家庭影院基本技術與標準大全之視頻

中國視聽網資訊更新時間：2009-8-5 13:31:34　編輯：溫情　[ 大中小 ]

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HQV視頻處理技術標準

HQV，其全稱為Hollywood Quality Video，是一種可媲美電影膠片成像的視頻處理技術，集隔行、降噪、銳化和標清信號到高清信號縮放等卓越技術于一身，全方位還原逼真的視覺影像，使您在家都能享受到觀看好萊塢電影的視覺震撼。從而得到廠家們的廣泛認同。例如：BenQ（明基）、Onkyo(安橋)、Mitsubishi(三菱)等著名的廠家都在自家的影音器材中使用到這種視頻處理技術。有見及此，我們在本期的特別策劃中對HQV一些相關的視頻處理技術進行介紹，希望能幫助讀者們對這種視頻處理技術進行了解。

• HQV的運動補償與二次對角插補技術

HQV這種技術的目的是為了保持動態圖像的全解像度，它能將第一場中的像素以相應的陣列轉移到第二場。這項技術的算法是非常復雜的，它要求處理器必須具備很強的處理能力。雖然它具備高全解像度動態圖像的能力，但實際上仍然有一定的局限。例如，當動態圖像不斷增加的時候，搜尋區域也以幾何級增加，這樣的話圖像很可能會發生變形。同時，還會因為搜索處理過程中所產生的錯誤從而增加了失真的可能性。正如上文所述，由于這種技術對處理器必須具備很強的處理能力，因此這項技術常用于高端的后期制作系統中。而為了修復基于像素的運動適應方法而在運動區域中丟失的細節，HQV就會對動態圖像實施一個或多個方向的診斷過濾處理（MDDF），目的是為了“尋回”動態圖像邊緣丟失的一些數據，并能有效地去除圖像邊緣的“鋸齒”。這一操作被稱為HQV的二次對角插補技術。

• 2:3pull-down視頻處理模式

我們知道電影是以每秒24幀的方式進行記錄的（即每秒24個畫面），而當電影通過視頻播放機或者是電視廣播轉播的時候，24幀的圖像必須轉換成每秒60Hz隔行掃描信號進行播放。假設現在有四格膠片。首先第一步先將這四格膠片轉換成8格，那么24格/秒（fps）就變成了48格/秒。然后，我們根據NTSC的標準可以了解到，NTSC對于視頻的播放標準為30幀/秒或者60場/秒。因此就必須要重復某些特定的場。那么就必須要增加額外的幀。例如：A幀中的兩個場被復制下來（A1-奇數、A2-偶數），B幀也會同時被復制下來（B1-奇數、B2-偶數、B3-奇數），而C、D兩個幀也同時進行相應的操作，以確保每秒鐘60場/秒的掃描場的影像，從而能完美地重現影像，這就是2:3pull-down視頻處理模式。

• HQV對混合的視頻和對電影膠片圖像數據的處理方式

有時候，視頻編輯和后期制作是在電影膠片轉換為視頻信號之后才開始的。如果在編輯過程中只利用簡單的幀重組方式來處理圖像的話，就會導致出現合并失真。此外，還有很多處理視頻和電影膠片混合的方法。如果處理器把普通視頻以處理電影膠片圖像數據的方式來進行處理，那么經處理后的圖像就會出現羽狀失真。如果處理器將電影膠片圖像數據以普通視頻模式進行處理，那么就會將電影膠片的圖像解析度下降一半。一些處理器在判斷普通視頻數據或者電影膠片數據的時候會采用最接近的方法進行處理。如果我們需要處理電影膠片圖像數據，那種這種處理器會令圖像出現很多的羽毛狀失真。其他的處理器是在假設沒有失真出現的情況下使用視頻去隔行技術對圖像進行處理。然而，這種處理方式所付出的代價就是讓圖像的解像度減半。因此，HQV在處理圖像信號時會對所有需要處理的像素進行運算。這意味著HQV處理器有可能會對電影膠片圖像數據內容采用相應的方式進行處理，而對視頻信號則采用基于幀的運動適應而采取去隔行的方式進行處理，這樣就能避免畫質在處理過程中受到劣化。

