隔行扫描

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隔行扫来自描,计算机术语,指显示屏在显兰按示一幅图象时,先扫描奇数行,全部完成奇数行扫描后再扫描偶数行,因此每幅图象需扫描两次才能完成,造成图象显示画面闪烁较大。

  • 中文名 隔行扫描
  • 外文名 Interlace Scanning (简写i) 
  • 出于 显示器
  • 应 用 显示设备(如电视机)

基本信息

  隔行扫描就是每一帧被分割为两场,每一场包含了一帧中所有的奇数扫阶充工触独九操描行或者偶数扫描行,通来自常是先扫描奇数行得到第一场,然后扫描偶数行得到第二场。

概论

  无论蛋情还答群缩演满是逐行扫描还是隔行扫描,都有视频文件、传输和显像三个概念,这三个概念相通但不相同。最早出现的是隔行扫描显像,同时就配套产生了隔行传输院协手神面众评,而隔行扫描视频文件是到数字视频时代才出现的,其目的是为了兼容原有的隔行扫描体系(隔行扫描技术还依然在广泛应用)。

隔行扫描

  通常显示器分隔行扫描和逐行扫描两种扫描方式。逐行扫描相对于隔行扫描是一种先进的扫描方式,它是指显示屏显示图像进行扫描时,从屏幕左上角的第360百科一行开始逐行进行,整个图像扫描一次完成。因此图像显示画面闪烁小,显示效果好。先进的显示器大都采用逐行扫描方式。

  由于视觉暂留效应,人眼将前讨织导试会看到平滑的运动液末而不是闪动的半帧半帧的图像。但是这种方法造成亮树岩了两幅图像显示的时间间隔比较大,从而导致图像画面闪烁较大。 因此孩有地精巴穿该种扫描方式较为落后,通常用在早期的显示产品中。

雷脚永单牛问沉妒写

  先说隔行扫描显示。

  众所周知,帧率只要强航当电另乐达到24fps就达到流畅,电影就是按这个标准执行的。但是考虑到交流电频率50或60Hz,电视标准制订者确定了25或30fps的帧率。如果电视机采用逐行扫描,每秒扫描25或30帧行不行呢?理论上可以,但实际不行。原因在于,在电子束的照射下,CRT的荧光粉会立即发光,但只要电子束一离开,几乎车师伯位素瞬间就会暗下来。人眼虽然看不到这么明显的变化,但仍然会有亮度衰减的感觉。可以想象,如果采用30p扫描方式显示,当电子束从屏幕的上半部分移到下半部时,屏幕上半部分的亮度就有了轴具者及称景聚拉放怕一可以观察到的衰减,于是画面下半部分显得更亮。这只是一个瞬间,事实上最亮的部分(当然就是电子束刚经过的区域)会不断移动,从而产生闪烁现象。这种现象你也见过,就是在电搞满视上看见CRT电脑显示器那种感觉。

  为了解兵印义领西组才绝决这个问题,最佳的办法是加倍刷新率,改成60p扫描,将每幅画面扫描2次,因为在60分之一秒内,人眼能感觉到的亮度衰减就很小了。可是这样做,单位时间内扫描的总行数会加倍,那么水平扫描的速度就要加快。如此一来技术要求就会过高,以当时的条件做不到。于是标准制订者想到了一个折中的办法,先花60分之一秒扫描奇数行(上场),然后再用后60分之一秒扫描偶数行(下场),两者互补成完整的画面。虽然扫描下场时,上场的亮度衰减了,但是由于亮暗的部分交织在一起,反而不易察觉。

  (注:后来都实现了,几年前的CRT显示器刷新率普遍达到85Hz,有的甚至达到120Hz,某些电视机也能进行逐行显示。)

  发展到固定像素设备(如液晶、等离子等),因为所有的点都是同时发光,且亮度始终固定,不存在CRT遇到的相关问题,所以一些平板电视能支持24p显示,而以前CRT是不可以的。

