VRS视频处理技术.docx

1、VRS视频处理技术我们注意到机器在面板上方有VRS的LOGO标志。VRS是何方神圣？VRS是Video Reference Series的简称，它是Anchor Bay公司的产品Anchor Bay被多家知名品牌的高端产品所应用。在年初的时候Anchor Bay宣布该公司的最新视频处理IC ABT2010正推出。OPPO BDP-83正式应用的此款芯片，ABT2010的设计是旨在提供HDTV里面的格式转换功能；DVD,HD DVD和蓝光 播放器/光盘；AV接收器；视频会议系统；数字签名。Anchor Bay的ABT2010视频处理芯片采用Anchor Bay的视频参考系列(VRS) ，具有10

2、bit隔行视频缩放，可以将标准和高清图像高质量地缩放到高分辨率电视机屏幕上；还采用其精密技术隔行(Precision Deinterlacing),利用该技术可以将1080i高清信号转换到1080p信号，同时五场(five-field)运动自适应和边沿自适应处理将会创造一个以假乱真的人造视觉体验。这款芯片同样也是 Anchor Bay的第一款具有逐行扫描再处理技术（Progressive Re-Processing）的产品，该突破性处理技术的原理是将来自源设备的逐行扫描视频信号输出恢复为最初的隔行扫描格式的先进视频处理技术。 PReP可以显著改进480p，576p，1080p/50和1080p

3、/60信号的质量，通常这些信号会被普通的隔行扫描处理技术而危害。ABT2010同样可以降低蜂鸣噪音并且通过边沿增强（edge enhancement ）来改善所有视频格式的画质，包括1080p。为了空前的视觉体验，ABT2010还允许消费电子制造商来调整VRS合适速率；VRS Auto CUE-C，自动检测和取出色度采样错误；VRS Precision AV LipSync，可以自动调整音频来适应视频播放的延迟。ABT2010提供HDMI 1.3规格深色（ Deep Color ）和xvYCC颜色空间，允许播放所有的视频格式，最大限度提高设计系统的机动灵活性。以上所介绍的这些功能特点都将在我们

4、后续的评测中可以看到如何调节细节。对于VRS视频处理技术，我们搜集了一些Anchor Bay的官方资料，介绍给大家VRS是Anchor Bay一系列视频处理技术的总称。VRS技术的主要功能是执行视频格式转换和图像强化以达到更为出色的图像质量。因为人们更易于注意到大图片的质量，所以VRS尤其适用于大型数字显示设备和高清晰电视。VRS技术就是为今天高清晰数字显示设备所量身定做的。在1998年以前，视频格式转化仅仅限于高端投影设备，因为投影到大屏幕上的影像需要进行格式转换以达到比较高的质量。但是从1998年起，用户视频标准经历了从旧的模拟标准（NTSC, PAL, SECAM）到新的数字标准的转变。

5、新型数字标准包括了标准定义和高清晰定义两种。简而言之，视频格式包括了图像解析度，扫描方式（隔行或者逐行），帧率和屏幕宽高比。以下列举了一些常见的格式标准：在视频格式变化的同时，视频显示技术也经历了一场变革。十年前，几乎所有的视频显示设备都是用CRT。今 天，CRT显示器已经几乎消失了，取而代之的是LCD，等离子，DLP和其它的数字显示设备。所有的数字显示设 备都有一个共同的特点：固定的解析度。大多数比较大的电视机都可以显示720p或者1080p格式的高清晰标准。格式转换处理技术应该可以转换任意一种视频格式，使它可以被任何显示设备以所支持的格式播出。当前的数字 电视都需要这样的技术。不仅如此，格

6、式转换处理技术还必须以正确的方式转换才能得到最佳的图像输出质量。 如果一个非常好的LCD电视使用了低性能的转化方式，那就会导致输出图像质量的急剧下降。Anchor Bay的专有技术就是高品质视频处理。我们的技术是针对家庭影院所开发并且已经应用于我们的一系列视 频系统产品上，例如VP50Pro。在过去的9年里，这些产品一直以DVDO的品牌面向市场销售。DVDO视频处理设 备就是用来输出超高品质的视频图像。VRS技术的另一个特点就是易于使用。用户不需要考虑输入格式，图像特点等技术方面的东西。VRS就是本着简 单易用的目的设计的。文章描述了一系列组成VRS技术的视频处理模块，目的是帮助读者深入了解高

7、品质视频格式转换图像处理问 题和Anchor Bay技术方面的特点。描述了独立的VRS技术，其中所有优化后的图片都是通过VRS技术进行格 式转换得到的。隔行与逐行扫描隔行扫描是一种早期用于电视和录像的行显示技术。在该技术中，视频信号被分为两组扫描线，通常被叫做“偶数 行”和“奇数行”。所有的偶数行先被从顶端扫描到底端，接着所有奇数行被被从顶端扫描到底端。下图解释了它的扫描方式。红线被标注为0，2，4绿线被标注为1，3，5。隔行扫描是从顶端扫描到底 端，首先所有红线（偶数行）被显示在显示器上，然后所有绿线（奇数行）被显示在显示器上。红线和绿线彼此 相邻，但是红线和绿线的到达时间相差了1/50或者

