專利名稱：運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔行轉逐行裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔行轉逐行裝置，尤其是一種適用于電視接收機、視頻播放等設備中基于視頻時域空間域的特征分析的運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔行轉逐行裝置。
背景技術：
傳統(tǒng)意義上的模擬復合視頻信號將色度信息調制后疊加在亮度通道上進行傳播/廣播，并且由于電視技術發(fā)展初期對信道帶寬的分配限制，
因此視頻信號以隔行的方式(60或者50赫茲場頻)進行傳輸，接收端通過濾波等處理進行亮色分離，例如我們目前所使用的電視接收機就主要用于進行這方面的處理，并且需要將隔行信號轉換成主流顯示設備能接收的逐行掃描格式(一般為60赫茲幀頻)。當前主流產品中，往往利用二維或者三維的濾波器將模擬復合視頻信號進行亮色分離，然后將解碼后的隔行視頻信號送入專門的隔行轉逐行裝置轉換成逐行格式。這樣對整個系統(tǒng)來說，復合視頻解碼器為了實現(xiàn)更好的亮色分離效果，往往要借助二維或者三維方向的冗余信息進行更好的解碼，這樣就需要采用行/場存儲器對復合視頻進行存儲，而且作為三維梳妝濾波裝置來說，還要計算對應的時間相似度(運動檢測)，用以判決是否可以采用三維方向的優(yōu)化亮色分離；而對于隔行轉逐行裝置，為了獲得更加逼真的視頻，避免圖像細節(jié)邊界的鋸齒缺陷，需要利用時間和空間上的冗余信息進行對應插值，因此也需要對數(shù)據(jù)信息進行行和場的延遲，于此同時，為了正確的進行插值，與三維梳妝濾波中類似需要計算對應的時間相似度(運動檢測)。而現(xiàn)在主流視頻處理產品中，復合視頻解碼和隔行轉逐行一般都作為獨立的模塊進行實現(xiàn)，因此數(shù)據(jù)信息的行場延遲存儲以及復合視頻解碼和隔行轉逐行裝置的運動量檢測需要采用兩套獨立的邏輯方式進行實現(xiàn)，其成本和復雜度都比較高。
本發(fā)明引入一種高性能低成本的運動自適應資源共享的復合視頻解碼和隔行轉逐行的裝置。使得復合視頻解碼器與隔行轉逐行裝置共享行場延遲存儲邏輯以及運動檢測邏輯，減小了硬件實現(xiàn)和應用的復雜度，也使得信號在整個處理過程中信息的無縫共享，減少串行處理中存在的噪聲放大問題。與此同時，該裝置還可以配置成傳統(tǒng)獨立復合視頻解碼器的運行模式，將亮色分離后的亮色分量以隔行形式輸出；或者輸入信號為隔行的分量信號，經過該裝置完成隔行到逐行視頻的轉換
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有模擬復合視頻信號解碼器以及視頻隔行轉逐行裝置產品中系統(tǒng)結構復雜，邏輯冗余并且緊湊程度不夠的問題，提出一種運動自適應資源共享的復合視頻解碼和隔行轉逐行的裝置和處理方法，可以更高質量地完成復合視頻信號的解碼和視頻的隔行轉逐行功能，應用中具有更高可靠性和更低的復雜性。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種運動自適應資源共享的復合視頻解碼和隔行轉逐行的裝置，其中包括
視頻輸入預處理單元，用于將不同信號格式下的視頻信號從各路模數(shù)轉換裝置中引入到先入先出(FIFO)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，并且保證在穩(wěn)定的系統(tǒng)時鐘下勻速采用信號的完整性，將信號從晶振時鐘重采樣到標準的系統(tǒng)工作時鐘速率，以供后續(xù)處理模塊進行處理；
分量視頻/復合視頻/S-video信號同步模塊，該模塊對視頻輸入預處理單元輸出信號進行處理，尋找視頻信號的行、場同步信號以及復合視頻信號和S-Video中的色載波同步信號，通過行場信號鎖相環(huán)電路確定輸入信號的行場格式，并采用色載波鎖相環(huán)對復合視頻信號和S-Video中的色載波分量進行同步，提供對應的解調參考信號。行場格式信號將幫助后續(xù)行場信號延遲線組中各信號的排列；色同步信號鎖相環(huán)還為系統(tǒng)提供更加準確的相對時鐘。當然該同步模塊也負責將非標準信號，如磁帶機的信號、高噪聲廣播信號，無輸入信號等情況下的信號進行糾正，并提供防死鎖同步信號；
