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标题: 逐行隔行扫描的超详细讲解 [打印本页]

作者: beyes 时间: 2017-8-24 02:38
标题: 逐行隔行扫描的超详细讲解
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

在模拟电视时代，电视的拍摄、制作和显示的扫描方式和刷新率必须是相同的，这也是模拟电视采用隔行扫描的原因之一。80年代末期以来，随着数字处理技术特别是帧存储器在接收机中应用的逐渐普及以及90年代末期以来液晶、等离子等新型平板显示器件技术的发展，图像显示的扫描方式和刷新率异于拍摄和制作也成为可能的选择，这种处理方法在模拟电视时代是不可能实现的。

* 2倍场频显示

为了在不改变发送信号扫描方式的条件下消除显示图像的闪烁感，很多大屏幕接收机采用了2倍场频扫描技术，即先把50Hz隔行扫描的信号存储在帧存储器内，然后用100Hz的隔行扫描方式读出并显示，实际上就是把每场信号显示两次，这样显示的刷新率就比拍摄时的取样速度提高了一倍。尽管这种倍场频显示的方式在单位时间内的有效信息量并没有增加但由于刷新率的提高可以有效地消除显示图像的闪烁感。2倍场频显示主要应用在场频为50Hz的国家和地区，其主要原因是50Hz正好是人眼闪烁敏感的临界点，50Hz场频的闪烁感要比60Hz场频明显得多。

* 2倍行频显示

2倍行频显示也就是倍行显示，即显示的扫描行数比信号源的扫描行数高一倍。倍行就是在显示终端用数字技术在每两个扫描行之间增加一个扫描行，比较粗糙的处理就是把上一个扫描行简单地重复一次，精密的处理则采用插值运算的方法把相邻行的电平和空间分布经运算后得到新增加的行。倍行显示的方式能够有效地减少大尺寸显像管屏幕上扫描线的可见度，增加画面的细腻感。与倍场频显示的方式一样，尽管倍行频显示并不能增加单位时间内的有效信息量，但通过改变光栅结构达到了改善显示图像质量的目的。

* 逐行显示

逐行显示就是把隔行扫描的电视信号用数字处理的方式转换成逐行扫描信号以达到改善显示质量的目的。常用的隔行转逐行的处理方式是把每秒50场、每场312.5行的隔行扫描信号转换成每秒50帧、每帧625行的逐行扫描信号。为了降低图像的闪烁感有些电视机把显示刷新率提高到每秒60帧，还有一些数字电视接收机把隔行扫描的电视信号转换成逐行扫描的计算机显示格式如VGA（640x480，60Hz或更高的帧频），SVGA（800x600）或XGA（1024x768）显示。

这种在显示端把隔行扫描的信号转换成逐行显示得到的图像与通过逐行扫描拍摄得到的画面是不同的，因为把1场转换成1帧后增加的扫描行是通过插值运算得到的，所以与原来的1场相比这1“帧”的有效信息量并没有增加。不过由于扫描方式的改变，这种逐行显示的处理方法可以有效地消除大屏幕电视显示隔行扫描信号时的行间闪烁感。

实际上上述几种显示技术都是在不改变发送信号扫描方式的前提下通过改变显示终端扫描方式的方法达到提高显示图像质量目的的。

* 多格式接收单格式显示

在美国多种DTV格式并存的情况下，还出现了多格式接收单一格式显示的方案。为了能接收各种不同清晰度和扫描方式的数字电视节目有些接收机采用了多格式机顶盒，机顶盒内置了扫描/清晰度转换器，无论接收的信号是隔行还是逐行，高清还是标清，机顶盒内置的扫描/清晰度转换芯片都把其转换成某个固定的扫描/清晰度格式输出显示。例如，有的机顶盒采用VGA或DVI显示接口，输出清晰度为XGA或WXGA，即分辨率1024x768的4:3屏幕或1366x768的16:9屏幕，每秒60帧，内置的转换器会把输入的不同信号格式都转换成XGA或WXGA输出以配合相应清晰度的平板显示器。

