本刊特邀评论员
倍(变)频扫描电视是数字信号处理技术在普通模拟彩电中的成功运用之一，它能克服普通模拟彩电由于隔行扫描和低场频扫描造成的行间闪烁和大面积图像闪烁，改善图像垂直清晰度。
传统模拟彩电的缺陷
传统的模拟彩电系统，为了充分利用频谱资源，采用隔行扫描方式，把一幅图像分为奇数场和偶数场扫描，奇数场扫图像的1、3、5……等奇数行，偶数场扫图像的2、4、6……等偶数行，两场图像均匀镶嵌，构成一幅清晰的画面。但普通模拟彩电隔行扫描方式主要存在以下缺陷：
1?行间闪烁
由于扫过同一像素点的频率是25次，它小于人眼临界闪烁频率，正常人眼的临界闪烁频率是47Hz左右，当扫过同一像素点的次数超过47Hz时，人眼感到画面是连续的，扫描次数太少时，人眼会感到闪烁。电视图像是由一条条水平扫描线组成的，又采用隔行扫描，人眼可以感到奇数场扫描线与偶数场扫描线之间的闪烁感，测试图像垂直清晰度时，行间闪烁会在某些垂直方向的水平楔形线上产生水平线间跳动。
2?大面积图像闪烁
由于人眼的临界闪烁频率随亮度增加而上升，虽然目前我国彩电制式采用50Hz场扫描频率，略高于47Hz的人眼临界闪烁频率，但在高亮度图像时，人眼仍会感到大面积图像闪烁，长时间在高亮度，低场频下观看电视节目会造成视觉疲劳，甚至会有晕车的恶心感。
3?视在并行或真实并行现象会降低图像垂直方向清晰度
当物体沿垂直方向向下移动的时间恰好等于一场扫描时间时，这时奇数场图像与偶数场图像会完全相同，造成视在并行。如果由于场同步误差造成奇、偶场图像镶嵌不均匀或完全重合时，形成真实并行，结果图像垂直方向清晰度下降。
4?垂直边缘锯齿化
当物体沿水平方向运动速度很大时(例如高速运动的足球)，隔行扫描使相邻场时间上存在差异，结果出现水平运动物体垂直边缘锯齿化，运动速度越快，锯齿化越严重。
5?爬行效应
这是PAL制彩电特有的现象，它的色度信号采用逐行倒相方式传送，如果解码电路有误差，会造成相邻行亮度的变化，再加上隔行扫描的原因，人眼会感到有明暗相间的结构向上移动，造成大面积爬行或图像边缘蠕动，彩色越浓，爬行效应越明显。
倍(变)频扫描彩电的
视频带宽和图像清晰度
倍(变)频扫描彩色电视机大致可以分为两类：逐行扫描、倍场频扫描。为了提高图像垂直清晰度则采用逐行扫描，为了减少大面积图像闪烁，则采用倍场频扫描。对于PAL－D制的625行/50场扫描制式，还可以采用一种提升帧频的逐行扫描方式，它一方面减少了图像大面积闪烁(帧频由50Hz提升为60Hz)，又可以改善图像垂直清晰度，减少行间闪烁(采用逐行扫描)，但这种方式牺牲了PAL－D制625行扫描方式垂直清晰度较高的优点，使图像垂直清晰度只能达到NTSC制525行逐行扫描的清晰度，每帧有效扫描行数由575行减少为480行。
倍(变)频扫描的彩色电视机中，由于采用低速写入，高速读出，利用行、场存储器，一行视频信号或一场视频信号重复使用两次，它不仅使行、场扫描频率增加一倍，而且视频信号的频率范围也被扩展了一倍。由于行扫描频率提高了一倍，视频信号带宽扩展一倍，但水平方向的像素数并没有增加，因此倍(变)频扫描的彩色电视机图像水平清晰度并不能改善，而且必须采用比普通扫描方式下视频带宽高一倍的视频放大器才能保持与普通扫描方式相同的图像水平清晰度。应该特别指出：倍(变)频扫描的彩色电视机不能提高图像水平清晰度，可以改善图像垂直清晰度，减少大面积图像闪烁和行间闪烁。所谓1250行清晰度、4倍速、8倍速高精细扫描等宣传缺乏科学性。
1?普通扫描方式下的视频带宽
电视系统的视频信号最高频率范围主要由以下因素决定：帧扫描频率，每帧图像的扫描行数，幅型比及行、场扫描的正程、逆程比等，同时假定水平、垂直方向图像分解力相等。
首先确定图像的垂直方向分解力。假定每帧图像的扫描行数为Z，帧扫描逆程不传送图像，正、逆程系数β=8％，即在一帧时间内有8％不传送图像，必须对帧扫描线数打一个(1－β)的折扣，只有92％的时间可以用来传送、分解图像。同时考虑到扫描线在分解图像时，图像垂直方向细节与行扫描线之间的相对位置关系，正程行数必须再打一个折扣，人们习惯称为K系数，K系数在(0.5～1)之间，一般取0.75，因此图像垂直的分解力用下式表示：
