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 內(nèi)容編輯

電視的規(guī)格(NTSC、PAL、SECAM)：

目前世界上的電視系統(tǒng)分為3大基本體系：NTSC、PAL及SECAM：

※NTSC：National Television System Committee(聯(lián)邦電視規(guī)格委員會(huì))，此規(guī)格由美國(guó)所發(fā)明。

※PAL：Phase Alternation Line(線相位交錯(cuò))，由德國(guó)提出。

※SECAM：Sequental Couleur A Memoire(法文)，由法國(guó)所開發(fā)。

日本、美國(guó)、加拿大、臺(tái)灣、韓國(guó)、東南亞及中東一部份國(guó)家使用的是NTSC系統(tǒng)；歐洲國(guó)家、澳洲、中國(guó)大陸及巴西則使用PAL規(guī)格；法國(guó)、前蘇聯(lián)地區(qū)及部分其他國(guó)家(很少)則使用SECAM系統(tǒng)；但是中東部分國(guó)家(沙烏地阿拉伯)為了兼容SECAM規(guī)格，使用的系統(tǒng)有稍加修改，稱為NTSC4.43，不過這個(gè)規(guī)格所製作的影像以一般NTSC系統(tǒng)觀看的話只能看到黑白影像。另外還有伊朗、利比亞等中東國(guó)家所使用的特殊SECAM規(guī)格─MESECAM。但是各系統(tǒng)間其實(shí)是無法互通的，(不過目前已有設(shè)備及錄影機(jī)可進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，使不同系統(tǒng)影像可以經(jīng)由轉(zhuǎn)換在同一顯示幕上顯示)

基本規(guī)格

NTSC的原始規(guī)格是傳送單色信號(hào)(黑白影像)及聲音，每個(gè)頻道的佔(zhàn)用頻寬為6MHz，但是與前一個(gè)頻道必須保留1.25MHz的旁通帶間隔，實(shí)際使用頻寬4.75MHz，影像傳送為AM(調(diào)幅)調(diào)變方式載波傳送，聲音為FM(調(diào)幅)調(diào)變方式載波傳送。聲音載波位於頻道高頻末端、佔(zhàn)用0.25MHz頻寬，因此實(shí)際影像亮度信號(hào)(Y)使用頻寬為4.5MHz。圖形表示如下：

而後來為了彩色化，但又要保持與原系統(tǒng)相容，因此在不變動(dòng)原始規(guī)格的要求下，在3.579MHz(一般略稱為3.58MHz)的位置，以90度交錯(cuò)方式在亮度信號(hào)的波谷間插入色度信號(hào)(C)，調(diào)變幅度為0.5MHz，如此便可兼容原黑白系統(tǒng)。波型分別圖示如下。

交錯(cuò)掃描、非交錯(cuò)掃描：

在進(jìn)到下一節(jié)─解析度─之前，必須先提一下交錯(cuò)掃描(Interlaced)與非交錯(cuò)掃描(non-Interlaced)，有玩電腦的人一定都知道電腦螢?zāi)煌�解析度顯示模式下是非交錯(cuò)掃描要比交錯(cuò)掃描來的好。為什麼呢？

假設(shè)電視螢?zāi)挥?/span>500條水平掃描線好了，所謂的交錯(cuò)掃描便是電子槍由上而下畫出第1行後並不先畫第2行，而是跳至第3行，就是以1、3、5、7、9…到第499條線之後在跳回至上方由第2行開始以2、4、6、8的順序畫下去。

這種做法的優(yōu)點(diǎn)是能夠用較窄的頻寬獲得較高的畫面解析度(現(xiàn)在電腦的水平掃描頻寬最低都是從30.1K開始起跳，高的有上百KHz)，有利於信號(hào)傳送與節(jié)省成本。相對(duì)的缺點(diǎn)是若每秒畫面數(shù)目不夠多(至少需要24張/秒)，畫面看起來便會(huì)有”閃爍、跳動(dòng)”的感覺，不信你看著電視，張開手指在眼前快速上下晃動(dòng)，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)電視畫面在上下跳動(dòng)，這是因?yàn)槭值臄[動(dòng)達(dá)到一個(gè)”同步遮蔽”的效果，使你無法連續(xù)看到畫面變動(dòng)，因而可以看到交錯(cuò)掃描的動(dòng)作。

