0 引言

　　HDTV(High Deftnition 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(kāi)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(lái)實(shí)現(xiàn)高清圖像。為解決這一問(wèn)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(jiàn)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(guò)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(wèn)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(guò)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(guò)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(méi)有足夠的信息來(lái)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(méi)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。HQVVida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(guò)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(lái)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HDl900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。 HDl900將自動(dòng)HQV和HQV StrearmClean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(lái)自于不同源或內(nèi)容的圖像質(zhì)量。

　　HDl900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。VHDl900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(lái)制造。HDl900視頻處理器無(wú)需外部存儲(chǔ)器，通過(guò)集成片上存儲(chǔ)器，能輕易集成在任何視頻系統(tǒng)當(dāng)中。

　　HDl900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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(lái)自低質(zhì)量源的馬賽克和蚊噪等壓縮失真。通過(guò)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(lái)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(shù)干上的苔蘚清晰可見(jiàn)。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　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(lái)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。