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高清数字电视视频处理器画质增强技术介绍
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2008-08-25
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高清数字电视视频处理器画质增强技术简介
中达电子视讯研发中心 鱼明杰
摘要：本文介绍了目前高清数字电视视频处理系统的核心器件视频处理器（Video Processor）
中所采用的主要画质增强技术，并对这些技术进行了简要的分析。
关键词：Video Processor Video Enhancement HDTV 数字电视 画质增强
随着普通显像管电视利润的继续下滑和以平板电视为主的高清数字电视需求量的迅猛
增长，整个电视产业都将重心逐渐移到了高清数字电视上。无论是以液晶电视生产为主的夏普还是以等离子电视见长的松下都呈现出供不应求的局面，数字电视的销售额已经超过传统CRT 电视。但是，数字高清电视并非像手机那样是一个人人都能分一杯羹的市场，面对愿意出上万元购买电视的消费者，产品必须经受苛刻的挑剔，而画质将是决定高清数字电视产品这个高端市场成败的重要因素。
比起传统电视，家电厂商对高清数字电视画质的重视程度要高出很多，但是最后却发现，数字电视画质的提升比传统显像管电视代价要大得多。一方面显示面积的增大导致很多忽略的问题变得急待改善，而另一方面显示机制的改变又带来很多新的问题，加之数字电视产业链的复杂性，使得数字电视画质提升变成一项系统工程，需要各个部分的共同努力才能完成，但是其中改动最容易，效果也最明显的就是数字电视视频处理系统。这主要得益于超大规模集成电路制造成本的降低以及数字视频信号处理技术的成熟，因此各大厂商都在视频信号处理系统的画质增强上下了很大功夫。因为数字电视是以像素为单位逐行显示视频图像，所以数字电视视频信号处理系统完成的核心工作就是隔行信号转逐行信号和视频的缩放，这两个功能通常由一些专用芯片来完成，称为视频处理器。提供此类器件的厂商主要是一些国外芯片设计公司如Genesis、
Pixelworks 和Trident 等，而国内海信的“信芯”算是打破这种技术垄断的第一颗国产芯片。但是，随着消费者对数字电视画质的要求越来越高，视频处理器仅仅完成基本工作已经难以满足要求，在Genesis 的新一代处理器Cortez 和Pixelworks 的对应产品PW328 中，除了对基本功能更好的支持外，更多地加入了对画质进行增强的技术，比如Genesis 的True Life和Pixelworks 的Digital Natural Expression（DNX）等等，这些技术都在画质哪些方面进行了增强呢，以下将对此做一个比较详细的说明。
Others首先，要以逐行显示屏幕显示隔行的信号如PAL、NTSC，处理器的视频信号去交错能力必不可少。很多人可能会觉得这有何难，把隔行信号的两场图像合并起来不就行了！是的，这样做确实可以，但是隔行信号的两场内容表现可能是有时间差的，对于运动较为剧烈的视频信号，简单的合并图像将产生严重的锯齿，如图3 所示，所以这种方法很少采用。大部分软解压和低端处理器使用的是倍线方法，即直接将隔行信号图像中的每一条线显示成同样的两条线。这种方法能适应大部分的视频，但是对于图像中很细的横线将产生闪烁。因此，高端的视频处理器比如Genesis 的FLI2310 和Pixelworks 的PW1235 采用的是基于运动矢量的自适应去交错算法，利用前后若干场图像内容运动量的大小计算得到当前要显示的图像。图3 直接合并两场信号使运动图像产生锯齿
除了将隔行信号转换为逐行信号，去交错功能还要完成3:2 帧频转换（3:2 Pulldown）检
测和处理（对于PAL 则是2:2 Pulldown），这主要是由与DVD 碟片的视频来源于电影胶片，而美国电影的放映速度是每秒24 帧，也就是说DVD 存储的视频信号是每秒24 帧的逐行图像而播放出来的是每秒60 场的NTSC 隔行信号。因此，每两帧电影要转换为五场TV 信号，为了简单，DVD 就直接把其中一帧变为三场另一帧变为两场，视频处理器如果能正确的检测到这种序列，就可以更准确地恢复电影画面，从而进一步提高画面质量。