分量視頻/復合視頻/S-video信號行場延遲線組，該模塊根據(jù)分量視頻/復合視頻/S-video信號同步模塊中提供的行場同步信息將視頻輸入預處理單元的輸出視頻信號從FIFO和存儲器中取出排列到行場延遲線組中，行場延遲線組系一系列數(shù)據(jù)存儲單元組成，按照標準的存儲器單元的讀寫操作進行讀寫；于此同時，該行場延遲線組也接受從復合視頻解碼器解碼完成的亮色分離信號；
二維/三維動態(tài)降噪單元，該模塊通過對視頻信號行場延遲線中已排列對齊信號的內容進行檢測，區(qū)分空間域(二維)和時間域(三維)的噪聲與視頻本身的細節(jié)，進行降噪；該模塊需要用到視頻內容自適應運動檢測器得到運動量，防止因為三維降噪造成運動視頻的拖尾現(xiàn)象。于此同時還要防止因為二維降噪造成的視頻細節(jié)丟失；
視頻內容自適應運動檢測器，該模塊通過計算分量視頻/復合視頻/S-video信號行場延遲線組中視頻信號(分量視頻/復合視頻/S-video信號)在時間域上是否有運動用于判斷視頻內容的運動特征，判斷得到的運動量分別提供給三維動態(tài)降噪單元、內容/運動量自適應三維梳狀濾波以及色度解調單元以及運動自適應隔行轉逐行單元作為控制信號；
存儲器，用于存放場延遲的視頻信號以及檢測到的運動量信號，場延遲信號用于提供給分量視頻/復合視頻/S-video信號行場延遲線組，而存放的運動量信號用于去除因為快速運動而造成的當前檢測誤差；
二維自適應梳妝濾波器單元，通過檢測視頻圖像空間上的相關性，在當前樣點上下和左右樣點中尋找最優(yōu)的亮色分離對象，其主要用于處理快速運動的視頻內容中的亮色分離，并為三維自適應梳妝濾波提供二維方向的相似度信息作為參考。
內容/運動量自適應三維梳狀濾波以及色度解調單元，該模塊根據(jù)視頻內容自適應運動檢測器提供的運動量信息以及二維自適應梳狀濾波器單元提供的二維方向相似度信息，判斷能否采用三維方向的梳妝濾波結果，并通過模
糊判決獲得最終的三維自適應梳狀濾波亮色分量；通過對色度分量的解調，獲得藍差Cb和紅差Cr色度分量，并送給隔行轉逐行裝置；
Pl場斜角插值模塊，該模塊通過計算隔行視頻信號需要插值點上下兩行圖像的內容獲得延圖像邊沿方向的插值結果(減少鋸齒錯誤)；斜角插值的輸入信號可以是從內容/運動量自適應三維梳狀濾波以及色度解調單元獲得
的分量信號，也可以是從系統(tǒng)外部直接送入的分量信號。
運動自適應隔行轉逐行單元(De-interlacing)，該模塊根據(jù)視頻內容自
適應運動檢測器提供的運動量信息決定所插視頻樣點采用前/后一場中的對應點來獲得還是采用Pl場斜角插值模塊二維插值的結果來獲得； 一般來講，如果當前點位于運動圖像區(qū)域，運動量比較大，則采用Pl場斜角插值模塊二維插值的結果，反之，如果運動量為零，則采用前后場對應點來作為當前點的值，如果處在中間，則采用模糊邏輯方式進行判決；最后獲得逐行的分量視頻信號；
所述視頻輸入預處理單元還包括對不同信號輸入信號模式的檢測、選路以及信號范圍的自適應調整，例如將輸入信號很小時，需要將信號在模擬域或者數(shù)字域放大成后端處理單元能夠認同的數(shù)據(jù)范圍。同時所述視頻輸入預
處理單元還根據(jù)分量視頻/復合視頻/S-video信號同步模塊提供的色載波鎖 相環(huán)路的誤差信號和Clamping環(huán)路的反饋信息調整數(shù)據(jù)的采樣率，從而使得 獲得的視頻數(shù)據(jù)速率為標準格式。
所述分量視頻/復合視頻/S-video信號同步模塊可以在分量視頻和復合 視頻情況下采用共享的部分邏輯，例如行場同步邏輯。
所述二維/三維動態(tài)降噪單元在分量信號輸入時對各個分量分別進行降 噪處理；對于復合視頻信號輸入的情況則對復合視頻信號進行降噪，而對于 S-Video,對亮度分量和調制色分量分別進行降噪。
所述視頻內容自適應運動檢測器中的運動檢測主要基于的信號分為兩種 大的類型，第一種對于復合視頻信號，運動量檢測主要基于同相cvbs信號來 進行，例如對于NTSC制式來說，數(shù)據(jù)點萬一c由(")和數(shù)據(jù)點Z)j由W同相位， 運動量在該兩點信號之間產生(當然也要借助B和C的CVBS經過低通濾波的 結果作為參考)；第二對于分量信號和S二Video，運動量的檢測主要在亮度 通道上進行，色度通道只是作為參考。
