在高清顯示器上優(yōu)化標(biāo)清視頻

圖5：色度路徑中殘余的亮度信號(hào)造成串色偽像。

梳狀濾波器自身的信號(hào)延遲功能造成了相長(zhǎng)干擾和相消干擾。梳狀濾波器的頻率響應(yīng)由一系列均勻間隔的尖峰信號(hào)組成，呈梳子形狀。與陷波濾波器和帶通濾波器相比，2D梳狀濾波器可提供更高的視頻解碼器性能(圖6)。

圖6：三行2D梳狀濾波器將采用輸入-輸出一行延遲。

2D梳狀濾波器的工作原理是：如果圖像目標(biāo)行的上下存在類(lèi)似幾行，色度和亮度就可以更徹底地分離。

在NTSC(美國(guó)國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì))制式下，色度正弦波信號(hào)逐行發(fā)生180°變化。任意兩個(gè)連續(xù)行相加，亮度內(nèi)容加倍，色度內(nèi)容抵消。相反，如果減去兩行，亮度內(nèi)容抵消，色度內(nèi)容加倍。例如，對(duì)于全畫(huà)面顏色條，每個(gè)活動(dòng)行在視覺(jué)上是一樣的。在給定的信號(hào)電平上，每行的亮度內(nèi)容相同。除了相位變化，每行的色度內(nèi)容也相同。

視頻解碼器(如ADI公司的解碼器)采用五行2D梳狀濾波器，能夠?yàn)镹TSC制式和PAL(逐行倒相)制式信號(hào)源提供更好的性能。根據(jù)圖像的復(fù)雜性，梳狀處理器必須確定是否要將當(dāng)前行與下一行或上一行結(jié)合。

梳狀處理器不能對(duì)某些圖像進(jìn)行任意行組合，此時(shí)可切入當(dāng)前行。自適應(yīng)2D梳狀視頻解碼器能夠提供可接受的性能水平。但是，連續(xù)行不同時(shí)，2D梳狀濾波器不能正常工作，并轉(zhuǎn)向陷波濾波器，將該行區(qū)域的亮度與色度分離。

雖然在未產(chǎn)生圖像偽像或帶寬限制的情況下(這會(huì)轉(zhuǎn)化為低反差圖像)，成功實(shí)現(xiàn)亮度和色度分離非常重要，但是視頻信號(hào)的許多其他方面，如不良時(shí)基或非標(biāo)準(zhǔn)弱射頻信號(hào)也會(huì)帶來(lái)很多挑戰(zhàn)。

小型CRT顯示器可接受的偽像或圖像缺陷，對(duì)于新一代等離子顯示器和液晶顯示器而言則無(wú)法接受。因?yàn)殡S著分辨率提高、尺寸和顯示器對(duì)比度增大，即使是很小的圖像缺陷也會(huì)很明顯。

自適應(yīng)3D梳狀濾波器技術(shù)

高清(HD)信號(hào)源、數(shù)字接口以及高分辨率顯示器能夠帶來(lái)出色的視覺(jué)體驗(yàn)。不過(guò)，通過(guò)頻道切換或輸入，用戶(hù)看到的可能是美麗的高清圖像，也可能是傳統(tǒng)的復(fù)合視頻廣播(CVBS)。借助高品質(zhì)自適應(yīng)3D梳狀濾波器技術(shù)，標(biāo)清(SD)復(fù)合視頻圖像的質(zhì)量獲得了顯著改善(圖7)。

圖7：內(nèi)置3D梳狀濾波器的解碼器的典型架構(gòu)。

3D梳狀濾波器類(lèi)似于2D梳狀濾波器，通過(guò)某些行的像素組合來(lái)分離亮度和色度。兩者的主要區(qū)別是：2D梳狀濾波器組合圖像連續(xù)行的像素，而3D梳狀濾波器把當(dāng)前行的像素與圖像延時(shí)狀態(tài)下同一行中的像素組合(圖8)。

圖8：自適應(yīng)內(nèi)置3D梳狀濾波器的解碼器的結(jié)果(a)明顯優(yōu)于內(nèi)置2D梳狀濾波器的解碼器(b)。

3D梳狀視頻解碼方案能夠提供出色的視頻畫(huà)質(zhì)。這種方法能從根本上消除不良圖像偽像，如點(diǎn)蠕動(dòng)、“掛點(diǎn)”和串色。

此外，歸功于3D梳狀視頻解碼的亮度和色度分離方式，該方法能保持亮度和色度數(shù)據(jù)包的全部帶寬。

全亮度帶寬保留了高頻內(nèi)容，提供的圖像清晰鮮明，從而使用戶(hù)能區(qū)分微小的細(xì)節(jié)。全色度帶寬則確保顏色更明亮、更清晰。

2D梳狀視頻解碼主要處理鄰近的活動(dòng)視頻行，對(duì)其進(jìn)行分析，或者既處理又分析，而3D梳狀處理則進(jìn)行幀到幀的視頻像素信息比較(圖9)。它對(duì)當(dāng)前幀的數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)器中的上一幀數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

圖9：NTSC制式的典型幀序列展示了3D梳狀濾波技術(shù)。

如果同時(shí)添加兩個(gè)幀，每個(gè)像素的色度信息抵消，而亮度像素?cái)?shù)據(jù)加倍。同樣，如果前一幀減去當(dāng)前幀，亮度像素?cái)?shù)據(jù)抵消，而色度信息加倍。

盡管3D梳狀濾波處理存在很多優(yōu)勢(shì)，但設(shè)計(jì)人員仍必須解決其性能局限性和一些挑戰(zhàn)。3D梳狀濾波器能讓圖像的亮度和色度完美分離，而傳統(tǒng)的2D梳狀濾波器或陷波濾波器達(dá)不到這種效果。