电视扫描技术原理

电影的拍摄和放映速率是全世界统一的，即24格/秒。如果不采取措施，放映

电影时荧幕的闪烁频率即为24Hz，这会引起强烈的闪烁感。为了在不增加拍摄

及放映速率的情况下改善闪烁现象，电影放映时采用了遮光板技术，使每格

画面在荧幕上投光两次（或三次），这样，虽然拍摄及放映的速率仍为24格/秒，

但荧幕的闪烁频率提高到48Hz（或72Hz），有效地克服了闪烁现象。

我国采用的帧频为25Hz，即电视系统每秒要拍摄、传送、显示25帧画面。在逐行

扫描方式下，电视机重现图像时屏幕的闪烁频率为25Hz，同样会造成严重的闪烁现象。

虽然可以通过提高帧频的方式来改善闪烁现象，但这样做的后果是电视信号的带宽过宽，

要求传输通道的带宽大，造成设备复杂、成本高。为了在不改变帧频的条件下克服闪烁

现象，电视系统采用了与电影类似的方法，即隔行扫描方式。

1.隔行扫描原理

隔行扫描方式是将一幅（一帧）电视画面分两场扫描，每场均为从上至下

进行扫描。与逐行扫描所不同的是第一场扫描1，3，5，7……等奇数行，构成

奇数行光栅，称为奇数场；接着第二场，从上至下扫描2，4，6，8……偶数行，

称为偶数场。如图1-2-5光栅镶嵌演示动画所示。两场光栅重现图像时精确镶嵌，

构成一幅完整画面。每帧图像经过两场扫描，所有像素可全部扫描传送和重现。

可见，每秒扫50场，实际上只传送了25帧图像，故在隔行扫描中引入场的概念，

即一帧分为两场，将每秒传送的场数称为场频，用fV表示。在2：1隔行扫描与

逐行扫描之间存在下列关系：

按我国的标准，隔行扫描每秒传输25帧图像，故，可使图像带宽减小一半。

因隔行扫描就每个像素每秒只送出25次信息，但就整体画面的重现即从上到下

扫一遍的频率仍为50Hz，所以在一定距离上观看整体画面没有闪烁感。

为什么要使用隔行扫描，而非逐行扫描？

隔行扫描所传输的信息只有逐行扫描的一半，这样就减少了电视信息的带宽。

不然的话，电视信息的带宽要提高一倍，这对电视台、电视机都要提出更高的要求。

电视扫描技术原理

电视技术利用光电转换原理实现光学图像到电视信号变换，这一转换过程通常是在

摄像机中完成的。当被摄景物通过摄像机镜头成像在摄像管的光电导层时，光电靶上

不同点随照度不同激励出数目不等的光电子，从而引起不同的附加光电导产生不同的

电位起伏，形成与光像对应的电图像。

利用人眼的视觉惰性，在发送端可以将代表图像中像素的物理量按一定顺序一个一个

地传送，而在接收端再按同样的规律重显原图像。只要这种顺序进行的足够快，人眼

就会感觉图像上在同时发亮。在电视技术中，将这种传送图像的既定规律称为扫描。

如图07-02-5所示，摄像管光电导层中形成的电图像在电子束的扫描下顺序地接通每一

个点，并连续地把它们的亮度变化转换为电信号；扫描得到的电信号经过单一通道传输

后，再用电子束扫描具有电光转换特性的荧光屏，从电信号转换成光图像。

图07-02-5电视系统扫描原理

在通常情况下，目前电视系统普遍使用的电真空摄像和显像器件均采用电子束扫描来实现

光电和电光转换；而随着CCD摄像机和平板显示器件的投入使用，利用各种脉冲数字电路

便可实现上述转换。图07-02-6是阴极射线管（CRT）扫描处理的示意图，其中视频信号

由亮度(luma)和色度（chroma）信号分量组成，分量视频分别送出亮度和色度信号。

图07-02-6  阴极射线管（CRT）扫描处理示意图

扫描方式有逐行扫描和隔行扫描两种。

电子束从左至右、从上而下逐行依次扫描的方式称为逐行扫描。电子束顺序扫描屏幕

所形成的直线状亮点轨迹称为光栅，逐行扫描形成的光栅示意图如图07-02-7所示。

