以前，人们普遍认为液晶显示器不适合显示运动图像。 这是一种居高临下的古怪想法。 在过去的几年中，得益于提高图像质量的各种技术进步，液晶显示器的视频播放质量已经大大提高，牢牢占据了主流显示设备的地位。 在这些显示器中，我们将着重介绍隔行到逐行 (I/P) 转换（也称为“非交错”），目的是在液晶显示器或电视上实现运动图像的平滑显示。 这是一项极为重要的关键技术，特别是对于经常在显示器上观看影片的用户。

• 注意： 以下是2010年6月29日在ITmedia上发表的日文文章“以尖端技术提供更流畅的视频：液晶显示器I/P转换”的翻译。 版权所有2011 ITmedia公司。保留所有权利。

在屏幕上构成图象的扫描线和扫描方法

将隔行扫描视频信号转换为逐行扫描视频信号的过程称为隔行到逐行 (I/P) 转换。 术语I/P转换包括了各种方法和技术。 转换技术的完备性对于液晶显示器或液晶电视的画面质量具有重要影响。 要探讨I/P转换，一些基础知识必不可少，所以让我们先来了解视频扫描线和扫描方法。

正如大多数人所知道的那样，显示器上运动图像是通过一系列内容逐渐变化的静止影像而显示的，这个概念与手翻书一样。 每一帧视频被水平分割成细线，这些细线在屏幕上从上到下扫描。 在显示设备中，这些组成视频图像的细线就称为扫描线。 更加细致地查看其中的一条线，我们能够看到，一条线是由快速移动的微小光点形成的。

• 使用扫描线的屏幕显示系统

传统上用于模拟电视广播的NTSC制式标准清晰度视频每帧具有525条扫描线（480条有效扫描线）。 用于数字广播的高清晰度视频每帧有1125条扫描线（1080条有效扫描线）。 换句话说，一个标准清晰度视频被水平分成525个部分，而高清晰度视频则被分成1125个部分。 当然，具有更多扫描线的高清晰度视频显示的画面更清晰。

在实际的显示设备中，屏幕顶部的第一条扫描线从左到右扫描。 然后是第二条、第三条和后续的扫描线。 在这种方式中，图像被从上到下分割成线，每次显示一条线。

有两种方法扫描，隔行和逐行。 这两种方法的区别在于扫描线的扫描顺序不同。 顺便说一下，不久前计算机行业主要使用“非隔行”这个术语。 非隔行扫描大致等同于今天较为常见的逐行扫描。

隔行扫描

一般来说，通过隔行扫描，一帧视频被分成两个场发送。 用于传输奇数扫描线 (1, 3, 5, . . .) 的场称为奇数场。 用于传输偶数扫描线 (0, 2, 4, . . .) 的场称为偶数场。 奇数和偶数场被交错传输并在显示设备上交错显示。 换句话说，一对奇数和偶数帧构成视频的一帧。 在NTSC标准下，场的传输速度为每个场1/60秒。 这意味着每秒改写60个场（30帧）静止图像，由于速度非常快，所以人眼会把它们当作一个运动图像。

最初，隔行扫描技术被用于通过增加屏幕重新扫描的次数来显示高分辨率图像，同时尽可能减少传输的数据量。 由于这个系统是为通过扫描电子束来显示图像的阴极射线管电视开发的，所以从理论上说并不太适合液晶显示器和液晶电视，因为液晶显示器和电视能够同时在屏幕上显示固定数量的像素。 目前，电视节目和DVD影片以及其他一些内容仍然采用隔行扫描的方式传输视频。

• 图像通过隔行扫描显示。 每一帧图像通过两个场组合而成。

逐行扫描

与此相反，逐行扫描按照从上到下的顺序，传输并显示第一条到最后一条扫描线。 与隔行扫描不同，这种方法可以一次显示一个帧，无需将其分割成两个场。 但是，它需要使用比隔行扫描更大的带宽来进行传输。 它也与家电行业中在广播电视领域普遍使用的传统NTSC制式存在兼容性问题。 由于这些原因，逐行扫描在很长一段时间内并未得到应用。 （ 现在许多国家的广播卫星和通信卫星数字广播都采用逐行扫描。）

然而，对于计算机显示器来说，逐行扫描自从20世纪90年代的CRT时代开始已经成为主流。 因为计算机显示器是固定像素显示设备，所以逐行扫描非常适合用于液晶显示器和液晶电视。

• 图像通过逐行扫描显示。 与隔行扫描相反，整个画面在显示时不再将一个帧分成两个场。

隔行扫描通过交错显示两个不完整的图像来组成一个完整的图像，因而闪烁和模糊的现象比较明显。 这些弱点在大屏幕上格外突出。 逐行扫描每帧显示完整的图像，并通过减少闪烁和模糊实现清晰的画面质量。 基于这个优点，多年来计算机显示器领域已经普遍采用逐行扫描的产品，这些显示器经常被用于查看高分辨率图像。

I/P转换： 在液晶显示器上观看视频内容的必要步骤

当今的液晶显示器和液晶电视兼容基于逐行扫描的音视频输入视频内容。 然而，大多数视频内容，包括模拟电视广播、480i DVD视频信号和1080i地面数字广播信号，都是通过隔行扫描传输信息的。 由于这个原因，这些设备需要将隔行扫描视频转换为逐行扫描视频。

