基本介紹
- 中文名：掃描制式
- 外文名：Scanning system
- 類別：生活用品
一種新型電視掃描制式的構想,豎行掃描制式的特點,豎行掃描的優越性,豎行掃描制式的現實意義,電視機掃描制式變換中產生插值行的新算法,內插算法,算法介紹,與若干算法的比較及討論,
一種新型電視掃描制式的構想
人的視覺器官，決定了電視圖象所在平面的形狀，應是寬高比近似為4：3的矩形。欲用電子束掃遍整個矩形面積，可以有各種順序。現行的掃描方式 ( 由左至右形成水平的行掃描線，把行掃描線由上至下地排列，完成對矩形面積的掃描 ) 雖毫無例外地用於世界各國的電視系統，但並非最佳選擇。這種掃描方式的設計，很可能是由於電視發明人的書寫習慣所至，而不是從各種方案決擇的結果。
豎行掃描制式的特點
介紹 一個新的掃描方式：豎行掃描方式，並論述它較現行掃描制式的優越性。
l、掃描順序：電子束由上至下形成豎直的行掃描線，行掃描線由左至右，順序掃滿整個矩形面積。
2、行頻和場頻：為了不改變電視步制度中掃描方式以外的部分，豎行掃描方式的視頻頻寬應和原制式相同，決定頻寬的是每幅圖象的總象素數和幀頻乘積的1/2。電視掃描的幀頻率，涉及視覺器官的閃爍感覺、螢光屏的發光能力、視頻頻寬以及其他諸多因素，不應任意改變，故取幀頻和原掃描制式相同，採取隔行掃描的場頻也和原制式相同。幀頻不變，要保持頻寬，每幀圖象的總象素數也不能變，但豎行掃描由於行幅減少1/4，每行的象素減少了1/4。
3、掃描以外部分電視制度不變： 由於每幀圖象的總象素數目不變，視頻頻寬亦不變。故調製、發射、接收、解調的方式均無需變化。即整個電視系統，除掃描電路以外的電路，均無需改變。
豎行掃描的優越性
1、降低了對行輸出級的要求和功耗：現有電視設備中的掃描系統，行輸出級損壞率最高。這是因為它電流大、功耗大、易發熱燒毀；又因逆 程電壓高，容易擊穿元器件。豎行掃描方式將行幅減 少1/4，使掃描電流、功耗、逆程高壓相應降低，因而降低了對行掃描輸出電路元器件的要求，提高了設備的可靠性和壽命。
2、減少行掃描電路部分的體積和重量：感抗、xL=ωL= 2πfL。由於行頻的提高，行掃描部分的所有感性原件，如行輸出變壓器、行偏轉線圈、行激勵變壓器，要保持原來的感抗都應減 少L值，即減 少線圈的匝數和磁芯的體積，這樣重量必然減少。
3、整機功耗明顯降低：場掃描幅度增加了1/3，場偏轉電流也相應增加。因為場輸出級是線性放大器，因此功耗會成比例地增加。但是由於場偏轉線圈的電感量較大，匝數較多，電流較小，雖按比例地增加，與行輸出級電流減少的數量相比是微小的，二者相差一個數量級。一般電視設備的掃描電路，增加場幅度是較容易的，並且很少有發熱和元件擊穿現象發生。豎行掃描制式使行掃描功耗減少較多，使場掃描功耗增加很少。因此豎行掃描較原制式有明顯的功耗低的特點。
4、有保密價值：用豎行掃描制式發射出的電視信號，一般電視接收機接收時，行不能同步，無法顯示正常圖象，故有保密價值。
豎行掃描制式的現實意義
現行掃描制式如要改變，不僅涉及到各國的廣播系統，而且涉及到億萬用戶。所以，暫時不可能用豎行掃描制式取代現行掃描制式。但是在下列三個方面，不失其現實意義：
1、某一 單獨的電視系統，不論閉路或開路系統，只要不與別系統交往即可採用。
2、有保密願望的電視系統。