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* 平板显示器件

近年来随着显示屏幕尺寸的扩大，显像管类的传统显示器件正在逐步让位给等离子显示屏（PDP）和液晶显示屏（LCD）这样的平板显示器件，采用LCD或DLP芯片的投影显示设备也有了长足的发展。显像管的光栅是通过电子束扫描形成的，这种灵活的扫描寻址方式不需要逐一驱动每个像素，因此既适用于隔行也适用于逐行显示。而PDP、LCD、DLP的图像显示原理与显像管完全不同，他们是有限像素的面阵列显示器件，这种采用XY寻址的显示方式需要逐一驱动每个像素单元，不论输入信号是何种扫描方式也不论他们的清晰度高低都要被转换成与显示面板像素数量相同的清晰度显示，因此这类新型的平板显示器件更适合于显示逐行扫描信号。实际上采用PDP、LCD、DLP等器件的电视显示的都是逐行扫描图像，即使输入的是隔行扫描信号也会在显示驱动电路中转换成逐行扫描。因此，也可以把PDP、LCD、DLP等称为逐行扫描显示器件。

Psf - 逐行分段传输
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逐行扫描信号的传输方式有两种，一种是一帧一帧地传输逐行扫描信号，另一种是把一帧逐行扫描的电视信号分成奇数场和偶数场分别传送，即Progressivesegmentedframe-逐行分段传输，缩写为Psf。Psf是一种用隔行扫描接口传送逐行扫描信号的传输方式，由于Psf的信号传输结构与隔行扫描相同，因此采用Psf传输可以使逐行扫描信号与大部分只支持隔行扫描格式的记录、制作和显示设备兼容。例如用1080/25P拍摄的图像如果采用逐行扫描的25P传输，只有少数带有25P逐行传输接口的记录、制作和显示设备才能接收并处理这种逐行扫描信号；而采用25Psf传输时所有支持1080/50i的录像机、切换台和监视器等隔行设备都可以把25Psf当作50i直接记录、处理和显示。如果接收端的逐行设备也支持Psf传输方式，那么在接收端通过Psf接口就可以把分成两场传输的逐行扫描信号合成成一帧。同样地，所有支持1080/60i（1080/59.94i）的隔行设备也可以用于1080/30Psf（1080/29.97Psf）逐行信号的传输、记录和显示。

Psf与隔行扫描信号的不同之处在于，逐行的Psf每帧取样一次得到一帧画面，再把这一帧分成两场分别传送，在接收端这两场仍然可以合成为一个完整的帧；隔行扫描每帧取样两次，即每场取样一次，但这两场是在不同的时间取样得到的，在拍摄运动图像时由于两场的取样时间不同所以这两场图像在空间上是不能完全重合的，因此拍摄活动画面时不能把隔行扫描得到的两场合成成一帧完整的画面。
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配置了Psf接口的设备能够用Psf方式输入/输出逐行扫描信号，不过它不能接收或传送非Psf即不分段的逐行扫描信号；而配置了逐行扫描传输接口的设备只能输入/输出不分段的逐行扫描信号，它们不能与带有Psf接口的设备交换逐行扫描节目。

实际使用的逐行扫描格式

尽管目前绝大部分电视广播都是隔行扫描的，但在播出、制作和交换以及发行领域已经开始采用逐行扫描格式。

1. 用于播出的逐行扫描格式

480/60P-720x480@59.94P，美国数字电视播出格式之一，是480/60i即NTSC的逐行扫描版本，被美国ABC采用。需要说明的是，由于历史原因美国NTSC标准的场频并不是60Hz而是60/1.001即频率降低了千分之一的非整数，一般所说的60i或60P实际上是59.94i或59.94P。

720/60P-1280x720@59.94P，美国数字电视播出格式之一，是目前播出的清晰度最高的逐行扫描格式，被ABC和FOX采用。

除以上两种直接用于播出的逐行扫描格式外，50Hz的国家和地区(特别是欧洲)也在考虑采用576/50P和720/50P这两种逐行扫描格式播出的可能性。

2. 用于制作和交换的逐行扫描格式

1080/24P-1920x1080@24P和1920x1080@23.976P，简称24P，数字电视的制作、交换格式之一。由于24P与每秒24幅画面的电影胶片具有天然的亲和力，24P主要用于数字电影的拍摄、制作以及节目交换。24P拍摄的数字版节目可以转换成胶片在普通影院里放映，还可以下变换至480/24P压缩成逐行扫描的MPEG2文件用于DVD发行。此外，在北美地区传统上用胶片拍摄的黄金时段电视剧和广告等类节目也越来越多地被24P数字拍摄所替代。

