扫描制式

更新时间:2022-08-26 10:54

扫描制式是指一个国家的电视系统所采用的特定制度和技术标准。具体来说就是对世界上共有三种扫描制式,全世界大部分国家(包括欧洲多数国家、非洲、澳洲和中国)采用pal制, 采用25fps帧率;美国、日本、加拿大等国采用的是由国家电视标准委员会(ntsc)制定的ntsc制,采用30fps帧率(精确地讲为29.97 fps);另一种制式secam制主要用于法国、前苏联及东欧国家。

一种新型电视扫描制式的设想

人的视觉器官,决定了电视图象所在平面的形状,应是宽高比近似为4:3的矩形。欲用电子束扫遍整个矩形面积,可以有各种顺序。现行的扫描方式 ( 由左至右形成水平的行扫描线,把行扫描线由上至下地排列,完成对矩形面积的扫描 ) 虽毫无例外地用于世界各国的电视系统,但并非最佳选择。这种扫描方式的设计,很可能是由于电视发明人的书写习惯所至,而不是从各种方案决择的结果。

竖行扫描制式的特点

介绍 一个新的扫描方式:竖行扫描方式,并论述它较现行扫描制式的优越性。

l、扫描顺序:电子束由上至下形成竖直的行扫描线,行扫描线由左至右,顺序扫满整个矩形面积。

2、行频和场频:为了不改变电视步制度中扫描方式以外的部分,竖行扫描方式的视频带宽应和原制式相同,决定带宽的是每幅图象的总象素数和帧频乘积的1/2。电视扫描的帧频率,涉及视觉器官的闪烁感觉、荧光屏的发光能力、视频带宽以及其他诸多因素,不应任意改变,故取帧频和原扫描制式相同,采取隔行扫描的场频也和原制式相同。帧频不变,要保持带宽,每帧图象的总象素数也不能变,但竖行扫描由于行幅减少1/4,每行的象素减少了1/4。

3、扫描以外部分电视制度不变: 由于每帧图象的总象素数目不变,视频带宽亦不变。故调制、发射、接收、解调的方式均无需变化。即整个电视系统,除扫描电路以外的电路,均无需改变。

竖行扫描的优越性

1、降低了对行输出级的要求和功耗:现有电视设备中的扫描系统,行输出级损坏率最高。这是因为它电流大、功耗大、易发热烧毁;又因逆 程电压高,容易击穿元器件。竖行扫描方式将行幅减 少1/4,使扫描电流、功耗、逆程高压相应降低,因而降低了对行扫描输出电路元器件的要求,提高了设备的可靠性和寿命。

2、减少行扫描电路部分的体积和重量:感抗、xL=ωL= 2πfL。由于行频的提高,行扫描部分的所有感性原件,如行输出变压器、行偏转线圈、行激励变压器,要保持原来的感抗都应减 少L值,即减 少线圈的匝数和磁芯的体积,这样重量必然减少。

3、整机功耗明显降低:场扫描幅度增加了1/3,场偏转电流也相应增加。因为场输出级是线性放大器,因此功耗会成比例地增加。但是由于场偏转线圈的电感量较大,匝数较多,电流较小,虽按比例地增加,与行输出级电流减少的数量相比是微小的,二者相差一个数量级。一般电视设备的扫描电路,增加场幅度是较容易的,并且很少有发热和元件击穿现象发生。竖行扫描制式使行扫描功耗减少较多,使场扫描功耗增加很少。因此竖行扫描较原制式有明显的功耗低的特点。

4、有保密价值:用竖行扫描制式发射出的电视信号,一般电视接收机接收时,行不能同步,无法显示正常图象,故有保密价值。

竖行扫描制式的现实意义

现行扫描制式如要改变,不仅涉及到各国的广播系统,而且涉及到亿万用户。所以,暂时不可能用竖行扫描制式取代现行扫描制式。但是在下列三个方面,不失其现实意义:

