光栅扫描

光栅扫描，是在电视图像采集和重建的矩形图案。以此类推，该术语用于光栅图形，即大多数计算机位图图像系统中使用的图像存储和传输模式。raster这个词来自拉丁词rastrum（耙子），它来源于radere（刮）；另见rastrum，一种绘制五线谱线的工具.耙子的线条留下的图案，当绘制成直线时，类似于光栅的平行线：这种逐行扫描是创建光栅的原因。这是一个逐步覆盖区域的系统过程，一次一行。尽管通常要快得多，但在最一般的意义上，它类似于人们阅读一行文本时视线的移动方式。要绘制的数据存储在称为刷新缓冲区或帧缓冲区的内存区域中。该内存区域保存屏幕上每个像素的值。这些值从刷新缓冲区中检索并一次一行地绘制到屏幕上。

在光栅扫描中，图像被细分为一系列（通常是水平的）条带，称为“扫描线”。每条扫描线可以在从视频源读取时以模拟信号的形式传输，如在电视系统中，或者可以进一步划分为离散像素以在计算机系统中进行处理。这种按行对像素进行排序称为光栅顺序或光栅扫描顺序。模拟电视具有离散的扫描线（离散的垂直分辨率），但没有具有离散像素（水平分辨率）——而是在扫描线上连续改变信号。因此，虽然扫描线的数量（垂直分辨率）是明确定义的，但水平分辨率更为近似，这取决于信号在扫描线过程中的变化速度。

在光栅扫描中，光束以稳定的速率从左到右水平扫掠，然后消隐并迅速向左移动，在那里它重新打开并扫出下一行。在此期间，垂直位置也在稳步增加（向下），但速度要慢得多——每个图像帧有一次垂直扫描，但每行分辨率有一次水平扫描。因此，每条扫描线都略微“下坡”（朝向右下方）倾斜，斜率约为–1/水平分辨率，而向左扫描（回扫）的速度明显快于前向扫描，并且基本上是水平的。所产生的扫描线倾斜非常小，实际上由于屏幕凸度和其他适度的几何缺陷而显得相形见绌。

有一种误解，认为一旦扫描线完成，CRT显示器实际上会在内部突然跳动，类似于打字机或打印机的进纸或换行,在创建下一个扫描线之前。如上所述，这并不会完全发生：垂直扫描在扫描线上以稳定的速率继续，从而产生小倾斜。恒速扫描完成，而不是每行前进的阶梯，因为步骤在技术上很难实现，而恒速则容易得多。在大多数CRT中，通过倾斜和平行四边形调整来补偿由此产生的倾斜，当光束扫过屏幕时会产生小的垂直偏转。如果调整得当，这种偏转正好抵消了扫描线的向下倾斜。随着倾斜偏转的消除，水平回扫反过来又平滑地向下倾斜；回撤的两端都没有跳跃。详细地说，CRT的扫描是通过磁偏转，通过改变CRT线圈中的电流来执行的。偏转系统。快速改变偏转（跳跃）需要向轭施加电压尖峰，并且偏转只能在电感和尖峰幅度允许的情况下快速反应。在电子方面，偏转系统垂直绕组的电感相对较高，因此偏转系统中的电流以及偏转磁场的垂直部分只能缓慢变化。

事实上，在水平和垂直方向都会出现尖峰，相应的水平消隐间隔和垂直消隐间隔给偏转电流稳定时间以回溯并稳定到它们的新值。这发生在消隐间隔期间。

在电子学中，光束的这些（通常是稳定速率）运动称为“扫描”，为偏转系统产生电流（或示波器中水平偏转板的电压）的电路称为扫描电路。这些会产生锯齿波：在屏幕上稳定移动，然后通常快速移动回另一侧，垂直扫描也是如此。

此外，宽偏转角CRT需要水平扫描，电流按比例更快地向中心变化，因为屏幕的中心比边缘更靠近偏转系统。电流的线性变化会使光束以恒定的角度摆动；这将导致向中心的水平压缩。

计算机打印机基本上通过光栅扫描来创建图像。激光打印机使用旋转多面镜（或光学等效物）扫描感光鼓，纸张移动提供另一个扫描轴。考虑到典型的打印机分辨率，“下坡”效应微乎其微。喷墨打印机的打印头有多个喷嘴，所以很多（几十到几百）条“扫描线”写在一起，进纸为下一批扫描线做准备。将基于矢量的数据转换为显示器或打印机所需的形式，需要光栅图像处理器(RIP)。

CRT上的光栅扫描通过几个技术和心理过程从单个扫描点（一次只绘制一个点）产生稳定图像的印象。然后，这些图像产生运动印象的方式与电影大致相同——静止图像的帧速率足够高会产生运动印象——尽管光栅扫描在一些方面有所不同，尤其是隔行扫描。

首先，由于磷光体持久性，即使一次只绘制一个“像素”（回想一下，在模拟显示器上，“像素”是不明确的，因为没有固定的水平划分；相反，有一个“飞点”），当整个屏幕被绘制时，初始像素仍然相对照亮。它的亮度会下降一些，这可能会导致闪烁的感觉。这是使用隔行扫描的一个原因——因为在广播视频的单个场中只绘制每隔一条线，明亮的新绘制的线与稍微暗淡的旧绘制的线交织产生相对更均匀的照明。

其次，通过视觉暂留，观察到的图像会在视网膜上停留片刻，并且被感知为相对稳定。通过相关的闪烁融合阈值，这些脉动像素看起来很稳定。

然后将这些感知上稳定的静止图像拼凑在一起以产生类似于电影放映机的运动画面。但是，必须记住，在电影放映机中，基于每秒24帧的帧速率，整幅图像是一次性投影的（不是在光栅扫描中），无隔行扫描。相比之下，光栅扫描隔行视频每秒产生50或60场图像（场每隔一行，因此对应于每秒25或30帧的帧速率），每场一次绘制一个像素，而不是一次完成整个图像。这些都产生了视频，但产生了一些不同的感知或“感觉”。