1、高清晰度数字电视技术简介,王亚明 2007年3月,内容提要,清晰度（分辨率）的表达方法 电视信号的数字化 数字电视格式的表示法 数字电视信号的码率 NTSC国家和地区的59.94i 逐行扫描和隔行扫描 高清与标清电视的差别,清晰度（分辨率）的表达方法,不同行业表达清晰度（分辨率）的方法 电视清晰度的表示法 线、电视线、带宽、调制度 胶片清晰度的表示法 每毫米线对（Line Pair/mm） 计算机图形、数码相机清晰度表示法 像素 总的趋势是不同的行业都采用像素表达清晰度 数字电视和数字电影的拍摄和显示都采用了有限像素的器件如CCD、CMOS、LCD、PDP 电视/电影信号数字化后其取样点数量是
2、有限的 采用像素有利于统一不同行业有关清晰度的表达方法,电视清晰度的表达法 线、电视线、带宽、调制度,模拟电视时代用“线”或“电视线”表示清晰度 垂直清晰度 垂直清晰度用线数表示，与有效扫描行数相关 垂直清晰度一般相当于有效扫描行数的5070% （科尔系数） 在理想的极端条件下其最大值与有效扫描行数相同,水平清晰度 绝对清晰度（线）,水平清晰度的两种表达法 绝对清晰度：线 相对清晰度：电视线 绝对清晰度的定义: 水平方向上实际显示的黑白线条数 例如，在水平方向上显示400条线 (黑色/白色各200条) 时称水平清晰度为400线,水平清晰度 相对清晰度（电视线）,相对清晰度考虑了画面宽高比的因素
3、 因为电视画面的宽高比是4:3，所以在象素宽高尺寸相同的条件下水平方向上能够容纳的象素数量是垂直方向上的4/3倍 例如，在线距相同的情况下垂直方向显示300条线时水平方向上能够显示400条线,相对清晰度（电视线）,为了在同一系统中用相同的度量方法表示不同方向上的清晰度，在电视技术中把画面宽高比与水平方向上显示线条数的乘积称为电视线 例如，在水平方向上显示400条线时称水平清晰度为400 x 3/4 = 300 电视线,相对清晰度（电视线）,因为用电视线表达的水平清晰度是相对值，所以在显示相同线条数量的情况下画面宽高比不同时水平清晰度是不同的 例如，同样在水平方向上显示400条线时如果画面宽高比
4、是16 : 9则水平清晰度为400 x 9/16 = 225 电视线,水平清晰度 带宽与调制度,电视的水平清晰度还可以用带宽或调制度表示 带宽与调制度是频率与电平（幅度）之间的函数关系，是MTF（调制传输函数）在电视技术中的专用表述 带宽是在约定电平值的位置计量频带宽度 电视技术中经常使用的三种带宽 0dB带宽，最大电平处对应的带宽 -1dB带宽，与0dB相比电平下降10%处对应的带宽 -3dB带宽，与0dB相比电平下降30%处对应的带宽 调制度是在约定频率点的位置计量电平值 例如标清摄像机以0.5MHz的输出幅度作为参考电平，5MHz频率点的输出电平与参考电平之比即为调制度，用百分比表示,某
5、电视系统的幅度 频率特性,0dB带宽 4MHz,-1dB带宽 5MHz,-3dB带宽 6MHz,6MHz调制度 70%,5MHz调制度 90%,标准清晰度电视 (ITU R BT.601-2)在水平方向上显示400条黑色和白色线条相当于在一行的有效扫描期间(53.3微秒)内使正弦波变化200次200个周期 / 53.3微秒 = 3.75 MHz,电视信号传输带宽与水平清晰度的关系,标清传输带宽与水平清晰度的关系,标准清晰度电视画面宽高比为4:3时在水平方向上显示400条黑白线称水平清晰度为400线或300电视线每1 MHz带宽相当于300电视线 / 3.75 MHz = 80电视线 / 1 M
6、Hz或400线 / 3.75 MHz = 107线 / 1 MHz 标准清晰度电视亮度信号的0dB传输带宽为6 MHz，相当于水平清晰度6 MHz x 80电视线 / 1 MHz = 480电视线或6 MHz x 107线 / 1 MHz = 640线（ITU-R BT.601-5规定的标清亮度信号0dB带宽为5.75MHz，但实际产品的0dB带宽大多为6MHz） 重现720线需要的带宽为720 / 107 = 6.75 MHz (取样频率13.5 MHz的1/2),高清传输带宽与水平清晰度的关系,高清晰度电视 (ITU-R BT.709-3)在水平方向上显示400条黑色和白色线条相当于在一行
