基于HQV Vida處理器的HDTV圖像質(zhì)量改善

2.內(nèi)蒙古自治區(qū)移動(dòng)通信公司 鄂爾多斯市分公司， 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

摘 要:通過高清電視接收機(jī)收看互聯(lián)網(wǎng)等視頻信號(hào)時(shí)，由于帶寬等的限制，大多數(shù)視頻內(nèi)容是高壓縮的，圖像信號(hào)含有大量噪聲，當(dāng)在HDTV大屏幕顯示器上觀看時(shí)，壓縮失真隨處可見。為解決這一問題，可采用具有自動(dòng) HQV 和 HQVStreamClean兩項(xiàng)新技術(shù)的HQV Vida處理器對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行降噪處理，HQV Vida處理器能夠自動(dòng)提高視頻圖像的質(zhì)量，提供強(qiáng)大的源視頻清理功能，消除噪聲，有利于呈現(xiàn)盡可能清晰、干凈的圖像，可以為電視用戶提供高清電視效果。

關(guān)鍵詞:HDTV; 噪聲; HQV Vida; 圖像改善

中圖分類號(hào):TP335 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2010)09-0197-02

HDTV Picture Quality Improvement Based on HQV Vida Processor

WEI Jian-hua1， HE Xin-hua2

(1.College of Electronics and Information， Xi’an Polytechnic University， Xi’an 710048， China;

2. Erdos Branch， Inner Mongolia Mobile Communication Company， Erdos 017000， China)

Abstract: Watching video signal(Internet and so on) through HDTV receiver， due to the bandwidth constrains， most video content is high compre-ssion， image signal contains a lot of noise. When viewed on a HDTV large screen monitor， compression distortion can be seen everywhere. HQV Vida processor with automatic HQV and HQV StreamClean technologies can be adopted to reduce noise on image signal for solving the prolem of compression distortion. HQV Vida processor can automatically improve the quality of video image， supply a powerful source video clean-up function， it can also eliminate noise so as to display as much clear， clean image as possible， provide high definition effect for television user.

Keywords: HDTV; noise; HQV Vida; image improvement

0 引 言

HDTV(High Definition Television，高清晰度電視)可以為電視用戶播放DVD等高清視頻節(jié)目，同時(shí)這些高清電視也開始集成互聯(lián)網(wǎng)視頻及圖像的播放功能，但是這些視頻圖像往往包含大量噪聲，這在高清電視中非常明顯。此外，現(xiàn)在大多數(shù)電視節(jié)目仍然是標(biāo)清的，這需要依靠高質(zhì)量縮放和分辨率增強(qiáng)算法來實(shí)現(xiàn)高清圖像。為解決這一問題，IDT的HQV Vida處理器融合了兩項(xiàng)新型IDT HQV 技術(shù)，即自動(dòng)HQV和HQV StreamClean，這兩項(xiàng)新技術(shù)能夠自動(dòng)提高視頻圖像的質(zhì)量，提供強(qiáng)大的源視頻清理功能，消除圖像中的噪聲，同時(shí)增強(qiáng)圖像分辨率，可以為電視用戶提供盡可能清晰、干凈的高清電視效果圖像。

1 視頻圖像中的噪聲

視頻中常見的噪聲有三種:隨機(jī)噪聲、塊噪聲和蚊式噪聲。隨機(jī)噪聲常出現(xiàn)在模擬制式的視頻中，也會(huì)出現(xiàn)在用噪聲傳感器捕捉的或弱光環(huán)境下的視頻當(dāng)中。塊噪聲和蚊式噪聲的發(fā)生主要是由于數(shù)字視頻的過度壓縮。在其非全壓縮狀態(tài)下，全高清視頻有大約3.7 Gb/s的帶寬，而標(biāo)清視頻約有620 Mb/s的帶寬，兩者的帶寬都很大，不適合傳輸。為了解決這一問題，通常采用MPEG壓縮算法，這種算法功能非常強(qiáng)大，能將帶寬降低到很小，且不會(huì)造成明顯的圖像質(zhì)量下降。總體上，可以將高清壓縮到9 Mb/s，或者將標(biāo)清壓縮到4 Mb/s，而且不會(huì)對(duì)質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響，但是會(huì)出現(xiàn)塊噪聲和蚊式噪聲失真。目前大量的視頻內(nèi)容可以通過互聯(lián)網(wǎng)在高清電視上觀看，但是許多互聯(lián)網(wǎng)連接都小于1 Mb/s的帶寬峰值，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量標(biāo)清節(jié)目所需的4 Mb/s的持續(xù)帶寬，這就是互聯(lián)網(wǎng)視頻通常帶有大量的塊噪聲和蚊式噪聲的原因。由于MPEG算法在壓縮之前就分割了圖像，所以產(chǎn)生了塊，當(dāng)壓縮程度過高時(shí)，塊的一些信息就會(huì)丟失，重建圖像會(huì)出現(xiàn)邊界;當(dāng)視頻包含快速移動(dòng)的內(nèi)容時(shí)，這種現(xiàn)象尤其明顯。當(dāng)比特率太低，而數(shù)學(xué)壓縮算法沒有足夠的信息來重建原始圖像時(shí)，將會(huì)發(fā)生蚊式噪聲。蚊式噪聲是一種非常纖細(xì)的噪聲，經(jīng)常出現(xiàn)在平坦背景的物體邊緣，比如人的輪廓周圍。

