為了便于傳輸，由相機擷取的模擬視訊訊號通常會將視訊訊號數字化(圖1)。數字視訊擁有很多優勢，它能夠根據對影像質量的要求進行壓縮，量化后的視訊訊號不會因為儲存和傳輸而降低質量。但為了便于人眼觀看，它還必須恢復成模擬視訊訊號或模擬光影訊號。把數字視訊轉變成模擬視訊的過程叫做重建。然而，由于從數字域到模擬域轉換時的量化及其它問題，必須透過各種濾波技術消除摩爾效應和影像失真，因而得到高質量視訊。
圖1. 電視訊號從模擬訊號轉換成數字訊號，最后又恢復為模擬訊號。
考慮一個由混亂無序模塊組成的七巧板，這些模塊奇形怪狀，看起來毫無規則，但在形狀上有一定的關聯。如果我們像兒童一樣去了解一些基本原則，對截角、邊緣進行篩選，即可重構一幅影像。類似地，數字視訊可能由無序傳輸的圖片組成，這些圖片包含了失真訊號。可以按照一定的規則重新整合圖片，使影像質量與原始的模擬輸入訊號保持一致。
數字重建過程的最后，需要對視訊訊號進行‘模擬濾波’。七巧板中是透過人眼的視覺效應實現‘濾波’的，對于視訊影像則需透過模擬低通濾波器實現。
采樣噪聲和鏡像衰減
由相機或其它設備擷取的模擬視訊訊號透過模擬數字轉換器(ADC)進行數字化處理，它在每個頻率邊沿實時記錄數據(圖2)。模擬訊號連續變化，而轉換成數字訊號時則是定時采樣。經過數字處理和傳輸后，數字訊號透過數字模擬轉換器(DAC)轉變成模擬訊號。DAC的輸出如圖2的右上角所示，箭頭代表頻率訊號。
圖2. 模擬訊號和數字訊號之間的轉換波形。
在每個頻率瞬間，將數字量轉換成模擬電壓，模擬訊號將保持到下一個頻率沿。輸出是一系列階梯，而原始模擬訊號卻是平滑曲線。這稱為‘采樣保持’或‘矩形波’重建。需要模擬低通濾波器進行平滑處理，以接近原始的模擬視訊訊號。
從圖2所示時域圖可以看出，小的臺階會產生高頻干擾，但這種高頻干擾并不明顯。圖3提供了訊號量化后的頻域效果，標準分辨率(SD)、PAL(歐洲)和NTSC(北美)視訊的頻寬大概是5MHz，高解析(HD) ATSC 720p和1080i(美國)視訊的頻寬是30MHz。標準分辨率訊號的典型頻率頻率是27MHz，高解析訊號頻率頻率可以高達74.25MHz以上。
奈奎斯特頻率為頻率頻率的一半，這是一項關鍵指標，因為在對原始模擬訊號量化之前，必須把高于奈奎斯特頻率的視訊和噪聲禁止掉。如果存在高于奈奎斯特頻率的信息，它將混入低頻訊號，產生混迭失真，因而破壞視訊訊號。產生混迭后將無法消除，我們在后續內容中將解釋這一點對家庭視訊系統的重要性。
圖3. 頻譜混迭表示較差的視訊濾波引起的干擾。
在DAC輸出端，存在視訊和兩個鏡像頻帶(圖3a)。盡管大多數DAC能夠很好地均衡、抑制頻率頻率，我們仍然標出了頻率訊號，以便清楚地表達影像。這些邊帶是視訊訊號和頻率訊號的和頻與差頻。右側鏡像邊帶與視訊訊號的特性一樣，即視訊訊號的低頻部份靠近并恰好高于頻率頻率，高頻部份延伸到頻率頻率的右側。
對于采用27MHz頻率的標準分辨率訊號，鏡像頻率最大值為5+27=32MHz。左側鏡像邊帶與視訊特性相反，視訊訊號的低頻部份靠近并低于頻率頻率，高頻部份延伸到最左側。因此，標準分辨率訊號下鏡像延伸到27-5=22MHz。了解系統頻譜的下限位置非常重要，以便抑制并降低其視覺影響。對于采用74.25MHz頻率頻率的高解析訊號，這個關鍵頻率是：74.25-30=44.25MHz。
為了反映鏡像邊帶沒有衰減的效果，圖3b和3c示意了奈奎斯特頻率和頻率頻率處的頻譜重迭。這些迭加的鏡像邊帶訊號(圖3d)與視訊訊號相較具有隨機的相位差。圖4表示我們需要避免的影像誤差。‘邊緣擺動’是高頻邊緣干擾，它重迭在視訊訊號上，具有隨機變化的相位。摩爾效應是頻率、視訊訊號頻率之間相互作用的結果。