至於非交錯(cuò)掃描便是由第1行至500行依序規(guī)規(guī)矩矩的畫下去(如下圖)，當(dāng)然優(yōu)點(diǎn)是看起來眼睛比較舒服，不過缺點(diǎn)便是工作頻率較高，需要較昂貴的電子電路設(shè)計(jì)成本和良好的電子零件材料以及映像管配合

解析度

前面有提過解析度，NTSC系統(tǒng)垂直解析度525條掃描線，這又是怎麼來的呢，一方面是規(guī)格，另外詳細(xì)計(jì)算如下：

1.水平掃描頻率=15.75KHz(每秒可以畫15750條線)

2.垂直掃描頻率=60Hz(每秒完成60次自上而下的掃描工作)但因?yàn)?/span>NTSC系統(tǒng)為Interlaced(交錯(cuò)掃描方式)所以事實(shí)上每個(gè)完整畫面的垂直掃描頻率應(yīng)為60/2=30Hz。

於是：15750/30=525(水平掃描線數(shù)=垂直解析度)

垂直解析度有了，那麼水平解析度要怎麼算呢？不是常聽人說VHS錄影帶和VCD的解析度是200條左右、LD有425線、DVD和ED-Beta有500線，這又是怎麼來的呢？這些以後都會(huì)一一提及，目前就電視信號(hào)的規(guī)格予以說明，以後一一類推便可知道了：

1.亮度信號(hào)頻寬=4.5MHz(就把它當(dāng)作每秒畫4500000個(gè)點(diǎn)好了)

2.水平掃描線數(shù)=525線，但是因?yàn)樾盘?hào)最上端至信號(hào)最下端全部顯示的畫，在畫面最上方和最下方便會(huì)出現(xiàn)只有一半的線，加上為了使交錯(cuò)掃描自最下端回掃至最上端時(shí)不至於因?yàn)橐苿?dòng)距離較大來不及動(dòng)作使畫面可能閃爍，因此實(shí)際上只用了約418~423線，隱藏部分稱之為”過衝”。

於是：4500000/420(每畫面水平線數(shù))/30(每秒畫面數(shù))=357.14285(每條水平掃描線的點(diǎn)數(shù))約略算成360。而360/4.5=80

在此也可以做一個(gè)簡(jiǎn)單結(jié)論─影像信號(hào)的水平解析度與其亮度信號(hào)頻寬成正比，約略可算為每MHz大約等於80點(diǎn)水平解像點(diǎn)。

六、Y/C分離、梳型濾波器、2維2行、2維3行、3次元Y/C分離：

再來的這部分可能會(huì)讓很多人搞不清楚發(fā)生了什麼事，可是這部分又牽涉到以後錄影機(jī)等許多重要部分，不說又不行，我盡量試試看為大家簡(jiǎn)單說明。

說起Y/C分離，其實(shí)後面什麼梳型濾波器等等都是一樣功能的東西，只是比較複雜，主要是因?yàn)椴噬�系統(tǒng)的關(guān)係。而Y/C分離又有什麼重要性呢？前面說過，NTSC原本只是黑白電視系統(tǒng)，後來為了彩色化並與舊系統(tǒng)相容的緣故，採用折衷的辦法，便是在亮度信號(hào)(Y)末端高頻的部分波谷間插入色度信號(hào)(C)，並成90度夾角交錯(cuò)，以減少干擾。而在接收端(也就是電視)要如何處理這混合在一起的信號(hào)呢？若是處理不好，那不僅彩色電視的解析度比不上黑白電視，而顏色也充滿色斑雜訊，一點(diǎn)也不真實(shí)，反而不如黑白電視來的乾淨(jìng)清晰。

