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Bob、Weave與Motion Adaptive去交錯方法的技術原理與視覺效果比較

詳細比較Bob、Weave與Motion Adaptive三種去交錯方法的技術原理與視覺效果,解釋為何PS2與SEGA Saturn的480i遊戲在現代電視上會出現閃爍。

PS2 480i 畫面閃爍的真正原因

很多人以為舊遊戲機在現代電視上閃爍,是因為解像度太低。這只對了一半。真正的原因是電視把240p誤判為480i,再用錯誤的去交錯方法處理,導致畫面抖動、殘影或梳狀偽影。要理解這個問題,你必須先搞懂三種主流去交錯方法的差異:Bob、Weave與Motion Adaptive。這篇文章會以PS2的480i訊號為例,逐一解釋它們的原理、視覺效果與延遲代價,並說明為甚麼SEGA Saturn與PS2是升頻器去交錯能力的終極考驗。

做一次完整的去交錯方法比較,能幫你決定哪一台升頻器適合你的主機庫,而不是盲目追求最貴的型號。

Bob 去交錯:低延遲的代價是畫面抖動

Bob(取「bobbing」抖動之意)是最簡單的去交錯方法。它將交錯掃描(interlaced scan)中的每個場(field)獨立放大為完整幀。480i的每個場只有240條掃描線,Bob把它們垂直拉伸成480線,然後以59.94 Hz(NTSC)或50 Hz(PAL)的場頻率交替顯示。結果是幀率加倍,但垂直解像度減半。

Bob的優點是延遲極低,低於1幀(約16毫秒或以下,視乎輸入幀率)。缺點是靜態畫面會出現明顯的上下抖動,即所謂的「Bob去交錯抖動」。用240p測試套件(240p test suite)中的Drop Shadow test觀察這個現象:陰影邊緣會像心臟跳動一樣上下跳。

OSSC只支援Bob,沒有Motion Adaptive模式。用OSSC接PS2,在靜態選單畫面會看到明顯的閃爍。OSSC的設計哲學是極低延遲而非畫面完美。RetroTINK 5X-Pro與RetroTINK 4K都提供Bob模式(分別稱為Frame Lock與Bob),但只有在需要最低延遲的競技遊戲中才值得選用。

Weave 去交錯:靜態完美,動態災難

Weave(編織)將兩個交錯場合併為一個完整幀。在480i訊號中,奇數場與偶數場分別包含畫面的奇數行與偶數行,Weave把它們交錯排列,還原出完整的480條掃描線。對於完全靜態的畫面,Weave能給出完美的垂直解像度,沒有任何抖動。

問題出在動態畫面。當物體移動時,兩個場捕捉到的是不同時間點的畫面,合併後會產生梳狀偽影(combing artifacts):物體邊緣出現橫向的鋸齒條紋,像一把梳子。PS2的《GT賽車4》在動態場景中,車身與背景的邊界會充滿這種梳狀紋理,觀感極差。

現代升頻器很少單獨提供Weave模式。它通常作為Motion Adaptive中的靜態處理部分存在,而不是一個獨立選項。如果你在電視的選單中看到「去交錯」選項,選Weave幾乎一定是錯的,除非你只看靜態幻燈片。

Motion Adaptive 原理:動態偵測的取捨

像素級別的動靜判斷

Motion Adaptive(動態適應去交錯)是當今最實用的折衷方案。它按像素偵測畫面變化:靜態區域使用Weave合併兩場,保留完整垂直解像度;動態區域使用Bob獨立顯示單場,避免梳狀偽影。兩者之間以一個雜訊閾值(noise threshold)切換,像素變化低於該閾值判定為靜態,高於則判定為動態。

理解Motion Adaptive原理的關鍵是:它永遠在兩害相權取其輕。靜態區域的Weave給你銳利度,動態區域的Bob給你流暢度,但切換本身會引入新的問題。當一個像素在靜態與動態之間反覆跳變時,會出現輕微的閃爍或邊緣抖動。這個問題在240p測試套件的Grid Scroll test中特別明顯:滾動的網格線會在某些位置出現斷裂。

Motion Adaptive的延遲約1至2幀(約16至33毫秒,視乎輸入幀率與緩衝設定),比Bob高,但比純Weave在動態畫面的偽影可接受得多。RetroTINK 5X-Pro與RetroTINK 4K的Motion Adaptive模式使用未公開的專利演算法,在大多數場景下的表現優於開源方案。GBS-Control也提供Motion Adaptive,但由於硬件運算能力有限,在複雜動態場景中可能出現誤判。

PS2 480i 畫面處理的實際挑戰

PS2 與 Saturn 的嚴苛考驗

PS2的480i輸出是升頻器去交錯能力的基準測試平台。原因有兩個。第一,PS2的遊戲庫以480i為主力,大量遊戲如《汪達與巨像》、《FF XII》使用動態畫面,對Motion Adaptive的偵測能力要求極高。第二,部分PS2遊戲會動態切換240p與480i,例如《超時空之鑰》進入選單時從240p跳到480i,離開選單時跳回240p。升頻器在這種切換中必須重新鎖定同步(sync locking),切換速度慢的設備會導致數秒黑屏。

SEGA Saturn的情況更複雜。Saturn的硬件架構使它的交錯輸出時序不標準,部分升頻器無法正確鎖定,畫面會出現週期性的撕裂或閃爍。RetroTINK 5X-Pro在這方面表現較好,其韌體針對Saturn進行了優化;OSSC則需要手動調整同步設定才能勉強運作。

