白皮书
使用 FPGA 实现高清晰视频去隔行功能
2009 年 10 月, 1.0 版 1
WP-01117-1.0
本白皮书介绍各种去隔行技术,以及怎样使用
Altera
的视频和图像处理
IP
包来实现这些技术。采用视频设
计方法,设计人员在实现不同的去隔行算法时,能够综合考虑各种硬件方案。
引言
开发去隔行算法是为了解决一个老问题:模拟电视的隔行视频必须进行转换才能在当今数字电视上显示。
隔行视频是每秒 50/60 连续场,每一场只传送一半的扫描行,这些行显示在视频的每一帧中。对于以前采用
阴极射线管 (CRT) 的显示技术,隔行视频是一种基本压缩方法。
今天,去隔行是重要的视频处理功能,很多系统都需要它。大部分视频内容采用了隔行格式,而 LCD 或者
等离子体等所有新出现的显示器几乎都需要逐行视频输入。但是,去隔行功能本质上非常复杂,没有一种
算法能够产生完美的逐行图像。
背景
在隔行视频中,一帧视频被分成两场,一场含有偶数行扫描线,一场含有奇数行扫描线。然而,为了能够
在 LCD 或者等离子体显示器上显示任意的隔行视频,必须进行去隔行处理。所有新出现的显示器都是逐行
的,每一帧被压缩为一组像素 ( 例如, 1920 x 1080)。图1显示了一帧中的象素是怎样组成两个场的。每一
场都记录了在时间上分开的象素值。
图 1. 含有一帧视频的两个隔行场
如果假设每秒 30 帧 (fps),即每秒 60 场,那么,第 0 场是在时间 “t”,第1场是在时间“t + 1/60”。由于
在略有不同的时间间隔上对场进行记录,因此,无法将两个场连起来为运动视频产生逐行帧。去隔行技术
之所以复杂,是因为需要估算并补偿可能出现的每秒 1/60 的运动图像。
基本去隔行技术
基本上,去隔行是处理隔行帧流,将其转换为逐行帧流的过程。两种基本的去隔行方法通常被称为 “单场
插值”法和 “场合并”法。
采用 “单场插值”去隔行法,每一场自己可以变成视频帧,因此, 29.97-fps 隔行 NTSC 剪辑视频流变成了
59.94-fps 的逐行帧。由于每一场只有整个帧一半的扫描线,因此,必须进行插值处理来构成丢失的扫描线。
Field 1
Field 2
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