[編輯本段]清晰度定義 清晰度指影像上各細(xì)部影紋及其邊界的清晰程度。 清晰度，一般是從錄像機角度出發(fā)，通過看重放圖像的清晰程度來比較圖像質(zhì)量，所以常用清晰度一詞。 而攝像機一般使用分解力一詞來衡量它“分解被攝景物細(xì)節(jié)”的能力。單位是“電視行TVLine”也稱線。意思是從水平方向上看，相當(dāng)于將每行掃描線豎立起來，然后乘上4/3寬高比，構(gòu)成水平方向的總線，稱水平分解力。它會隨CCD像質(zhì)數(shù)的多少、和視頻帶寬而變化，像素愈多、帶寬愈寬，分解力就愈高。PAL制電視機625行是標(biāo)稱垂直分解力，除去逆程的50行外，實際的有效垂直分解力為575線。水平分解力最高可達575x4/3=766線。但是限制線數(shù)的主要因素之一還有帶寬。經(jīng)驗數(shù)據(jù)表明可用80線/MHz來計算能再現(xiàn)的電視行線數(shù)。如6MHz帶寬可通過水平分解力為480線的圖像質(zhì)量。低檔家用錄像機，如VHS，最多能有240線的清晰度，高檔家用攝錄機，如S-V而數(shù)碼攝錄機的記錄方式是數(shù)碼信號的格式，清晰度在500線以上。（普通電視的清晰度大約280線，VCD的清晰度是230線）。[編輯本段]分辨率和清晰度 家庭影院的圖像顯示設(shè)備的種類、性能和功能永遠是一個新鮮話題，但其有關(guān)的基礎(chǔ)知識，或更確切的說是有關(guān)電視、電視機和其他視頻播放設(shè)備的基礎(chǔ)知識的話題，卻是一個古老而有趣的話題，也是許多家庭影院愛好者一致關(guān)心和感興趣的話題。由于對電視、電視機和其他視頻播放設(shè)備的基礎(chǔ)知識并非每個家庭影院愛好者都明白，對現(xiàn)在正在蓬勃發(fā)展著的新技術(shù)、新設(shè)備的特點也不能正確地理解。 不但如此，即使就是現(xiàn)在自己正在使用著的設(shè)備，也不懂得如何去將它的性能充分發(fā)揮出來，不懂得如何去將它的功能充分利用起來。筆者作為一個普通家庭影院愛好者，在這里希望能從探討的角度出發(fā)，和大家一起來解讀有關(guān)家庭影院圖像技術(shù)和顯示設(shè)備的一系列常用的、實用的和重要的基本知識，其中還包含設(shè)備的使用和調(diào)整等方面的知識。在目前五彩紛呈的顯示技術(shù)和顯示設(shè)備中，我們擬從電視說起，在電視中，又打算從大家都最關(guān)心的分辨率和清晰度問題說起。 分辨率和清晰度還用得著討論嗎？ 說起電視的分辨率和清晰度，似乎是盡人皆知、誰人都懂的問題，好像沒有什么值得可談的，更沒有必要作專文加以討論。 在與清晰度有關(guān)的用語中，除了清晰度一詞以外，我們常常還可以見到分辨力、分辨率、解析力、解析度、解像力、解像度這些詞語。對于這些詞語分別的含義和所指的具體內(nèi)容是什么，怎樣使用才合適，目前流行的看法是很不統(tǒng)一的，歸納起來主要有3種不見的看法。 第一種：分辨率就是清晰度 這是一種最普遍的看法。這種看法認(rèn)為，這些詞語的意義是一樣的或者說是一致的，有的人習(xí)慣于用分辨力（率）、分解力、解析力（度）和解像力（度）這一類詞，而另一些人習(xí)慣于用清晰度這一個詞?；蛘哒f，這些詞的意義是一樣的，但在習(xí)慣上對不同的對象使用不同的詞匯，如習(xí)慣于將清晰度一詞用于電視機，將分辨率一詞用于計算機之類的顯示器。 第二種：分辨率和清晰度是兩回事 這種意見認(rèn)為清晰度與分辨率（還包含分辨力、解析度、解像度等幾個詞語）有著本質(zhì)的差別，它們所指的具體內(nèi)容本來就不一樣。具體說來，清晰度是指人眼宏收看到的圖像的清晰程度，是由系統(tǒng)和設(shè)備的客觀性能的綜合結(jié)果造成的人們對最終圖像的主觀感覺。