• HQV對于其他形式圖像的處理

HQV除了在上述的圖像處理中有著相當的優勢之外，對于動畫片圖像的處理能力也是很優秀的。例如：動畫片通常是以12fps的速度進行播放，而我們必須將其轉換為30 fps的標準播出。因此就需要增加一倍的幀，然后實施2:3比例順序所合成的幀并再生成5:5的比例順序才進行顯示。而日本的動畫片格式通常是8fps，為了將其轉換為30fps播放，就必須將每一幀動畫重復三次，然后再由2:3轉換到7:8（或8:7）的方式進行顯示。而目前大部分的處理器會對輸入的場掃描進行計算并試圖將它們和已知的比例順序（比如2:3或2:2）進行匹配，以選擇合適的編碼方式進行圖像處理。但是，這些處理器在決定采用哪一種的比例順序進行處理之前仍然有很短的延遲時間。還有，當視頻處理器遇到不尋常的比例順序（比如動畫或DVCPro）的時候，它就將會丟失一半的視頻數據，直到能鎖定一個已知的比例順序才能對視頻信號作出正確的處理。而HQV在這方面的處理是不會對視頻信號的比例順序產生混淆。而當完整的視頻信號輸入時，HQV可以快速地識別到該圖像的比例順序，并對其作出相應的處理。

•對視頻/電影自動檢測功能

在隔行/逐行的轉換處理過程當中，重要的環節是如何對輸入的內容是否基于視頻模式（也就是隔行）、電影模式（例如，3:2、2:2模式）又或者視頻和電影/視頻混合模式而進行檢測。這對處理器的要求是不同的，因為具體要取決于內容的形式，同時也是強制性的，檢測邏輯一定要精確，以保證運用適當的轉換算法。除此之外，視頻/電影檢測需要快速和自動化。如果在邏輯判斷這個過程需時過長，那么就有可能會引起轉換誤碼。如果這個過程不是自動的，那么就需要操作者在處理的內容類型上頻繁地切換處理模式。例如，在一些后期制作場合，需要處理的視頻內容類型往往是固定的，那么對于處理器的切換功能要求不高，但是對于廣播領域，由于所需處理的內容經常發生變化，這時候自動檢測功能就顯得非常重要了。如果視頻/電影檢測器判斷出內容是基于視頻，就要采用相應的技術和算法，如果內容是基于電影，那么就需要采用針對電影的算法進行處理。

•有關HQV的圖像降噪技術

噪音是在圖像記錄時與身俱來的問題，通常噪音會令圖像中出現微粒（俗稱噪點），情形就好像數碼相機在高感光度情況下所拍攝出來的圖像一樣。噪音的來源主要是在圖像編輯、壓縮以及傳輸過程中產生的，除此之外還會在攝影機的圖像傳感器（CCD或CMOS）中產生，相信這一點對于使用過數碼相機的讀者是相當好理解的。而降噪技術就是能在最大限度內保持高畫質的同時減少圖像中的“噪點”。

最簡單的降噪方法就是采用空間過濾（Spatial Filter）技術來對圖像進行降噪，由于這種降噪方式不能對圖像中的噪音和細節進行區分，因此這種降噪技術是通過刪除圖像中一個或者幾個像素來實現的，它必然會對圖像的質量構成一定的影響。這是因為圖像的像素被刪除后，圖像中的細節也同時被刪除，會令圖像中的物體缺乏真實感。盡管如此，這種降噪方式在目前還是被廣泛地應用；另一種方法就是采用時間濾波器（Temporal Filter）來進行降噪，這種技術能對圖像中的一幀或幾幀信號進行評估，并能通過識別兩幀之間的差異，然后再去除噪聲數據。這種降噪技術能非常有效地減少圖像中的噪聲，同時很好地保留了圖像細節。不過，由于這種降噪方式涉及到比較復雜的算法，因此最適合在靜態圖像中使用。若然圖像處于運動的狀態，那么問題就會隨之而產生。如果動態圖像沒有和噪聲區分開，重影和拖尾的現象就會出現。