8、1/60秒。隔行与逐行扫描隔行扫描通常都用于比较老的视频标准：NTSC，PAL和SECAM。在美国和世界上其它一些地区，它还用于 ATSC广播标准。美国现在最常用的高清晰标准是隔行扫描标准1080i。逐行扫描比隔行扫描更加易于理解。逐行扫描意味着每一帧视频数据所有行都被从顶部扫描到底部。反交错技术是一种用于将隔行变逐行的视频处理技术。当今新一代的数字显示器都是基于LCD，等离子和DLP的技术，而这些技术的本质都是逐行扫描。因此反交错技术对于当今的数字显示器是必不可少的。反交错模块工作原理一个反交错模块读入的输入时一系列包含奇数行或偶数行的视频场数据。针对于每一场输入，反交错模块都会输出一帧逐行

9、数据。举个例子，NTSC/480i视频格式每一对奇偶场都包含有480行，也就是每一场包含240行。针对每一个240行的输入场，反交错模块将生成480行的输出帧。视频 运动图像和数据源自适应反交错运动图像是用不同的摄像机和摄影机所制作的。摄像机通常用来制作可以在电视机上播放的图像，而摄影机通常用来制作在电影院里播放的视频。通常来说，用摄影机所制作的电影可以转换为可以用电视机所播放的视频。比如说大多数DVD的题头所包含的运动图像都是用摄影机所制作的。因为摄影机所制作的图像有更好的质量，一些电视节目也是用摄影机制作的，虽然它们只是在电视上播出。通常来说，电视直播节目（比如体育节目）使用摄像机制作的。

10、摄像机或摄影机所制作的运动图像相互之间有着显著的差别，而进行高质量反交错处理时，这些差别必须被考虑进去。数据源自适应反交错是指反交错处理模块可以检测到摄像机的种类，然后按照特定的方式对视频数据进行处理。“片源检测”，“片源模式”和“3：2检测”这些术语都是指数据源自适应反交错技术。Anchor Bay的精度反交错就是使用了数据源自适应的技术来产生持续的高品质输出，当然了，针对于不同数据源的精度反交错处理方式是迥然不同的。本节只讨论针对传统摄像机的视频反交错技术。数据源的类型在接下来的章节中将有所介绍。 摄像机和摄影机有着很多不同的类型。一些摄像机制作的的图像类似于摄影机所制作的图像，同时却和传

11、统摄像机所制作的图像相差很远。另一些移动图像却根本不是用摄像机所制作的，比如动画片。Anchor Bay的精度反交错就是可以处理所有不同的移动图像，它会自动使用数据源自适应反交错技术，所以用户只需要尽情享受高品质画面，而根本不需要知道也不需要关心数据源的种类。源自适应反交错 ：电影源运动图像是用不同的摄像机和摄影机所制作的。上六页讨论了运动自适应和边缘自适应反交错技术是如何应用于摄像机所制作的运动图像。下一节将阐述用反交错技术处理摄影机的运动图像。摄影机是完全不同于传统摄像机的。摄影机以一个固定频率产生一系列静止图像。反交错技术的目的就是生成输出帧（其中所有数据都是时间相关的）并消除人为运动影

12、响。对用摄影机制作的视频进行反交错的基本处理策略就是从具有一半解析度的一系列场中还原出原始的电影帧数据。为了理解它的工作流程，我们需要学习一下电影是如何转换成视频的。对用摄影机制作的视频进行反交错的基本处理策略就是从具有一半解析度的一系列场中还原出原始的电影帧数据。电影帧序列用摄影机制作的一系列帧可以从下面的舞蹈演员的动作顺序中看出。最常用的帧率是每秒24帧，即每帧1/24秒。一帧是一个完整的图像，所以每帧都是一张静止图片。换句话说，一帧就是一个静止的时间，所以帧中包含的所有信息都是与时间有关的。这与前面提到的视频场和运动顺序是完全不同的。视频和电影运动特点的不同导致了生成最佳性能信号的处理技

13、术的不同。电影到视频的转换如前提到，人们在电视上看的通常都是电影。这通常是使用“电视电影传送技术”将电影转换成的视频。这种技术也被称为“3：2下拉”（或“2：3下拉” ）。上图底部的场序列可以作为一个反交错处理器的输入。一个场序列可以从看成是用摄影机制作的一个特殊形态。在例子中，你可以看到“帧A偶数行”被重复了，而且每5场中的3场都是来源于同一个电影帧的，而其它2场则来源于另一电影帧。这种形态通常被称做“韵律”。这个特例展示了“2：3韵律”。这种2：3韵律事非常常见的一种，但是事实上，还有另外几种。Anchor Bay的精度反交错技术是可以检测到任意一种韵律，无论这种韵律是存在于超过15场还是