雖然是主觀感覺，但不像主觀聽音評價那樣不能用一個客觀標(biāo)準(zhǔn)來計量，清晰度這種主觀感覺是可以進行定量測試的，即可以用黑白相間的線條的粗細(xì)來衡量，并有標(biāo)準(zhǔn)的測試方法和測試圖，其測量數(shù)據(jù)有明確的單位，即電視線TVL）。 而分辨率與清晰度不同，它不是指人的主觀感覺，而是指在攝錄、傳輸和顯示過程中所使用的圖像質(zhì)量記錄指標(biāo)，以及顯示設(shè)備自身具有的表現(xiàn)圖像細(xì)致程度的固有屏幕結(jié)構(gòu)，說具體點就是指單幅圖像信號的掃描格式和顯示設(shè)備的像素規(guī)格。圖像信號的掃描格式也好，顯示設(shè)備的像素規(guī)格也好，都是用“水平像素×垂直像素”來表達的，其單位不是“線”，而是“點”。圖像信號的分辨率和顯示設(shè)備的分辨率是制式和規(guī)格決定了的，是固定不變的，而清晰度是因條件而可改變的。清晰度的線數(shù)永遠小于圖像信號分辨率像素所連成的線數(shù)。比如，對于PAL制電視720×576的掃描格式，其水平像素為720點，也就是可以獲得720條垂直豎線，但不論用什么高清晰度的顯示器，也不可能獲得720條電視線的水平清晰度。 第三種：分辨率和清晰度可以互換使用，但概念不同 這種意見實際上是介于上述兩種極端意見之間的意見。這種意見認(rèn)為：電視系統(tǒng)有一個清晰度，也可叫分辨率、分解力、解析力和解像度等；電視機最終反映的圖像也有一個清晰度，也可以叫分辨率、分解力、解析力和解像度等，因此二者是可以互換使用的。但是，二者的概念并不一樣，因此雖然清晰度一詞和分辨率那幾個詞可以隨便互換使用，但在心目中不能將“電視制式的清晰度”和“電視機所達到的圖像清晰度”兩者混淆。 對于以上3種意見，不知您贊同哪一種？不管贊同哪一種，現(xiàn)在的實際情況是，3種意見是并存著的；說不要將兩者混淆，實際上這種混淆的情況是隨處可見的。就以身邊剛剛發(fā)生的一件小事為例，就可以知道不搞清這個問題的麻煩了。事情是這樣的：一位同事將一份新方特出版的《數(shù)碼影像產(chǎn)品導(dǎo)購手冊》（2003.8總第24期）給我看，問為什么索尼的和松下的一共20款數(shù)字?jǐn)z錄機的“水平解像度”分別是500線、520線和530線3種情況，而canon在手冊上僅有的6款攝錄機的“水平解像度”全部都是625線，難道canon的攝錄機比索尼和松下的攝錄機清晰度要高100多線嗎？ 我向他解釋說，索尼的和松下的是指攝錄的圖像信號可以達到的水平清晰度的“電視線”數(shù)，而canon的是指攝錄的圖像信號制式的掃描線數(shù)，即PAL制720×625中的625線。前者是水平解像力所具備的清晰度，后者直接就是垂直解像力，也就是我們所說的垂直分辨率。因此，索尼和松下攝錄機表示的“水平解像度”多少線，與canon攝錄機表示的“水平解像度”多少線是完全不同的兩回事。那位同事聽來聽去很難搞得清楚，最后只好抱怨說：一個是水平的，一個是垂直的；一個是轉(zhuǎn)換過的，一個是沒有轉(zhuǎn)換的，那為什么都一律說成是“水平解像度”呢？DD我還能說什么呢？只好說：我也鬧不明白，為什么許多人都不但認(rèn)同將清晰度與分辨率、解像度等詞混用，而且還要近乎頑固地維護這種讓明白的人可能明白，不明白的人就讓他不明白的做法！ 為了讓不明白的人也能明白一點，我們在下面將對電視的清晰度、分辨率和電視制式的概念和來源作一個簡易介紹，使上面所說的這個問題能獲得比較統(tǒng)一和合理的認(rèn)識。[編輯本段]電視的清晰度 1、人眼的分辨力和電視的清晰度 人眼的分辨力是指人眼對所觀察的實物細(xì)節(jié)或圖像細(xì)節(jié)的判別能力，具體量化起來就是能分辨出平面上的兩個點的能力。