家庭影院基本技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)大全之視頻

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運(yùn)用HQV視頻處理技術(shù)的器材介紹

HQV視頻處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

  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(shù)，集隔行、降噪、銳化和標(biāo)清信號(hào)到高清信號(hào)縮放等卓越技術(shù)于一身，全方位還原逼真的視覺(jué)影像，使您在家都能享受到觀看好萊塢電影的視覺(jué)震撼。從而得到廠家們的廣泛認(rèn)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(shù)。有見(jiàn)及此，我們?cè)诒酒诘奶貏e策劃中對(duì)HQV一些相關(guān)的視頻處理技術(shù)進(jìn)行介紹，希望能幫助讀者們對(duì)這種視頻處理技術(shù)進(jìn)行了解。

• HQV的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償與二次對(duì)角插補(bǔ)技術(shù)

HQV這種技術(shù)的目的是為了保持動(dòng)態(tài)圖像的全解像度，它能將第一場(chǎng)中的像素以相應(yīng)的陣列轉(zhuǎn)移到第二場(chǎng)。這項(xiàng)技術(shù)的算法是非常復(fù)雜的，它要求處理器必須具備很強(qiáng)的處理能力。雖然它具備高全解像度動(dòng)態(tài)圖像的能力，但實(shí)際上仍然有一定的局限。例如，當(dāng)動(dòng)態(tài)圖像不斷增加的時(shí)候，搜尋區(qū)域也以幾何級(jí)增加，這樣的話圖像很可能會(huì)發(fā)生變形。同時(shí)，還會(huì)因?yàn)樗阉魈幚磉^(guò)程中所產(chǎn)生的錯(cuò)誤從而增加了失真的可能性。正如上文所述，由于這種技術(shù)對(duì)處理器必須具備很強(qiáng)的處理能力，因此這項(xiàng)技術(shù)常用于高端的后期制作系統(tǒng)中。而為了修復(fù)基于像素的運(yùn)動(dòng)適應(yīng)方法而在運(yùn)動(dòng)區(qū)域中丟失的細(xì)節(jié)，HQV就會(huì)對(duì)動(dòng)態(tài)圖像實(shí)施一個(gè)或多個(gè)方向的診斷過(guò)濾處理（MDDF），目的是為了“尋回”動(dòng)態(tài)圖像邊緣丟失的一些數(shù)據(jù)，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(duì)角插補(bǔ)技術(shù)。

• 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(jìn)行記錄的（即每秒24個(gè)畫(huà)面），而當(dāng)電影通過(guò)視頻播放機(jī)或者是電視廣播轉(zhuǎn)播的時(shí)候，24幀的圖像必須轉(zhuǎn)換成每秒60Hz隔行掃描信號(hào)進(jìn)行播放。假設(shè)現(xiàn)在有四格膠片。首先第一步先將這四格膠片轉(zhuǎn)換成8格，那么24格/秒（fps）就變成了48格/秒。然后，我們根據(jù)NTSC的標(biāo)準(zhǔn)可以了解到，NTSC對(duì)于視頻的播放標(biāo)準(zhǔn)為30幀/秒或者60場(chǎng)/秒。因此就必須要重復(fù)某些特定的場(chǎng)。那么就必須要增加額外的幀。例如：A幀中的兩個(gè)場(chǎng)被復(fù)制下來(lái)（A1-奇數(shù)、A2-偶數(shù)），B幀也會(huì)同時(shí)被復(fù)制下來(lái)（B1-奇數(shù)、B2-偶數(shù)、B3-奇數(shù)），而C、D兩個(gè)幀也同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的操作，以確保每秒鐘60場(chǎng)/秒的掃描場(chǎng)的影像，從而能完美地重現(xiàn)影像，這就是2:3pull-down視頻處理模式。