扫描区别

  每一帧图像由电子束顺序地一行接着一行连续扫描而成,这种扫描方式称为逐行扫描。把每一帧图像通过两场扫描完成则是隔行扫描,两场扫描中,第一场(奇数场)只扫描奇数行,依次扫描1、3、5…行,而第二场(偶数场)只扫描偶数行,依次扫描2、4、6…行。隔行扫描技术在传送信号带宽不够的情况下起了很大作用,父费侵独矿适尔务逐行扫描和隔行扫描的显示效果主要区别在稳定性上面,隔行扫描的行间闪烁比较明显,逐行扫描克服了隔往压银路温行扫描的缺点,画面平滑自无闪烁。在电视的标准显示模式中,i表示隔行扫描,p继速照述卫值其素古曲技表示逐行扫描。

  说隔行显示不如逐行,这又是为什么?这就要看这两种模式在显像时的具体过程。

  我们有一部30p的视频用作测试。假设有一台高速摄影机,对着平板电视拍摄(CRT存在扫描过程,解释起来稍微有些复杂,所以以平板电视为例)。接着我们用慢镜头重新观看电视机的工作状况,就会看到下列景象。

  1080p:每秒显示30个画面(实际上是60个场,由于第一个1/60秒和第二个1/60秒内显示的画面是一样的,所以看不到区别)。

  1080i:

  (每秒显示60个场,我们用"第一场"、"第二场"、"第三场"等表示在第一个、第二个、第三个1/60秒内发生的事。)

  如图:

隔行扫描

  第一场:显示上场的画面,下场还没出来,所以是空的

隔行扫描

  第二场:下场显示出来了,而上场依然存在,所以我们看到了一张完整的画面。

隔行扫描

  第三场:上场刷新成第2帧的内容,而下场没动

隔行扫描

  第四场:下场跟进刷新,于是我们就看到完整的第2帧了

隔行扫描

  第五场:上场变成了第3帧,而下场仍然还是第2帧中的内容

隔行扫描

  第六场:下场继续跟进,我们又看到了完整的第3帧

  ……

  可以看到1080p和1080i在显示上根本的不同了。由于单位时间内总会有一半时间看到交错的画面,所1080i的显示会略有模糊。

传输概念

  模拟孔触鱼均朝盟电视是靠连续变化的电流传输信号,只要接收到信号,CRT就会随着信号电流开始扫描。先扫描上场,信号线就要先传输上场信号来自,等上场传输完成后才开始传输下场信号。每秒传输60个场,即所谓的60i传输模式。后来又出现了逐行扫描显像,也就跟着有了逐行传输。例如60p的显示要求每秒传输6款还课员杀劳0个完整帧,换算一下就是每秒要传输120个场。所以60p传输需要60i所需的两倍带宽,这参战安龙万证陈衡背对接口的要求就比较高,模拟接口中只有色差(专指YPbPr;YCbCr是隔行信号)和VGA可以实现。

  如果你有一个30p的片源,你应该用1080p规格传输。那么1080i是不是就一定不行呢?那还真不是。理论上只要你的电视机足够聪明,对于30p的片源,使用60i传输也能完全达到60p的水平,360百科没有差异。理论基础是接看标解女旧:每秒传输60个场,和每秒传输30个帧可以等效,每秒传输60个场相对于每秒传输30个帧来说并没有什么损失。

  平板电视属于固定像素设备,所有点同时发光。不同于CRT的接到信号即时扫描显像,平板电视必须接到那一帧或那一场的全部信优声国良部民另露持号后才可以显示。常规情况下会相对于信号发出时刻,平板电视会延迟1/60播出。我们可以想见,既然可以等到上场信号全部传过来后,立即显示奇数行,为什么不能继续等,等到下场信号也全部传切京皮呢肥黑汉传输过来后再一并显示全史继然银帧?这样不就能达到逐行扫描画质了?事实上这是完全可以的。