7、的有效扫描期间(25.858微秒)内使正弦波变化200次200个周期 / 25.858微秒 = 7.734 MHz,高清传输带宽与水平清晰度的关系,高清晰度电视画面宽高比为16:9，在水平方向上显示400条黑白线称水平清晰度为400线或225电视线每1 MHz带宽相当于225电视线 / 7.734 MHz = 29电视线 / 1 MHz或400线 / 7.734 MHz = 52线 / 1 MHz 高清晰度电视亮度信号的0dB传输带宽为30 MHz，相当于水平清晰度30 MHz x 29电视线 / 1 MHz = 870电视线或30 MHz x 52线 / 1 MHz = 1550线 重现19
8、20线需要的带宽为 1920 / 52 = 37.125 MHz (取样频率74.25 MHz的1/2),电影胶片清晰度的表达方法 线对,胶片采用每毫米线对（Line Pair/mm）表示清晰度 电视与胶片对清晰度的定义不同 胶片：400线清晰度是指400线对（Line Pair），显示400线对就是800条线 电视：400线清晰度是指显示400条线，相当于胶片的200线对,数字影像清晰度的表达方法 像素,像素是组成图像的最小单位 数字影像（如数码相机等）和计算机图形处理采用像素表示清晰度 传送彩色图像需要RGB（或Y/B-Y/R-Y）三个独立的分量，因此每个像素实际上都是由3个单色像素组成的
9、 用像素表达数字电视清晰度 标清数字电视 480/60i：每行720个取样点（亮度），每帧有效扫描线480行720 x 480，每帧画面34万像素 576/50i，每行720个取样点（亮度），每帧有效扫描线576行720 x 576，每帧画面41万像素 高清数字电视 1080i或P：每行1920个取样点（亮度），每帧有效扫描线1080行1920 x 1080，每帧画面207万像素 720P：每行1280个取样点（亮度），每帧有效扫描线720行1280 x 720，每帧画面92万像素,清晰度表达方式小结,表达清晰度的方式 电视采用线、电视线 摄影胶片采用每毫米线对（Line Pair/mm） 计
10、算机图形处理采用像素 上述三种表达方式的优点是简单直观，缺点是不够严谨 调制传输函数（MTF） 优点：可以准确清晰地表达系统性能 缺点：不够简单直观 带宽和调制度 带宽和调制度实际上就是MTF在电视行业的应用特例 常用表示法 用带宽描述系统性能 用调制度描述摄像机的清晰度 像素既可以表达拍摄、显示和放映设备的清晰度，也可以表达系统性能,电视信号的数字化,数字化就是把在时间轴和电平轴上连续变化的模拟电视信号离散化 包括电视信号在内的各种信息的原始形态都是模拟的，需要用有限的取样点和有限的电平阶去表现在时间和电平上无限变化的模拟信号 取样 取样就是把电视信号在时间轴上离散化，用有限像素表现无限清晰
11、的景物 根据尼奎斯特定理，只要了解了取样频率（单位时间内的取样点数）就知道了该系统能够传输信号的带宽，也就是清晰度 量化 量化就是把电视信号在电平（幅度）轴上离散化，用有限的灰度阶表现无限的灰度 只要了解了量化比特就知道了该系统所能达到的最高信噪比,电影、模拟电视和数字电视,看电影相当于隔着一个巨大的旋转扇叶观看活动的景物 观众看到的只是在两个扇叶之间未被遮挡的画面，当旋转的扇叶挡住眼睛的时候观众什么都看不到 实际上这也是一种取样，这个取样就是把空间运动离散化，用有限数量的静止画面表达在空间上连续运动的景物 看电视相当于隔着一个旋转的扇叶和帘子观看景物 扇叶的旋转速度就是场频或帧频 帘子的缝隙
12、相当于扫描线，观众只能看到帘子缝隙间的景物，被帘子挡住的部分看不到 帘子的缝隙数量越多相当于扫描线越多，图像的垂直清晰度就越高 扫描也是一种取样，这个取样就是在垂直方向上对两维空间画面离散化，用有限数量的水平扫描线表达完整的静止画面 看数字电视相当于隔着一个旋转的扇叶和筛子观看景物 电视信号数字化后原来在时间轴上连续变化的每行信号被离散化成了有限的取样点 筛子水平方向上的孔越多相当于取样点越多也就是取样频率越高，图像的水平清晰度就越高,胶片电影,看电影相当于隔着一个巨大的旋转扇叶观看景物,模拟电视,看电视相当于隔着一个旋转的扇叶和帘子观看景物,数字电视,看数字电视相当于隔着一个旋转的扇叶和筛子
