基于HQV Vida處理器的HDTV圖像質量改善

2.內蒙古自治區移動通信公司 鄂爾多斯市分公司， 內蒙古 鄂爾多斯 017000)

摘 要:通過高清電視接收機收看互聯網等視頻信號時，由于帶寬等的限制，大多數視頻內容是高壓縮的，圖像信號含有大量噪聲，當在HDTV大屏幕顯示器上觀看時，壓縮失真隨處可見。為解決這一問題，可采用具有自動 HQV 和 HQVStreamClean兩項新技術的HQV Vida處理器對圖像信號進行降噪處理，HQV Vida處理器能夠自動提高視頻圖像的質量，提供強大的源視頻清理功能，消除噪聲，有利于呈現盡可能清晰、干凈的圖像，可以為電視用戶提供高清電視效果。

關鍵詞:HDTV; 噪聲; HQV Vida; 圖像改善

中圖分類號:TP335 文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)09-0197-02

HDTV Picture Quality Improvement Based on HQV Vida Processor

WEI Jian-hua1， HE Xin-hua2

(1.College of Electronics and Information， Xi’an Polytechnic University， Xi’an 710048， China;

2. Erdos Branch， Inner Mongolia Mobile Communication Company， Erdos 017000， China)

Abstract: Watching video signal(Internet and so on) through HDTV receiver， due to the bandwidth constrains， most video content is high compre-ssion， image signal contains a lot of noise. When viewed on a HDTV large screen monitor， compression distortion can be seen everywhere. HQV Vida processor with automatic HQV and HQV StreamClean technologies can be adopted to reduce noise on image signal for solving the prolem of compression distortion. HQV Vida processor can automatically improve the quality of video image， supply a powerful source video clean-up function， it can also eliminate noise so as to display as much clear， clean image as possible， provide high definition effect for television user.

Keywords: HDTV; noise; HQV Vida; image improvement

0 引 言

HDTV(High Definition Television，高清晰度電視)可以為電視用戶播放DVD等高清視頻節目，同時這些高清電視也開始集成互聯網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，現在大多數電視節目仍然是標清的，這需要依靠高質量縮放和分辨率增強算法來實現高清圖像。為解決這一問題，IDT的HQV Vida處理器融合了兩項新型IDT HQV 技術，即自動HQV和HQV StreamClean，這兩項新技術能夠自動提高視頻圖像的質量，提供強大的源視頻清理功能，消除圖像中的噪聲，同時增強圖像分辨率，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

視頻中常見的噪聲有三種:隨機噪聲、塊噪聲和蚊式噪聲。隨機噪聲常出現在模擬制式的視頻中，也會出現在用噪聲傳感器捕捉的或弱光環境下的視頻當中。塊噪聲和蚊式噪聲的發生主要是由于數字視頻的過度壓縮。在其非全壓縮狀態下，全高清視頻有大約3.7 Gb/s的帶寬，而標清視頻約有620 Mb/s的帶寬，兩者的帶寬都很大，不適合傳輸。為了解決這一問題，通常采用MPEG壓縮算法，這種算法功能非常強大，能將帶寬降低到很小，且不會造成明顯的圖像質量下降。總體上，可以將高清壓縮到9 Mb/s，或者將標清壓縮到4 Mb/s，而且不會對質量產生顯著影響，但是會出現塊噪聲和蚊式噪聲失真。目前大量的視頻內容可以通過互聯網在高清電視上觀看，但是許多互聯網連接都小于1 Mb/s的帶寬峰值，遠遠低于實現高質量標清節目所需的4 Mb/s的持續帶寬，這就是互聯網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，所以產生了塊，當壓縮程度過高時，塊的一些信息就會丟失，重建圖像會出現邊界;當視頻包含快速移動的內容時，這種現象尤其明顯。當比特率太低，而數學壓縮算法沒有足夠的信息來重建原始圖像時，將會發生蚊式噪聲。蚊式噪聲是一種非常纖細的噪聲，經常出現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