HQV的降噪技術是采用每像素運動適應和噪聲適應時間濾波器來避免噪聲的出現，簡單地說，HQV不會對運動的圖像進行不必要的降噪處理，這是因為人眼對運動圖像中所產生的噪聲并不是特別敏感。而在靜止的圖像中，降噪能力將會由像素的基礎來決定，這就取決于圍繞在像素周圍的噪聲程度，HQV允許濾波器在任何指定的時間內能適應一定數量的噪聲信號。這樣就能讓圖像看起來更自然，并能保留最多的圖像細節。

• HQV對圖像的細節增強技術（圖像銳化）

細節增強技術又被稱之為銳化，這是標清和高清數碼成像中的一項必須的組成部分。由于歷史的原因，采用銳化算法來提升圖像細節的方法經常被認為是可以忽略的。而所有的數字視頻信號都通過低通抗鋸齒濾波器來防止在數字處理過程中出現錯誤的顏色和波紋效果，從而改善圖像的質量，但是它不可避免地丟失了一些細節。而數據壓縮階段也會丟失一定的圖像細節。不過幸運的是，這些丟失的圖像細節可通過算法被復算出來。

HQV的細節增強技術與上述的方法有所不同。它通過使用保守算法，在處理前選擇性地識別圖像中的模糊區域并對其進行適量的銳化處理。而且HQV的細節增強技術甚至在最高銳化值設置時也可避免因過渡銳化而出現暈輪。當然，如果圖像源已經經過了銳化處理，那么也可以停用HQV的銳化功能。而HQV的圖像銳化的好處是可聯同1024－tap定標器一起使用時，讓標清TV信號得到接近于高清的圖像質量。

• HQV的1024-tap縮放比例技術

當從標清轉換到高清視頻時，就要求轉換后的圖像尺寸能容納6倍于它的原始像素數量。這個做法取決于要恢復到所要求的尺寸的圖像質量。最基本的視頻處理器在執行縮放比例計算時，首先就在源圖像中分析不超過4個像素，并在最后的圖像中再生成多一個像素。這種方法稱為4-tap 縮放器（4-tap Scaler）（“taps”的數量決定了所分析的像素數量）。那么就意味著taps的數量越大就可得到越好的縮放質量。一般的縮放器所使用的taps不會對超過16個像素進行分析，因此這種縮放器在進行水平縮放的時候會產生模糊的圖像。

HQV的縮放比例技術處理使用1024-taps來完成圖像的縮放。這種圖像處理技術其實就是HQV在處理圖像的核心算法 —— Teranex算法，這種算法以往主要用于國防和軍事圖像的分析。當它在對標清的圖像進行縮放處理時，HQV處理器會對周圍的1024個像素進行評估，以提供最好的圖像質量。再者，當這項縮放技術和HQV細節增強技術一起使用時，標清電視信號源將會轉化為接近高清視頻信號的質量。

• 10-bit視頻數據通道與4:4:4彩色取樣

HQV處理器還能實現更高級的圖像處理算法，它的內部數據通道能支持10-bit/信道的數據傳輸以及4:4:4彩色取樣。4:4:4色彩取樣是指只對R、G、B三基色的色度帶進行原始取樣而不作任何壓縮處理，這種方式也被稱為“全帶寬”或“全色度”，能顯示出更多的顏色，帶給人們最好的解像度、色彩、清晰度和菲林感。同時，10-bit視頻數據通道能提供1024個級別的亮度和色彩。因此HQV處理器能呈現出超過十億種顏色。相對而言，傳統的視頻處理器只有8-bit/信道的數據通道，所以傳統的視頻處理器只能呈現1600萬種顏色。簡單地說，HQV處理器比傳統的處理器能保留更多的圖像數據，從而使圖像表現更為出色。

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