13、观看景物,正交取样,正交取样是指在每行扫描线上的取样点都处于相同的位置，把这些样点用直线连接起来，连线与扫描线正交 正交取样是图形和图像计算机处理的基础 正交取样结构对人的视觉干扰小，目前所有演播室分量数字电视标准都采用了正交取样结构 实现正交取样的条件是取样频率必须是水平扫描频率（行频）的整倍数,扫描线,扫描线,取样点,取样点,方形像素,如果每个像素在水平和垂直方向上的大小是相同的，那么在画面的垂直和水平方向上所能容纳的像素数量之比应该与画面的宽高比相同 方形像素的概念最早是在计算机行业提出并实际应用的，目前计算机行业绝大多数显示标准都符合方形像素原则 例如: VGA（640x480） SV
14、GA（800x600） XGA（1024x768） UXGA（1600x1200）均符合方形像素原则 只有SXGA（1280x1024）例外。 方形像素有利于图形和图像的计算机处理，早期1125行高清电视标准中有效扫描行数是1035行，为符合方形像素的原则已经将有效扫描行数修改为1080行 16:9宽高比高清电视系统均符合方形像素原则，如1920x1080，1280x720。而4:3宽高比的标准清晰度电视720x576和720x480都不是方形像素,取样结构（清晰度）,在数字电视技术中经常用4:2:2、4:2:0等方式表达数字分量电视信号的取样结构 这种表示法的原始含义是亮度与色度信号的取样频
15、率之比或取样点数量之比 例如 4:2:2表示Y/B-Y/R-Y取样，色度信号的取样点数量是亮度信号的一半 4:2:2:4最后的4表示键控信号的取样点数 4:4:4表示RGB取样，RGB信号的取样点数量一样 4:0:0表示每行电视信号中只有亮度信号 取样结构表示法的原始含义是亮度与色度信号的取样频率之比 4:2:2，4表示亮度信号的取样频率，2和2 表示两个色差信号的取样频率 4的原始含义是亮度信号的取样频率是付载波的4倍即13.5MHz （NTSC的付载波频率是3.58MHz） 2的含义是色差信号的取样频率是付载波的2倍即6.75MHz,取样结构（清晰度）,扩展应用 目前取样结构的表示法不光代
16、表了亮度与色度信号的取样频率之比，还用于表示亮度与色度的取样点数量之比 如果不特别说明，标清数字分量信号的4:2:2取样表示每行亮度与色差信号的取样点数量之比是720:360:360，色度信号的取样点数量是亮度信号的一半；亮度信号的带宽是6MHz，色度信号的带宽是3MHz 1920高清数字分量信号的4:2:2表示每行亮度与色度信号的取样点数量之比是1920:960:960，色度信号的取样点数量是亮度信号的一半；亮度信号的带宽是30MHz，色度信号的带宽是15MHz 如果说明亮度取样点数量是1440取样结构是4:2:0，那么色度信号水平和垂直方向取样点数量就是720和540，分别是亮度信号144
17、0和1080的一半，仿照4:2:0的说法也可以称为3:1.5:0（如果把1920称为4按比例计算1440就是3）,4:4:4（RGB）的取样结构,N行,N+1行,N+2行,N+3行,G,B,R,4:2:2（Y/R-Y/B-Y）的取样结构,N行,N+1行,N+2行,N+3行,Y,B-Y,R-Y,4:1:1（Y/R-Y/B-Y）的取样结构,N行,N+1行,N+2行,N+3行,Y,B-Y,R-Y,4:2:0（Y/R-Y/B-Y）的取样结构（MPEG-2）,N行,N+1行,N+2行,N+3行,Y,B-Y,R-Y,Y,4:2:2,4:0:0,4:2:0（Y/R-Y/B-Y）的取样结构（MPEG-1）,N
