由摄像机捕获的模仿视频信号，为了便于传输一般把视频信号数字化(图1)。数字视频有许多优势，它可以依据对图画质量的要求进行紧缩，量化后的视频信号不会由于存储和传输而下降质量。但为了便于人眼观看，它还有必要康复成模仿视频信号或模仿光影信号。把数字视频转变成模仿视频的进程叫做重建。可是，由于从数字域到模仿域转化时的量化及其他问题，有必要经过各种滤波技能消除摩尔效应和图画失真，然后得到高质量的视频。
图1. 电视信号从模仿信号转化成数字信号，终究又康复为模仿信号。
考虑一个由紊乱无序模块组成的七巧板，这些模块奇形怪状，看起来毫无规矩，但在形状上有必定的相关。假设咱们像儿童相同去了解一些基本原则，对角落、边际进行挑选，即可重构一幅图画。类似地，数字视频或许由无序传输的图片组成，这些图片包含了失真信号。可以依照必定的规矩从头整合图片，使图画质量与原始的模仿输入信号坚持一致。
数字重建进程的终究，需求对视频信号进行“模仿滤波”。七巧板中是经过人眼的视觉效应完成“滤波”的，关于视频图画则需经过模仿低通滤波器完成。
采样噪声和镜像衰减
由摄像机或其他设备捕获的模仿视频信号经过模/数转化器(ADC)进行数字化处理，它在每个时钟边际即时记载数据(图2)。模仿信号接连改变，而转化成数字信号时则是守时采样。经过数字处理和传输后，数字信号经过数/模转化器(DAC)转变成模仿信号。DAC的输出如图2的右上角所示，箭头代表时钟信号。
图2. 模仿信号和数字信号之间的转化波形。
在每个时钟瞬间，将数字量转化成模仿电压，模仿信号将坚持到下一个时钟沿。输出是一系列阶梯，而原始模仿信号却是滑润曲线。这称为“采样坚持”或“矩形波”重建。需求模仿低通滤波器进行滑润处理，以挨近原始的模仿视频信号。
从图2所示时域图可以看出，小的台阶会发生高频搅扰，但这种高频搅扰并不显着。图3供给了信号量化后的频域效果，标清(SD)、PAL(欧洲)和 NTSC(北美)视频的带宽大概是5MHz，高清(HD) ATSC 720p和1080i(美国)视频的带宽是30MHz。标清信号的典型时钟频率是27MHz，高清信号时钟频率可以高达74.25MHz以上。
图3. 频谱混叠表明较差的视频滤波引起的搅扰。
奈奎斯特频率为时钟频率的一半，这是一项要害目标，由于在对原始模仿信号量化之前，有必要把高于奈奎斯特频率的视频和噪声制止掉。假设存在高于奈奎斯特频率的信息，它将混入低频信号，发生混叠失真，然后损坏视频信号。发生混叠后将无法消除，咱们在后续内容中将解说这一点对家庭视频体系的重要性。
在DAC输出端，存在视频和两个镜像频带(图3a)。尽管大大都DAC可以很好地均衡、按捺时钟频率，咱们依然标出了时钟信号，以便清楚地表达图画。这些边带是视频信号和时钟信号的和频与差频。右侧镜像边带与视频信号的特性相同，即视频信号的低频部分接近并刚好高于时钟频率，高频部分延伸到时钟频率的右侧。
关于选用27MHz时钟的标清信号，镜像频率最大值为5 + 27 = 32MHz。左边镜像边带与视频特性相反，视频信号的低频部分接近并低于时钟频率，高频部分延伸到最左边。因而，标清信号下镜像延伸到27-5 = 22MHz。了解体系频谱的下限方位十分重要，以便按捺并下降其视觉影响。关于选用74.25MHz时钟频率的高清信号，这个要害频率是：74.25 ?C 30 = 44.25MHz。
为了反映镜像边带没有衰减的效果，图3b和3c暗示了奈奎斯特频率和时钟频率处的频谱堆叠。这些叠加的镜像边带信号(图3d)与视频信号比较具有随机的相位差。图4表明咱们需求防止的图画差错。“边际摇摆”是高频边际搅扰，它堆叠在视频信号上，具有随机改变的相位。摩尔效应是时钟、视频信号频率之间相互效果的成果。