M=K(1－β)Z………………(1)
理论与实际证明，只有当图像垂直方向分解力与水平方向分解力相等的情况下，图像的清晰度最高，图像质量最佳，这个原则不仅适用于模拟电视，也适用于目前的数字电视系统，数字电视系统水平和垂直方向的取样点基本呈现正方形。
当图像水平方向分解力与垂直方向分解力相等时，只在显像管屏幕呈正方形时才适用，实际上显像管屏幕是4∶3的矩形，图像在水平方向宽度大于图像垂直方向的高度，造成水平方向的像素点数少于垂直方向，因此图像的水平方向分解力应该乘以幅型比系数K1，水平方向分解力为N为：
N=KK1(1－β)Z……………(2)
电视系统视频信号的最高频率出现在全屏呈现细节的情况下，而且细节(像素)大小就等于水平方向分解力N(见式(2))，沿图像水平方向扫过一个像素的时间为：
td=THY/N=TH(1－α)÷N=(1－α)÷Nf H=(1－α)÷Nf FZ
式中：α为行正、逆程比，一般α取0.18，它表示水平方向分解图像时，有18％的逆程不能分解、传输视频信号。Z为每帧图像扫描线数，f F为帧扫描频率，正常情况下，帧频f F与每帧扫描行数相乘即为行扫描频率，f H=f F×Z，TH=1/f H。
利用电子束分解图像时，当电子束的直径与图像细节可以比拟时，由于孔阑效应，矩形的黑白图像细节，经电子束扫描后会变为近似的正弦波信号，其周期为2td，视频信号的最高频率由下式决定：
fmax=1/2td=Nf FZ÷2(1－α)…(3)
用式(2)所示的水平分解力N代入上式，则(3)式可以变为
fmax=1 /2KK1(1－β)f FZ2÷
(1－α)……(4)
这就是逐行扫描方式中，视频信号的最高频率。这里幅型比K1=4/3，系数K （1－β）=0.70， α=0.18，如果帧频fF=50,Z=625,则fmax=11.1151MHz；如果帧频fF=60Hz，Z=525，则fmax=9.414MHz。显然上述频带太宽，如果采用双边带调幅方式，每个电视频道将要占用22.23MHz或18.82MHz的频率资源，这显然是不经济的，会对有限资源造成很大浪费。
为了降低视频带宽，提高频率资源利用率，通常采用隔行扫描方式。在隔行扫描方式下，场频为帧频的两倍，帧频fF=1/2fv，则：
f max=1 /4KK1(1－β)f VZ2÷
(1－α)……(5)
在隔行扫描方式下的式（5）与式（4）相比，fmax降低了一半，PAL－D制625行/50场扫描方式下，f max=5.6MHz，因此视频带宽规定为6.0MHz；NTSC－M制525行，60场扫描方式下，fmax=4.7MHz，因此视频带宽规定为4.18MHz。
2?倍频扫描方式下的视频带宽
在倍场频扫描方式的电视接收机中，被接收的视频信号仍为6.0MHz的源信号，像素数并没有增加，由于采用了行、场存储器，每帧图像的扫描行数并没有增加，Z仍等于625行（对PAL－D制），但由于一场信号重复使用两次，场频由原来的50Hz变为100Hz，即f v=100Hz，其他因素未变，将fv =100Hz，Z=625行代入（5）式，则在倍场频方式下，视频信号带宽由fmax=5.6MHz变为fmax=11.2MHz，即近似由6MHz变为12MHz。视频信号带宽提高了一倍，必须用12MHz的宽频带视频放大器才能保证原6MHz视频信号图像的水平清晰度。
在逐行扫描的彩色电视机中，同样接收的仍是6MHz的视频信号，像素数也没有增加，只是采用了行存储器，一行信号重复使用两次，每帧图像的扫描行数仍为625行，同时，将每场312.5行的隔行信号变为每帧625行的逐行扫描信号，帧频仍为50Hz，则逐行扫描时的视频带宽可用（4）计算，视频信号带宽也由5.6MHz变为11.2MHz。视频信号的频率范围提高了一倍，同样必须用12MHz的宽频带视频放大器才能保证原6MHz视频信号的图像水平清晰度。