18、行,N+1行,N+2行,N+3行,Y,B-Y R-Y,Y,Y,B-Y R-Y,Y,4:2:0（Y/R-Y/B-Y）的取样结构（DVB）,N行,N+1行,N+2行,N+3行,Y,B-Y,Y,R-Y,Y,B-Y,Y,R-Y,不同取样方式的清晰度-标清,G,R,B,Y,Y,Y,Cb,Cr,Cb,Cb,Cr,Cr,720,720,720,576,576,576,720,360,360,576,576,576,720,576,576,576,180,180,576,360,360,720,288,288,720x576 4:4:4取样,720x576 4:2:2取样,720x576 4:1:1取样,72
19、0x576 4:2:0取样,不同取样方式的清晰度-高清,G,R,B,Y,Y,Y,Cb,Cr,Cb,Cb,Cr,Cr,1920,1920,1920,1080,1080,1080,1920,960,960,1080,1080,1080,1920,1080,1080,1080,480,480,1080,960,960,1920,540,540,1920x1080 4:4:4取样,1920x1080 4:2:2取样,1920x1080 4:1:1取样,1920x1080 4:2:0取样,G,R,B,Y,Y,Y,Cb,Cr,Cb,Cb,Cr,Cr,1920,1920,1920,1080,1080,108
20、0,1920,960,960,1080,1080,1080,1440,1080,1080,1080,480,480,1080,640,640,1280,1080,1080,不同高清记录格式的取样结构（清晰度）,HD D5,DVCPRO HD,Y,Cb,Cr,1080,720,720,1440,540,540,XDCAM HD,4:4:4,4:2:2,3:1:1,3:1.5:0 (基于1440的4:2:0),2.6:1.3:1.3 (基于1280 的4:2:2),1920x1080/60i 8比特4:4:4取样 1492.992 Mbps,1920x1080/60i 8比特4:2:2取样 995
21、.328 Mbps,1440x1080/60i 8比特3:1:1取样 622 Mbps,G,R,B,Y,Cb,Cr,1920,1920,1920,1080,1080,1080,1920,960,960,1080,1080,1080,Y,Cb,Cr,1440,480,480,1080,1080,1080,8比特,8比特,8比特,不同取样结构（清晰度）的码率,1920x1080/60i 8比特4:2:0取样 746.496 Mbps,Y,Cb,Cr,1920,960,960,1080,540,540,8比特,1440x1080/60i 8比特3:1.5:0取样 （基于1440的4:2:0） 560
22、 Mbps,Y,Cb,Cr,1440,720,720,1080,540,540,8比特,4:4:4,4:2:2,4:1:1,4:2:0,不同取样结构的样本,4:4:4,4:2:2,4:1:1,4:2:0 MPEG-1,4:2:0 MPEG-2,4:2:0 DVB,不同取样结构的样本,4:4:4,4:2:2,4:1:1,4:2:0 MPEG-1,4:2:0 MPEG-2,4:2:0 DVB,不同取样结构的样本,4:4:4,4:2:2,4:1:1,4:2:0 MPEG-1,4:2:0 MPEG-2,4:2:0 DVB,不同取样结构的样本,4:4:4,4:2:2,4:1:1,4:2:0 MPEG-1
23、,4:2:0 MPEG-2,4:2:0 DVB,不同取样结构的样本,取样结构小结,把4:4:4的取样结构经预滤波（亚取样）转变成 4:2:2、4:1:1或4:2:0的目的是用不压缩的方法通过降低彩色分辨率的方式减少数字电视信号的数据量 同样地，把4:4:4的取样结构经预滤波（亚取样）转变成 3:1.5:0 （基于1440的4:2:0）的目的也是用不压缩的方法通过降低亮度和彩色分辨率的方式减少数字电视信号的数据量 高清4:4:4适用于最高质量的节目拍摄/制作以及复杂特技如高精度色键合成 高清4:2:2是电视台高质量节目制作的标准 4:2:0适用于一点对多点的播出和发行 高清3:1.5:0（基于1