1. 濾波器：

最初是直接採用一個(gè)高頻濾波器，把3.58-0.5=3.08MHz(色度信號(hào)向左右調(diào)變約0.5MHz)以上的信號(hào)予以一刀兩段，以下算亮度信號(hào)(關(guān)係到解析度)，以上算色度信號(hào)(關(guān)係顏色純正與否)。但是這樣子電視水平解析度便由原先的360線(理論值)下降到240線左右(這也是最初VHS錄放影機(jī)設(shè)定在這個(gè)品質(zhì)的原因)，同時(shí)色度信號(hào)中也因?yàn)殡s有亮度信號(hào)的雜訊，使得顏色容易有斑駁不勻現(xiàn)象。只能算是個(gè)勉勉強(qiáng)強(qiáng)的不得已辦法，效果十分不理想。(處理法如下圖)

1. 梳型濾波器：

後來隨著電路技術(shù)進(jìn)步，1970年代末期發(fā)明了梳型濾波器(其實(shí)就是由許多固定波段的帶通濾波器組合而成的零件)，如此一來似乎解決了問題，但是在實(shí)用上因?yàn)殡娮釉�件穩(wěn)定性和發(fā)射信號(hào)漂移等問題，事實(shí)上不見得每個(gè)濾波器元件都有絕對(duì)相同的性能，而電視臺(tái)訊號(hào)的位準(zhǔn)也不見得與濾波器頻帶完全相符合。因而此時(shí)亮度信號(hào)(特別是高頻部分)和色度信號(hào)中仍然互相帶有對(duì)方的一部份雜訊，使得畫面解析度與顏色雖然確實(shí)比前一階段有明顯的進(jìn)步，但是仍然存在著雜點(diǎn)雪花(Y雜訊)和串色(C雜訊)干擾問題存在。(處理法如下圖)

1.  
2. 2維2行、2維3行：

接著因?yàn)?/span>CCD和玻璃延遲線等類比元件的出現(xiàn)，電路技術(shù)再度進(jìn)步，因而有人想到以類比計(jì)算的方法提高Y/C分離的精度(其實(shí)這可以稱為類比電腦了)，其方法就是：

(1)利用延遲線將掃描線訊號(hào)予以延遲1線時(shí)間，因?yàn)?/span>NTSC信號(hào)特性，亮度訊號(hào)和色度訊號(hào)成90度交錯(cuò)，因此上一線的色度信號(hào)相位會(huì)和下一線的色度信號(hào)成180度，便可分別表示為(Y+C)和(Y-C)。

(2)將兩個(gè)信號(hào)利用類比電路分別作加法和減法運(yùn)算後再除以2，理論上便可得到純淨(jìng)的Y信號(hào)和C信號(hào)：((Y+C)+(Y-C))/2=Y ((Y+C)-(Y-C))/2=C

但是實(shí)際上因?yàn)楫嬅娴年P(guān)係，螢?zāi)簧系挠嵦?hào)不可能前一條掃描線和下一條掃描線的值都一樣，以水平線為例(最明顯的情況)：前一條亮度信號(hào)假設(shè)是1(亮)，那下一條線剛好就是0(暗)，這樣算出來的結(jié)果反而會(huì)比單純用梳型濾波器更糟，也就是說Y/C之間的干擾問題雖然解除了，但是取而代之的卻是本身信號(hào)的計(jì)算錯(cuò)誤干擾(尤其在水平線和傾斜線上更是如此)，此種方式便稱之為2維2行方式(運(yùn)算是在一個(gè)平面內(nèi)執(zhí)行)的Y/C分離結(jié)構(gòu)，但因?yàn)樾Ч麃K不比單純的梳型濾波器好很多，所以並沒有獲得大量採用。

(3)既然2維2行仍有致命傷，因此便有人想到加大電路結(jié)構(gòu)，將延遲1行加到延遲2行，利用2次運(yùn)算再加上比較來求取真值，動(dòng)作計(jì)算方式如下：