从上面分析可以看出：无论是倍场频方式，还是逐行扫描方式，视频信号带宽都被展宽了一倍，产生这种现象的主要原因是由于这两种扫描变换中，采用了行、场存储器，低速写入（按行频15625Hz进行），高速读出（按2倍行频31250Hz进行）造成的，场频或帧频提升使视频信号带宽范围提高了一倍。但扫描速度也提高了一倍，原始的视频信号并未变，因此不可能提高图像水平清晰度，倍场频方式可以减少大面积图像闪烁，逐行扫描方式可以减少行间闪烁，增加图像的细腻程度，改善图像垂直清晰度。但两种方式不能同时并存，可以切换或只取其一。
3?倍（变）频扫描，彩色电视机的图像清晰度
图像的垂直清晰度主要决定于每帧图像的扫描线数，水平清晰度主要决定于视频信号带宽和彩色显像管的节距。 倍（变）频扫描方式下，彩色电视机的图像垂直清晰度仍然可以用（1）式计算，K（1－β）中的K系数为0.75，（1－β）正、逆程比也不变，（1－β）=0.92，Z=625，则垂直清晰度仍为：
M=K（1－β）Z=431（线）
只是消除了行间闪烁增加了图像的细腻程度，实测值比普通隔行扫描方式的图像垂直清晰度改善了50线。450线垂直清晰度是目前彩电制式下的最高限值。
倍（变)频扫描方式下，彩色电视机的图像水平清晰度用下式计算：
Hr=fv·2THr÷A…………（6）
式中：A——宽高比，4∶3或16∶9
fv——可视频率极限，用MHz表示
THr ——行正程时间，用μs表示。
在倍（变）频扫描方式下，行扫描正程时间由52μs变为26μs（行频由15625Hz变为31250Hz，假定正、逆程比不变），A=4/3，fv=12MHz，则：
Hr=12×2×26÷4/3=468（线）
如果信号从天线输入端进入，则受图像通带带宽限制，fv =4.2MHz，倍频后变为8.4MHz，代入上式，则未采用数字滤波器方式的倍频彩电的图像水平清晰度为：
Hr=8.4×2×26÷4/3=328（线）
标准规定≥300线。
如果采用数字梳状滤波器后，视频带宽可以达到5.0MHz，则倍频变换后视频带宽变为10MHz，代入上式后，Hr=390（线）。
标准规定采用数字梳状滤波器的倍频扫描彩色电视机的图像水平清晰度大于350线。
从以上分析可以看出，倍（变）频扫描彩色电视机，并不能改善图像水平清晰度，而且视频放大器视频带宽必须展宽一倍。根据图像在水平、垂直清晰度相同情况下，重显图像最佳的原则，采用倍频扫描方式，最好同时采用数字梳状滤波器，用逐行扫描方式改善图像垂直清晰度，减小行间闪烁；用数字梳状滤波器改善图像水平清晰度，减小亮色串扰，两种技术从不同角度解决传统模拟彩电的缺陷，提高图像清晰度，改善图像质量。
根据模拟彩电的扫描方式、摄像机的孔阑效应、彩色显像管的节距、价格等因素，目前市场上出售的国内、外彩电的图像水平清晰度极限为550线，垂直清晰度为450线，其他任何广告宣传都是不可信的。
倍(变)频扫描彩电的优缺点
综上所述，倍(变)频扫描技术是数字信号处理技术在传统模拟彩电中的成功应用之一，是电视技术的进步，它解决了传统模拟彩电由于低场频、隔行扫描带来的缺陷，提高了图像质量，主要表现在以下几个方面：
1?减小了由于低场频造成的大面积图像闪烁，减小了由隔行扫描造成的行间闪烁，对减轻视觉疲劳有一定效果。
2?显示以字符、静止画面为主的图文信号时清晰、稳定，比传统扫描方式有一定的优越性。利用VGA接口，很容易与计算机相连接，作为家用多媒体终端显示，它一方面可用接收、处理广播电视信号，又可以通过计算机或通过具有上网功能的嵌入式模块，浏览网上信息、接收与发送电子邮件，与传统的计算机显示器相比，具有屏幕大、亮度高、对比度高等优点，增加了彩色电视机的功能。
3?显示模式灵活，可以方便地实现4∶3与16∶9幅型比切换，又可以实现图像静止、缩放等功能。
4?倍(变)频扫描方式可提高全屏亮度，增加图像的透亮度及图像的细腻程度，对改善图像质量有一定作用。
倍(变)频扫描彩电是彩色电视机中的新技术，像其他新生事物一样，有优越性也会存在缺点和不足。它的主要不足是成本高，对行、场扫描电路、开关电源电路、视频放大电路要求提高，整机功耗增加30％左右，改善活动图像质量效果没有静止图像明显。▲