3、電視事業不斷發展，設備不斷更新，隨著高分辨力電視的成熟和推廣，現有設備必被淘汰，豎行掃描制式將給高分辨力電視的設計和製造以啟示。
電視機掃描制式變換中產生插值行的新算法
提出了一種產生插值行的算法，用以實現電視掃描制式從隔行到逐行掃描制式的轉變，提高電視機的清晰度。用自編程式對該算法進行了模擬，證實了其有效性。將該算法與一些現行算法進行了比較，闡述了其優點。
內插算法
提出了一些內插算法，使電視機從隔行掃描變為逐行掃描，即從原來的每秒掃25幀畫面增加到50幀。方法主要有以下幾種：
1)場重複法。電視機以常速 ( 25幀/秒，即50場/秒 )接收電視信號，經處理後以兩倍的速度顯示到顯象管上。如接收的次序為A1、A2、B1、B2等場，則顯示的次序為A1、A1、A2、A2、B1、B1、B2、B2等。
2)幀重複法。與1)類似，只是每場顯示的先後次序不同。若接收的次序仍為A1、A2、B1、B2，則顯示的次序 為A1、A2、A1、A2、B1、B2、B1、B2。
3)垂直內插法。利用A1、A2場垂直內插得到兩個額外場A’ 1、A’ 2，顯示次序為A1、A’ 1、A’ 2、A2等。
4)垂直時域內插法。在垂直和時間兩個方向實現內插得到額外場，顯示次序為 A1+A’ 2、A’ 1+ A2、A’ 2+ B1、A2+ B’ 1、B1+ B’2、B’ 1+ B2等。
上述方法均為線性內插法，此外還有非線性的中值濾波內插法、自適應運動檢測控制內插法、自適應垂直邊緣檢測控制內插法等。
算法介紹
本算法把數字 Y信號 (即電視信號中的亮度信號 )作為輸入值，算法運行後產生的結果就是插值行各點的 Y值。
首先引入一個概念— — 段。就電視機而言，它所接收的是模擬電視信號。要產生插值行，就需將該模擬信號轉換為數位訊號進行處理，這樣就形成了數字場。對於每一數字場的每一行而言，組成該行的每一個點都有其本身的亮度值。對相鄰兩點的亮度值進行比較。假定它們的亮度值分別為L1和L2，如果L1- L2= 0，就認為它們屬於同一段 ；如果L1- L2≠ 0，就認為它們屬於不同的段。例如，某一行中部分相鄰點的亮度值如下：
… …，19，19，19，33，33，44，44，44，… …則前三個點構成一段，中間兩個點構成一段，而後三個點也構成一段。這樣，每一行均由若干個段組成，而每一段也由若干個相鄰的點構成。
與若干算法的比較及討論
已簡單介紹了一個其他的算法，現對本算法和上述算法進行比較。對場重複法來說，它能很好地重現運動圖像，消除了大面積閃爍，並且硬體實現較為簡單，然而它不能消除邊緣閃爍。而對於幀重複法來說，邊緣閃爍和行間閃爍效應降低，且只有在圖像進行快速垂直運動時，行爬行現象才較為明顯，但其在運動圖像的重現方面有較大的缺陷。至於垂直內插法和垂直時域內插法，這兩者在重現圖像輪廓方面也有不能令人滿意的地方，且硬體實現成本較大。另外，對於非線性方法而言，它們的效果比前述方法要好，不過由於要用到大容量的存儲器，費用偏高。
然而，本算法在產生插值行後，即與原隔行掃描行交叉顯示在電視機螢幕上，且行頻增加一倍，而場頻不變，也就是說，在一秒鐘內掃出50幀50場。因而，從理論上講，它能有效地消除行間閃爍、邊緣閃爍和行爬行現象，同時在重現靜止圖像的輪廓方面也較令人滿意。並且，由於插值行的產生僅與上下兩行有關，所以並不需要大容量的存儲器，這樣就使硬體實現的成本得以大大降低。但其在重現運動圖像方面是否有效尚待用硬體進一步驗證。