一次延遲2行，於是有3個(gè)資料，分別為L1(Y+C)、L2(Y-C)、L3(Y+C)。

以L2為中心，分別對(duì)L1和L3作2維2行運(yùn)算，分別獲得Y(12)、C(12)及Y(23)、C(23)兩組Y/C值。

再利用梳型濾波器取得L2的Y及C值作比較參考值(這裡說的已經(jīng)有一點(diǎn)模糊理論─Fuzzy─及人工智慧─Artificial Intelligence─的基礎(chǔ)了，請(qǐng)大家用力一點(diǎn)，尤其是。)分別與Y(12)、C(12)及Y(23)、C(23)兩組資料比對(duì)，將資料與參考信號(hào)相減後，差之絕對(duì)值較小的一組資料便視為真值而將其送往控制電路。如此一來剛剛所說的水平線問題便可獲得解決。(見下圖例)

但是此時(shí)仍有一個(gè)問題無法處理，就是斜線，因?yàn)樾本�上的點(diǎn)剛好L1和L3的Y/C值都與L2不同，結(jié)果便是使一些細(xì)微的圖案進(jìn)行Y/C分離後反而支離破碎(注意看一下電視上出現(xiàn)的鏡頭，只要有人穿細(xì)網(wǎng)紋格子的衣服，鏡頭照到他時(shí)一定很容易出現(xiàn)”彩虹炫光”特效)，因此2維3行的極限也就在此，但是因?yàn)楸绕鹎懊娴氖嵝蜑V波器和2維2行處理來說，2維3行的精度已經(jīng)大為提高許多，加上人類對(duì)動(dòng)態(tài)物體的解析度視力要求較低(靜態(tài)時(shí)400線尚可仔細(xì)分辨、動(dòng)態(tài)時(shí)200線便無法仔細(xì)辨認(rèn))，一般人對(duì)此已經(jīng)不易發(fā)現(xiàn)缺點(diǎn)，所以1980年代末期以至於1990年代初期時(shí)的高級(jí)錄放影機(jī)(S-VHS)都搭載2維3行Y/C分離系統(tǒng)，以求得細(xì)密與純淨(jìng)的畫質(zhì)，至於電視機(jī)呢？目前除了極少數(shù)日製高級(jí)機(jī)種(尤其是HDTV對(duì)應(yīng)型)使用了等一下要說的3維Y/C分離外，大多祇裝配梳型濾波器或2行式相關(guān)運(yùn)算，能裝上3行式Y/C分離構(gòu)造的一般都算是很高級(jí)的了。

3維Y/C分離：

前面已經(jīng)說到2維3行分離方式雖然優(yōu)秀，但是仍有無法解決的缺點(diǎn)(斜線)存在，隨著時(shí)間進(jìn)入1990年代，數(shù)位科技快速的進(jìn)步發(fā)展，以往昂貴的記憶體價(jià)格大幅下跌(1980年代末期時(shí)，記憶體價(jià)格幾乎和等重的黃金同價(jià))，既然在同一幅畫面中無法避免斜線訊號(hào)資料所造成的失真，於是就有廠商開始動(dòng)腦筋，利用數(shù)位電路技術(shù)，將以往的延遲單位由線(Line)改為畫面(Frame)，利用大規(guī)模高速的數(shù)位電路除了可以將整個(gè)畫面資料一次儲(chǔ)存外(最初的電路需要6Mb的記憶體，目前的電路使用記憶體大約都在1.5~4Mb之間)，並用以進(jìn)行計(jì)算比對(duì)，如此一來，以往畫面內(nèi)資料運(yùn)算由斜線等細(xì)花紋所造成的困擾便經(jīng)由此3維(運(yùn)算單位已跨出單一平面)運(yùn)算方式獲得解決(運(yùn)算原理見下圖)，而過去一些細(xì)碎圖案(衣物格子、花樣)在電視上上常常會(huì)因?yàn)?/span>Y/C分離精度不佳的原因，會(huì)形成”彩虹炫光”干擾的情形也可以一舉消除了。

