应用于平板电视 HQV技术原理简介

    HQV是美国Silicon Optix 公司开发的一组视频优化技术，它最早源于美国军方巡航导弹的图像处理导航技术，后被开发转为民用而逐步商业化。经过20 年不断完善和提高而制成芯片，它可以被广泛应用在节目制作、高端影音处理和高档终端显示设备中，被称为好莱坞质量的视频(Hollywood Quality Video, HQV) 处理方案。

    之前，HQV主要应用于修复胶片、胶磁转换中的去污点和划痕，典型产品是视频处理器。随着视频格式的不断丰富，HQV也正被逐步应用于电视信号的格式转换以及DVD节目制作。 

    经证实，得到HQV技术处理后的图像质量能得到有效提升，继于诸多高端投影机上取得成功应用之后，它在高端平板电视接收显示产品中也得到应用。像厦华的HQ系列液晶电视，它就把HQV 作为核心图像处理芯片，在隔行-逐行转换、图像降噪和标清/高清格式变换等方面均有良好的表现。

    据了解，HQV是目前业界最高端视频图像处理芯片之一，具有高达1×10exp（12）次/秒的处理能力，能以动态自适应的方式进行点对点的像素检测与处理，能够最大化地提升画面细节表现，并消除噪点，进而完美地将标清画面转化为高清画质。

平板电视视频格式转换原理

    之前，视频信号格式变换电路主要是这样的：一行信号或一场信号被重复使用，低速写入，高速被读出。不过，由于电视图像是运动图像，而且图像运动的速度和方向是随机的，上述方法被没法对原来的运动图像进行任何处理，因此经过简单视频信号格式变换后的图像质量就显得不够平滑，甚至还会存在帧差效应，并有可能形成图像拖尾，使图像边缘模糊，更会影响重显图像质量。

    而最新研制的视频信号处理集成电路则大多采用快速运动补偿技术和高速运动图像处理技术，这样，它就能对运动图像进行高速存储、插值运算和补偿。而且还可以有效减小运动图像因场差效应造成的边缘锯齿化，使显示图像变得更加自然。

    首先，我们来看插值算法的原理。先用两个场存储器把奇、偶两场信号存储起来，取本场中垂直相邻的像素A 和B ，再加上前一场中与该像素在时间上相邻的像素C，并找出这三个像素的亮度中间值。如果像素A、B、C的亮度值递减，B就可以被认为是亮度的中间值，这个中间值并不是平均值，而是A B C这三个像素中居中的亮度值。

    我们再给出另一组像素A′、B′、C′，新的插入行信号就是采用这一方法生成的。在静态图像中，像素C的值就是中间值。而运动图像中，本场内相邻像素的相关性加大，即像素A 和B 的值比较接近，中间值便不可能是像素C的值，于是就实现了场内的运动图像内插，从而避免出现水平运动图像的锯齿形失真。

    在运动图像的垂直和水平方向使用上述方法，内插像素可以取得较好的效果。但在运动图像的斜线方向，较好的内插图像像素却不容易实现。为此，我们必须寻找新的运动图像插值算法。

    我们可以利用前、后场某插入位置像素的大小和运动矢量，从而计算出新像素的大小。在进行格式变换前，首先要确定输入信号和输出信号的显示格式，并计算出输出像素的显示时钟频率。

    这种视频信号格式变换电路具有独立的水平、垂直图像格式变换功能，每帧图像的线数（垂直方向的像素数）、每秒的图像帧数（刷新频率）和水平方向的像素数之间互不相关，格式变换就显得更为灵活，这也就新的视频信号格式变换。

    视频信号格式变换主要完成以下工作：

    一、垂直方向的格式变换，表示一帧图像垂直方向像素数或有效行数的增减；

    二、水平方向的格式变换，表示一行图像水平方向像素数的增减；

    三、图像帧频（刷新频率）变换，表示每秒重显帧数的增减。

    我们知道，只要输入/输出信号格式不同，我们就必须对其进行格式变换，这样才能满足显示格式要求。而先进的格式变换电路也可以完成去隔行效应，减小行间闪烁。为了正确实现格式变换，我们还得通过锁相环使输出像素显示时钟频率，进而同输入像素数据率同步工作。

    在进行内插图像处理时，我们首先根据连续两帧信号的差值，确定原始图像是静止图像还是运动图像。如果帧差信号为零，就形成了静止图像，我们便能用相邻的奇、偶场信号生成新的逐行信号；