所述二維自適應梳妝濾波器單元和所述內容/運動量自適應三維梳狀濾 波以及色度解調單元構成一個運動自適應的三維梳狀濾波器，從復合視頻信 號中分離出亮色和色度分量，其判決過程也給予模糊邏輯進行的，因此可以
克服切換噪聲影響。
所述Pl場斜角插值模塊在實際實現(xiàn)中根據(jù)系統(tǒng)設計的要求可以采用不同插值角度個數(shù)，從而針對不同的應用要求。
所述運動自適應隔行轉逐行單元中也包括電影模式下的pulldown處理， 也即逐行電影幀恢復處理。
因此，本發(fā)明基于視頻時域空間域的特征分析的運動自適應資源共享的 模擬視頻解碼和隔行轉逐行裝置，根據(jù)不同視頻信號輸入格式，在同一套硬 件信號檢測裝置下完成對視頻運動量和空間相似度的檢測，完成三維運動自 適應梳狀濾波器和三維運動量自適應隔行轉逐行處理的功能，并且采用基于 模糊邏輯算法，既可以保證實際應用當中各種類型如靜止、慢動、快速運動 圖像在解碼和隔行轉逐行處理過程中的高度細節(jié)保持，又能保證運動圖像不 出現(xiàn)鋸齒和梳狀濾波的亮色串擾錯誤。更加關鍵的是該發(fā)明能夠做到同一套 硬件邏輯基礎上的資源共享，減小了系統(tǒng)成本；同時，對三維運動自適應梳 狀濾波以及三維運動自適應隔行轉逐行處理各項指標的獨立調整，不必作某 些指標間的互相讓步。
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖i為本發(fā)明運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔行轉逐行裝置系 統(tǒng)框圖。
圖2為本發(fā)明視頻信號各種信號格式下行場延遲線后的樣點分布圖。 圖3為本發(fā)明存儲器外部數(shù)據(jù)讀寫接口圖。圖4為本發(fā)明Pl場斜角插值模塊中空間上樣點分布圖。
具體實施例方式
本發(fā)明根據(jù)不同視頻信號輸入格式，在同一套硬件信號檢測裝置下完成 對視頻運動量和空間相似度的檢測，完成三維運動自適應梳狀濾波器和三維 運動量自適應隔行轉逐行處理的功能，獲得標準顯示設備能夠識別的逐行或 者隔行高質量分量信號。本發(fā)明運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔行 轉逐行裝置尤其是對于圖像質量要求較高的消費類電子視頻中隔行視頻向逐 行視頻轉換中，既可以保證靜止、慢動、快速運動圖像在解碼和隔行轉逐行 處理過程中的高度細節(jié)，又能保證運動圖像不出現(xiàn)鋸齒和梳狀濾波的亮色串 擾錯誤，并且可以給用戶進行方便配置的高性價比運動自適應視頻隔行轉逐 行方法。特別適用于電視接收機、視頻播放等設備。
如圖1所示，本發(fā)明運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔行轉逐行 裝置包括視頻輸入預處理單元l;分量視頻/復合視頻/S-video信號同步模 塊2，根據(jù)單元1的輸出信號進行信號格式檢測，并輸出檢測信息；分量視 頻/復合視頻/S-video信號行場延遲線組3，接收分量視頻/復合視頻 /S-video信號同步模塊2提供的檢測信息；二維/三維動態(tài)降噪單元4，進行 基本的視頻信號降噪和預處理；視頻內容自適應運動檢測器5，提供運動量 信息；存儲器6負責視頻數(shù)據(jù)以及運動量信號的存取與讀寫；二維自適應梳 妝濾波器單元7通過空間域相關性檢測獲得空間域亮色分離的優(yōu)化解；內容/運動量自適應三維梳狀濾波以及色度解調單元8，根據(jù)視頻內容自適應運動 檢測器5提供的運動量信息，采用模糊判決方式決定三維運動量自適應的梳
狀濾波結果，并進行色度分量的解調；Pl場斜角插值模塊9，根據(jù)視頻信號 空間相關性按照角度方向進行插值，以減少運動圖像的鋸齒；運動自適應隔 行轉逐行單元(De-interlacing) 10，根據(jù)視頻內容自適應運動檢測器5提供 的運動量信息，進行運動自適應隔行轉逐行的信號處理，從而得到標準的逐 行視頻信號輸出。