• HQV對(duì)混合的視頻和對(duì)電影膠片圖像數(shù)據(jù)的處理方式

有時(shí)候，視頻編輯和后期制作是在電影膠片轉(zhuǎn)換為視頻信號(hào)之后才開(kāi)始的。如果在編輯過(guò)程中只利用簡(jiǎn)單的幀重組方式來(lái)處理圖像的話，就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)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(shù)據(jù)的方式來(lái)進(jìn)行處理，那么經(jīng)處理后的圖像就會(huì)出現(xiàn)羽狀失真。如果處理器將電影膠片圖像數(shù)據(jù)以普通視頻模式進(jìn)行處理，那么就會(huì)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(shù)據(jù)或者電影膠片數(shù)據(jù)的時(shí)候會(huì)采用最接近的方法進(jìn)行處理。如果我們需要處理電影膠片圖像數(shù)據(jù)，那種這種處理器會(huì)令圖像出現(xiàn)很多的羽毛狀失真。其他的處理器是在假設(shè)沒(méi)有失真出現(xiàn)的情況下使用視頻去隔行技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行處理。然而，這種處理方式所付出的代價(jià)就是讓圖像的解像度減半。因此，HQV在處理圖像信號(hào)時(shí)會(huì)對(duì)所有需要處理的像素進(jìn)行運(yùn)算。這意味著HQV處理器有可能會(huì)對(duì)電影膠片圖像數(shù)據(jù)內(nèi)容采用相應(yīng)的方式進(jìn)行處理，而對(duì)視頻信號(hào)則采用基于幀的運(yùn)動(dòng)適應(yīng)而采取去隔行的方式進(jìn)行處理，這樣就能避免畫(huà)質(zhì)在處理過(guò)程中受到劣化。

• HQV對(duì)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(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)之外，對(duì)于動(dòng)畫(huà)片圖像的處理能力也是很優(yōu)秀的。例如：動(dòng)畫(huà)片通常是以12fps的速度進(jìn)行播放，而我們必須將其轉(zhuǎn)換為30 fps的標(biāo)準(zhǔn)播出。因此就需要增加一倍的幀，然后實(shí)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(jìn)行顯示。而日本的動(dòng)畫(huà)片格式通常是8fps，為了將其轉(zhuǎn)換為30fps播放，就必須將每一幀動(dòng)畫(huà)重復(fù)三次，然后再由2:3轉(zhuǎn)換到7:8（或8:7）的方式進(jìn)行顯示。而目前大部分的處理器會(huì)對(duì)輸入的場(chǎng)掃描進(jìn)行計(jì)算并試圖將它們和已知的比例順序（比如2:3或2:2）進(jìn)行匹配，以選擇合適的編碼方式進(jìn)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(jìn)行處理之前仍然有很短的延遲時(shí)間。還有，當(dāng)視頻處理器遇到不尋常的比例順序（比如動(dòng)畫(huà)或DVCPro）的時(shí)候，它就將會(huì)丟失一半的視頻數(shù)據(jù)，直到能鎖定一個(gè)已知的比例順序才能對(duì)視頻信號(hào)作出正確的處理。而HQV在這方面的處理是不會(huì)對(duì)視頻信號(hào)的比例順序產(chǎn)生混淆。而當(dāng)完整的視頻信號(hào)輸入時(shí)，HQV可以快速地識(shí)別到該圖像的比例順序，并對(duì)其作出相應(yīng)的處理。

•對(duì)視頻/電影自動(dòng)檢測(cè)功能

在隔行/逐行的轉(zhuǎn)換處理過(guò)程當(dāng)中，重要的環(huán)節(jié)是如何對(duì)輸入的內(nèi)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(jìn)行檢測(cè)。這對(duì)處理器的要求是不同的，因?yàn)榫唧w要取決于內(nèi)容的形式，同時(shí)也是強(qiáng)制性的，檢測(cè)邏輯一定要精確，以保證運(yùn)用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換算法。除此之外，視頻/電影檢測(cè)需要快速和自動(dòng)化。如果在邏輯判斷這個(gè)過(guò)程需時(shí)過(guò)長(zhǎng)，那么就有可能會(huì)引起轉(zhuǎn)換誤碼。如果這個(gè)過(guò)程不是自動(dòng)的，那么就需要操作者在處理的內(nèi)容類型上頻繁地切換處理模式。例如，在一些后期制作場(chǎng)合，需要處理的視頻內(nèi)容類型往往是固定的，那么對(duì)于處理器的切換功能要求不高，但是對(duì)于廣播領(lǐng)域，由于所需處理的內(nèi)容經(jīng)常發(fā)生變化，這時(shí)候自動(dòng)檢測(cè)功能就顯得非常重要了。如果視頻/電影檢測(cè)器判斷出內(nèi)容是基于視頻，就要采用相應(yīng)的技術(shù)和算法，如果內(nèi)容是基于電影，那么就需要采用針對(duì)電影的算法進(jìn)行處理。