中达电子视讯研发中心 鱼明杰
摘要：本文介绍了目前高清数字电视视频处理系统的核心器件视频处理器（Video Processor）
中所采用的主要画质增强技术，并对这些技术进行了简要的分析。
关键词：Video Processor Video Enhancement HDTV 数字电视 画质增强
随着普通显像管电视利润的继续下滑和以平板电视为主的高清数字电视需求量的迅猛
增长，整个电视产业都将重心逐渐移到了高清数字电视上。无论是以液晶电视生产为主的夏普还是以等离子电视见长的松下都呈现出供不应求的局面，数字电视的销售额已经超过传统CRT 电视。但是，数字高清电视并非像手机那样是一个人人都能分一杯羹的市场，面对愿意出上万元购买电视的消费者，产品必须经受苛刻的挑剔，而画质将是决定高清数字电视产品这个高端市场成败的重要因素。
比起传统电视，家电厂商对高清数字电视画质的重视程度要高出很多，但是最后却发现，数字电视画质的提升比传统显像管电视代价要大得多。一方面显示面积的增大导致很多忽略的问题变得急待改善，而另一方面显示机制的改变又带来很多新的问题，加之数字电视产业链的复杂性，使得数字电视画质提升变成一项系统工程，需要各个部分的共同努力才能完成，但是其中改动最容易，效果也最明显的就是数字电视视频处理系统。这主要得益于超大规模集成电路制造成本的降低以及数字视频信号处理技术的成熟，因此各大厂商都在视频信号处理系统的画质增强上下了很大功夫。因为数字电视是以像素为单位逐行显示视频图像，所以数字电视视频信号处理系统完成的核心工作就是隔行信号转逐行信号和视频的缩放，这两个功能通常由一些专用芯片来完成，称为视频处理器。提供此类器件的厂商主要是一些国外芯片设计公司如Genesis、
Pixelworks 和Trident 等，而国内海信的“信芯”算是打破这种技术垄断的第一颗国产芯片。但是，随着消费者对数字电视画质的要求越来越高，视频处理器仅仅完成基本工作已经难以满足要求，在Genesis 的新一代处理器Cortez 和Pixelworks 的对应产品PW328 中，除了对基本功能更好的支持外，更多地加入了对画质进行增强的技术，比如Genesis 的True Life和Pixelworks 的Digital Natural Expression（DNX）等等，这些技术都在画质哪些方面进行了增强呢，以下将对此做一个比较详细的说明。
Others首先，要以逐行显示屏幕显示隔行的信号如PAL、NTSC，处理器的视频信号去交错能力必不可少。很多人可能会觉得这有何难，把隔行信号的两场图像合并起来不就行了！是的，这样做确实可以，但是隔行信号的两场内容表现可能是有时间差的，对于运动较为剧烈的视频信号，简单的合并图像将产生严重的锯齿，如图3 所示，所以这种方法很少采用。大部分软解压和低端处理器使用的是倍线方法，即直接将隔行信号图像中的每一条线显示成同样的两条线。这种方法能适应大部分的视频，但是对于图像中很细的横线将产生闪烁。因此，高端的视频处理器比如Genesis 的FLI2310 和Pixelworks 的PW1235 采用的是基于运动矢量的自适应去交错算法，利用前后若干场图像内容运动量的大小计算得到当前要显示的图像。图3 直接合并两场信号使运动图像产生锯齿
除了将隔行信号转换为逐行信号，去交错功能还要完成3:2 帧频转换（3:2 Pulldown）检
测和处理（对于PAL 则是2:2 Pulldown），这主要是由与DVD 碟片的视频来源于电影胶片，而美国电影的放映速度是每秒24 帧，也就是说DVD 存储的视频信号是每秒24 帧的逐行图像而播放出来的是每秒60 场的NTSC 隔行信号。因此，每两帧电影要转换为五场TV 信号，为了简单，DVD 就直接把其中一帧变为三场另一帧变为两场，视频处理器如果能正确的检测到这种序列，就可以更准确地恢复电影画面，从而进一步提高画面质量。
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