視頻輸入預處理單元1用于將不同信號格式下的視頻信號從各路模數(shù)轉 換裝置中弓I入到先入先出(FIFO)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，并且保證在穩(wěn)定的系統(tǒng)時 鐘下勻速采用信號的完整性。這里可以識別的信號包括復合視頻信號 cvbs，S-video信號，以及三路分量信號YpbPr。在同一時鐘發(fā)生器提供的系 統(tǒng)時鐘下，模數(shù)轉換器得到的數(shù)字信號存在先入先出(FIFO)系統(tǒng)。多極濾 波器用于從系統(tǒng)絕對時鐘向標準鎖相時鐘的轉換。對于模擬復合視頻信號以 及S-video信號，系統(tǒng)往往將色載波鎖相環(huán)作為標準鎖相時鐘發(fā)生器，對于 分量信號，往往采用行同步鎖相環(huán)作為標準鎖相時鐘發(fā)生器，因此，視頻輸 入預處理單元1與分量視頻/復合視頻/S-video信號同步模塊2組成一個閉 環(huán)的反饋系統(tǒng)。
分量視頻/復合視頻/S-video信號同步模塊2，根據(jù)視頻預處理單元1 輸出信號進行處理，并從中尋找視頻信號的行、場同步信號以及復合視頻信 號和S-Video中的色載波同步信號，通過行場信號鎖相環(huán)電路確定輸入信號的行場格式，并采用色載波鎖相環(huán)對復合視頻信號和S-Video中的色載波分 量進行同步，提供對應的解調參考信號。行場格式信號將幫助后續(xù)行場信號 延遲線組中各信號的排列；色同步信號鎖相環(huán)還為系統(tǒng)提供更加準確的相對 時鐘，因此被稱為標準鎖相時鐘發(fā)生器。對于行同步信號和場同步信號的提 取，也同樣由對應的行同步鎖相環(huán)和場同步鎖相環(huán)來完成，只是根據(jù)不同制 式以積極針對不同輸入信號格式輸出不同的激勵。模擬復合視頻信號以及 S-video的行場同步最為準確的時鐘由色同步信號鎖相環(huán)提供，而分量信號 的系統(tǒng)準確時鐘則主要由行同步信號來提供，對于標清信號和高清信號的同 步波形的不同，同步處理的相關檢測也有所不同；對于非標準信號，如磁帶 機快進慢放以及暫停的信號、高噪聲廣播信號，無輸入信號等情況下的信號 進行識別和糾正，并提供防死鎖同步信號。
分量視頻/復合視頻/S-video信號行場延遲線組3，根據(jù)分量視頻/復合 視頻/S-video信號同步模塊中提供的行場同步信息將視頻輸入預處理單元的 輸出視頻信號從視頻輸入預處理單元1FIF0和存儲器中取出排列到行場延遲 線組中。行場延遲線組系一系列數(shù)據(jù)存儲單元組成，按照標準的存儲器單元 的讀寫操作進行讀寫，例如，NTSC制式。系統(tǒng)采用2倍(2X)采樣率，每行 視頻有1716個樣點，奇場為263行，偶場有262行，場頻近似60赫茲；而 同樣在2倍(2X)采樣率下PAL制式，每行視頻有1728個樣點，奇場為313 行，偶場有312行，場頻近似50赫茲。為了方便描述，對于復合視頻信號當 前場的當前點信號表示為B」vfe(")，當前幀中鄰近行數(shù)據(jù)緩沖中的信號分別表示為5 —top2—cW^A^jB—Zopl—cvZwl("X 5 —6ofl("X5 — 6of2("X前面幾幀對應當前 行緩沖中的數(shù)據(jù)分別表示成C—c由(")^—c由(")^ —c由(")…等；對于分量信
號，需要對三路信號分別進行存儲和讀寫操作，對于當前行緩沖中的亮色信 號分貝表示成5J"蹈(")^ — C60(")，當前場上下行對應點分別表示為 Z — to/ — Zw廳("X X—/op — C60(")， Z—6of — "wa("、 Z _ 6of — C60("),前面——頓對應 點的分量分別表示成C一Z"/^(^C —C60(");需要說明的是，對于外部存儲器 的讀寫控制，往往要考慮整個系統(tǒng)中其它端口對存儲器的讀寫指令的調度， 因此往往需要一個統(tǒng)一的存儲器控制器來實現(xiàn)，本發(fā)明的運動自適應資源共 享的模擬視頻解碼和隔行轉逐行裝置通過對硬件邏輯的共享，因此有效降低 了對存儲器讀寫需求的帶寬要求，使得整個系統(tǒng)更加易于設計。
二維/三維動態(tài)降噪單元4，通過對視頻信號行場延遲線中己排列對齊信 號的內容進行空間相關性檢測，以及視頻內容自適應運動檢測器5提供時間 域的運動分量，從而區(qū)分空間域(二維)和時間域(三維)的噪聲與視頻本 身的細節(jié)，進行降噪。該模塊需要用到視頻內容自適應運動檢測器5得到運 動量，可以防止因為因為三維降噪造成運動視頻的拖尾現(xiàn)象；與此同時，通 過空間相關性檢測可以防止因為二維降噪造成的視頻細節(jié)丟失；降噪后得到 的視頻信號進行相應的梳狀濾波(模擬復合視頻信號的亮色分離解碼)以及 隔行轉逐行的信號處理。