图4. 较差的视频滤波器引起的图画搅扰。
重建滤波器
从图5可以看出重建滤波器的效果，运用参阅书中供给的定理可以很简单了解频谱混叠。一般，在频域，频率和扩大倍数都选用对数刻度，重建滤波器的频响特性表现为滑润曲线。可是，为了阐明边带堆叠的方位，咱们用线性坐标表明频率和扩大倍数。为了表明低通滤波器在相同刻度坐标下的衰减特性，从滤波器频响曲线可以看出：关于有用的视频信号衰减很少，关于镜像频率衰减较大。图5b和5c显现了混叠效应，可是应该注意到，与图3d比较，图5d中的镜像频率被明显衰减。
图5. 恰当的重建滤波器经过对视频信号滑润滤波减小了频谱混叠。
消费类产品关于本钱十分灵敏，值得幸亏的是它们运用的模仿和数字转化器十分少。在典型的家庭视频通道中，如机顶盒+ 电视机构成的通道中只运用一个DAC和一个ADC (图6)。该体系的衰减为20dB (小于信号的10%)，这是可以承受的。机顶盒和LCD电视一般都有至少12dB的低频镜像边带衰减。两个具有12dB衰减的滤波器加起来可以发生 24dB的镜像按捺。故与20dB衰减的要求比较供给了满足的规划余量。
图6. 用于家庭电视体系的视频重建滤波器和抗混叠滤波器。
图6左边是机顶盒或DVD机的框图，片上体系(SOC)包含了DAC，输出经过低通滤波器（例如MAX7443）进行视频重建。滤波器芯片还包含75Ω同轴电缆驱动器，驱动信号在电缆上的传输。图6右侧用于信号接纳，信号在经过抗混叠滤波器后送入电视机SOC的ADC。
一般顾客要面临多个体系设备，其间包含新设备。假设图画质量劣化，常常归咎于“新增加的设备”。可是，这种定论往往并不正确。例如，假设顾客更换了一台新的DVD设备。假设现有的LCD电视的输入滤波器较差(2dB的衰减)，旧的DVD播放器刚好具有十分好的输出滤波器(18dB衰减)，而新的 DVD的滤波特性较差或没有滤波器(6dB乃至更低衰减)。由此可见，旧的DVD和LCD电视可以供给20dB的衰减，而新的组合只要8dB衰减。尽管 LCD电视对视频差错负有更大的职责，但顾客仍是决议交还新置办的DVD播放器。
请注意奈奎斯特定理十分要害，由于在LCD电视从头对DVD模仿信号数字化之前，有必要把高于奈奎斯特频率的视频成分和噪声消除去。假设高于奈奎斯特频率的信息依然存在，它将混合到低频信号中，混叠到视频信号中，然后下降视频信号的图画质量。
解决方案
可是，机顶盒、DVD播放器和电视厂商怎么防止他们的产品呈现“售后缺点”？
首要，需求供给规划要求的滤波特性。有些制造商或许运用别离的电感、电容组成滤波器。可是，这些滤波器参数受限于出产中的差错，板上或许装置过错的元件。量产时，或许会把本来要求270pF的电容过错地挑选成标有“270”的卷带盘，这些电容的实践容值为27pF。然后导致滤波器经过不需求的高频成分，形成设备的图画失真。出于本钱考虑，终究的出产测验不会对每个参数进行测验，大都情况下并不测验滤波器的带宽。
其次，运用衰减按捺至少10dB以上的滤波器。额定的衰减按捺会防止顾客退货，使顾客对厂商的产品感到满足。
Maxim的滤波器有助于改进上述两种“售后缺点”，Maxim的集成滤波器在装置到厂商的PCB板之前，由Maxim自动测验设备(ATE)对带宽目标进行了彻底测验。Maxim的滤波器供给比典型的职业要求更高的衰减。例如，针对标清电视规划的MAX7443可以供给了大于30dB的镜频衰减，对27MHz时钟具有40dB的衰减。针对高清电视规划的MAX9500可以供给了大于38dB的镜频衰减，关于74.25MHz时钟具有大于38dB的衰减。