由于每秒24次的刷新频率太低，24P只适用于节目制作和交换而不能直接用于播出。在60Hz的国家和地区24P的节目可以通过3-2下拉变换和下变换得到60场的1080/60i和480/60i（NTSC）隔行扫描信号，这种下拉变换与把每秒24幅胶片画面转换成60场电视信号时的处理完全相同。实际上24P有两种版本，一种是电影行业采用的24P，另一种是用于电视制作的23.976P。由于历史原因美国用于电视制作的24P帧频是频率降低了千分之一的非整数24/1.001=23.976，这样经过3-2下拉变换后的场频就是59.94Hz，不过由于习惯的原因仍然经常把这种23.976P称为“24P”。

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有三种方法可以显示24P逐行扫描信号，一种是采用Psf的传输方式把24帧的逐行信号转换成48场的隔行信号显示(即24Psf)，不过由于48Hz的刷新频率低于人眼闪烁感阈值50Hz，观看这种48i的隔行图像时因闪烁感太强眼睛极易疲劳；第二种方法是把24P经过3-2下拉变换转换成60场隔行扫描信号显示；最好的方法是3倍帧频显示，即在专用的监视器内用数字处理的方法把每帧逐行扫描的画面重复显示3次，这样在监视器上显示的就是72P的逐行扫描图像，既提高了显示质量又消除了闪烁感。

1080/25P-1920x1080@25P，数字电视的制作、交换格式之一。25P的应用范围与24P几乎完全相同，其区别是24P主要应用于60Hz的国家和地区而25P主要应用于50Hz的国家和地区，这是因为1080/25P的逐行扫描信号可以很容易地通过Psf传输方式转换成1080/50i（即25Psf）的高清隔行信号或下变换成576/50i（PAL）的标清隔行信号播出，还可以下变换至576/25P压缩成逐行扫描的MPEG2文件用于DVD发行。

25P的显示方法有两种，除了上述采用Psf的传输方式把25P转换成50i（即25Psf）的隔行显示外更好的方法是倍帧频显示，即用数字处理的方法把每帧逐行扫描的画面重复显示2次或3次，这样在监视器上显示的就是50P或75P的逐行扫描图像。
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1080/30P-1920x1080@29.97P，数字电视的制作、交换格式之一。30P主要是在60Hz的国家和地区用于高清晰度数字电视节目制作和交换，完成的1080/30P逐行节目可以很容易地通过Psf传输方式转换成1080/60i（即30Psf）的高清隔行信号或下变换成480/60i（NTSC）的标清隔行信号直接用于播出。

30P的显示方法也有两种，即用Psf的传输方式把30P转换成60i的隔行显示以及用数字处理的方法2倍帧频显示60P的逐行扫描图像。

采用24P、25P和30P拍摄和制作的节目与胶片拍摄后转换成电视信号的效果非常相似，因为每秒拍摄的画面数量为24至30幅，只有采用50或60Hz场频的隔行扫描拍摄画面数量的一半，所以在拍摄推、拉、摇、移这类运动镜头时物体移动不够平滑，会出现与电影胶片拍摄时相同的抖动现象，也就是所谓“电影感”或“胶片感”。不论是2倍或3倍帧频显示还是转换成隔行扫描显示这种抖动感都同样存在，这是因为无论显示方式如何改变但拍摄时的原始取样率是无法改变的。

3. 用于发行的逐行扫描格式

480/24P-720x480@23.976P，以DVD为载体的发行格式，简称480P。DVD的大部分节目都来自电影胶片，在场频为60Hz的国家和地区（即北美和日本等NTSC地区）发行的DVD把每秒24幅的电影画面压缩成MPEG2文件时采用了每秒24帧的逐行扫描格式480/24P。由于目前大部分DVD电影都是好莱坞制片商发行的，因此市场上购买到的大多数DVD盘片都是480/24P逐行扫描格式。