24、440的4:2:0）适用于新闻、专题等简单制作，不适合制作复杂特技,量化,量化就是把电视信号在电平（幅度）轴上离散化，用有限的灰度阶表现无限的灰度 量化的比特越高传输电平的精度越高，只要了解了量化比特数就知道了该系统所能达到的最高信噪比 8比特（256灰度阶）是再现图像连续灰度的最低要求 低于8比特时人眼可能分辨出灰度层级中的灰度差，出现版画感 高质量记录和制作需要10比特（1024灰度阶）,8比特 256灰度阶,4比特 16灰度阶,3比特 8灰度阶,数字电视格式的表示法,SMPTE的表示法 1920x1080/60/I表示清晰度为1920x1080，垂直扫描频率60Hz，隔行扫描 1280x
25、720/60/P表示清晰度为1280x720，垂直扫描频率60Hz，逐行扫描 最后的字母I表示隔行（Interlace）扫描，P表示逐行（Progressive）扫描 EBU的表示法 1920x1080/I/25（简化表示为1080/I/25）表示每行取样点数量1920，每帧有效扫描行数1080，25帧（50场）隔行扫描 1280x720/P/50表示每行取样点数量1280，每帧有效扫描行数720，50帧逐行扫描 中间的字母I表示隔行（Interlace）扫描，P表示逐行（Progressive）扫描 在EBU表示法中最后的数字表示帧频，因此EBU的1920x1080/I/25与SMPTE的1
26、920x1080/50/I含义完全相同，有时容易造成误解,数字电视格式的表示法,简化表示法 因为SMPTE的表示法比较长，为求简便在很多文件中经常把SMPTE表示法简化使用 1920 x 1080/60/I表示为1080/60i 1280 x 720/60/P表示为720/60P 采用简化表示法美国的NTSC可表示为480/60i，中国和欧洲的PAL可表示为576/50i 这是目前使用最多的表示法之一,数字电视格式的表示法,目前数字电视格式并没有统一的表示法，因此在各种文献中也经常可以见到其它的表示法 已知帧/场频时用1080i、720P表示有效扫描线数和扫描方式 已知扫描线数时用50i或60
27、P表示帧/场频和扫描方式 有些资料用1080/50/2:1表示1080/50i，720/60/1:1表示720/60P 有时用代替/，如108060i，72060P 有的文件用扫描线总数代替有效扫描线，如1125/60i，750/60P，625/50i，525/60i 欧洲经常用1080i25或1080i/25表示帧频25Hz的隔行扫描，这是从EBU表示法简化来的，相当于一般简化表示法的1080/50i 同样地，在欧洲也经常用720p50表示720/50P 1080/50i有时被表示为1080i50或1080i/50Hz。,数字电视信号的码率,码率是在单位时间内系统所能达到的最大数据量 传输数
28、字电视信号时信道设备(如矩阵、光端机等)的带宽必须大于通过该通道的码率 标准清晰度数字电视信号的码率 在ITU-R601数字电视标准中，采用10比特量化时 亮度信号的码率为取样频率x量化比特数 = 13.5 (MHz) x 10 (Bit) = 135 Mbps 2个色差信号的码率为2 x 6.75 (MHz) x 10 (Bit) = 135 Mbps 总的码率为亮度信号码率+色差信号码率 = 135 + 135 = 270 Mbps270Mbps是数字分量演播室使用的SDI接口标准码率,数字电视信号的码率,高清晰度数字电视信号的码率 在SMPTE 274M数字电视标准中，采用10比特量化时
29、 亮度信号的码率为取样频率x量化比特数 = 74.25 (MHz) x 10 (Bit) = 742.5 Mbps 2个色差信号的码率为2 x 37.125 (MHz) x 10 (Bit) = 742.5 Mbps 总的码率为亮度信号码率+色差信号码率 = 742.5 + 742.5 = 1485 Mbps 高清晰度电视的码率是标准清晰度电视的5.5倍 1485Mbps是高清晰度数字分量演播室使用的HD-SDI接口标准码率,数字电视信号的有效码率,有效码率(视频有效码率)是在单位时间内与视频信号有关的数据量 因为在电视信号的水平和垂直消隐期间内没有视频信息，所以有效码率一般只是码率的60-8
