用HQV Vida處理器改善HDTV圖像質(zhì)量

許多消費(fèi)者已將家里的電視升級(jí)為高清電視。人們期待高清電視能為他們提供漂亮的高清圖像，而他們的收視體驗(yàn)也將從此永遠(yuǎn)改變。這在某些情況下是能夠?qū)崿F(xiàn)的，例如在藍(lán)光光盤上觀看電影。但是，在現(xiàn)實(shí)生活中，大部分內(nèi)容都來自于有線、衛(wèi)星、廣播和互聯(lián)網(wǎng)資源，這些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)內(nèi)容仍然是標(biāo)清的，這需要依靠高質(zhì)量縮放和分辨率增強(qiáng)算法來實(shí)現(xiàn)高清圖像。在本文中，我們將討論采用HQV Vida處理器的兩項(xiàng)圖像處理技術(shù)，可以為消費(fèi)者提供他們期待的高清電視體驗(yàn)。

降噪

視頻中常見的噪聲有三種：隨機(jī)噪聲、塊噪聲和蚊式噪聲。如圖1所示，我們稍后還有用HQV處理器清除了這些噪聲后的效果。



隨機(jī)噪聲常出現(xiàn)在以模擬格式分發(fā)的視頻中。它也經(jīng)常出現(xiàn)在用噪聲傳感器捕捉或弱光環(huán)境下的視頻當(dāng)中。膠片顆粒是另一種類型的隨機(jī)噪聲。這種顆粒類型的噪聲是一種隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)模式，所以當(dāng)出現(xiàn)在視頻圖像中時(shí)會(huì)很讓人分心。圖像處理器需要非常小心地確定隨機(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。這些降噪過程具有適應(yīng)性，因?yàn)樗鼉H適用于圖像中的噪聲像素。這樣，圖像中的細(xì)節(jié)得以保留，就像圖1所示的低處理圖像。

塊噪聲和蚊式噪聲的發(fā)生主要是由于數(shù)字視頻的過度壓縮。在其非全壓縮狀態(tài)下，全高清視頻有大約3.7Gbps的帶寬，而標(biāo)清視頻約有620Mbps的帶寬。兩者都很大，不適合分發(fā)給消費(fèi)者。幸運(yùn)的是，MPEG壓縮算法非常強(qiáng)大，能將帶寬降低到很小，且沒有明顯的質(zhì)量損失?？傮w上，可以將高清壓縮到9Mbps，或者將標(biāo)清壓縮到4Mbps，而且不會(huì)對質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。但是，塊噪聲和蚊式噪聲失真開始出現(xiàn)。當(dāng)運(yùn)營商將很多的頻道壓縮進(jìn)一個(gè)固定帶寬通道時(shí)，通?？梢栽谟芯€和衛(wèi)星電視中采用較低的比特率。往往非內(nèi)核通道和非峰值編程損失最多。大量視頻內(nèi)容現(xiàn)在可以在互聯(lián)網(wǎng)上觀看，有很多種方法可以使這一類型的視頻以流的形式傳送到消費(fèi)者家中的高清電視。不過，許多互聯(lián)網(wǎng)連接都低于1Mbps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4Mbps的持續(xù)帶寬，這是因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)視頻通常有大量的塊噪聲和蚊式噪聲失真。

顧名思義，塊失真將會(huì)導(dǎo)致部分圖像被分裂成上圖1(b)所示那樣的小塊。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)壓縮過高(比特率太低)時(shí)，塊的一些信息就會(huì)丟失，重建圖像出現(xiàn)邊界。當(dāng)視頻包含快速移動(dòng)的部分時(shí)，這種現(xiàn)象尤其明顯。

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。它經(jīng)常出現(xiàn)在人的輪廓周圍，所以就像是一只蚊子在周圍嗡嗡叫。當(dāng)比特率太低，而數(shù)學(xué)壓縮算法沒有足夠的信息來重建原始圖像時(shí)，將會(huì)發(fā)生蚊式噪聲。

HQV Vida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。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)性蚊式噪聲降低來清理圖像，同時(shí)保留圖像細(xì)節(jié)。

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。通過自適應(yīng)增強(qiáng)圖像的邊緣，Vida算法能使上轉(zhuǎn)換的標(biāo)清素材看起來接近高清素材。我們在下面的圖2中可以清楚地看到這種效果，HQV處理的圖像顯然具有更多細(xì)節(jié)和更高分辨率，從樹干上的苔蘚可以清晰看見。



要認(rèn)真運(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，使其細(xì)節(jié)看起來更清晰。

使用低質(zhì)量視頻源的消費(fèi)者很可能對于他們的高清電視的性能感到失望，在某些情況下，他們認(rèn)為老的CRT電視看起來更好。HQV Vida處理器可清理低質(zhì)量視頻的噪聲，增加轉(zhuǎn)換圖像的高分辨率。還有一些其他算法可以改善視頻源的色彩和對比度，給消費(fèi)者提供真正卓越的高清電視體驗(yàn)。