人眼的分辨力是有限的，在一定距離、一定對比度和一定亮度的條件下，人眼只能區(qū)分出小到一定程度的點，如果點更小，就沒法看清了。根據(jù)人眼的分辨力，決定了影視工作者力求達到的影像清晰度的指標(biāo)，也決定了采用圖像像素的合理值。 人眼分辨圖像細(xì)節(jié)的能力也稱為“視覺銳度”，視覺銳度的大小可以用能觀察清楚的兩個點的視角來表示，這個最小分辨視角稱為“視敏角”。視敏角越大，能鑒別的圖像細(xì)節(jié)越粗糙；視敏角越小，能鑒別的圖像細(xì)節(jié)越細(xì)致。在中等亮度和中等對比度的條件下，觀察靜止圖像時，對正常視力的人來說，其視敏角在1～1.5分之間，觀察運動圖像時，視敏角更大一些。 為了將研究的對象從兩個點擴充到一個面，所以將視敏角從人眼到兩個點之間的夾角，引伸到從觀察點（人眼）到一定距離的一條相鄰黑、線條”之間的夾角。如果觀察的是在垂直方向上排列的一系列連續(xù)水平黑白線條，則能表現(xiàn)出圖像的垂直清晰度；如果觀察的是在水平方向排列的一系列連續(xù)垂直黑白線條，則能表現(xiàn)出圖像的水平清晰度。 電視正是利用了這個原理，確認(rèn)出了電視應(yīng)當(dāng)設(shè)計成具有多高的垂直清晰度和多高的水平清晰度，再從清晰度推算出需要多少條水平掃描線和多少條垂直掃描線，從掃描線又推導(dǎo)出需要多少水平像素和多少垂直像素，也即建立起了相應(yīng)的圖像的分辨率和單幅電視圖像的掃描格式，將它再與每秒鐘圖像的顯示次數(shù)和其他指標(biāo)結(jié)合起來，最終建立起了相應(yīng)的電視制式。下面，我們以PAL制電視為例，說明其清晰度和分辨率是怎樣演變出來的。 2、垂直清晰度 上面已經(jīng)提到過，根據(jù)視敏角原理，人眼能判別在垂直方向上排列的相鄰黑白水平線條的細(xì)致程度叫垂直清晰度，但是怎么來鑒別和量度這個細(xì)致程度呢？下面參照圖4來加以說明。假設(shè)畫面高度為H，在垂直方向上有M條黑白相間、具有一定寬度的水平線條，每條水平線條在垂直方向上的寬度為h。如果人眼在距離為L處剛好可以分辨清楚這些水平線條，則視敏角θ可表示為： θ＝h/L（弧度） 因為每條線對的寬度為 h＝H/M 則有 θ＝H/（LM）（弧度） 將弧度化為角度后，則為 θ＝3438H/（LM）（分） 也就是 M＝3438（H/L）（1/θ） 試驗表明，收看圖像的最佳距離應(yīng)當(dāng)是畫面高度的4倍至5倍，這時的總視角約為15度，在這種情況下，可以保證人眼不轉(zhuǎn)動就能看到完整的畫面。這個距離，既可以避免因過近收看時眼球需要不停地轉(zhuǎn)動而引起眼疲勞，又可以避免過遠收看時對圖像判別能力的降低，以及防止畫面以外的景像進入視野中。如果選擇收看距離L為畫面高度H的5倍，即L＝5H，將其與視敏度θ＝1.5分一起代入上式后，則為 M＝3438（1/5）（1/1.5） ＝458（線） 這個458線也就是我們所說的458條電視線，簡稱“線”。從上面的計算可以看到，在5倍畫面高度的距離收看圖像時，人眼的垂直分辨力是約458線，這時圖像所具有的垂直清晰度正是458線。這樣，在制定電視制式的掃描格式時，其垂直像素應(yīng)當(dāng)基于458線清晰度來考慮。[編輯本段]水平清晰度 水平清晰度的確認(rèn)，與確認(rèn)垂直清晰度的思路是一樣的。不過，由于電視機畫面的寬高比，以及垂直清晰度和水平清晰度對整體圖像質(zhì)量影響的關(guān)系，不經(jīng)過上述復(fù)雜的推導(dǎo)，也可以很方便地算出水平清晰度線數(shù)來。 傳統(tǒng)電視屏幕的寬高比是4:3，這是根據(jù)原來的電影銀幕的長寬比預(yù)先確認(rèn)下來的。