30、0% 当使用磁带、硬盘或光盘存储数字视频信号时可以只记录有效码率代表的视频信息,数字电视信号的有效码率,标准清晰度数字电视信号的有效码率 在ITU-R601数字电视标准中，采用8比特量化时 480/60i (NTSC) 亮度信号的有效码率为每行的取样点数 x 有效扫描行数 x 量化比特数 x 帧频= 720 x 480 x 8 x 30 = 82.944 Mbps 2个色差信号的有效码率为2 x 360 x 480 x 8 x 30 = 82.944 Mbps 总的有效码率为亮度信号有效码率 + 色差信号有效码率= 82.944 + 82.944 = 165.888 Mbps (480/60i
31、) 576/50i (PAL) 总的有效码率为720 x 576 x 8 x 25 x 2 = 165.888 Mbps (576/50i) 480/60i与576/50i的有效码率相同,数字电视信号的有效码率,高清晰度数字电视信号的有效码率 在SMPTE 274M数字电视标准中，采用8比特量化时 1080/60i 信号格式亮度信号的有效码率为每行的取样点数 x 有效扫描行数 x 量化比特数 x 帧频= 1920 x 1080 x 8 x 30 = 497.664 Mbps 2个色差信号的有效码率为2 x 960 x 1080 x 8 x 30 = 497.664 Mbps 总的有效码率为 2
32、 x 497.664 = 995.328 Mbps (1080/60i) 1080/50i 信号格式的有效码率为1920 x 1080 x 8 x 25 x 2 = 829.44 Mbps (1080/50i) 高清晰度电视1080/60i的有效码率是标准清晰度电视480/60i (NTSC)的6倍 1080/50i的有效码率是576/50i (PAL)的5倍,NTSC国家和地区的59.94i,在NTSC标准中为避免彩色副载波对亮度信号和音频载波的干扰，各种频率之间必须满足下述关系： 彩色副载波是二分之一行频的整倍数 (1/2行频间置) 音频载波是行频的整倍数 为满足NTSC彩色信号与原黑白电
33、视信号的兼容性要求，音频载波频率4.5 MHz不能更改，因此 行频取 4.5MHz / 286 = 15734 Hz (比黑白电视的15750 Hz低1/1000) 帧频取 15734 / 525 = 29.97 Hz (比黑白电视的30 Hz低1/1000) 场频取 29.97 x 2 = 59.94 Hz (比黑白电视的30 Hz低1/1000) 所有频率均同比下降千分之一 (F / 1.001),NTSC国家和地区的59.94i,在美国等采用NTSC的国家和地区中，为满足标准清晰度与高清晰度电视信号相互转换的要求，高清晰度电视采用了与NTSC相同的场频59.94Hz，因此与60Hz相比所
34、有相关频率均同比下降千分之一，例如 取样频率由74.25 MHz下降为74.25 MHz / 1.001 = 74.176 MHz 行频由67.5 KHz下降为67.433 KHz 场频由60 Hz下降为59.94 Hz 应称为59.94i，但习惯上仍然称其为60i 与NTSC相同，编辑1080/59.94i格式的高清晰度信号时需按失落帧方式处理 在NTSC国家和地区进行电影/电视转换时由于60i的场频降低了千分之一，与此相对应24P的帧频也降低为23.976 在NTSC国家和地区凡是与电视有关的设备其频率均按降低1/1000处理，只是用于电影制作时仍然采用24P而非23.976P,逐行扫描和