2 HQV Vida處理器降噪及分辨率增強(qiáng)

IDT的HQV視頻處理技術(shù)利用真1080i到1080p高清去隔行掃描和確保視頻沒有鋸齒邊緣的先進(jìn)多向?qū)菫V波器，實(shí)現(xiàn)最清晰和銳利的高清圖像。HQV Vida處理器包含強(qiáng)大的算法，可以清除塊噪聲和蚊式噪聲失真。它可以檢測(cè)任何圖像中的邊界和蚊式噪聲，甚至是那些之前縮放過的圖像。HQV Vida處理器只修正邊界，降低塊失真，并只在噪聲區(qū)域進(jìn)行適應(yīng)性蚊式噪聲降低來清理圖像，同時(shí)保留圖像細(xì)節(jié)。

圖1為采用HQV Vida處理器HD1900的圖像處理系統(tǒng)組成圖，該系統(tǒng)功能強(qiáng)大，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，除了輸入、輸出端口外，只有TWI總線接口和UART及JTAG接口。HD1900將自動(dòng)HQV和HQV StreamClean兩項(xiàng)新技術(shù)集成在芯片內(nèi)部，其中的HQV StreamClean 融入了自適應(yīng)蚊噪、馬賽克和時(shí)間三項(xiàng)降噪技術(shù)，有選擇地降低了這些難以消除的圖像失真。同時(shí)自動(dòng) HQV 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)免手動(dòng)調(diào)整，以優(yōu)化質(zhì)量各異的、來自于不同源或內(nèi)容的圖像質(zhì)量。

圖1 采用HQV Vida 處理器HD1900的

圖像處理系統(tǒng)組成圖

HD1900采用14位內(nèi)部處理和12位用于色深輸出處理及xvYCC處理的3D色域轉(zhuǎn)換，這些功能將正常和寬色域內(nèi)容準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換為顯示器的本地色域。VHD1900還采用6軸色彩控制，可以獨(dú)立調(diào)整任何顏色的色調(diào)、飽和度和亮度。所有的視頻處理技術(shù)都是完全集成的，并以現(xiàn)有視頻處理器的最小尺寸來制造。HD1900視頻處理器無需外部存儲(chǔ)器，通過集成片上存儲(chǔ)器，能輕易集成在任何視頻系統(tǒng)當(dāng)中。

HD1900圖像處理器能夠確定隨機(jī)噪聲，使之不會(huì)與那些小的移動(dòng)元素相混淆，如圖像中的雨點(diǎn)、霧或煙霧。這些都可以采用HQV Vida 處理器通過跟蹤若干幀上的移動(dòng)元素實(shí)現(xiàn)，看看它們是否有一個(gè)合理的運(yùn)動(dòng)矢量，那些不具有隨機(jī)運(yùn)動(dòng)模式的元素可以作為噪聲消除掉。這些降噪過程具有適應(yīng)性，因?yàn)樗鼉H適用于圖像中的噪聲像素。

3 HQV Vida處理器分辨率增強(qiáng)

現(xiàn)在大部分視頻內(nèi)容都采用標(biāo)清的分辨率，大量互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容甚至采用更低的分辨率。為了將這些視頻源轉(zhuǎn)變成高清格式，需要高質(zhì)量的縮放引擎。盡管這些圖像和本地的高清素材具有相同的像素，但其細(xì)節(jié)卻不盡相同，這就需要采用HQV Vida處理器的分辨率增強(qiáng)引擎。HQV Vida 處理器利用四場(chǎng)運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)去隔行和多場(chǎng)頻跟蹤，增強(qiáng)了圖像細(xì)節(jié)和質(zhì)量，擴(kuò)展了12位色彩處理和細(xì)節(jié)增強(qiáng)。通過運(yùn)用分辨率增強(qiáng)算法，這樣就可以只在需要增強(qiáng)或不夠銳利的邊緣，或是圖像漸進(jìn)區(qū)進(jìn)行增強(qiáng)。分辨率增強(qiáng)還可用于高清視頻，結(jié)果將標(biāo)清源轉(zhuǎn)化為高清質(zhì)量，使其細(xì)節(jié)看起來更清晰。此外，該器件還提供高壓縮視頻的實(shí)時(shí)清理，降低了來自低質(zhì)量源的馬賽克和蚊噪等壓縮失真。通過自適應(yīng)增強(qiáng)圖像的邊緣，Vida算法能使上轉(zhuǎn)換的標(biāo)清素材看起來接近高清素材。圖2為采用HQV Vida圖像處理器的分辨率增強(qiáng)效果圖，其中(a)為原始圖像，(b)為分辨率增強(qiáng)后的效果，樹干上的苔蘚清晰可見。

圖2 采用HQV Vida圖像處理器的分辨率增強(qiáng)效果圖

4 結(jié) 語

HQV Vida處理器采用強(qiáng)大的視頻處理技術(shù)以隨時(shí)清理高壓縮的、低質(zhì)量視頻廣播中的噪聲，同時(shí)可以優(yōu)化不同質(zhì)量的、來自不同源或內(nèi)容的圖像質(zhì)量，增強(qiáng)圖像顯示效果，因此HQV Vida處理器器件非常適用于 DVD、藍(lán)光播放器、數(shù)字電視、機(jī)頂盒、個(gè)人音頻錄像機(jī)、音頻視頻接收機(jī)、投影儀和移動(dòng)媒體設(shè)備基座和媒體適配器。

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