逐行扫描技术及其应用

逐行扫描技术及其应用

2000年以来，随着数字影音技术的迅猛发展，DVD产品和高清晰度的电视设备逐渐成为家庭影院消费的主流和方向。最近，各生产厂家纷纷推出采用全新逐行扫描技术高质量的电视和DVD产品，使逐行扫描技术成为影音产品中新的亮点，本文从技术角度对逐行扫描的原理和应用进行深入的分析和介绍，希望可以使广大读者更好地了解为什么逐行扫描技术将成为提高影音产品技术水平，促进家庭影院视频系统升级换代的利器。

一、现行彩电技术现状及未来发展

虽然老百姓使用的电视机更新换代很快，但是目前的电视信号传送体制自三十年代制定黑白电视标准和五十年代制定彩色电视标准以来，就再也没有发生过变化。在目前的模拟电视体制下，近年来电视机生产厂家在电视机内部，对信号的处理和显示采用了许多数字技术，有的厂家称此为数字电视，以至于引起社会上一番关于叫法的争论。这些数字处理技术包括采用数字梳状滤波器的亮色分离电路、亮度和色度动态增强电路、黑电平动态扩展电路、扫描速度动态调制电路、动态聚焦电路、逐行扫描电路、场频电路、画中画、丽音、图文电视、I2C总线控制等等，有效地提高了电视机的图像质量和性能。其实真正的数字电视是即将实现的SDTV和HDTV，它是从信号体制到接收机内部信号处理都是数字的。美国已于今年开始数字电视的播出，2006年停止模拟电视信号播出，全部实行数字信号播出。日本和欧洲基本上也是这一进程。

HDTV有美国的ATSC制式和欧洲的DVB制式，中国的HDTV制式标准还没有确定，但北京和深圳已经利用某一闲置频道试播HDTV。预计2001年-2005年SDTV将首先获得迅速发展，处于SDTV和模拟电视并存阶段，2006年-2008年处于模拟电视、SDTV和HDTV并存阶段，2010彻底实现HDTV。

美国ATSC组织制订的数字电视标准如下表所示。（注：场频值后加“p”表示为逐行扫描，场频值后加“I”表示隔行扫描。）不管是现行的电视机数字改造技术还是未来的HDTV，一切都是围绕着提高清晰度进行的。我认为提高电视的清晰度在保证信号源的前提下，对电视机有三个必要条件：一是显象管制造技术的提高（使点距缩小）；二是电视机视频通道带宽的提高；三是电视机扫描频率的提高。在这三个条件中只有第三个条件用到了数字技术。对于一台电视接收机接收HDTV信号，如果不具备前两个条件仍然可以兼容接收，只不过清晰度达不到要求罢了。但是如果缺了第三个条件则根本无法接收。所以，对于普通彩电来说，要想兼容高清晰度电视，提高扫描频率是关键。另外提高电视机扫描频率对接收普通模拟信号也有改善，其道理将在下面叙述。

目前国内各主要彩电生产厂都在大力开发这种可以兼容HDTV或SDTV的产品，被称做DPTV(Digital Progress TV)彩电，有的已经进入市场。

走在数字彩电前列的杭州数源公司，其西湖HD2908、HD2909系列DPTV彩电，可作为彩电和显示器兼用的多媒体终端，机心采用了美国Trident公司的DPTV芯片，实现场频60、行频38kHz逐行扫描。

夏华公司的HD-3281、HD4081、HD6481、HD7281系列DPTV 彩电行扫描频率最高35kHz，SVGA模式下分辨率为800×600。

TCL的DTV2000王牌彩电，清晰度可达600-800线，可与HDTV 兼容。海信的HDTV2000 163cm(64英寸)和135cm(53英寸)数字高清晰度背投彩电，图像分辨率可达1000线。