視頻內容自適應運動檢測器5，通過計算分量視頻/復合視頻/S-video信號行場延遲線組中視頻信號(分量視頻/復合視頻/S-video信號)在時間 域上是否有運動用于判斷視頻內容的運動特征，判斷得到的運動量分別提供 給三維動態(tài)降噪單元4、內容/運動量自適應三維梳狀濾波以及色度解調單元 8以及運動自適應隔行轉逐行單元10作為控制信號。運動檢測的基本思路基 于的信號分為兩種大的類型第一種對于模擬復合視頻信號CVBS，運動量檢 測主要基于同相cvbs信號來進行。例如對于NTSC制式來說，數(shù)據(jù)點5一cv^W 和數(shù)據(jù)點Z)一a^(")同相位，運動量在該兩點信號之間產生(當然也要借助B 和C的CVBS經過低通濾波的結果作為參考)。又例如，根據(jù)視頻信號的時間
同相信號差分量
<formula>formula see original document page 18</formula>同時根據(jù)對視頻信號的特征分析，計算出對應各個分量的參數(shù)設置，如Dw(")， ZV(w)， W的加權系數(shù)，因此可以理解為對視頻特征的參數(shù) (WA"(")，》("),^0，"")，...)， 一般來講，這些特征主要表現(xiàn)為圖像中的亮度 細節(jié)程度，色度帶寬，全局運動特征等等，從而決定了各個分量加權系數(shù)的
域基礎差分量如低通部分絕對差
雕 ("U W丄
對于高頻分量的運動量誤差定義為:值；最終得出用于決定時間域相似度的控制量——運動量MfW ，例如一種
簡單的定義方式為；
《(")=cd.( (")-el) + or2. (m) - s2) + o:3. (￡>w (n) - e3)
第二對于分量信號和S=Video，運動量的檢測主要在亮度通道上進行， 色度通道只是作為參考，但與模擬復合視頻情況下運動量的檢測一樣，需要 考慮到視頻內容的特征，從而確定對應的加權系數(shù)"和s;
M: (w) = " — — /w附a(w) - C—/m腦(w)1 ￡/)/r — f)
最終的運動量決定于
力(《( )^:( )) 3￡)畫6 Af廣(")=/; (Mt* (")> M; ("))￡>e — int eWac/"g
存儲器6，用于存放場延遲的視頻信號以及檢測到的運動量信號，場延 遲信號用于提供給分量視頻/復合視頻/S-video信號行場延遲線組，而存放 的運動量信號用于去除因為快速運動而造成的當前檢測誤差。這些存儲器物 理實現(xiàn)上往往采用外部的標準存儲器，并通過存儲器讀寫控制器來與芯片內 部邏輯協(xié)同工作；實際應用中，通過存儲器讀寫控制器將行緩沖中得到的信 號寫入到外部存儲器中，并從存儲器中將前面對應場和幀的數(shù)據(jù)讀出放入到 行緩沖中來。對于運動量的存儲與讀寫，也采用類似視頻數(shù)據(jù)的方式進行。 如圖3所示存儲器外部數(shù)據(jù)讀寫接口圖存儲器寫端將復合視頻信號通過行 延遲后寫入到存儲器，并且將當前行緩沖中的亮度、色度信息5J"附fl(")^一C60(")以及運動量信息寫入到存儲器中，這些寫操作通過讀寫 控制器與存儲器通信，以保證數(shù)據(jù)的完整性；而存儲器另外一端則將存儲器 經過場延遲的視頻信號和運動量信息取出來，排列到對應的行緩沖器中，為 對應模塊所用。
二維自適應梳妝濾波器單元7,通過檢測視頻圖像空間上的相關性，在 當前樣點上下B—鄉(xiāng)2 —cvfc(4 啤l—cv^l("、萬—6od(4 5_6"2(4和左右樣點 5 —cv&("土ifc)中尋找最優(yōu)的亮色分離對象，其主要用于處理快速運動的視頻內 容中的亮色分離，根據(jù)不同的信號制式(NTSC， PAL等)相鄰樣點之間的相 似度S(")計算和亮色分離梳妝濾波有所不同，但是都將得到對應的亮色分離 結果表示為
其中，5(") = /自(^("))&)表示空間相似度，A為該方向上的衰減系數(shù)。
衰減系數(shù)A取決于當前樣點的區(qū)域，例如，對于細節(jié)較多的紋理區(qū)域，A可 以使得&(")對噪聲更加穩(wěn)定；當然，對于不同的制式來說，相似度^(")的 計算也不相同；空間相似度信息S(")同時為三維自適應梳妝濾波提供二維方 向的相似度信息作為參考。