1、某一 单独的电视系统,不论闭路或开路系统,只要不与别系统交往即可采用。

2、有保密愿望的电视系统。

3、电视事业不断发展,设备不断更新,随着高分辨力电视的成熟和推广,现有设备必被淘汰,竖行扫描制式将给高分辨力电视的设计和制造以启示。

电视机扫描制式变换中产生插值行的新算法

提出了一种产生插值行的算法,用以实现电视扫描制式从隔行到逐行扫描制式的转变,提高电视机的清晰度。用自编程序对该算法进行了模拟,证实了其有效性。将该算法与一些现行算法进行了比较,阐述了其优点。

内插算法

提出了一些内插算法,使电视机从隔行扫描变为逐行扫描,即从原来的每秒扫25帧画面增加到50帧。方法主要有以下几种:

1)场重复法。电视机以常速 ( 25帧/秒,即50场/秒 )接收电视信号,经处理后以两倍的速度显示到显象管上。如接收的次序为A1、A2、B1、B2等场,则显示的次序为A1、A1、A2、A2、B1、B1、B2、B2等。

2)帧重复法。与1)类似,只是每场显示的先后次序不同。若接收的次序仍为A1、A2、B1、B2,则显示的次序 为A1、A2、A1、A2、B1、B2、B1、B2。

3)垂直内插法。利用A1、A2场垂直内插得到两个额外场A’ 1、A’ 2,显示次序为A1、A’ 1、A’ 2、A2等。

4)垂直时域内插法。在垂直和时间两个方向实现内插得到额外场,显示次序为 A1+A’ 2、A’ 1+ A2、A’ 2+ B1、A2+ B’ 1、B1+ B’2、B’ 1+ B2等。

上述方法均为线性内插法,此外还有非线性的中值滤波内插法、自适应运动检测控制内插法、自适应垂直边缘检测控制内插法等。

算法介绍

本算法把数字 Y信号 (即电视信号中的亮度信号 )作为输入值,算法运行后产生的结果就是插值行各点的 Y值。

首先引入一个概念— — 段。就电视机而言,它所接收的是模拟电视信号。要产生插值行,就需将该模拟信号转换为数字信号进行处理,这样就形成了数字场。对于每一数字场的每一行而言,组成该行的每一个点都有其本身的亮度值。对相邻两点的亮度值进行比较。假定它们的亮度值分别为L1和L2,如果L1- L2= 0,就认为它们属于同一段 ;如果L1- L2≠ 0,就认为它们属于不同的段。例如,某一行中部分相邻点的亮度值如下:

… …,19,19,19,33,33,44,44,44,… …则前三个点构成一段,中间两个点构成一段,而后三个点也构成一段。这样,每一行均由若干个段组成,而每一段也由若干个相邻的点构成。

与若干算法的比较及讨论

已简单介绍了一个其他的算法,现对本算法和上述算法进行比较。对场重复法来说,它能很好地重现运动图像,消除了大面积闪烁,并且硬件实现较为简单,然而它不能消除边缘闪烁。而对于帧重复法来说,边缘闪烁和行间闪烁效应降低,且只有在图像进行快速垂直运动时,行爬行现象才较为明显,但其在运动图像的重现方面有较大的缺陷。至于垂直内插法和垂直时域内插法,这两者在重现图像轮廓方面也有不能令人满意的地方,且硬件实现成本较大。另外,对于非线性方法而言,它们的效果比前述方法要好,不过由于要用到大容量的存储器,费用偏高。

然而,本算法在产生插值行后,即与原隔行扫描行交叉显示在电视机屏幕上,且行频增加一倍,而场频不变,也就是说,在一秒钟内扫出50帧50场。因而,从理论上讲,它能有效地消除行间闪烁、边缘闪烁和行爬行现象,同时在重现静止图像的轮廓方面也较令人满意。并且,由于插值行的产生仅与上下两行有关,所以并不需要大容量的存储器,这样就使硬件实现的成本得以大大降低。但其在重现运动图像方面是否有效尚待用硬件进一步验证。

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