Video Demystified(视讯解码)第四版 第7章.pdfVIP

第 7 章 数字视频处理 1 数字视频处理 除了要编解码 MPEG ，NTSC/PAL 和其它类型的视频，一个典型系统通常需要很多 额外的视频处理。 因为很多消费类显示器，大部分电脑显示器都是逐行 （非隔行）的，隔行视频必须 先转换成逐行的 （“去隔行”）。逐行视频必须先转换成隔行的才能驱动传统的模拟 VCR 或 TV，需要进行非隔行到隔行转换。 很多电脑显示器垂直方向上的刷新频率大约为 75Hz ，而消费类视频垂直方向上的 刷新频率为 25 或 29.97 （30/ 1.001）帧每秒。对于 DVD 和 DTV ，源素材可能仅仅是 24 帧每秒。所以必须进行一定形式的帧频转换。 另外一个比较重要的问题是视频缩放 （video scaling ）。SDTV 和 HDTV 支持多种分 辨力，然而显示器只有一个，分辨力也就固定了。 透明度混合（alpha mixing ）和色度键控（chroma keying ）用来混合多种视频信号 或在视频内加入电脑生成的文字和图像。透明度混合保证了源-源之间的平滑过渡，允 许文字子像素定位，并且限制源传送带宽以简化最终的复合视频信号编码。 因为不存在理想的信源，即便是数字信源也不是理想的，所以经常需要用户可调的 亮度，对比度，饱和度和色度。 舍入考虑 当两个 8 比特数值相乘，我们可以得出一个 16 比特的结果。在一些情况下，出于 硬件实现成本上的考虑，得出的结果必须舍入到低精度数值（例如，16 比特到 8 比特 或 32 比特到 16 比特）。有几种不同的舍入技术：截尾 （truncation)，传统舍入，误差反 馈舍入和动态舍入。 截尾 在每个处理过程中，截尾会丢弃任何的小数部分数据。因此，仅仅经过很少的操作 就会产生很大的误差。这可能在同种颜色区域内产生轮廓。 传统舍入（四舍五入） 传统舍入使用小数数据比特来判断是上舍入还是下舍入。如果小数大于等于 0.5， 则执行上舍入，结果是正数更正，负数更负。如果小数小于 0.5，则执行下舍入，结果 正数正得小点，负数也负得小点。这通过存储余数然后将该余数加入下一个视频采样点 来实现。 误差反馈舍入 误差反馈舍入遵循 “从不丢弃任何东西”的原则。相比简单的截尾方式，这种方法 引入更少的量化误差噪声，更不容易觉察轮廓效应。图7.1 为误差反馈舍入实现的一个 例子，在这个例子中，我们使用了误差反馈，16 比特减小至 8 比特。 yeungleon@ 2 第 7 章 数字视频处理 图 7.1 误差反馈舍入 动态舍入 这种技术（Quantel 注册专利）根据要丢弃的小数的权重来决定 LSB （最低有效位）。 源数据字（word ）被分为两部分，一部分代表最终输出字（word) 的分辨力，另一部分 处理剩下的小数部分数据。小数部分和随机数生成器的输出 （和小数数据有相同的分辨 力）相比较。比较器的输出是一个 1 比特随机模式，以小数数据为权重，并且作为加法 器的进位。在所有的步骤中，只有 LSB 的输出是随机变化的。图 7.2 是动态舍入实现 的一个例子。 图 7.2 动态舍入 SDTV-HDTV （标清-高清） YCbCr 转换 如第3 章所讨论的，SDTV 和HDTV 有不同那个的色度特性。因此，当SDTV（HDTV ） 数据显示在 HDTV （SDTV ）显示器上时，YCbCr 数据要经过处理来补偿不同的色度特 性。 SDTV 到 HDTV Y601CbCr （SDTV）转换到Y709CbCr时，我们可以使用一个 3 ×3 的矩阵： yeungleon@ 第 7 章 数字视频处理