原创 【转】什么是视频处理器，它为什么重要

高清视频是一件非常美妙的事情。谁不喜欢漂亮的图像和数字环绕声呢？谁不愿意换掉 27或32英寸的CRT显示器以追求新型高清电视呢？现在是和低分辨率和因低质量标清信号而导致图像散斑的电视机说拜拜的时候了。能够拥有高清图像和生活将是非常美妙的，不是吗？

　　当然，你现在也可以观看高清信号，但感觉如何呢？图像中所有的噪声和无用信息都没消失，相反比之前更加严重。许多人发现在新高清电视上看到的节目图像比在旧电视机上的还糟糕，这让他们感到十分惊讶。

　　不幸的是，很少有人知道今天的大部分电视节目还是标清隔行扫描视频。标清图像必须放大才能够在新的高清电视的大屏幕上显示，所有缺陷都被放大了。

　　与传统的CRT电视不同，固定像素显示器主宰着今天的家庭影院市场，从单芯片和三面板前投影到大型、平板直视显示器。在这些竞争产品背后，有许多区分技术的缩略语，包括 LCD、DLP、LCoS（liquid crystal on silicon，硅基液晶）和PDP（plasma display panel，等离子显示面板）。所有这些技术都以不同方式创建电子图像，但是它们却有同一个特点：固定矩阵的成像像素。这个固定像素结构决定了显示器的物理分辨率。

　　为了将所有输入的视频信号转换成具有固定像素显示器的物理分辨率，制造商必须在显示器中集成一个视频处理芯片。除了将图像缩放以适应物理分辨率外，这个视频处理器更主要的作用是增强图像和消除视频传输引起的伪影。

　　去隔行

　　大多数视频源，包括DVD、标清电视和1080i高清电视，都是隔行传输图像，即在任意给定时间内每帧只传输一半图像。

　　现在，高清视频显示器采用了数字技术。这些技术不是在屏幕上画出图像信息的行，而是用一个像素阵列形成图像，每帧一次全部显示。换句话说，所有像素同时激活，以形成完整的图像，而不是像CRT扫描那样形成一行行的图像。

　　即便如此，视频信号决定这些设备将显示的是隔行或逐行，也就是说，来自源的信息可一次半帧或一次整帧。事实上，数字显示器最终要求逐行信号以正常运行，如果接收到的是隔行信号，在显示之前必须转换成逐行信号。因此，所有数字显示器都要将来自DVD和1080i源的隔行视频信号转换成逐行格式。这是视频处理器的工作，其过程叫做去隔行。所有的数字显示器、许多DVD 播放机及其他源设备都采用了视频处理器。

　　如果视频图像中的物体不动，就非常容易进行去隔行，两个场可以交织在一起，并合并形成一个整帧。但记录是以隔行方式进行的，构成整帧的两个源场不是同时记录的。每帧都可作为一个来自一个时间点的奇数场记录，然后在1s的1/50或1/60后作为偶数场记录。

　　因此，如果视频中的物体在几分之一秒钟内移动了，只要合并导致图像错误的场，即所谓“梳理”或“羽化”就可以了。

                                                                                                图1 羽化或梳理

　　最简单的方法（非运动自适应）

　　避免这些伪像的最简单方法是忽略那些偶数场。这叫做“非运动自适应方法”。采用该方法，当两个场达到处理器时，来自偶数场的数据可以完全忽略。视频处理电路通过再现或自上而下地平均因像素“插入”而丢失的行来还原图像。如果没有梳理伪像，图像质量就会受到损害，因为这些细节和分辨率的半数都被舍弃了。我们看时下的视频处理器，仅用来自1080i源的540行用来创建屏幕图像。

　　先进的方法（基于帧的运动自适应）

　　更先进的去隔行技术包括基于帧的、运动自适应算法。利用简单的运动计算，视频处理器可确定何时整个图像没有运动。

　　如果图像中任何地方没有动，处理器就会直接合并两个场。利用这种方法，静态图像可拥有全1080行的垂直分辨率，但是只要有任何运动，半数的数据就会被舍弃，分辨率就会降低到540行。因此，虽然整个静态测试模式看起来很锐利，但视频不是。

　　基于帧的运动自适应技术现在标清处理器上非常普遍。但是，由于偶数帧级的高清运动检测计算的复杂性，它在高清视频处理器中还非常少。

                                                                                                图2 非运动自适应方法

　　HQV方法（基于像素的运动自适应）

　　HQV处理代表了目前最先进的逐行扫描技术：真正的基于像素的运动自适应方法。利用 HQV处理技术，运动可在像素级而不是在帧级进行识别。虽然理论上无法避免去隔行过程中舍弃的运动像素，但HQV 处理技术非常小心地只舍弃了会导致伪像的像素。

　　基于像素的运动自适应去隔行避免了移动物体的伪像，保存了屏幕上非移动部分的全分辨率，即使相邻的像素处于运动之中。

　　为了恢复运动过程中场丢失的细节，HQV处理采用了一个多向角过滤器，在移动物体的边缘重建一些丢失的数据，可过滤掉所有锯齿。这项操作叫做“二级”角插值，因为它是在去隔行以后进行的，是处理的第一个阶段。