試驗說明，在圖像顯示時，水平清晰度和垂直清晰度應(yīng)當(dāng)接近或一樣，才能獲得最佳的圖像質(zhì)量。利用這兩點，再根據(jù)垂直清晰度計算原理，將垂直清晰度線數(shù)乘以屏幕幅型比4/3，立刻可以算出圖像的水平清晰度線數(shù)N為 N＝4/3 M ＝4/3×458 ＝610（線） 這就是說，在5倍畫面高度距離收看4：3畫面的圖像時，人眼的水平分辨力約為610線，這時圖像所具有的水平清晰度正是610線。 以上就是電視垂直清晰度和水平清晰度的來源。從這里不難看出，在明確了人眼的垂直和水平“分辨力”后，也明確了電視的“清晰度”的概念:電視的清晰度是指電視機已經(jīng)顯示出來的黑白相間的直線，在垂直方向或水平方向?qū)⑵聊慌艥M時，人眼所能判別的最細(xì)線條數(shù)，或者說能判別的最多線條數(shù)。在垂直方向排列的這種水平線條的最大數(shù)量，是電視的垂直清晰度；在水平方向排列的這種垂直線條的最大數(shù)量，是電視的水平清晰度。 可見，清晰度是在確認(rèn)電視圖像的掃描線數(shù)和像質(zhì)數(shù)之前就提出來了的一個重要概念和物理量，而與“水平像系×垂直像素”所表示的分辨率概念和物理量完全不是一個東西。分辨率對圖像信號來說也好，對顯示器材的屏幕像素來說也好，都是固定不變的，而清晰度卻是可變的。雖然圖像信號分辨率的高低對電視機圖像清晰度有影響，但信號分辨率并不是人們看到的圖像清晰度；顯示設(shè)備的像素對圖像清晰度也有影響，但它也并不是人們看到的圖像清晰度。圖像信號分辨率是源頭，最終顯示的圖像清晰度是結(jié)果；從數(shù)量上來說，清晰度永遠小于分辨率。同一分辨率的圖像信號，通過不同的傳輸渠道和不同的顯示設(shè)備，最終獲得的圖像清晰度是各不相同的。因此，分辨率與清晰度之間并沒有直接換算關(guān)系。如果說有換算關(guān)系的話，也只能是“自己與自己”換算，而不能進行源頭與結(jié)尾、源頭與中間以及中間與結(jié)尾之間的換算。有關(guān)這方面的問題，我們以后將要談到。[編輯本段]PAL制電視圖像分辨率的由來 從上面的介紹已經(jīng)知道，將處在同一垂線上的所有水平掃描點（水平像素）從垂直方向連接起來，可以構(gòu)成垂直方向的許多線條；將每一條水平掃描線的所有掃描點（水平像素）從水平方向連接起來，可以構(gòu)成許多水平線條。那么，如果已經(jīng)有458條水平掃描線和610條垂直線條將屏幕布滿，這些線條是否就可以再現(xiàn)出上面計算出來的458線垂直清晰度和610線水平清晰度來呢？回答是否定的，因為這牽涉到“孔闌效應(yīng)”和掃描線的有效性問題。 所謂孔闌效應(yīng)，是指當(dāng)掃描電子束光點尺寸小到與實物細(xì)節(jié)或圖像細(xì)節(jié)光點尺寸相同和相近時，會造成對應(yīng)尺寸的圖像細(xì)節(jié)模糊的現(xiàn)象，也就是圖像清晰度受電子束孔徑（直徑）大小限制的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象既存在于攝像過程中，也存在于顯像過程中。以攝像為例，具體說來是這樣的：由于掃描電子束光點的電信號是被攝取的實物細(xì)節(jié)光點所具有的面積內(nèi)的平均值，當(dāng)掃描電信號光點與實物細(xì)節(jié)在尺寸上差不多時，如果掃描電子束在掃過兩個黑白相鄰的實物細(xì)節(jié)時，電子束正好掃在實物細(xì)節(jié)光點上，那么就能真實地重現(xiàn)黑、白光點的突變邊界，保持了高的水平清晰度；相反，如果掃描電子束掃過的不是兩個黑白相鄰的光點本身，而是它的邊緣，這時，就不能重現(xiàn)出光點黑白突變的邊界，而是重現(xiàn)出一個明暗過渡的邊界，從而使圖像細(xì)節(jié)變得模糊，使圖像水平清晰度下降，其下降的程度為50％。