牡丹的CV2968B模拟/数字兼容多媒体DPTV彩电，用于五十周年国庆HDTV转播。

康佳的DVD-TV二合一数字电视在2000年美国消费电子大展获轰动。最近，继松下、东芝之后，国内的DVD生产厂万利达、新科等也推出了逐行扫描DVD机，应用的基本上是DPTV技术，以配合多扫描显示设备使用。

二、现行模拟电视信号体系下的固有缺陷

目前世界上的NTSC、PAL、SECAM三大模拟彩色电视系统以及繁衍的多种制式，都是于五、六十年代建立的。当时考虑的是在保证图像达到一定清晰度的前提下，将每个频道的带宽尽量压缩在8MHz之内，最有效的办法就是采用隔行扫描方式，能够降低行频和帧频。即一帧完整的图像由两场组成，第一场扫奇数行，第二场扫偶数行。

由于第二场的行同步脉冲有半行的延迟，所以两个场的扫描线互不重叠，再由于显象管的余辉和人眼不敏感，使我们能够看到一帧完

整的图像。对于PAL制视频信号来说，场频为50Hz，对于NTSC制信号来说，场频为60Hz。通常我们都说PAL制电视图像是625线，每场只扫描312.5行，对NTSC制是525线，每场只扫262.5行。

选择上述行场频率是在当时的经济、技术条件下的折中考虑，虽然使传输方便了，但图像质量有很大缺陷。它们是：

（一）、图像分辨率差。

水平分辨率与信号带宽直接有关。如对NTSC制，亮度信号受带宽限制，规定只取频率为4．2MHz以内的分量，这本身大约能提供350线的分辨率。实际上由于现有的亮色复用的兼容制度，在分离亮度信号时对色度信号的陷波，亮度信号带宽仅有3MHz，水平清晰度不足270线。即使采用梳状滤波器进行亮色分离，也只能提高到330线。对于PAL制也只有400线左右。

垂直清晰度与扫描行数有关。如对PAL制，一帧的扫描行为625，显示行（即正程）为575行。由于像素位置与扫描线的随机关系，能分辨细节的线数要比扫描行低30%。再由于采用隔行扫描，对于有垂直移动的景物，又要失去一部分垂直清晰度。所以PAL制的垂直分辨率约为300线。

这种图像分辨率对目前发展的大屏幕电视及近距离观看来说显然是不够的。

（二）、屏幕大面积闪烁。

人眼对闪烁的敏感是随着亮度的增加而加剧，一般亮度下，人眼的临界闪烁频率约为45．8 Hz。对于目前的电视体制，尤其是

PAL制，由于人眼的视觉惰性，一般情况下不会出现图像闪烁的感觉。但是50Hz相对临界闪烁频率裕量不大，当图像亮度较大时，闪烁相当明显。如果从帧频的角度来看，还在临界闪烁值之下。

（三）、行间闪烁。

当一帧图像上相邻两行正好为一黑一白时，它们被两场分别扫描，则它们是以25Hz帧频显示，对人眼会产生行间闪烁。

（四）、行蠕动。

当行同步不够稳定时，将使隔行扫描线不能保持严格的镶嵌位置，则两场图像就会发生“并行”或“跳行”，表现为行的光栅上下移动。另外，PAL制采用逐行倒相制，使色差信号（R—Y）每行相位变换180°，当色度电路调整不当或有串色时，会形成相邻两行彩色幅度不等，由于扫描线由上而下，会使视觉上形成彩色向上逐行爬动现象。

（五）、由物体快速运动引起的图像模糊。

由于一帧图像由两场构成，当物体运动较快时，两场的物体轮廓已发生错位，表现为垂直的边沿或倾斜的边沿出现锯齿状，或物体的边缘发“花”。

由此看来模拟电视体制的很多弊病都是由于隔行扫描引起，应该说是无法克服的，但是在电视接收机中应用数字技术可以来弥补。

三、提高电视机扫描频率的几种途径

目前用于模拟彩电提高扫描频率有三种方式：一种是提高场频；一种是将隔行扫描变逐行扫描；一种是既逐行扫描又提高场频。