扫描制式

国家的电视系统所采用的特定制度和技术标准

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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