576/25P-720x576@25P，以DVD为载体的发行格式，简称576P。在场频为50Hz的国家和地区(即欧洲、亚洲等PAL地区)发行的部分DVD电影把每秒24幅拍摄的电影胶片以每秒25幅的速度重放，压缩成576/25P的MPEG2文件（欧洲有的影片就是用每秒25幅的速度拍摄的）。

需要说明的是，部分DVD电影并没有采用逐行扫描的编码方式，特别是国内制作母版发行的大部分DVD电影采用了与电视信号相同的576/50i隔行扫描压缩编码。

逐行扫描信号的传输接口

常用的数字和模拟视频接口都可以传输逐行扫描信号。

数字视频接口

目前高清晰度数字电视制作设备之间的主要连接方式是串行数字分量接口HD-SDI。根据SMPTE 292M标准规定HD-SDI的码率为1485Mbps，它支持下列几种有效视频码率低于1485Mbps的信号格式传输：

表1. HD-SDI接口传输的信号格式（10比特量化）

信号格式传输方式有效码率
1080/60i 1080/60i 1244.16Mbps
1080/30P 1080/30P
1080/30Psf
1080/50i 1080/50i 1036.8Mbps
1080/25P 1080/25P
1080/25Psf
1080/24P 1080/24P 995.328Mbps
1080/24Psf
720/60P 720/60P 1105.92Mbps

从表1可以看到，HD-SDI可以传输4种逐行扫描格式：

1080/30P 1080/25P 1080/24P 720/60P

在这四种逐行格式中除了720/60P外其它三种逐行格式都可以用P或Psf两种方式传输。前面已经介绍过，P和Psf是两种不同的传输方式，传送逐行扫描信号时必须确保发送和接收两端的传输方式是相同的。例如发送端采用1080/24Psf方式传输时，如果接收端设备的接口只支持1080/24P是不能正确传送的。

对于480/60P来说，由于它的码率是480/60i的两倍所以现有的符合SMPTE 292M标准的SDI数字接口不能传输这种逐行信号，480/60P的数字接口是由SMPTE 294M标准定义的。
SDI和HD-SDI串行数字接口传输4:2:2的亮度和色差分量信号Y/R-Y/B-Y，传送4:4:4的RGB信号时SDI和HD-SDI必须采用双链接方式，需要使用两条电缆。

* 数字显示接口

在与液晶显示器、液晶或DLP投影机等类数字显示设备短距离连接时也可以用DVI或HDMI传输逐行扫描的高清晰度数字电视信号。

* DVI

用于显示设备的数字视频接口DVI（Digital Visual Interface）标准是由数字显示工作组(DigitalDisplayWorkingGroup)制定的，常用的有纯数字的DVI-D和数字/模拟兼容的DVI-I两种接口。DVI-D型接口共有24根插针，具有单链接(SingleLink)和双链接(DualLink)两种工作模式。不论单链接还是双链接都只使用一个插头和一条电缆，单链接时只使用24根插针中的一半即12根插针，双链接时使用全部的24根插针。从表2可以看到，采用单链接时DVI-D可以支持720/60P(最高85P)逐行扫描显示，而采用双链接时可以支持1080/60P(最高85P)逐行扫描显示。

表2. DVI-D传输的信号格式

链接方式使用插针数量传输码率最高分辨率
DVI单链接 12针 3.96Gb/s
(时钟频率165MHz) 计算机显示 UXGA (1600x1200)/60Hz
SXGA (1280x1024)/85Hz
HDTV显示 1080/60i (1920x1080/60场，隔行)
720/60P (1280x720/60帧，逐行，最高85帧)
DVI双链接 24针 2x3.96Gb/s
(时钟频率165MHz) 计算机显示 QXGA (2048x1536)/60Hz
HDTV显示 1080/60P (1920x1080/60帧，逐行，最高85帧)