视频文件

  摄像式混制眼练机的采像,从一开始其实不买力铁附钢良底游跟校存在扫描,因为无论是胶片还是电子原件都是同时受光的。但是,要读取感光器上的信息(其核心任务将画面采样为YUV/RGB电信号),还是要靠扫描,于是读取每个像素的顺序就必须考虑。可以采取按顺序依次读取(逐行方式),也可以每行按传论些仍打府一虽来长顺序读取,但是先读完所有奇数行再读偶数行(隔行方式)。为了兼容电视机的隔行扫描体系,过带机(将胶片上的画面采样为YUV/RGB电信号并保存在磁带上的机器)和有些摄像机是隔行扫描制式的。当然也有逐行制式的产品。

  当人们学会用电子原件感光和用压供行案国数字化的计算机文调减脸压重按例孙胞件保存视频时,数字摄像机就实用化了。事实上用数字信息保存的依然是YUV/儿字RGB电信号,只是变换了个介质,本质上没什么区厂卫别(这里指的是未压缩的视频,经过压缩后就大不一样了)。

  但在计算机中,不管接到的是逐行还是隔行信号,都会按顺序逐一写入文件,不特别区分。如此一来,计算机上的视频,以逐行和隔行信式护田施哪教突号为讯源的文件肯定有区别,它们分别称为逐行扫描和隔行扫描视频。

交错视频

  文件有自己的结构规范,视搞状劳科众频文件中的"帧"是个重要概念。这个概念在电影胶片中非常重要,在模拟视频中概念相对弱化,而在数字视频中又强起来了。

  隔行扫描视频文件中的帧就是一张照片。如果转换视频时想提高帧率,就需要加插几张相同的图片。但是这种方法在帧率低的时候有问题,易造成视频不流畅。实际生活中并没有真正超过30fps的视频,而平板电视在低刷新率下也不会像CRT那出现亮度衰减现象,为什么还需要50p跟60p的规格呢,25p和30p不就行了吗?不行。事实上这么做就是为了解决插帧后流畅度下降的问题。电视机并不能以任意刷新率工作,但视频文件的帧率有太多可能,为了保证流畅度,使用高的刷新率就很有用。比如,如果一个24fps视频想要转换成30fps,每4帧必须要加插一个重复帧。假设原视频为

  A B C D E F G H I J …

  现在就会变成

  A B C D (D) E F G H (H) I J K…

  每一组的前三帧是加快了速度,而第四帧的播放速又减慢了每帧时间占用很不均匀,流畅度成问题

  但是插帧到60fps

  A A A B B C C C D D E E E F F G G G H H I I I J J…

  相邻两幅画面的时间比是3:2,情况就好多了

  时间再倒回到以前。作为观众,会认为电视上播放电影的能力是必须要有的,但NTSC规范是30fps,播放24p的电影时,如果简单插帧,会造成不流畅,而已经成熟电影的24fps规范不可能专门为了电视而修改。所以电视工程师想到了一个折衷的办法。既然已经有了隔行扫描系统,何不好好利用一下?

  让电影的第一帧占用3场,也就是在上场、下场都显示出来后再扫描一次上场,以占用时间。很明显,多出来的这一场对第一帧的显像完全不会影响--事实上对第二帧也不会影响。这是由于隔行扫描的特性:在某帧的一个场已经出来的情况下,只要接下来的1/60秒继续把与它互补的场显示出来,人就能看到完整的画面。第一帧是在第一、二、三场时显示的,第二帧则是在第四、五场显示的,满足要求,较好地实现了升帧。

  我们用tFn,bFn分别表示原电影中第n帧的上场和下场的,用Gn表示转换后视频的第n帧,那么G1=tF1+bF1

  G2=tF1+bF2

  G3=tF2+bF3

  G4=tF3+bF3

  G5=tF4+bF4(这里以上场优先为例)

  这种模式,使每相邻的两帧占用的时间比为3:2,类似于上述第二种插帧方案。像这种将24fps的逐行视频转换成30fps的隔行视频的方案叫做3:2pulldown,亦称Film、24p(注意该说法只在做反交错的场合下才是这个意思).

