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渐进式扫描 - 视频处理的基础

1080P什么意思?电视与电影原理相同吗?李永乐老师讲解电视成像原理(2018最新) (四月 2025)

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Anonim

随着它在1990年代中期的推出,DVD成为家庭影院革命的核心。凭借其在VHS和模拟电视上的大幅改善的图像质量,DVD标志着家庭娱乐的巨大进步。 DVD的主要贡献之一是采用逐行扫描技术来提高电视观看质量。

隔行扫描 - 传统视频显示的基础

在我们深入了解逐行扫描及其在改善电视观看体验方面的重要性之前,了解传统模拟视频图像在电视屏幕上的显示方式非常重要。使用称为隔行扫描的技术在电视屏幕上显示模拟电视信号,例如来自本地电台,有线电视公司或VCR的信号。使用了两种主要的隔行扫描系统: NTSC朋友.

  • NTSC基于525行,60场/ 30帧/秒,60Hz的系统,用于传输和显示视频图像。这是一种隔行扫描系统,其中每帧在262行的两个场中被扫描,然后将其组合以显示具有525条扫描线的视频帧。拥有NTSC基金会的国家是美国,加拿大,墨西哥,中南美洲的一些地区,日本,台湾和韩国。
  • PAL基于625线,50场/ 25帧/秒,50HZ系统。信号与NTSC一样被隔行扫描成两个场,每个场由312行组成。另外,PAL的帧速率接近于电影的帧速率。 PAL的帧速率为每秒25帧,而电影内容则基于每秒24帧的帧速率。拥有PAL系统基础的国家包括英国,德国,西班牙,葡萄牙,意大利,中国,印度,非洲大部分地区和中东。

进步扫描是什么

随着家庭和办公室桌面计算机的出现,人们发现使用传统电视显示计算机图像并没有产生良好的效果,特别是对于文本。这是由于隔行扫描技术的影响。为了产生在计算机上显示图像的更令人满意和精确的方式,开发了逐行扫描技术。

逐行扫描与隔行扫描的不同之处在于,通过以连续顺序而不是交替顺序扫描每条线(或像素行)来在屏幕上显示图像,如隔行扫描所做的那样。换句话说,在逐行扫描中,图像线(或像素行)以数字顺序(1,2,3)从屏幕上下扫描,而不是以交替顺序(行或行1,3, 5等等……后面是行或行2,4,6)。

通过在一次扫描中逐步扫描图像而不是通过组合两半来构建图像,可以显示更平滑,更详细的图像,更适合于查看精细细节,例如文本和运动也不太容易交错闪烁。

将这项技术视为改善我们在视频屏幕上观看图像的方式的一种方法,接下来将逐行扫描技术应用于DVD。

线加倍

随着大屏幕高清等离子,液晶电视和视频投影仪的出现,传统电视,录像机和DVD光源产生的分辨率不能通过隔行扫描方法很好地再现。

为了补偿,除了逐行扫描外,电视制造商还引入了Line Doubling的概念。

尽管有许多方法可以应用,但是在其核心,具有线倍增能力的电视创建“线之间的线”,其将上面的线的特征与下面的线组合,以便给出更高分辨率图像的外观。然后将这些新行添加到原始行结构中,然后在电视屏幕上逐步扫描所有行。

然而,线加倍的缺点是可能导致运动伪影,因为新创建的线也必须随着图像中的动作而移动。为了平滑图像,通常需要额外的视频处理。

3:2下拉 - 将电影转换为视频

尽管逐行扫描和行加倍试图解决隔行扫描视频图像的显示缺陷,但仍存在另一个问题,即妨碍在电视上正确观看最初拍摄的电影的准确显示。对于基于PAL的源设备和电视,这不是一个大问题,因为PAL帧速率和电影帧速率非常接近,因此需要最小的校正以在PAL电视屏幕上准确地显示电影。但是,NTSC并非如此。