* HDMI

高清晰度多媒体接口HDMI(High Definition Multimedia Interface)是在DVI的基础上经过改进发展出来的，与DVI相比HDMI增加了多声道数字音频传输功能，因此更适用于高清晰度家庭影院设备之间的连接。
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HDMI的标准是由HDMI论坛(HDMI Founder)制定的，其插头的针脚与DVI兼容但采用了不同的封装尺寸，从图1可以看到HDMI的插头尺寸只有DVI的一半多一点。目前，HDMI能够传输的信号格式与DVI相同。

与视频串行数字分量接口SDI和HD-SDI不同，数字显示接口DVI和HDMI传送的都是RGB信号。

* 模拟接口

传统的模拟复合视频接口不能传输逐行扫描信号，模拟分量视频接口(Y/R-Y/B-Y)可以支持逐行扫描的标准清晰度和高清晰度电视信号传输。为了便于区别，一般把支持高清模拟分量和逐行扫描的标清模拟分量接口标记为Y/Pr/Pb，而把普通的标清模拟分量接口标记为Y/Cr/Cb。

短距离连接显示设备时也可以用IT行业常用的15针模拟VGA接口(D-Sub)传输逐行扫描信号，模拟的15针VGA接口可以支持VGA，SVGA，XGA，SXGA，UXGA以及QXGA清晰度的逐行扫描信号传输，刷新率(帧频)可以达到60Hz至80Hz。与数字显示接口相同，模拟显示接口传送的也是RGB信号。

目前市场上销售的大部分逐行扫描DVD播放机大都采用模拟分量视频接口或VGA接口输出逐行扫描信号。

逐行扫描DVD

DVD视频采用MPEG2压缩算法，依据节目的不同来源DVD采用两种不同的扫描格式压缩MPEG2视频文件：

电影

60Hz的国家和地区(北美，主要是好莱坞)制片商发行的NTSC版DVD把每秒24幅的电影画面压缩成每秒24帧的480/24P逐行扫描MPEG2文件。DVD播放机重放盘片时如果检测到压缩文件是24P逐行扫描格式时会自动启动信号处理芯片内的3-2下拉变换功能，把480/24P逐行扫描信号转换成480/60i（NTSC）隔行扫描信号输出。除了电影胶片外，近年来也把1080/24P高清晰度电视设备拍摄和制作的逐行扫描节目通过下变换器转换成480/24P并压缩成逐行扫描的MPEG2文件制作DVD。

部分欧洲制片商发行的PAL版DVD把每秒25幅的电影画面压缩成每秒25帧的576/25P逐行扫描MPEG2文件，DVD播放机重放盘片时如果检测到压缩文件是25P逐行扫描格式时会自动启动信号处理芯片内的逐行至隔行转换功能，也就是把一帧逐行扫描的电视信号分成奇数场和偶数场分别传送的Psf，把576/25P逐行扫描信号转换成576/50i（PAL）隔行扫描信号输出。采用1080/25P高清晰度电视设备拍摄和制作的逐行扫描节目也可以通过下变换器转换成576/25P并压缩成逐行扫描的MPEG2文件制作DVD。

电视

在压缩576/50i（PAL）或480/60i（NTSC）隔行扫描电视信号时DVD编码直接采用与信号源相同的隔行扫描压缩算法，DVD播放机重放这种盘片时解码器会输出相应的隔行扫描信号。

◆逐行扫描DVD播放机与逐行扫描电视机

与普通DVD相比逐行扫描DVD（PDVD）播放机增加了逐行扫描的分量视频或VGA输出接口，重放24P电影格式的DVD盘片时逐行扫描DVD播放机可以把480/24P的逐行扫描信号通过类似3-2下拉变换的2.5倍帧频处理转换成480/60P逐行扫描信号通过逐行模拟分量接口输出；重放25P电影格式DVD盘片时逐行DVD可以把576/25P的逐行扫描信号经过简单的2倍帧频处理（每帧显示2次）转换成576/50P逐行扫描信号输出。

因为普通电视机不能显示这种480P或576P逐行扫描信号，所以逐行扫描DVD播放机必须配合带有逐行扫描输入接口并支持480P和576P逐行扫描的电视机才能使用。目前市场上销售的部分中高价位的大屏幕电视机配置了逐行扫描输入接口，可以配合逐行扫描DVD使用。
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由于在有效扫描线数量相同的条件下逐行扫描的科尔系数（Kell Factor）比隔行扫描高30%，因此重放相同的逐行信号源盘片时采用逐行DVD配合逐行电视机显示图像的垂直清晰度要比普通隔行DVD高30%左右。