內容/運動量自適應三維梳狀濾波以及色度解調單元8，三維梳狀濾波得 出的亮度和色度分量為y _ " 一 c由(")+ C 一 cvfo(") H
C _ j"5 _ cvfe朋(")一 C 一 cvfo朋(") ATSC
根據(jù)視頻內容自適應運動檢測器提供的運動量信息Mf"1")以及二維自
適應梳狀濾波器單元提供的二維方向相似度信息S(")，判斷能否采用三維方
向的梳妝濾波結果，并通過模糊判決獲得最終的三維自適應梳狀濾波亮色分
量；例如，進行二維模糊控制計算得到三維梳狀濾波和空間濾波的加權可靠
度^(") = /細證(一),^廣1"))，該模糊函數(shù)與S(")近似呈弱正比關系，與
Mj")呈強烈反比關系，最終的亮度色度分量為-
乙p, (") = ; (") L (") + (卜；("))'L (">' C峙,(")=C3D(")+ (1 - C2D(">
通過對色度分量的解調，獲得藍差Cb和紅差Cr色度分量，并送給隔行 轉逐行裝置，解調的基本形式為'
^C6(")-辟(C沖,(").si如))t
Pl場斜角插值模塊9，如圖4所示，該模塊通過計算隔行視頻信號需要 插值點上下兩行圖像的內容獲得延圖像邊沿方向的插值結果，可減少鋸齒錯 誤；斜角插值的輸入信號可以是從內容/運動量自適應三維梳狀濾波以及色度 解調單元獲得的分量信號，也可以是從系統(tǒng)外部直接送入的分量信號。斜角 插值模塊主要是獲得運動視頻內容情況下具有光滑邊沿的逼真圖像。這里的 斜角檢測往往通過計算各個角度方向亮度的相似度，并對該相似度的檢測信息進行水平濾波后求極值[&, (40 Oint (")] = L (X —Z — 6o,(")， ^ (A:)>, *表示 各個方向。PI場斜角插值模塊在實際實現(xiàn)中根據(jù)系統(tǒng)設計的要求可以采用不 同插值角度個數(shù)，從而針對不同的應用要求； 一般來講，插值的角度數(shù)越多， 對小角度邊界的去鋸齒效應就越強，但對角度檢測的穩(wěn)定性要求也越高，因 此系統(tǒng)復雜度也越高。
運動自適應隔行轉逐行單元(De-inter lac ing) 10 ，該模塊根據(jù)視頻內容 自適應運動檢測器提供的運動量信息決定所插視頻樣點采用前/后一場中的 對應點來獲得還是采用PI場斜角插值模塊二維插值的結果[乙(^C60^w"來 獲得； 一般來講，如果當前點位于運動圖像區(qū)域，運動量比較大，則采用Pl 場斜角插值模塊二維插值的結果，反之，如果運動量為零，則采用前后場對 應點來作為當前點的值，如果處在中間，則采用模糊邏輯方式進行判決；最 后獲得逐行的分量視頻信號；這里模糊控制量主要由運動量Mf(")以及斜角
插值中角度相似度^("來決定；U")=/ OT(^(4Mf("));該模糊函數(shù)與
A,(w)近似呈弱正比關系，與Mf(")呈強烈反比關系，最終的X點的結果為
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運動自適應隔行轉逐行單元中也包括電影模式下的pulldown處理，也即 逐行電影幀恢復處理；針對不同的制式(NTSC，PAL等)，不同幀率下的 pulldown處理方式有所不同。
因此，本發(fā)明運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔行轉逐行裝置和實現(xiàn)方法，通過對視頻內容的分離，包含對信號的降噪、特征分析等，在同 一套硬件架構下同時實現(xiàn)對模擬復合視頻信號的解碼，隔行轉逐行信號處理， 獲得優(yōu)質的彩色視頻圖像，而不增加任何附加開銷；該發(fā)明的裝置特別適用 于電視接收機中的針對模擬復合視頻信號的解碼和處理。
最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制， 盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當 理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技 術方案的精神和范圍。
權利要求