35、隔行扫描,电视采用扫描的方法把两维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 最简单的扫描方式是逐行扫描，每帧图像由电子束顺序地一行接着一行连续扫描而成，下一帧扫描线的位置与上一帧完全相同 为了在有限的带宽资源条件下提高图像刷新率，模拟电视采用了2:1隔行扫描 2:1隔行扫描是把一帧电视画面分两次交错扫描，下一场扫描线的位置与上一场相差一行，在空间上两个相邻电视场的扫描线位置相隔一行,逐行扫描和隔行扫描,逐行扫描：一帧电视画面一次连续扫描完成 优点： - 没有隔行扫描所特有的帧间闪烁感 - 有利于图形和图象的计算机处理 - 长时间观看眼睛不易疲劳 缺点： 与相同场频
36、的隔行扫描方式相比数据量大一倍 应用： 美国DTV的480/60P，720/60P，1080/24P，计算机显 示器 隔行扫描：一帧电视画面分两次交错扫描完成 优点： 与相同帧频的逐行扫描方式相比数据量只有一半 缺点： - 帧间闪烁感觉明显 (特别是大屏幕显示)- 不利于图形和图象的计算机处理- 长时间观看眼睛容易疲劳 应用： 已经播出和准备播出的大多数电视系统,隔行与逐行扫描,隔行扫描主要应用于电视广播，例如1080/60i（59.94i）和50i 1080/50P、1080/60P（59.94P）的数据量是50i或60i的两倍，其取样频率也是50i或60i的两倍，目前还没有实际应用 108
37、0/50i和60i的取样频率为74.25MHz 1080/50P和60P的取样频率为148.5MHz 逐行扫描有两种传输方式 P：逐行传输，需要使用专用的逐行传输接口 Psf：逐行分段传输，可以使用现有的隔行传输接口 用于制作和节目交换的逐行扫描格式 1080/24P（23.976P） 1080/25P 1080/30P（29.97P） 用于制作和播出的逐行扫描格式 720/60P（59.94P）,逐行扫描,隔行扫描的两场,逐行与隔行扫描,逐行与隔行扫描,标清时代电视几乎全部采用隔行扫描 高清电视既采用隔行也采用逐行扫描 高清采用逐行扫描拍摄和制作的原因之一是拍摄和显示器件的逐行化，大屏幕电视
38、主要使用平板显示器件 等离子显示屏（PDP），液晶显示屏（LCD） LCD，DLP芯片投影芯片 显像管采用灵活的扫描寻址方式，不需要逐一驱动每个像素，既适用于隔行也适用于逐行显示 PDP、LCD、DLP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 平板显示器件显示的都是逐行扫描图像，一般把PDP、LCD、DLP等称为逐行扫描显示器件 不论输入信号是何种扫描方式也不论清晰度高低在平板显示器件中都要被转换成与显示面板物理像素数量相同的清晰度显示 如果在拍摄、制作和显示等环节都采用逐行扫描方式可以避免信号的隔行、逐行转换带来的图像质量损失,Psf - 逐行分段传输,
39、P与Psf是两种不同的逐行扫描信号传输方式 P: Progressive - 一帧一帧地传输逐行扫描信号 Psf: Progressive segmented frame - 逐行分段传输，即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 Psf的信号传输结构与隔行扫描相同，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 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不分段的逐行扫描信号 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 录像机、摄像机上的
40、逐行接口都只支持Psf，部分非线性制作设备配置了P和Psf两种接口,Psf - 逐行分段传输,Psf - 用隔行接口传输逐行信号,1080/25P拍摄的图像采用25P传输时，只有支持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 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 所有支持1080/60i（1080/59.94i）的隔行设备也可以用于1080/30Psf（1080/2