NTSC的问题在于电影通常以每秒24帧的速度拍摄,并且NTSC视频以每秒30帧的速度产生和显示。

这意味着当在基于NTSC的系统中将胶片转移到DVD(或录像带)时,必须解决胶片和视频的不同帧速率。如果您曾尝试通过在显示电影时录制电影屏幕来传输8或16毫米家庭电影,您将了解此问题。由于电影帧以每秒24帧的速度投影,并且摄像机以每秒30帧的速度拍摄,因此当您播放录像带时,电影图像将显示严重的闪烁效果。原因是屏幕上的帧以比摄像机中的视频帧慢的速度移动,并且由于帧移动不匹配,当电影被转移到视频而没有任何时候会产生严重的闪烁效果。调整。

为了消除闪烁,当电影专业地传输到视频(无论是DVD,VHS还是其他格式)时,电影帧速率被一个公式“拉伸”,该公式更接近地匹配电影帧速率与视频帧速率。

但是,问题仍然是如何在电视上准确显示。

逐行扫描和3:2下拉

为了使胶片处于最正确的状态,它应该在投影或电视屏幕上以每秒24帧的速度显示。

为了在基于NTSC的系统中尽可能准确地做到这一点,DVD播放器等信号源需要进行3:2下拉检测,反转用​​于将视频放入DVD的3:2下拉过程,并以原始的每秒24帧格式输出,同时仍然与每秒30帧的视频显示系统兼容。

这是通过DVD播放器实现的,该DVD播放器配备了特殊类型的MPEG解码器,并结合了所谓的去隔行扫描器,从DVD读取3:2下拉隔行扫描视频信号,并从视频帧中提取适当的电影帧,逐步扫描这些帧,进行任何伪像校正,然后通过支持逐行扫描的分量视频(Y,Pb,Pr)或HDMI连接传输此新视频信号。

如果您的DVD播放器具有逐行扫描而没有3:2下拉检测,它仍然会产生比传统隔行扫描视频更平滑的图像,因为逐行扫描DVD播放器将读取DVD的隔行扫描图像并处理信号的渐进图像并通过那是一台电视或视频投影仪。

但是,如果DVD播放机增加了3:2下拉检测功能,您的视频不仅会显示更加平滑的逐行扫描图像,而且您将体验到的DVD影片尽可能接近您所看到的状态。实际的电影放映机,除了它仍然在视频领域。

逐行扫描和高清电视

除了DVD之外,逐行扫描也适用于DTV,HDTV,蓝光光盘和电视广播。

例如,标准清晰度DTV以480p广播(与逐行扫描DVD相同的特性 - 480行或逐行扫描的像素行),HDTV以720p(720p行或逐行扫描的像素行)或1080i(1,080行或像素)广播交替扫描的行,每行由540行组成。为了接收这些信号,您需要一台带有内置HDTV调谐器或外部高清调谐器,高清有线电视或卫星电视盒的高清电视。

您需要什么才能访问渐进式扫描

为了访问逐行扫描,源组件(如DVD播放器,HD电缆或卫星电视盒)以及电视,视频显示器或视频投影仪都需要具有逐行扫描功能(如果购买的是2009年或之后)和源设备(DVD /蓝光光盘播放器,有线/卫星电视盒),需要具有逐行扫描功能的分量视频输出,或DVI(数字视频接口)或HDMI(高清多媒体接口)输出这允许将标准和高清逐行扫描图像传输到类似配备的电视。

重要的是要指出标准的复合和S-Video连接不传输逐行扫描视频图像。此外,如果您将逐行扫描输出连接到非逐行扫描电视输入,您将无法获得图像(这实际上仅适用于大多数CRT电视 - 所有LCD,等离子和OLED电视都是逐行扫描兼容的)。

为了通过反向3:2下拉来查看逐行扫描,DVD播放器或电视需要具有3:2下拉检测功能(对于2009年或之后购买的任何产品都没有问题)。优选的是DVD播放器具有3:2下拉检测并且实际上执行反向下拉功能,其中具有逐行扫描能力的电视显示从DVD播放器馈送的图像。逐行扫描DVD播放器和逐行扫描功能(HDTV)电视都有菜单选项,可以帮助您设置支持逐行扫描的DVD播放器和电视或视频投影仪。

底线

Progressive Scan是改善电视和家庭影院观看体验的技术基础之一。自从它首次实施以来,事情已经发生了变化。 DVD现在与Blu-ray共存,而HDTV正在向4K超高清电视转型,而且逐行扫描不仅成为图像在屏幕上显示的一部分,而且为进一步的视频处理技术提供了额外的基础,例如视频升级。