圖4. 較差的視訊濾波器引起的影像干擾。
重建濾波器
從圖5可以看出重建濾波器的作用，利用參考書中提供的定理可以很容易理解頻譜混迭。通常，在頻域，頻率和放大倍數都采用對數刻度，重建濾波器的頻響特性表現為平滑曲線。然而，為了說明邊帶重迭的位置，我們用線性坐標表示頻率和放大倍數。為了表示低通濾波器在同樣刻度坐標下的衰減特性，從濾波器頻響曲線可以看出：對于有用的視訊訊號衰減很少，對于鏡像頻率衰減較大。圖5b和5c顯示了混迭效應，但是應該注意到，與圖3d相較，圖5d中的鏡像頻率被顯著衰減。
圖5. 適當的重建濾波器透過對視訊訊號平滑濾波減少了頻譜混迭。
消費性產品對于成本非常敏感，慶幸的是它們使用的模擬和數字轉換器非常少。在典型的家庭視訊信道中，如視訊轉換盒+電視構成的信道中只使用一個DAC和一個ADC(圖6)。該系統的衰減為20dB(小于訊號的10%)，這是可以接受的。視訊轉換盒和LCD電視通常都有至少12dB的低頻鏡像邊帶衰減。兩個具有12dB衰減的濾波器加起來可以產生24dB的鏡像抑制。故與20dB衰減的要求相較提供了足夠的設計余量。
圖6. 用于家庭電視系統的視訊重建濾波器和抗混迭濾波器。
圖6左側是視訊轉換盒或DVD的架構圖，芯片上系統(SOC)包含了DAC，輸出經過低通濾波器(例如MAX7443)進行視訊重建。濾波器芯片還包含75Ω同軸電纜驅動器，驅動訊號在電纜上的傳輸。圖6右側用于訊號接收，訊號在經過抗混迭濾波器后送入電視SOC的ADC。
通常消費者要面對多個系統設備，其中包括新設備。假如影像質量劣化，常常歸咎于‘新添加的設備’。然而，這種結論往往并不正確。例如，假如消費者更換了一臺新的DVD設備。如果現有的LCD電視的輸入濾波器較差(2dB的衰減)，舊的DVD播放器剛好具備非常好的輸出濾波器(18dB衰減)，而新的DVD的濾波特性較差或沒有濾波器(6dB甚至更低衰減)。由此可見，舊的DVD和LCD電視能夠提供20dB的衰減，而新的組合只有8dB衰減。雖然LCD電視對視訊誤差負有更大的責任，但消費者還是決定退還新購置的DVD播放器。
請注意奈奎斯特定理非常關鍵，因為在LCD電視重新對DVD模擬訊號數字化之前，必須把高于奈奎斯特頻率的視訊成分和噪聲消除掉。假如高于奈奎斯特頻率的信息仍然存在，它將混合到低頻訊號中，混迭到視訊訊號中，因而降低視訊訊號的影像質量。
解決方案
然而，視訊轉換盒、DVD播放器和電視廠商如何避免他們的產品出現‘售后缺陷’？
首先，需要提供設計要求的濾波特性。有些制造商可能使用分離的電感、電容組成濾波器。然而，這些濾波器參數受限于生產中的誤差，板上可能安裝錯誤的組件。量產時，可能會把原來要求270pF的電容錯誤地選擇成標有‘270’的卷帶盤，這些電容的實際容值為27pF。因而導致濾波器透過不需要的高頻成分，造成設備的影像失真。出于成本考慮，最終的生產測試不會對每個參數進行測試，多數情況下并不測試濾波器的頻寬。
其次，使用衰減抑制至少10dB以上的濾波器。額外的衰減抑制會避免顧客退貨，使顧客對廠商的產品感到滿意。
Maxim的濾波器有助于改善上述兩種‘售后缺陷’，Maxim的整合濾波器在安裝到廠商的PCB板之前，由Maxim自動測試設備(ATE)對頻寬指標進行了完全測試。Maxim的濾波器提供比典型的產業要求更高的衰減。例如，針對標準分辨率電視設計MAX7443能夠提供了大于30dB的鏡頻衰減，對27MHz頻率具有40dB的衰減。針對高解析電視設計MAX9500能夠提供了大于38dB的鏡頻衰減，對于74.25MHz頻率具有大于38dB的衰減。