因为色度信号是插在亮度所以不考虑色度信号占用带宽。

电脑是逐行扫描是由于没有带宽限制。

如何分辨隔行扫描线与逐行扫描线?

隔行扫描与逐行扫描

电视机屏幕上的图像是由一条一条的扫描线组成，一幅电视画面，扫描线数越多，垂直方向的信号清晰度就越高。

电视机即使没有收到信号，也存在扫描线，形成光栅或图案。扫描分行扫描与场扫描，电子束从左到右水平方向的运而自上而下作垂直方向的运动称为场，按照我国的电视标准，行频是15625Hz，即每幅电视画面有625行扫描线，

场频为50Hz，即每秒钟连续变化50场电视图像。

1.隔行扫描

一幅图像如果分两次扫描，即分两场，第一场扫1、3、5……（单数行），称为奇数场，第二场扫2、4、6……（双数

称为偶数场。奇数场和偶数场组合起来，就构成一幅完整的图像，这种扫描方式，通常叫隔行扫描。

2.变频逐行扫描

下面介绍目前数字化彩电的几种扫描方式，使读者在选购时参考。

⑴变频逐行扫描

为了提高电视图像的清晰度，目前生产的彩色电视机，均采用数字化处理技术，进行变频逐行扫描，它通过机内芯片将隔行扫描转化成逐行扫描，同时完成将场频50Hz转换成60Hz，这样可改善图像大面积闪烁，扫描行间闪烁及行结

使画面稳定无闪烁。

最新一些高端彩色，采用75Hz逐行扫描技术，将场扫描过度提升到最符合人眼视觉标准的每秒75幅图像，从而使画更加稳定舒适、异常清晰。还有采用3元次逐行扫描技术，这种扫描方式将现在使用的隔行扫描信号转换成逐行扫描它通过计算机测算3个场（现在的场和之前、之后的场）之间的10条扫描线最大相关的影象数据，求出内插的像素数

这样实现了清晰、自然的活动画面。

⑵只有变频扫描

一些变频彩电只将场频从50Hz变到60Hz、75Hz或100Hz三种，而没有进行逐行转换，这类彩电只克服了图像大面积

而不能克服扫描行间闪烁和行结构线过于明显的缺陷。

⑶变频与逐行扫描分开

还有一些彩电采用改良的100Hz技术，机内有100Hz隔行和50Hz逐行两个选项，但100Hz和逐行扫描无法同时实现。彩电中逐行扫描的场频仍然是50Hz，与人眼对闪烁的敏感频率比较接近，所以观看PAL制彩色电视节目时会感觉到大烁，屏幕上出现亮色画面时闪烁尤其明显，100Hz隔行扫描同样存在扫描行间闪烁和行结构线过于明显的缺陷。

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迄今为止电视广播采用隔行扫描已经近60年了，而计算机显示、图形处理和数字电影则采用了逐行扫描。

逐行扫描是最简单的也是最好的扫描方式，不过受到频带资源和刷新频率的限制逐行扫描无法在模拟电视广播中得到应用，近年来数字电视技术的发展使逐行扫描在广播电视行业的应用成为可能。

为什么电视选择了隔行扫描

电影和电视再现活动图像的基础是人眼的视觉惰性（或称人眼的视觉残留特性），人眼视觉惰性的活动阈值是每秒24次，即每秒钟连续显示24幅以上的不同静止画面时人眼就会感觉图像是连续运动的而不会把它们分辨为一幅幅静止画面，因此从再现活动图像的角度来说图像的刷新率必须达到24Hz以上。

人眼视觉惰性的另一个重要特性是对光源闪烁的敏感性，人眼闪烁感的阈值大约是50Hz左右，即非连续发光的光源闪烁频率高于每秒钟50次时人眼就会感觉该光源是连续发光而不是间断闪烁的。因此从消除图像闪烁的角度来看图像的刷新（闪烁）频率必须达到50Hz以上。

电视采用扫描的方法把两维的静止画面分解成若干行一维的扫描线，构成一幅完整画面的全部扫描线叫电视帧。最简单的扫描方式就是每一帧图像由电子束顺序地一行接着一行连续扫描而成，即逐行扫描。很明显，为了满足传输活动画面的要求每秒钟必须再现24帧以上的电视画面。

不过24Hz以上的帧频只能满足电视传输活动画面的要求，如上所述只有使刷新频率达到50Hz以上才能消除图像的闪烁感，但如果把帧频提高到50Hz以上则传输电视信号需要的信道就太宽了。例如在标准清晰度模拟电视系统中允许的图像信号带宽是5至6MHz，帧频提高一倍时图像信号的带宽将达到10至

12MHz，这大大降低了频率资源的利用效率。

为了在有限的带宽资源条件下提高图像刷新率，模拟电视时代采用了隔行扫描技术。所谓2:1隔行扫描就是把一个电视帧分成两个电视场分别扫描，奇数扫描行构成的场叫奇数场，偶数扫描行构成的场叫偶数场，奇数和偶数场交错组成一个电视帧。2:1隔行扫描的行扫描频率为逐行扫描时的一半，因而电视信号的频谱及传送该信号的信道带宽亦为逐行扫描的一半。采用2:1隔行扫描后刷新频率由帧频变成了场频，提高了一倍。在图像质量下降不多的情况下信道利用率也提高了一倍。由于历史的原因大多数交流电网频率为50Hz的国家和地区其电视场频都选择了50Hz，而电网频率为60Hz的国家和地区的电视场频为60Hz，也就是说在世界上的大多数国家和地区其电视信号的场频与所在地电网的频率相同。

与逐行扫描相比隔行扫描节省了传输带宽但也带来了一些负面影响。由于一帧是由两场交错构成的，因此隔行扫描的垂直清晰度比逐行低一些。逐行扫描的科尔系数(KellFactor)大约是0.7，隔行扫描为0.5，即在扫描行数相同的情况下隔行扫描的垂直清晰度只有逐行扫描的70%左右。隔行扫描还会带来比较明显的场间闪烁，拍摄移动物体时容易产生边沿锯齿化等不良效应，与逐行相比隔行的图像不利于图形和图象的计算机处理，降低了压缩效率，长时间观看时眼睛容易疲劳。

为了得到更高品质的图像质量，逐行扫描也已经成为数字电视的选择方案。例如，美国的数字电视播出格式既有隔行扫描的480/60i和1080/60i，也有逐行扫描的480/60P和720/60P。1080/24P，25P 和30P逐行扫描也被用于高清数字电视节目的制作和交换，以DVD为发行载体的大部分数字电影节目采

用了480/24P或576/25P逐行扫描。

从本质上说隔行扫描是一种模拟的电视信号带宽压缩技术，这种扫描方式在模拟电视时代有效地解决了刷新率与信号带宽之间的矛盾，在数字电视时代也被继续广泛应用。目前电视广播普遍采用的是2:1隔行扫描，即把一帧分成两场，理论上也可以采用3:1甚至4:1隔行扫描，就是把一帧分成三场或四场，但实际上只有2:1也就是隔1行扫描被广泛采用，这是因为更高的隔行比虽然能提高信道利用率但显示活动

图像时的图像质量较差。

通过上述讨论可以得出结论，逐行扫描可以得到比隔行扫描更高的图像质量，但电视行业选择隔行扫描主要是基于两个非常简单的考虑，第一是闪烁频率，第二是传输带宽。实际上在模拟电视时代隔行扫描技术是一个用有限频带资源实现优化显示效果的最佳折衷选择。

显示技术的发展和演变