1.運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔行轉逐行裝置，其中包括視頻輸入預處理單元，用于將不同信號格式下的視頻信號從各路模數(shù)轉換裝置中引入到先入先出(FIFO)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，并且將信號從晶振時鐘重采樣到標準的系統(tǒng)工作時鐘速率，以供后續(xù)處理模塊進行處理；分量視頻/復合視頻/S-video信號同步模塊，對根據(jù)視頻預處理單元輸出信號進行處理，尋找視頻信號的行、場同步信號以及復合視頻信號和S-Video中的色載波同步信號，通過行場信號鎖相環(huán)電路確定輸入信號的行場格式，并采用色載波鎖相環(huán)對復合視頻信號和S-Video中的色載波分量進行同步，提供對應的解調參考信號；分量視頻/復合視頻/S-video信號行場延遲線組，根據(jù)分量視頻/復合視頻/S-video信號同步模塊中提供的行場同步信息將視頻輸入預處理單元的輸出視頻信號從FIFO和存儲器中取出排列到行場延遲線組中；二維/三維動態(tài)降噪單元，通過對視頻信號行場延遲線中已排列對齊信號的內容進行檢測，區(qū)分空間域(二維)和時間域(三維)的噪聲與視頻本身的細節(jié)，進行降噪；視頻內容自適應運動檢測器，通過計算分量視頻/復合視頻/S-video信號行場延遲線組中分量視頻/復合視頻/S-video信號在時間域上是否有運動來判斷視頻內容的運動特征，得到運動量信號；存儲器，用于存放場延遲的視頻信號以及檢測到的運動量信號，場延遲信號用于提供給分量視頻/復合視頻/S-video信號行場延遲線組，而存放的運動量信號用于去除因為快速運動而造成的當前檢測誤差；二維自適應梳妝濾波器單元，通過檢測視頻圖像空間上的相關性，在當前樣點上下和左右樣點中尋找最優(yōu)的亮色分離對象，并可提供二維方向相似度信息；內容/運動量自適應三維梳狀濾波以及色度解調單元，根據(jù)視頻內容自適應運動檢測器提供的運動量信息以及二維自適應梳狀濾波器單元提供的二維方向相似度信息，判斷能否采用三維方向的梳妝濾波結果，并通過模糊判決獲得最終的三維自適應梳狀濾波亮色分量，通過對色度分量的解調，獲得藍差Cb和紅差Cr色度分量，并送給隔行轉逐行裝置；P1場斜角插值模塊，通過計算隔行視頻信號需要插值點上下兩行圖像的內容獲得延圖像邊沿方向的插值結果；以及運動自適應隔行轉逐行單元(De-interlacing)，根據(jù)視頻內容自適應運動檢測器提供的運動量信息決定所插視頻樣點采用前/后一場中的對應點來獲得還是采用P1場斜角插值模塊二維插值的結果來獲得；最后獲得逐行的分量視頻信號。
2.如權利要求1所述的一種運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔行 轉逐行裝置，所述視頻輸入預處理單元保證在穩(wěn)定的系統(tǒng)時鐘下勻速采用信號的完整性，將信號從晶振時鐘重采樣到標準的系統(tǒng)工作時鐘速率，以供后 續(xù)處理模塊進行處理。
3. 如權利要求1或2所述的一種運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和 隔行轉逐行裝置，所述視頻輸入預處理單元還包括對不同信號輸入信號模式 的檢測、選路以及信號范圍的自適應調整。
4. 如權利要求1或2所述的一種運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和 隔行轉逐行裝置，所述視頻輸入預處理單元還根據(jù)分量視頻/復合視頻 /S-video信號同步模塊提供的色載波鎖相環(huán)路的誤差信號和Clamping環(huán)路 的反饋信息調整數(shù)據(jù)的釆樣率，從而使得獲得的視頻數(shù)據(jù)速率為標準格式。
5. 如權利要求1所述的一種運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔行 轉逐行裝置，所述分量視頻/復合視頻/S-video信號同步模塊的色同步信號 鎖相環(huán)還為系統(tǒng)提供更加準確的相對時鐘，也可將非標準信號進行糾正，并 提供防死鎖同步信號。
6. 如權利要求1或5所述的一種運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和 隔行轉逐行裝置，所述分量視頻/復合視頻/S-video信號同步模塊可以在分 量視頻和復合視頻情況下采用共享的部分邏輯。
7. 如權利要求6所述的一種運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔行 轉逐行裝置，所述共享的部分邏輯為行場同步邏輯。