但是至此大家也都應(yīng)該發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題了：就是至目前為止，之前討論的似乎都是在一個(gè)畫面(Frame)之內(nèi)，勉強(qiáng)可以視為靜態(tài)，可是兩個(gè)畫面間就不一定是靜態(tài)畫面了，一但畫面動(dòng)作，那前一個(gè)畫面的對(duì)應(yīng)點(diǎn)數(shù)值與下一個(gè)畫面的對(duì)應(yīng)點(diǎn)數(shù)值不就不一樣了？這樣豈不是整個(gè)畫面都一團(tuán)糟，恐怕會(huì)比用單純?yōu)V波器更慘了。

沒錯(cuò)，基本上3D Y/C分離是在靜態(tài)畫面中處理，如果不管動(dòng)靜態(tài)全部都用3維硬來的話，效果真的會(huì)比用濾波器還爛(手上有三菱HV-V6000或Victor HR-X1/Z1/20000等”超高級(jí)錄放影機(jī)”的玩家一定都知道)；但是一個(gè)畫面到下一個(gè)畫面之間的變化，並不一定是100%，因此各家廠商都有一套自己的運(yùn)算法及電路來判斷此時(shí)的像素究竟該判斷成”動(dòng)態(tài)”或是”靜態(tài)”再來決定Y/C處理方式(例如畫面變動(dòng)值超過75%以上)─靜態(tài)部分便繼續(xù)採用3維資料，動(dòng)態(tài)部分便切回2維3行方式。(你問我詳細(xì)原理是怎樣？我怎麼知道！我要是知道就不會(huì)待在臺(tái)灣了，早就被日本公司聘去開發(fā)研究新電路了。)因?yàn)閷?shí)際的計(jì)算法牽涉到各廠商的商業(yè)機(jī)密以及人工智慧的開發(fā)，因此廠家大多秘而不宣。這套電路一般統(tǒng)稱為”動(dòng)態(tài)自適應(yīng)型3維Y/C分離電路”，事實(shí)上若要細(xì)分的話內(nèi)部還有分YNR和DNR等許多部分，但這個(gè)已經(jīng)遠(yuǎn)超過該講的內(nèi)容和我的程度(良心：現(xiàn)在講的大家就都聽的懂嗎？哼！)。

其實(shí)這個(gè)部分所用到的技術(shù)有一部份是源自於高解像度電視(HDTV)，像現(xiàn)在有些較高階的S-VHS錄放影機(jī)其3維Y/C分離甚至不只用到2個(gè)畫面，而是已經(jīng)用上了3個(gè)畫面─F1、F2、F3(以F2為中心作計(jì)算)，接近HDTV的一個(gè)畫面由4個(gè)”場(chǎng)”(Field)構(gòu)成的電路水準(zhǔn)(當(dāng)然工作方式不一樣啦)，但是HDTV的動(dòng)作原理更為複雜，像日本是使用混合型技術(shù)，臺(tái)灣則打算跟美國(guó)一樣走全數(shù)位線路設(shè)計(jì)，等一下再為大家補(bǔ)充。

七、聲音：

先前已經(jīng)提過了，在NTSC系統(tǒng)中，聲音載波在高頻末段，佔(zhàn)用頻寬0.25MHz，原先只是設(shè)計(jì)作為單聲道輸出使用(超級(jí)足夠)，後來配合音響錄音系統(tǒng)立體化的發(fā)展，加入了所謂MTS─副載波立體聲紀(jì)錄技術(shù)，基本原理便是利用聲音載波內(nèi)部未被利用到的頻寬，加上一個(gè)副載波頻(如下圖)，放送系統(tǒng)便可利用這個(gè)副載波頻把第2語言、或?qū)⒘Ⅲw聲右聲道調(diào)變到這個(gè)波段上。但是因?yàn)榧尤肓诉@個(gè)副載波頻，原先聲音的頻寬便從Mono 15~20KHz變更為Stereo 20~15KHz，不過仍是符合Hi-Fi的最基本頻寬要求的，於是電視放送從此便進(jìn)入立體聲時(shí)代，更因?yàn)榱Ⅲw化後，Dolby Surround/Pro-logic(動(dòng)作原理以後專章說明)系統(tǒng)便可利用此方式播放，使家庭電視也能擁有電影院級(jí)的音效享受