现在，我们已经接触到了本部分的主题： I/P转换。 大多数液晶电视和显示器目前都具备I/P转换技术。 虽然这项技术最初应用于显示设备，近年来具有I/P技术的播放设备也不断扩大。 例如，兼容逐行输出和DVD视频图像放大输出的播放设备（包括消费类DVD刻录机、蓝光刻录机和PlayStation 3）就采用了I/P转换技术。

顺带一提，仅仅在隔行扫描信号中插入帧有时会使画面看起来不自然，而且即使将其转换为逐行扫描也无法达到高画质。 请记住，不同产品的I/P转换系统和转换的精度各不相同。

两种I/P转换方法

I/P转换可分为两种基本方法。 第一种是运动自适应转换。 第二个是2-3下拉转换。 这两种I/P转换系统有着根本区别。 重要的是根据显示的视频源进行选择。 并没有哪一种方法具有明显的优越性。 兼容这些I/P转换方法的播放设备和显示设备会自动选择合适的方法。 （有时也可以手动进行设置。）

运动自适应I/P转换

让我们先从运动自适应转换的描述开始。 最简单的I/P转换方法包括，结合隔行扫描视频的奇数和偶数场，形成一个完整的帧（场间补偿）。 虽然这样能以更高的清晰度将静止图像转换成逐行扫描格式，但转换视频图像时的条件却各不相同。

由于在运动图像的奇数和偶数场之间存在运动间隙，简单地将它们结合起来会产生锯齿形的轮廓和重构噪声。 虽然奇数和偶数场之间的时间间隙只有1/60秒，但是足以实现流畅的视频播放，所以这个时间间隙非常重要。 如果I/P转换的原始来源是视频，使用构成奇数场或偶数场的扫描线信息从屏幕顶部和底部向屏幕中央生成扫描线，采取措施在以高精度（场内补偿）显示单个帧之前减少锯齿和重构噪声。 这就是所谓的运动自适应或选择性融合I/P转换。

• 低I/P转换精度可能会导致轮廓锯齿和重构噪声，例如上面的箭头所表示的部分（左侧照片）。 正确的I/P转换能够让显示变得更平滑（右侧照片）。

在实际应用中，可以自动确定要进行I/P转换的原始图像是静止图像还是运动图像。 如果来源是静止图像（或运动很少的运动图像），进行场间补偿。 如果来源是运动图像，则进行场内补偿。 然而，视频内容中几乎没有静止图像和运动很少的运动图像。 在大多数情况下，场内补偿会导致难以获得高精度的帧。 出现的实际问题包括原始图像源是静止图像还是运动图像检测不正确，I/P转换后图像质量下降，以及运动不自然。

运动自适应I/P转换的能力近年来已有显著提高。 取得的进步包括，通过增加运动图像检测和场内补偿的精度，以及通过对运动图像进行场间补偿。 在这方面，每家制造商都展现了自己的经验、专业知识和技能。

2-3下拉I/P转换

现在，让我们来看看2-3（也可以表示为2:3）下拉I/P转换。 这种方式用于帧速率为24帧每秒 (fps) 的视频源的I/P转换。 24 fps视频源的主要例子包括电影和动画片。 由于当今的液晶电视和显示器普遍采用30 fps或60 fps的视频内容，需要通过帧补偿使24 fps的视频适应在这些设备上输出。

2-3下拉I/P转换方法首先将24 fps视频的第一帧转换成两个场，第二帧转换成三个场，第三帧转换成两个场，第四帧转换成三个场（等等，继续进行同样的处理），然后在场间进行补偿，将视频转换为逐行扫描格式。

虽然这在理论上是一种非常好的方法，但在实际应用中可能难以确定原始视频源是否为24 fps视频。 错误地对30帧每秒的视频源进行2-3下拉处理可能会导致视频出现暂时停止，这是因为添加了多余的帧。 最近的一些技术手段显著提高了识别24帧每秒和30帧每秒来源的精度。

此外，2-3下拉转换还不能与液晶显示器和电视完美兼容。 由于液晶显示器或电视采用60 Hz的刷新率（扫描线扫描速度），其帧速率为60帧每秒（或60场每秒）。 当显示通过2-3下拉转换处理的视频时，显示2/60秒的帧或3/60秒的帧会混合到视频中，使其看上去生涩僵硬。

出于这个原因，一些新型液晶显示器和电视采用了不经过2-3下拉转换即可流畅显示24 fps视频的功能。 一个例子就是艺卓Nanao的Foris FX2431宽屏幕液晶显示器，它与音视频输入兼容。 该产品能够显示1080/24p图像。 它基于一个48 Hz显示系统，能够通过转换将24 fps视频的原始帧速率翻一番，达到48 fps，然后一次显示视频源的每个帧2/48秒。 由于每个帧被显示相同的时间，运动显得比较自然。

要在Foris FX2431上显示1080/24p视频，视频播放源还必须与24 fps输出兼容。 然而，最近的许多蓝光光盘播放机和刻录机都兼容这样的输出。 即使是PlayStation 3也可以输出24 fps的视频。

• 2-3下拉I/P转换（上图）和1080/24P I/P转换（下图）之间的差异。 由于1080/24p转换以偶数帧速率显示24 fps视频，它可以平滑地显示采用2-3下拉转换会显得生涩的场景。