此外，LCD、PDP以及DLP等平板显示或投影设备其本质上就是逐行扫描显示的，这类逐行显示设备配合逐行DVD播放机重放逐行盘片时实现了从拍摄、制作到显示的“逐行”化，避免了逐行-隔行-逐行反复转换带来的图像质量损失，可以有效地提高显示图像质量。
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逐行DVD在播放隔行扫描的电视节目盘片时采用内插运算的方法把隔行信号转换成逐行信号输出。播放480/60i（NTSC）隔行节目时PDVD输出的480/60P实际上是经过内插处理的480/60i；播放576/50i（PAL）隔行节目时输出的576/50P是经过内插处理的576/50i，因此并不能像播放逐行盘片那样提高重现图像的垂直清晰度。

综上所述采用逐行扫描DVD显示高质量图像有三个基本条件：

- 使用逐行扫描DVD播放机

- 重放逐行扫描格式的DVD电影盘片

- 使用带有逐行扫描输入接口并支持480P或576P逐行扫描显示功能的电视机或显示器

在标清电视时代逐行扫描DVD模式的成功应用，说明即使在隔行设备占绝对优势的环境中采用逐行制作和发行也是一种可行的选择。配合适当的技术采用逐行扫描制作的节目可以毫无障碍地在隔行环境中观看，而当用户选用了更好的设备时相同的节目源就可以得到比现有隔行设备更高的图像质量，而这种更好的图像质量是在减少传输或发行资源(码率)的条件下实现的，这是因为采用压缩编码的方式传输或发行节目时逐行扫描信号的压缩效率要比隔行更高一些。

逐行与隔行扫描信号的相互转换

在实际制作中经常需要把逐行与隔行信号相互转换，这种转换主要是指以下两种情况：

1. 有效扫描行数相同，扫描帧数相同的隔行与逐行信号相互转换，如480/30P与480/60i之间的转换。

2. 有效扫描行数相同，扫描帧数不同的隔行与逐行信号相互转换，如480/60P与480/60i之间的转换。

从信号处理和取样的角度来看，不论哪种情况从逐行向隔行的转换都是信息的分拆传输或减少的过程，因此其处理相对简单容易，不会造成图像质量的损失；而从隔行向逐行的转换则属于需要增加信息的内插（Interpolation）处理，因此转换后得到的结果比逐行拍摄的原始图像质量差。

逐行与隔行信号的相互转换既可以用硬件（扫描转换器或称为格式转换器）实时完成，也可以在非线性设备中用软件进行非实时的精密处理。

逐行转隔行

以480/30P或60P转60i为例：

◆480/30P转60i就是简单的分段传输Psf，即把一个逐行扫描的帧分成奇数和偶数场分别传送，也就是前面介绍过的480/30Psf传输方式，转换前后的信息量没有变化，图像质量相同。采用Psf得到的隔行信号与隔行拍摄图像的区别是取样频率不同，逐行的30Psf每帧取样一次得到一帧画面再把这一帧分成两场分别传送；隔行的60i每帧取样两次即每场取样一次，因此显示运动画面时30Psf不如60i流畅，有抖动的感觉。

◆ 480/60P转60i时只要把60P的第一帧去掉偶数行保留奇数行成为奇数场，第二帧去掉奇数行保留偶数行成为偶数场就可以了，也就是去掉了全部信息量的一半，得到的60i隔行信号与用隔行拍摄的图像质量完全相同。