•有關(guān)HQV的圖像降噪技術(shù)

噪音是在圖像記錄時(shí)與身俱來(lái)的問(wèn)題，通常噪音會(huì)令圖像中出現(xiàn)微粒（俗稱噪點(diǎn)），情形就好像數(shù)碼相機(jī)在高感光度情況下所拍攝出來(lái)的圖像一樣。噪音的來(lái)源主要是在圖像編輯、壓縮以及傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的，除此之外還會(huì)在攝影機(jī)的圖像傳感器（CCD或CMOS）中產(chǎn)生，相信這一點(diǎn)對(duì)于使用過(guò)數(shù)碼相機(jī)的讀者是相當(dāng)好理解的。而降噪技術(shù)就是能在最大限度內(nèi)保持高畫(huà)質(zhì)的同時(shí)減少圖像中的“噪點(diǎn)”。

最簡(jiǎn)單的降噪方法就是采用空間過(guò)濾（Spatial Filter）技術(shù)來(lái)對(duì)圖像進(jìn)行降噪，由于這種降噪方式不能對(duì)圖像中的噪音和細(xì)節(jié)進(jìn)行區(qū)分，因此這種降噪技術(shù)是通過(guò)刪除圖像中一個(gè)或者幾個(gè)像素來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它必然會(huì)對(duì)圖像的質(zhì)量構(gòu)成一定的影響。這是因?yàn)閳D像的像素被刪除后，圖像中的細(xì)節(jié)也同時(shí)被刪除，會(huì)令圖像中的物體缺乏真實(shí)感。盡管如此，這種降噪方式在目前還是被廣泛地應(yīng)用；另一種方法就是采用時(shí)間濾波器（Temporal Filter）來(lái)進(jìn)行降噪，這種技術(shù)能對(duì)圖像中的一幀或幾幀信號(hào)進(jìn)行評(píng)估，并能通過(guò)識(shí)別兩幀之間的差異，然后再去除噪聲數(shù)據(jù)。這種降噪技術(shù)能非常有效地減少圖像中的噪聲，同時(shí)很好地保留了圖像細(xì)節(jié)。不過(guò)，由于這種降噪方式涉及到比較復(fù)雜的算法，因此最適合在靜態(tài)圖像中使用。若然圖像處于運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，那么問(wèn)題就會(huì)隨之而產(chǎn)生。如果動(dòng)態(tài)圖像沒(méi)有和噪聲區(qū)分開(kāi)，重影和拖尾的現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)。

HQV的降噪技術(shù)是采用每像素運(yùn)動(dòng)適應(yīng)和噪聲適應(yīng)時(shí)間濾波器來(lái)避免噪聲的出現(xiàn)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，HQV不會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)的圖像進(jìn)行不必要的降噪處理，這是因?yàn)槿搜蹖?duì)運(yùn)動(dòng)圖像中所產(chǎn)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(huì)由像素的基礎(chǔ)來(lái)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(shí)間內(nèi)能適應(yīng)一定數(shù)量的噪聲信號(hào)。這樣就能讓圖像看起來(lái)更自然，并能保留最多的圖像細(xì)節(jié)。