41、9.97Psf）逐行信号的传输、记录和显示,Psf与隔行扫描信号的差别,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 这两场是在不同的时间取样得到的，在拍摄运动图像时两场的取样时间不同所以这两场图像在空间上不能完全重合 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 隔行或逐行是由拍摄决定的，传输或记录都不会改变,25P逐行与50i隔行扫描的取样结构比较,25P逐行扫描,第1帧,第2帧,50i隔行扫描,第1场(奇数场),第2场(偶数场),第3场(奇数场),第4场(偶数场),25Psf
42、的取样和传输结构,25P逐行扫描,第1帧,第2帧,25Psf传输,奇数场,偶数场,奇数场,偶数场,25Psf接收,第1帧,第2帧,Line 1 Line 2 Line 3 Line 4 Line 5 Line 6 Line 7 Line 8 Line 9,逐行Psf传输 每帧取样一次分成两场传输,1帧 = 奇数场 + 偶数场,隔行扫描 每帧取样两次无法再合成为一帧,Line 1Line 3Line 5Line 7Line 9,Line 2Line 4Line 6Line 8 . .,1帧 = 奇数场 + 偶数场,Line 1 Line 2 Line 3 Line 4 Line 5 Line 6
43、 Line 7 Line 8 Line 9,奇数场,偶数场,用于制作与交换的逐行扫描格式-24P,1080/24P 用于电影拍摄时是1920x108024P，用于电视制作时是1920x108023.976P，为了方便经常把23.976P简称为24P 主要用于数字电影的拍摄、制作以及节目交换 可以转换成胶片在普通影院里放映 下变换至480/24P压缩成逐行扫描的MPEG2文件用于DVD发行 3-2下拉变换至1080/60i或下变换成480/60i播出 24P刷新频率太低直接显示时图像闪烁感太强，需要转换后显示 通过Psf转换成1080/48i（1080/24Psf） 3-2下拉变换至1080/6
44、0i 3倍帧频显示 转换为1080/72P，在显示设备中每帧重复显示3次,每秒24幅画面 每帧画面曝光时间1/24秒,旋转 胶片 片门,1 秒钟,24 帧,25帧,30 帧,胶片,PAL (625/50),NTSC (525/60),电影与电视画面拍摄的对比,1080/24P 图像,1/24 秒,1 : 1,以帧为单位的 视频压缩数据文件,24P电影电视转换,美国和日本用于电视播出的24P帧频实际上是24/1.001=23.976,3-2下拉变换（2-3下拉变换）,F1,F2,F1,F2,F1,F2,F1,F2,F1,F2,F1,F2,F1,F2,F1,F2,F1,F2,F1,F2,每秒24幅
45、胶片画面或24P逐行扫描图像,1080/60i或480/60i,3-2下拉变换通过对每幅画面重复3次-2次的顺序把24幅画面 转换成60场电视信号,在美国和日本60i实际上是59.94i,用于制作和交换的逐行扫描格式-25P,1080/25P - 1920x108025P，简称25P，应用范围与24P几乎完全相同 25P与24P的差别 24P主要应用于60Hz的国家和地区：3-2下拉变换至1080/60i 25P主要应用于50Hz的国家和地区：通过Psf转换至1080/50i或下变换成576/50i (PAL)标清隔行信号播出 下变换至576/25P压缩逐行MPEG2文件用于DVD发行 25P刷新频率太低直接显示时图像闪烁感太强，需要转换后显示 通过Psf转换成1080/50i（1080/25Psf） 2倍或3倍帧频显示 转换为1080/50P或75P，在显示设备中每帧重复显示2次或3次,25P至50i（25Psf）转换,F1,F2,F1,F2,F1,F2,F1,F2,F1,F2,F1,F2,F1,F2,F1,F2,每秒25幅胶片画面或25P逐行扫描图像,1080/25Psf或576/25Psf（1080/50i或576/50i ）,25P至50i转换通过对每幅画面重复2次的方法把25幅画面转换成50场电视信号,