IDT的HQV視頻處理技術利用真1080i到1080p高清去隔行掃描和確保視頻沒有鋸齒邊緣的先進多向對角濾波器，實現最清晰和銳利的高清圖像。HQV Vida處理器包含強大的算法，可以清除塊噪聲和蚊式噪聲失真。它可以檢測任何圖像中的邊界和蚊式噪聲，甚至是那些之前縮放過的圖像。HQV Vida處理器只修正邊界，降低塊失真，并只在噪聲區域進行適應性蚊式噪聲降低來清理圖像，同時保留圖像細節。

圖1為采用HQV Vida處理器HD1900的圖像處理系統組成圖，該系統功能強大，但結構簡單，除了輸入、輸出端口外，只有TWI總線接口和UART及JTAG接口。HD1900將自動HQV和HQV StreamClean兩項新技術集成在芯片內部，其中的HQV StreamClean 融入了自適應蚊噪、馬賽克和時間三項降噪技術，有選擇地降低了這些難以消除的圖像失真。同時自動 HQV 技術可實現免手動調整，以優化質量各異的、來自于不同源或內容的圖像質量。

圖1 采用HQV Vida 處理器HD1900的

圖像處理系統組成圖

HD1900采用14位內部處理和12位用于色深輸出處理及xvYCC處理的3D色域轉換，這些功能將正常和寬色域內容準確轉換為顯示器的本地色域。VHD1900還采用6軸色彩控制，可以獨立調整任何顏色的色調、飽和度和亮度。所有的視頻處理技術都是完全集成的，并以現有視頻處理器的最小尺寸來制造。HD1900視頻處理器無需外部存儲器，通過集成片上存儲器，能輕易集成在任何視頻系統當中。

HD1900圖像處理器能夠確定隨機噪聲，使之不會與那些小的移動元素相混淆，如圖像中的雨點、霧或煙霧。這些都可以采用HQV Vida 處理器通過跟蹤若干幀上的移動元素實現，看看它們是否有一個合理的運動矢量，那些不具有隨機運動模式的元素可以作為噪聲消除掉。這些降噪過程具有適應性，因為它僅適用于圖像中的噪聲像素。

3 HQV Vida處理器分辨率增強

現在大部分視頻內容都采用標清的分辨率，大量互聯網內容甚至采用更低的分辨率。為了將這些視頻源轉變成高清格式，需要高質量的縮放引擎。盡管這些圖像和本地的高清素材具有相同的像素，但其細節卻不盡相同，這就需要采用HQV Vida處理器的分辨率增強引擎。HQV Vida 處理器利用四場運動自適應去隔行和多場頻跟蹤，增強了圖像細節和質量，擴展了12位色彩處理和細節增強。通過運用分辨率增強算法，這樣就可以只在需要增強或不夠銳利的邊緣，或是圖像漸進區進行增強。分辨率增強還可用于高清視頻，結果將標清源轉化為高清質量，使其細節看起來更清晰。此外，該器件還提供高壓縮視頻的實時清理，降低了來自低質量源的馬賽克和蚊噪等壓縮失真。通過自適應增強圖像的邊緣，Vida算法能使上轉換的標清素材看起來接近高清素材。圖2為采用HQV Vida圖像處理器的分辨率增強效果圖，其中(a)為原始圖像，(b)為分辨率增強后的效果，樹干上的苔蘚清晰可見。

圖2 采用HQV Vida圖像處理器的分辨率增強效果圖

4 結 語

HQV Vida處理器采用強大的視頻處理技術以隨時清理高壓縮的、低質量視頻廣播中的噪聲，同時可以優化不同質量的、來自不同源或內容的圖像質量，增強圖像顯示效果，因此HQV Vida處理器器件非常適用于 DVD、藍光播放器、數字電視、機頂盒、個人音頻錄像機、音頻視頻接收機、投影儀和移動媒體設備基座和媒體適配器。

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