    如果帧差信号不为零，且超过某个阈值，这就形成了运动图像，运动图像采用具有运动补偿的内插法形成新的内插行图像信号。

HQV视频格式转换

HQV 视频格式转换

    基于像素处理的隔行-逐行转换

    通常情况下，两场图像没有变化时直接合并两场信号，一旦出现任何运动，就会丢失一半数据。所以，静态的图形很清晰，但运动图像则会比较模糊。

    HQV就采用基于运动像素补偿的方法，严格区别有用像素和失真像素, 对相对静止的图像部分采取保留有用图像细节、丢弃失真像素的方式完成转换。

    基于像素处理的运动补偿

    HQV还能完成对前后4 场的分析，并对高清信号进行处理，虽然数据处理量增加很多，却仍可保证图像处理的质量。

    对角插补减少锯齿效应

    在隔行-逐行转换处理之后，为了修复在运动区域丢失的细节，HQV芯片还可以进行多方向的诊断过滤处理，使得在运动物体边缘丢失的一些数据重建，从而消除图像中的锯齿。

    基于像素运动及时间滤波降噪

    我们知道，噪声来自节目录制、编辑处理、压缩传输、信号接收、解压变换以及显示驱动等各个环节。最简单的降噪方法是使用空间滤波器去除高频信息，但信号中的特定噪声和个别细节同时也被去除，图像的质量随之下降。

    另外，一种时间噪声滤波器可以充分利用了噪声是图像的随机函数的特点，评估若干帧信号，通过识别帧与帧之间的差异剔除数据，并有效减少了噪声。对于静止图像，这种降噪技术既保护大部分细节又降低了噪声。但是，当信号中存在运动物体，帧和帧之间必定存在差异，运动的物体没有和噪声分开, 就会引起重影和拖尾。

    这时，就得依靠HQV技术了，它采用像素运动适应和噪声适应时间滤波器，进而避免失真的出现。为了保护大多数的细节，还对运动像素进行必要的噪声处理。在静止区域，降噪的能力由像素基础即围绕在像素周围的噪声程度来决定。在噪声较小时，滤波器并不工作。这样，我们就可以保证在任何指定的时间，处理后的视频信号都带有最少的噪声，进而实现更为真实、自然的画面。

    基于大量像素关联的细节锐化增强和缩放

    再有，细节增强是高清和标清格式转换中重要的处理方式，全部的数字视频通过低通抗锯齿滤波器来防止在数字处理过程中出现的错误颜色和波纹效果。HQV细节增强技术则应用了保守算法，在处理前选择性的识别模糊区域，避免出现晕轮或者缺陷。

    在对标清转高清电视信号进行处理时，HQV芯片采用评估周边1024个像素缩放的方法，并配合了细节增强技术，使得播放出的画面更符合高清的标准。

    总体上讲，HQV影像处理技术在提升画质的能力主要是源于它在逐行扫描、噪点抑制、标清和高清倍频转换等方面的出众，通俗些讲可以包括以下几点：

    1、最大程度的提升分辨率

    HQV芯片有提升6倍的处理能力，能将标清画面完美的转换成高清画质。为了确保画质不失真，HQV在倍频转换时还增加了80%的像素。特别是点对点像素增强技术，在保证优质画质的同时还不会带来锯齿及晕斑。

    2、像素逐点处理

    HQV影像芯片的逐点处理给我们带来卓越的图象效果，不同于其他的区域处理或跳桢而实现的全局优化。

    3、噪点抑制

    当数字影像被压缩时会产生细纹、色块及一些随机噪点，而HQV则能基于智能化降噪技术，可以自动辨识画面中噪点并及时消除杂讯，凸显画面细节。

    4、将1080i的隔行转换成逐行

    1080i/480i格式的影象以隔行的形式传播，即单幅图象只包含全部画面信息的一半，将这些图象的半场信号进行重组，即为逐行扫描。多角度过滤避免锯齿的产生，而基于单像素的动态自适应技术则最大程度的带来HD的高解析度。

HQV技术在平板电视中的应用

    我们以厦华的好莱坞系列1080p液晶电视为例，其高宽比为16：9，物理分辨率为1920×1080，采用HQV 作为信号处理主芯片，其水平、垂直清晰度均可达到1080线的理论值。

    咱们知道，标准清晰度的活动图像是由DVD获得，格式为720×576i/50 Hz，而高清图像和活动图像则是由高清信号发生器提供，格式为1920×1080i/50 Hz，并通过分量接口馈入。一般来讲，高清画面需要暗背景层次清晰，噪声小、颜色鲜艳、画面通透、层次分明、色彩艳丽、运动细节清晰，不会没有明显的拖尾现象。而且图像的线条平滑。轮廓清晰，锯齿效应得到明显抑制。

厦华LC-52HQ36R液晶电视

    在信号源为DVD 标准清晰度节目源时，经HQV视频格式变换后，可以将720×576i的标清图像格式变换为1920×1080p的高清图像显示格式，而且画质非常优异，不会有明显的锯齿和晕斑，其噪声小且细节清晰，非常接近于高清节目的图像效果。

    随着CRT技术与模拟电视步入晚期，数字电视将会在以后很长一段时期内成为广大消费者的首选，而平板电视也就会随着这样的背景走进越来越多国人的家庭当中。平板电视相比于传统的CRT电视有着不言而喻的优势，却也不得不面对正处在初级阶段的现实。所以说，广大平板电视厂商就需要用实际行动去开发新的技术，以适应平板电视产业的蓬勃发展，就像本文介绍的HQV视频处理技术。相信随着时间的推进，会有更多的新技术被应用在平板电视之上，这对消费者来说无疑是个巨大的利好消息。