從統(tǒng)計規(guī)律來說，剛好掃在光點上和剛好掃在光點的邊界上各有50％的可能性。這樣一來，對整幅圖像來說，有50％面積維持了原有的清晰度；有50％面積的清晰度只有原來的一半，即還保留了原圖像總清晰度的25％。因此，整幅圖像最后50％和25％的清晰度加起來，獲得了相當(dāng)于原來75％的清晰度。 在垂直方向上的掃描線也與孔闌效應(yīng)有相類似的情況。當(dāng)掃描線的寬度與線條的寬度相當(dāng)時，如果正好掃在黑白線條上，則能夠保持原有的垂直清晰度；如果掃描線正好掃在黑白線條之間，則重現(xiàn)的黑白線條是灰的，黑白線條邊界變得模糊，清晰度降低，使這一條掃描線的有效率降低到50％，垂直清晰度相應(yīng)也降低到50％。根據(jù)統(tǒng)計學(xué)的道理，正好掃在黑白線條上和正好掃在黑白線條之間的情況各占50％的幾率，所以同樣也可以獲得最后顯示的圖像垂直清晰度只有掃描信號所具有的垂直清晰度的75％的結(jié)果。 需要說明的是，我們在這里所說的“正好掃在線條上”或“正好掃在線條間”，是一種簡化的說法，實際還有無數(shù)中間狀態(tài)，但在中間狀態(tài)時清晰度下降的比例不同，沒有50%這么大，但各種狀態(tài)對清晰度影響的綜合效果，與簡化為“正好掃在線條上”或“正好掃在線條間”的效果是相同的，即整幅圖像最后只相當(dāng)于原來75％的清晰度，孔闌效應(yīng)的綜合情況也是如此。 因此，為了保證復(fù)原100％的清晰度，就應(yīng)當(dāng)增加垂直和水平掃描線，也就是在上面所計算出的垂直清晰度458線上需要乘以一個系數(shù)K，這個系數(shù)K稱為有效系數(shù)，這個系數(shù)一般取1.3～1.4。乘以有效系數(shù)以后，所獲得的掃描線數(shù)肯定大于458線。 如果不采用乘以有效系數(shù)的辦法，我們姑取就以上面計算出的75％的總有效率來計算，也可以反推出要還原出100%的清晰度時應(yīng)當(dāng)具有的掃描線的行數(shù)m： m＝458÷0.75＝611（行） 同樣，根據(jù)電視屏幕4：3的比例，也可以很方便地計算出垂直掃描線n的數(shù)量： n＝611×4/3＝815（行） 可見，要達到普通人在正常收視條件下獲得458線的垂直清晰度和610線的水平清晰度圖像，原則上需要611行水平掃描線和815行垂直掃描線。因為垂直掃描線并非直接從豎向掃出來的，而是水平掃描線上的像素點在垂直方向上排列起來構(gòu)成的一條線，所以人們也可能將其叫做垂直掃描線，也可能將其叫做水平像素點。 以上講到的水平掃描線是構(gòu)成圖像的有效掃描線，如果加上逆程掃描線，水平掃描線的數(shù)字還要大些。由于在制定電視制式時考慮到視頻帶寬和其他技術(shù)條件的限制，最后將PAL制的掃描格式確認(rèn)為： 水平像素×垂直方向的水平掃描線＝720×625 在625條掃描線中，包含了50行左右的逆程線，實際有效掃描線為575～576左右。 由于制定電視制式時，PAL制電視最后安排的視頻帶寬為6MHz，這種帶寬連720×625都不能完全滿足，實際使用時，只好將PAL制電視的圖像格式在720×625的基礎(chǔ)上又有所壓縮，壓縮的是水平像素點，保留了625行水平掃描線。因此，PAL制電視的分辨率經(jīng)過由815×611到720×625的降低，再經(jīng)過為滿足6MHz視頻帶寬的壓縮，PAL制電視并不能達到458線的垂直清晰度和610線的水平清晰度，而只能達到431線的垂直清晰度和468線的水平清晰度。有關(guān)這些問題，將在后續(xù)的文章中加以介紹。