選擇升頻器的四個決策要點

  • 如果主要玩PS2與Saturn的480i遊戲,優先選擇具備Motion Adaptive的設備(RetroTINK 5X-Pro或RetroTINK 4K),跳過僅支援Bob的OSSC。
  • 如果對延遲極度敏感(如格鬥遊戲、節奏遊戲),可以接受Bob的抖動來換取低於1幀的延遲。
  • 如果主機支援480p原生輸出(如Dreamcast、GameCube部分遊戲),則不需要去交錯,直接使用整數倍縮放即可。
  • 240p/480i切換速度是硬指標:RetroTINK 5X-Pro的切換時間約0.5秒,OSSC約2至3秒,GBS-Control可能長達5秒。

RetroTINK 去交錯表現:從 5X-Pro 到 4K

5X-Pro 與 4K 的模式比較

RetroTINK 5X-Pro提供Bob與Motion Adaptive兩種模式,韌體v3.0的選單中分別稱為Frame Lock與Motion Adaptive。它的Motion Adaptive演算法在大多數場景下能正確區分靜態與動態區域,但偶爾會在複雜紋理(如樹葉、柵欄)中出現誤判,導致這些區域的邊緣閃爍。

RetroTINK 4K則加入了第三種模式:CRT Simulate。這個模式模擬CRT電子束掃描的行為,只繪製單一場(240線)並在剩餘的240條掃描線位置插入黑線,保留掃描線(scanlines)外觀。對於追求CRT視覺效果的玩家,CRT Simulate能同時消除Bob的抖動與Motion Adaptive的偽影,但缺點是畫面亮度減半。RetroTINK 4K的Motion Adaptive演算法在偵測精度與切換速度上均優於5X-Pro,這得益於更強大的FPGA運算資源。

實測方法:Grid Scroll Test

比較RetroTINK去交錯表現時,一個實用的測試是接上PS2,載入240p測試套件,觀察Grid Scroll test中網格線的完整性。5X-Pro在低速滾動時表現良好,高速滾動時網格線邊緣會出現輕微的斷裂;4K則幾乎完美,斷裂僅發生在最極端的滾動速度下。

誰適合關心去交錯方法,誰可以跳過

如果你擁有PS2、SEGA Saturn或任何以480i為主要輸出的舊主機,並且打算將它們接駁到現代4K電視,那麼去交錯方法的選擇直接決定了你看到的畫面品質。你應該選擇具備Motion Adaptive功能的升頻器,並花時間在240p測試套件中校準設定。

如果你只玩Dreamcast、GameCube或Wii的480p遊戲,或者你使用PC模擬器而非實體主機,那麼去交錯方法對你幾乎沒有影響。模擬器可以直接輸出逐行掃描的畫面,無需去交錯。同樣,如果你不介意畫面變形或模糊,只求遊戲能顯示在屏幕上,那麼任何一台電視的預設去交錯都能滿足你,你不需要這篇文章。

最常見的錯誤是買了OSSC來玩PS2,然後抱怨畫面閃爍。OSSC是為240p主機(紅白機、超任、MD)設計的線性倍線器,不是480i主機的解藥。選錯設備的後果是畫面抖動、頻繁黑屏與不必要的延遲,而這些問題在購買前就可以透過理解三種去交錯方法來避免。

Common Questions

Bob 去交錯的抖動可以消除嗎?

不能完全消除,但可以透過升頻器的幀緩衝(frame buffer)與同步鎖定(sync locking)功能減輕。RetroTINK 5X-Pro的Frame Lock模式比標準Bob的抖動幅度小,因為它鎖定輸出幀率與輸入場率同步。如果你無法忍受抖動,應改用Motion Adaptive或CRT Simulate模式。

為甚麼我的電視看 PS2 畫面會閃爍,但看 DVD 不會?

因為電視對480i的DVD訊號通常使用Motion Adaptive去交錯,但對PS2的480i訊號可能誤判為240p,然後用錯誤的Bob或Weave處理。電視的升頻晶片不是為遊戲機設計的,它假設輸入訊號是穩定的交錯影片,而非遊戲機那種可能隨時切換240p/480i的動態訊號。

OSSC 接 PS2 為甚麼會頻繁黑屏?

OSSC只支援Bob去交錯,且沒有240p/480i自動切換功能。當PS2遊戲從240p切換到480i時,OSSC需要重新鎖定同步,這個過程會導致2至3秒的黑屏。OSSC的設計前提是輸入訊號模式固定,它不擅長處理遊戲機的動態切換。

Motion Adaptive 會增加多少輸入延遲?

約1至2幀,即16至33毫秒。對於多數玩家來說,這個延遲不可察覺。但對格鬥遊戲或節奏遊戲的硬核玩家,16毫秒的差異可能影響連續技的輸入時機。如果你屬於這類玩家,應選擇Bob模式並接受畫面的抖動。

GBS-Control 的 Motion Adaptive 夠用嗎?

GBS-Control以極低成本(約港幣200至300元)提供Motion Adaptive功能,但它的偵測精度遠低於RetroTINK。在靜態場景中可能誤判為動態,導致不必要的Bob抖動;在動態場景中則可能誤判為靜態,留下梳狀偽影。如果你預算有限,GBS-Control是可行的入門方案;如果你追求畫面品質,應考慮RetroTINK 5X-Pro或更高階的設備。