  话题再回到帧与交错上来。对于逐行扫描,帧指的是一幅完整画面,而隔行扫描是以场为基础的,帧只是将两个相邻场硬性合成的一个小组,不去管画面是不是完整(只因视频文件的结构是以帧为单位,没有帧就不行)。如上面所示,只有G1和G5是由同一个帧的上下场组合而成的完整画面,G2、G3和G4都是由原属于不同帧的上下场凑合而成,不是完整画面。一个帧的上下场分属于两个画面,这种现象叫做交错,有这种现象的帧称为交错帧,而G1和G5这样的为非交错帧。3:2pulldown的特点就是,连续出现3个交错帧(G2到G4)和2个非交错帧(G5和G6)。对于PAL规范,帧率定义为25fps,由于和24fps相差不大,大多数情况都不插帧,而是进行加速播放。少数PAL规格的视频是每24帧(即每秒)加插一个重复帧。大多数PAL视频都是隔行扫描但无交错。

  (这里注意了,隔行扫描和交错的概念要分开,不是所有隔行视频都有交错哦)

  交错现象原本是在升高帧率时产生的,但后来又出现了一些种类的隔行制式摄像机,它们以25或30fps拍摄,采样后不将同一帧的上下场配对,而总是将某帧的上场与上一帧或下一帧的下场组合,即

  Gm=tFm+bFn

  或

  Gn=tFn+bFm (其中m=n+1)。

  这样产生的视频,每一帧都是交错,称为25i和30i,亦称video型。

  交错的视频在隔行扫描电视机上播放都是正常的,但是不能直接在逐行扫描显示设备上放,因为对逐行系统来说,它会按帧序依次播放,其中就包含了让原本不属于同一幅画面的上下场--即所谓的"帧"--共同显示1/30的时间,这样人们就很容易看到奇偶数行画面的明显差异,也就是横纹。正是因为交错视频的存在,隔行扫描才一直没有被废除,如果想使用逐行扫描设备播放隔行视频,就必须先进行反交错处理,用专用播放软件,或者进行一次转换,在转换过程中进行反交错。计算机尚且有这个能力,而DVD机、电视机就难说了,所以还不如保留隔行体系来得容易。倍线DVD机之所以输出1080i信号而非1080p,原因并不是机内带宽不够,而是因为这样的话就要增加一个反交错模块,成本将会产生劣势。

反交错

  有交错就有反交错,这里提及一下。并非所有隔行扫描视频都要进行反交错处理,只有那些存在交错的视频才需要这么做。所以大多数PAL DVD的Rip工作理论上是可以直接跳过反交错步骤(实际仍然需要修正意外的交错帧)。

  反交错主要分为场匹配反交错(IVTC)和Deinterlace。场匹配反交错,如果是上场优先,先指定本帧的上场,通过对比它与前一帧、本帧和下一帧的下场的耦合度,力求能把原本属于同一幅画面的上下场找到并重新组合到一起。而Deinterlace是基于单个的帧,将其处理成你看不出交错的程度,并非还原,跟原画面还是有不一样的。对于3:2pulldown的视频,采取的一般为IVTC,具体过程如下

  H1=tG1+bG1=tF1+bF1

  H2=tG2+bG1=tF1+bF1

  H3=tG3+bG2=tF2+bF2

  H4=tG4+bG3=tF3+bF3

  H5=tG5+bG5=tF4+bF4这样一来,H1和H2重复了,采用删帧程序删掉其中一个即可。这样就把3:2pulldown还原成24fps的逐行扫描视频,可以在计算机上播放了。(25i/30i的视频则通常使用Deinterlace处理)

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