14、更少的场数中。下面列出了Anchor Bay VRS 技术所支持的韵律种类。 2:2 2:3:3:2 4:42:2:2:4 3:2:3:2:2 5:52:3:2:3 3:3 6:42:3:3:3:2 8:7:8:7之所以使用这个2：3韵律的例子是因为它是60Hz视频中最常见的一种。2：2韵律通常广泛用于50Hz视频中。由于缺乏可重复的场，2：2韵律比较难于进行精确的反交错处理。精度反交错有一中特殊的检测机制可以提供强化的2：2韵律检测，从而使得50Hz的用户也可以享受高清晰视频。上文中，我们已经提到了执行反交错的策略：对用摄影机制作的视频进行反交错的基本处理策略就是从具有一半解析度的一系列场中

15、还原出原始的电影帧数据。精度反交错生成持续的高品质视频，且易于使用我们已经详细讨论了电影到视频的转换以及Anchor Bay的精度反交错是从电影源或视频源如何产生逐行输出的。所用的例子都是比较常见的帧率，场率和韵律。精度反交错还可以自动处理很多不同种类的韵律和帧率。事实上，在视频广播的时候，视频源和韵律快速改变是非常普遍的。同时多种源混合显示也是非常普遍的。精度反交错可以自动持续的分析和调整它的处理方式以达到最佳的效果。所谓的自动源检测和处理过程就是指用户完全不用关心。本文只是想让用户了解执行高品质反交错的难度，一个好的反交错处理对工程上和艺术上的要求是相等的。PReP是Anchor Bay的

16、一种允许逐行视频信号通过精度反交错进行重新处理的技术。假设一个隔行信号通过一个较低品质的外部反交错器处理后，PReP可以对外部反交错处理器的输出信号进行精度反交错的再处理以得到高质量的输出。PReP只能处理480p，567p和1080p的输入。下图描述了PReP的工作流程。VRS精度反交错与逐行重处理 精度反交错与逐行重处理 精度反交错与逐行重处理 精度反交错与逐行重处理： ： ：特点小结 特点小结 特点小结 特点小结?支持480i，576i，1080i-50Hz，和1080i-60Hz的输入格式?针对不标准的韵律进行自动韵律检测?5场运动自适应反交错?边缘自适应处理以产生平滑斜线边缘?带低延

17、迟游戏模式的3帧视频源处理?针对50Hz视频标准的可靠的2：2下拉检测?缩小由于电影内容顺序被打乱所产生的人为影响的不良编辑检测?一帧内多源类型的检测（例如：视频叠加在电影上）?2：2与3：2切换时弱化的检测以及3：3超相位弱化的检测?检测模式：自动，视频，电影，强制3：2和2：2?480p，567p，720p和1080p的输入的韵律检测?PReP针对较低质量视频输入使用VRS精度反交错的重处理， Anchor Bay的专有技术VRS Mosquito减噪今天，大多数电视节目通过电缆或卫星都以数字形式传送。DVD是最广泛使用的格式。这些格式中的视频都是经过压缩处理过的。标准的压缩处理技术是有损

18、压缩。也就是说压缩后的视频不会与原有视频完全一致，这就导致了人为的对视频图像的影响。Mosquito噪波在压缩处理中是最普遍的人为影响。它是在高频DCT（分布式余弦转换）参数量化过程中产生的。这种DCT技术场用于H.264，MPEG4及MPEG2压缩格式。Mosquito噪波以较小扭曲的形式出现，特别是在物体的边缘周围，如下两页图片所示。Anchor Bay的Mosquito减噪技术使用了独特的面向对象技术，可以预测到图片中Mosquito噪波出现的区域，并通过滤波来消除噪波。下页的图片是从卫星广播中抓取的，可以从中清晰的看到Mosquito噪波发生的几处区域。但是在较小的图片中，Mosqui

19、to噪波是很难观察到的。Mosquito噪波在较大的显示设备（特别是36寸以上的）是非常明显的。VRS精密细节强化和边缘强化 精密细节强化和边缘强化 精密细节强化和边缘强化 精密细节强化和边缘强化精密细节强化和边缘强化是一种用来增加图片细节和锐度的视频处理技术。在把标清信号向高清信号的转换中非常有用。Anchor Bay的精密细节强化和边缘强化技术使用了“非锐化掩码”技术。这是一种不会产生余波的图片强化技术。所谓余波就是一种在锐化技术中常见的失真。Anchor Bay的技术在图片的水平和垂直上都起到了强化作用。精密细节强化和边缘强化并没有一定的标准。不同的用户会想要不同的强化过程。所以Anchor Bay的技术提供了两种不同的强化：一种应用于细节，一种应用于物体边缘。精密细节强化可以对整个图片起到锐化作用。边缘强化则只对物体边缘进行锐化。用户使用哪种取决于图片噪波的多少和个人偏好。Anchor Bay的精密细节强化和边缘强化过程是与VRS Mosquito噪波处理同步进行的。它们可以在同一时间同时开始工作。这是Anchor Bay设计上的特点之一。精密细节强化和边缘强化可以产生同样的结果，有时候非常难以区分。当源数据没有噪波的时候，精密细节强化可以达到最佳效果。而边缘强化可以对有一些噪波的信号进行很好的处理，它可以锐化信号而不锐化噪波。