8. 如權利要求1所述的一種運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔行 轉逐行裝置，所述行場延遲線組由一系列數(shù)據(jù)存儲單元組成，按照標準的存儲器單元的讀寫操作進行讀寫。
9. 如權利要求1或8所述的一種運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和 隔行轉逐行裝置，所述行場延遲線組同時也接受從復合視頻解碼器解碼完成 的亮色分離信號。
10. 如權利要求1所述的一種運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔 行轉逐行裝置，所述二維/三維動態(tài)降噪單元在分量信號輸入時對各個分量分 別進行降噪處.理；在復合視頻信號輸入時對復合視頻信號進行降噪；而 S-Video信號輸入時，對亮度分量和調制色分量分別進行降噪。
11. 如權利要求1所述的一種運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔 行轉逐行裝置，所述二維/三維動態(tài)降噪單元從視頻內容自適應運動檢測器得 到運動量。
12. 如權利要求1所述的一種運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔 行轉逐行裝置，所述視頻內容自適應運動檢測器中的運動檢測主要基于的信 號主要分為兩種類型，第一種對于復合視頻信號，運動量檢測主要基于同相 cvbs信號來進行；第二種對于分量信號和S-Video信號，運動量的檢測主要在亮度通道上進行。
13. 如權利要求1所述的一種運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔 行轉逐行裝置，所述二維自適應梳妝濾波器單元和所述內容/運動量自適應三 維梳狀濾波以及色度解調單元構成一個運動自適應的三維梳狀濾波器，從復 合視頻信號中分離出亮色和色度分量，其判決過程也給予模糊邏輯進行。
14. 如權利要求1所述的一種運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔 行轉逐行裝置，所述P1場斜角插值模塊的斜角插值輸入信號可以是從內容/ 運動量自適應三維梳狀濾波以及色度解調單元獲得的分量信號，也可以是從 系統(tǒng)外部直接送入的分量信號。
15. 如權利要求14所述的一種運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔 行轉逐行裝置，所述P1場斜角插值模塊可以采用不同插值角度個數(shù)。
16. 如權利要求1所述的一種運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔 行轉逐行裝置，如果當前點位于運動圖像區(qū)域，運動量比較大，則所述運動 自適應隔行轉逐行單元采用P1場斜角插值模塊二維插值的結果，反之，如果 運動量為零，則所述運動自適應隔行轉逐行單元采用前后場對應點來作為當 前點的值，如果處在中間，則釆用模糊邏輯方式進行判決。
17. 如權利要求16所述的一種運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔 行轉逐行裝置，所述運動自適應隔行轉逐行單元中也包括電影模式下的逐行 電影幀恢復處理。
全文摘要
運動自適應資源共享的模擬視頻解碼和隔行轉逐行裝置，包括視頻輸入預處理單元；分量視頻/復合視頻/S-video信號同步模塊；分量視頻/復合視頻/S-video信號行場延遲線組；二維/三維動態(tài)降噪單元；視頻內容自適應運動檢測器；存儲器模塊以及其對應的讀寫控制器；二維自適應梳妝濾波器單元；內容/運動量自適應三維梳狀濾波以及色度解調單元；P1場斜角插值模塊；運動自適應隔行轉逐行單元。本發(fā)明既可以保證運動圖像的高度細節(jié)和保真度，又能保證靜止圖像的完全亮色分離，并且可以對各個模塊進行方便獨立配置。
文檔編號H04N9/78GK101540849SQ20081003478
公開日2009年9月23日 申請日期2008年3月19日 優(yōu)先權日2008年3月19日
發(fā)明者(請求不公開姓名) 申請人:上海威璞電子科技有限公司