隔行转逐行

以480/60i转60P或30P为例：

◆480/60i转60P需要增加一倍的信息量，即通过内插的方法把一场的扫描线增加一倍变成一帧。因为这些“无中生有”的扫描行是靠相邻行的数据运算得来而非拍摄取得，所以其有效信息并没有增加。在某些非线性编辑设备中，这种隔行至逐行的转换被称为De-Interlace即去隔行处理。隔行至逐行转换的图像质量取决于内插运算的精度，采用的算法越复杂精度越高转换质量就越好。不过复杂的算法只能使转换得到的图像看起来更“舒服”但无法增加有效信息量。
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◆480/60i转30P的处理与480/60i转60P完全相同，只不过把转换得到的60P信号去掉一半，也就是每隔一帧去掉一帧就得到了30P。与30P转60i时信息量没有变化的转换不同，60i转30P后其有效信息量只有转换前的一半，得到的图像质量最差。这是因为隔行扫描拍摄时每帧取样两次即每场取样一次，但这两场是在不同的时间取样得到的，在拍摄运动图像时由于两场的取样时间不同所以这两场图像在空间上是不能完全重合的，因此隔行扫描拍摄活动画面时得到的两场无法合成成一帧完整的画面。

数字电视的趋势 - 逐行制作，隔行或逐行显示

模拟时代为消除显示图像的闪烁感必须同时提高拍摄、制作和显示的刷新率，数字显示技术的发展可以使显示端的刷新率高于拍摄和制作，因此采用较低帧频的逐行扫描拍摄和制作节目就成为数字电视节目制作的选择之一。DVD的成功经验证明了在隔行扫描的环境中采用逐行制作，隔行或逐行显示模式的可行性。

由于IT和数字电影采用了逐行扫描，因此采用逐行扫描制作节目为电视与电影、电视与IT融合的创造了条件。

Psf使逐行至隔行的转换、逐行信号的传输变得非常简单，采用Psf后现有的隔行环境能够支持大部分逐行节目制作，不会使逐行制作的成本高于现有的隔行制作。

已经开播DTV的国家和地区如美国、日本、欧洲和澳大利亚等都对逐行制作给予了高度重视，例如美国很多DTV播出的480/60i、1080/60i节目是用480/30P、1080/24P或1080/30P制作的；澳大利亚正在播出的DTV隔行扫描格式为1080/50i和576/50i，可以使用1080/25P和576/25P制作1080/50i(1080/25Psf)和576/50i(576/25Psf)播出。

高清制作的选择：50i还是25P?

广电总局的GY/T155-2000高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值规定，中国高清晰度电视制作和播出采用1080/50i隔行扫描格式。1080/50i与1080/25P的码率(占用的制作资源)是完全相同的，采用Psf传输后1080/25Psf与1080/50i是完全兼容的，就像美国数字电视播出的很多1080/60i的节目是用1080/30P制作的一样，在中国制作1080/50i就有了50i和25P两种选择。

表3. 1080/50i与1080/25P(25Psf)的比较

1080/50i 1080/25P（25Psf）
优点缺点
活动画面比25P流畅活动画面不如50i流畅
缺点优点
垂直清晰度低垂直清晰度高
不利于节目的国际交换和未来发展有利于节目的国际交换和未来发展
有利于电视与电影的节目共享
压缩效率低压缩效率高
隔行转逐行造成图像质量下降简单无损地实现逐行至隔行的转换

制作25P和50i节目的成本相差无几，但制作了25P节目就同时拥有25P和50i两种扫描格式，既可以用于逐行或隔行的电视播出也适用于数字电影，但制作了50i节目并不能得到高质量的25P。

结束语

不论在中国还是世界的其他地区，大部分数字电视播出的扫描格式仍然以隔行为主。例如在美国、日本等国家和地区高清主要是1080/60i，澳大利亚、中国等国家和地区采用1080/50i。在这种隔行播出的环境中，逐行拍摄、制作，隔行(Psf)播出的模式已经被证明是提高图像质量的有效方法。这种采用逐行制作、隔行播出的节目既可以在普通电视机上显示隔行信号，也可以配合LCD、PDP平板电视或LCD、DLP投影机显示更高质量的逐行扫描图像。在DTV的隔行播出环境下，部分节目采用逐行制作是全球DTV发展的趋势之一。

作为内容供应商的电视台和制作公司应该对逐行扫描制作给予充分重视，可以考虑部分高质量节目采用1080/25P逐行格式制作。建议在没有价格差别或相差不多时优先选择同时支持隔行和逐行扫描的设备，以便为未来发展留有余地。

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