• HQV對(duì)圖像的細(xì)節(jié)增強(qiáng)技術(shù)（圖像銳化）

細(xì)節(jié)增強(qiáng)技術(shù)又被稱之為銳化，這是標(biāo)清和高清數(shù)碼成像中的一項(xiàng)必須的組成部分。由于歷史的原因，采用銳化算法來(lái)提升圖像細(xì)節(jié)的方法經(jīng)常被認(rèn)為是可以忽略的。而所有的數(shù)字視頻信號(hào)都通過(guò)低通抗鋸齒濾波器來(lái)防止在數(shù)字處理過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤的顏色和波紋效果，從而改善圖像的質(zhì)量，但是它不可避免地丟失了一些細(xì)節(jié)。而數(shù)據(jù)壓縮階段也會(huì)丟失一定的圖像細(xì)節(jié)。不過(guò)幸運(yùn)的是，這些丟失的圖像細(xì)節(jié)可通過(guò)算法被復(fù)算出來(lái)。

HQV的細(xì)節(jié)增強(qiáng)技術(shù)與上述的方法有所不同。它通過(guò)使用保守算法，在處理前選擇性地識(shí)別圖像中的模糊區(qū)域并對(duì)其進(jìn)行適量的銳化處理。而且HQV的細(xì)節(jié)增強(qiáng)技術(shù)甚至在最高銳化值設(shè)置時(shí)也可避免因過(guò)渡銳化而出現(xiàn)暈輪。當(dāng)然，如果圖像源已經(jīng)經(jīng)過(guò)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(lián)同1024－tap定標(biāo)器一起使用時(shí)，讓標(biāo)清TV信號(hào)得到接近于高清的圖像質(zhì)量。

• HQV的1024-tap縮放比例技術(shù)

當(dāng)從標(biāo)清轉(zhuǎn)換到高清視頻時(shí)，就要求轉(zhuǎn)換后的圖像尺寸能容納6倍于它的原始像素?cái)?shù)量。這個(gè)做法取決于要恢復(fù)到所要求的尺寸的圖像質(zhì)量。最基本的視頻處理器在執(zhí)行縮放比例計(jì)算時(shí)，首先就在源圖像中分析不超過(guò)4個(gè)像素，并在最后的圖像中再生成多一個(gè)像素。這種方法稱為4-tap 縮放器（4-tap Scaler）（“taps”的數(shù)量決定了所分析的像素?cái)?shù)量）。那么就意味著taps的數(shù)量越大就可得到越好的縮放質(zhì)量。一般的縮放器所使用的taps不會(huì)對(duì)超過(guò)16個(gè)像素進(jìn)行分析，因此這種縮放器在進(jìn)行水平縮放的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生模糊的圖像。

HQV的縮放比例技術(shù)處理使用1024-taps來(lái)完成圖像的縮放。這種圖像處理技術(shù)其實(shí)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(guó)防和軍事圖像的分析。當(dāng)它在對(duì)標(biāo)清的圖像進(jìn)行縮放處理時(shí)，HQV處理器會(huì)對(duì)周圍的1024個(gè)像素進(jìn)行評(píng)估，以提供最好的圖像質(zhì)量。再者，當(dāng)這項(xiàng)縮放技術(shù)和HQV細(xì)節(jié)增強(qiáng)技術(shù)一起使用時(shí)，標(biāo)清電視信號(hào)源將會(huì)轉(zhuǎn)化為接近高清視頻信號(hào)的質(zhì)量。

• 10-bit視頻數(shù)據(jù)通道與4:4:4彩色取樣

HQV處理器還能實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的圖像處理算法，它的內(nèi)部數(shù)據(jù)通道能支持10-bit/信道的數(shù)據(jù)傳輸以及4:4:4彩色取樣。4:4:4色彩取樣是指只對(duì)R、G、B三基色的色度帶進(jìn)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(shí)，10-bit視頻數(shù)據(jù)通道能提供1024個(gè)級(jí)別的亮度和色彩。因此HQV處理器能呈現(xiàn)出超過(guò)十億種顏色。相對(duì)而言，傳統(tǒng)的視頻處理器只有8-bit/信道的數(shù)據(jù)通道，所以傳統(tǒng)的視頻處理器只能呈現(xiàn)1600萬(wàn)種顏色。簡(jiǎn)單地說(shuō)，HQV處理器比傳統(tǒng)的處理器能保留更多的圖像數(shù)據(jù)，從而使圖像表現(xiàn)更為出色。

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