VRS视频处理技术

1、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 Referenee Series的简称，它是 Anchor Bay 公司的产品 Brands Featuring VRS Technologies n anf z 1 TOSHIBA 1 YAMAHA ARCAM l 0 V1 4 1 1 Q M DENON Exkerk Anehor Bay被多家知名品牌的高端产品所应用。 在年初的时候 Anehor 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

2、 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10bit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 R

3、e-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/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

4、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

5、 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。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： 略式名站 輕析燮 取璧 惶用区城 480 720 X 4S0 隔行 S76i T20 x5-6 SOHz P0 x4S0 60112 北美.日本 P0 x 5-6 50Hz 耿洲 20p 12S0 x

6、*20 jo或旳lz 全眾 lOKOi 1920 x 1080 50 逮60Hz 全球 50 或60E Ez 舍球 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，格式转换处理技术还必须以正确的方

7、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品质视 频格式转

8、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 相邻，但是红线和绿线的到达时间相差了 （奇数行）被显示在显示器上。红线和绿线彼此 1

9、/50或者1/60秒。 存边的图片显示了偶豔行和住甦6 H现在显示器上的情况.也是浙谡 抄空可见示J ，面胸團片显示了一養列时间上瑾 埃的衽频蠟入场,虫是所潸的时间 港入场0 243；_渇宓厂 输入场T 240tfctJ 输入场3 2401rfcff 燈入塚2 岀*仏監L 卜一冲 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

10、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。 0 12 356700 0 12 3 4 5 6 7 .1111 反交错模块工作原理 针对于每一场 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。 输入，反交错模块都会输出一帧逐行数据。 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。 怦对每一个输入场，反空 年忙元生成一人絵L氐 一牛反交错模卑的第自所

11、包會的行敎将总足输人筋 老可段隸为行倍IfcfF. 端入场0 240佇偶融荷 340行皆之廿 1 1 1 1 1 旳:0 输出棘q 输叩竝 夬460打 NTSC；4B0t 人场 N 1翻吟 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

12、 直播节目（比如体育节目） 使用摄像机制作的。 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

13、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。 视频反交错（摄像机源） 这兀时谢丿二竝示了几入连续的枝频如 来：的京吹是住駅砺.但你必戏仔扯籾看才经发現.因为这几人连续的耳 ;二犬了 3/6 0秒.丄更是50基秒从旗子的角上可以看已它正在 U 探墩匚会A生一疾列一三樓折雯为场. 功体移切叮以卑场频衣示兴夫示.斫二一人二

14、I 二； 找处可以検则到运动区域.耳袒合场揺但刃多场袒合坯种方法进行处理.在下曲中.多场袒合峻用亍背最.因 背景在从场到场的过程丰咬有变化. 场插值技尺峻耳亍处盘前景半运动的康职以消除人为埔值对运罚物体 的影响. 所谊自适应就是措这种混合处理方式是通过对同一图片中不同区域的 运功分析所自确实行的， 视频反交错：摄像机源 反交错如何处理蛍粽机源;边強自适应插但X术 近拓 工页夷到的运自适电支交岩技犬昭看就迅 一种艺术.然门.运动自适应支交错技心:八三 瓠 这种不完类可以从上一 的图中看出只：旅帜 的条牧中依然存在一些锯齿1迖它I丄一 吃数场较低的垂直艘桁哎所适成的. Anchor Bay的文交蛙

15、強处叮以逋过纶冃葩自适舷 播值技枫决这类何这种技处叮以分祈耳软场 运动顺序再进一步针对物体待律分析图片细快 右却运示了仗用辻缘自适应琲值技处计对物体分祈 的结乳该国戶是针对上页中的旗帜进行的物体芍 花分析. 这种处證K仗姿呦定曲戶丄的物体.三还耍谄定角 吱和方向.然启要应冃甬值滤波器央注除卑齿， Anchor Bay亠一. . J H 多场组會 一二 它应插值技术采三人为播值响的运 *儿润色细节.丄主择最佳处理方戒逼行输出帳中的毎一人隊墓 观频反交错：摄像机源 迄既牡倉应理边篇打送黒辔頓童交崙1 源自适应反交错：电影源 上六页讨论了运动自适应和边缘自适应 下一节将阐述用反交错技术处理摄影机 运

16、动图像是用不同的摄像机和摄影机所制作的。 反交错技术是如何应用于摄像机所制作的运动图像。 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 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。

17、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 技术的不同。 24 5T.b3 ；盘 is*: 諾序叽老吃的是一廉町色轿析度.:=诫硏甜颦爲隧着叱盘獻吏祈的. 空懺屯足幄秒54 , 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”）。 by Anxhr 上图底部

18、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。 2:22:3:3:24:4 2:2:2:43:2:3:2:25:5 2:3:2:33:36:4

19、8:7:8:7 2:3:3:3:2 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， 精度反交错有一中特殊的检测机制可以提供强化的 可以享受高清晰视频。 2: 2韵律比较难于进行精确的反交错处理。 2: 2韵律检测，从而使得50Hz的用户也 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还原出原始的电影帧数据。 FtimtA Odd iMif 1ms 尼妙主祝豕二转奂从场韵律中恢复兼 反交特对运幼的人为片冋 以兀鄒3恢4：看WX.

20、反交错对运型衣生慝响的原因可以从上買的谨中找割你 发现第3咳是通过组合A帧偶数行组和B喷左数疔组所生 成纭 天为AA.MJB龙有所变匕 斫二这运兰土护廿用上 井不相关.这就烷得人为影咬 = .:件：公看到一人环/ 二 、 八佶之这疋情况每LHt H嗽就会出殛一次.3个好的.两个坏的.伫9圻示： 泊匕吠1好 浚巴吠2好 3 堆匕吐4好 出偵5右影响 斜口；6好 y 7叮 如 L8 ；： ： 炉19 4 浚卜U：1O育影旧 / 適过便用电祗匕影传送乞犬或2i 3 F拉技术.殂仟宸潭于哂超的企偶 场來产生我频的好報坏优的叫仇 上夷中剛6的解决方案是在组合场跆、为时祕取管能乞的方式，这科智能化方弍是K

21、P场咖啣 以:一境曲才逬厅级佥.匚穴是它克药将住数惴数龙？冶.女，紺所示 4 224467799 wuMIMkttkMwwMKw 三-,二、.厂三.三 2f2f好好2f2f2f好好好 从上却二二丢巴忙1和女2是一世为咬6利皈7足一吃的.丙为它们芽;夬自亍=一取宗电影戎数李 i l在：I歐堵一 h专叮影坯霰寸摻补色乞理= 电序帧（毎秒24橄 转麹成用子童交输入倍 反交帶模啟韵输出倍号: （每秒60娟） 啡壷储数行 輪1匕呦A 电呱 吩A偶歎命 轴出 f A 输出汕 】相儘曲行 斜r ：汕 安匚奁載行 电融城匸 LCUfctr Q；：C奁数岳 LD仏益厅 対出 -.D 电如D 辎卜* 4D 精度反

22、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的一种允许逐行视频

23、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

24、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

25、缩处理过的。标准的压缩处理技术是有损压缩。 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Mosq

26、uito噪波发生的几处区 域。但是在较小的图片中 ，Mosquito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 Mosquito减噪实例 FIRST 4 CAST 住用*ichac Bay的Ltosqutoy：吃灶总订节带! 一 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