(1)行扫描：电子束沿水平方向的扫描称为行扫描。其中从左至右的扫描称为行扫描正程，

简称行正扫，如图07-02-7(a)图中实线所示。从右至左的扫描称为行扫描逆程，简称行

回扫。如图07-02-7(a)中虚线所示。行扫描正程时间长，逆程时间短。显然，对于每一幅

图像来说，扫描行数越多，对图像的分解力越高，图像越细腻；但同时电视信号的带宽也

就越宽，对信道的要求也越高。

(2)帧扫描：电子束沿垂直方向的扫描称为帧扫描。其中从上至下的扫描称为帧扫描正程，简称

帧正扫，从下至上的扫描称为帧扫描逆程，简称帧回扫。图07-02-7(a)所示为帧扫描正程的扫描

轨迹，图07-02-7(b)为帧扫描逆程的回扫轨迹。同样，帧扫描正程时间远大于帧扫描逆程时间。

实际上，行扫描和帧扫描是同时进行的，即电子束在进行水平方向扫描的同时又在垂直方向

L移动，则电子束的运动轨迹为水平和垂直两个方向的合运动。由于电子束水平方向的扫描

速度远大于垂直方向的速度，这样在荧光屏上形成了一条条略微斜向下的水平亮线，几百行

密集的扫描亮线构成一个均匀栅状发光面，就是所谓的光栅。逐行扫描一帧即为一场。

(a)

(b)

图07-02-7  逐行扫描光栅示意图

逐行扫描存在的缺点：要使图像连续而不产生闪烁现象，则需每秒换帧50次，即帧频为50Hz，

但图像信号的频带宽度太宽，使电视设备复杂化。为了压缩图像信号的带宽，同时又能克服

闪烁现象，借鉴电影技术，人们提出了隔行扫描方式。目前的广播电视采用隔行扫描。

2．隔行扫描（interlaced scanning）

隔行扫描是将一帧图像分成两场来扫描，第一场扫奇数行，称为奇数场，第二场再扫偶数行

称为偶数场。奇数场和偶数场图像镶嵌在一起形成—幅完整的图像，如图07-02-8所示。

图07-02-8  隔行扫描重现图像示意图

隔行扫描的光栅如图07-02-9所示，电子束扫完第1行后回到第3行开始的位置接着扫，

如图07-02-9(a）所示，然后在第5、7、……，行上扫，直到最后一行。奇数行扫完后接着

扫偶数行（图07-02-9（b)），这样就完成了一帧(frame)的扫描（图07-02-9（c)）。

由此可以看到，隔行扫描的一帧图像由两部分组成：一部分是由奇数行组成，称奇数场，

另一部分是由偶数行组成，称为偶数场，两场合起来组成一帧。因此在隔行扫描中，无论是

摄像机还是显示器，获取或显示一幅图像都要扫描两遍才能得到一幅完整的图像（图07-02-8）。

（a）奇数场                  （b）偶数场

（c）隔行扫描的一帧

图07-02-9  隔行扫描光栅示意图

在隔行扫描中、扫描的行数必须是奇数。如上所述，一帧画面分两场，第一场扫描总行数

的一半，第二场扫描总行数的另一半。隔行扫描要求第一场结束于最后一行的一半，不管

电子束如何折回，它必须回到显示屏顶部的中央，这样就可以保证相邻的第二场扫描恰好

嵌在第一场各扫描线的中间。正是这个原因，才要求总的行数必须是奇数。

隔行扫描为使传送活动图像有连续感而不产生闪烁，需每秒扫描50场，即场频为50Hz。

而两场为一帧，则每秒扫描25帧画面，即帧频为25Hz，从而降低了帧频，压缩了图像信号

频带宽度，并克服了闪烁现象。

每秒钟扫描多少行称为行频fH；每秒钟扫描多少场称为场频fc；每秒扫描多少帧称帧频fF。

fc和fF是两个不同的概念。黑白电视和彩色电视都用隔行扫描，而计算机显示图像时一般

都采用非隔行扫描。

另外,可参考: http://wenku.baidu.com/view/afc3aa9851e79b89680226b3.html (去隔行, pulldown等操作的目的)