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技術介紹

HDTV 格式

Chromotion支援所有18種下列數位電視ATSC格式:

垂直線 圖元 寬高比 圖像碼率
1080 1920 16:9 60i, 30p, 24p
720 1280 16:9 60i, 30p, 24p
480 704 16:9 and 4:3 60p, 60i, 30p, 24p
480 640 4:3 60p, 60i, 30p, 24p
 
適應性每圖元反交錯處理

數位顯示器,例如HDTV、DVI顯示器和CRT監視器,最終都需要逐行掃描的信號才能正確顯示。如果接收到的是隔行掃描的信號,在顯示之前必須先轉換成逐行掃描的信號。

隔行掃描的視頻圖像由場組成。每場包含一幀畫面中的一半數量的掃描線。一場畫面由原始畫面的偶數或奇數掃描行構成。在隔行顯候,螢幕從上至下刷新兩次,第二次的掃描線是穿插在第一次的每行之間。數位顯示器使用的是逐行掃描,意味著它們在一次刷新的時候就掃描完所有行,這樣每場就需要相對於隔行掃描兩倍的資料量。因此,在數位顯示器上顯示之前,隔行掃描的視頻資料格式必須轉換成逐行掃描的信號。這種把輸入的隔行信號轉換為輸出的逐行信號的處理過程叫做反交錯處理。

Interlaced
隔行格式對比隔行逆轉

有兩種能夠將隔行信號轉換為逐行信號顯示在數位顯示器上的方法,分別為“Bob”和“Weave”。

Bob”(場內插值)是一種完全丟棄一個場中隔行視頻資料的方法。所有奇數場或者所有偶數場被丟棄。利用剩下來的場,在現有掃描線間隙中採用插補的方式得到完整的非隔行幀供逐行掃描顯示器顯示。這種方法不考慮丟棄的那些場的信號。

Weave”(合併)是一種結合隔行掃描圖像中的奇數場和偶數場來生成完整的非隔行幀供逐行掃描顯示器顯示的方法。

每種方法執行起來都很簡單,在現階段也在視頻行業內廣泛使用中。但是這些方法得到的都只是糟糕的視覺效果。

Bob & Weave
Bob和Weave

Bob”適合處理運動圖像,不適合處理靜態圖像。例如:如果隔行視頻是480i(NTSC制式),那麼Bob方法將使用240條奇數場或偶數場的掃描線通過插值來生成非隔行的480線的幀供逐行掃描監視器來顯示。結果是垂直解析度只有一半了。儘管這種方法可以工作的很好,但是它會導致圖像在垂直方向上的模糊和細節損失。這種缺陷會在現場視頻中的文本和固定物件/標誌上非常明顯。某些圖像可能看起來會上下跳躍。這種缺陷可能在幀率的轉換中變得更糟糕,例如從60Hz轉換到72Hz。

Weave”對於靜態圖像的顯示非常完美,因為它使用了所有資訊來生成盡可能好的圖像。它在靜態圖像時工作地很好,但是動態畫面時會產生惱人的梳狀羽化模糊。快速的視頻和文本滾動會讓人無法忍受。所謂羽化,就是移動物體的垂直邊緣看起來像羽毛那樣。當圖像移動時,任何嘗試去交織場都會導致嚴重的運動模糊。因為記錄的時候就是採用隔行的方式進行,由非同一時間的兩場信號來組成一個完整的幀。一個時間點的一幀記錄為奇數場,一秒的1/60時間之後記錄為偶數場(NTSC制式)。在這個時間段內一輛速度60英里/小時汽車將會移動大約1.5英尺,所以奇偶場的垂直邊緣將會分離這樣的距離出來。簡單地合成場而導致的這種錯誤叫做“梳狀模糊”或“羽化模糊”缺陷。

解決這個問題的簡單方法就是在“bob”和“weave”這兩種方法中切換,根據兩場來判斷是否是運動畫面。基於場間比較,使用簡單的運動計算,這個技術可以判斷當圖像運動時採用“bob”的處理方法,當圖像靜止時採用“weave”處理方法。聽起來這是解決“bob”和“weave”問題的好辦法,可是很遺憾,大部分的幀都是包含動態和靜態圖像的混合畫面,因此無論選擇哪種方法,畫面中未經最佳化的部分都會產生缺陷。

最先被應用到DeltaChrome圖像處理器而後又在Chrome S20系列圖像處理器上得到進一步改進的S3 Graphics' Chromotion技術提供了精確的最佳化掃描處理判斷,和更高級的反交錯處理。

因為大部分圖像都包含靜態和動態部分,所以Chromotion的適應性每圖元反交錯處理技術是通過精確到圖元的運動檢測來最佳化判斷是否採用“bob”或“weave” 基於圖元的處理。這種高級演算法通過關注上一場、下一場和當前場中的的圖元,計算出是否存在運動畫面。因此它會生成當前幀中適當的對應圖元。因為這種高級演算法是基於圖元而不是基於場來判斷的,所以它能去除運動物體中的視覺缺陷,並保留全圖元的非移動部分畫面。結果就能得到高品質的清晰畫面,即使是在HDTV逐行掃描顯示器上。

 
視頻消色塊處理

傳統基於色塊的視頻編碼器,例如H.261、H.264、MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4,都會產生惱人的馬賽克。不連貫的色塊邊緣導致畫質問題。在低碼流的編碼程式中,例如網上視頻,那些依靠色塊運動預補償、離散余弦變換(DCT)和粗糙量化的編碼技術會使色塊的相互關係變得很糟糕。

Chromotion包含了視頻消色塊處理的濾鏡用於消除低碼流的視頻播放中的色塊缺陷,改善視覺品質。濾鏡通常精確計算,所以S3Chromo應用工具上的解碼標籤上的滑動條允許用戶調節消色塊處理的程度。

S3Chromo實用工具:消色塊處理濾鏡標籤
 
ChromoVision

在雙顯示器配置中(兩台顯示器顯示相同圖像,第二台可以是普通電視機或者高清電視機),用戶可能希望在第二台電視/高清電視上全屏察看圖像邊緣,同時在第一台顯示器上保留正常的桌面顯示。

S3 Graphics的ChromoVision允許在雙顯示器模式下,第二台TV/HDTV上自動全屏播放視頻畫面,同時在第一台顯示器上顯示視窗畫面。這必須在S3 Graphics ScreenToys實用工具裏正確配置好並使之啟動。當用戶在雙顯示器模式並且ChromoVision啟動的情況下,ChromoVision將自動在第二台TV/HDTV顯示器上啟動全屏顯示功能,不管ChromoVision認證的視頻流什麼時候播放。當用戶切換到一個不相容ChromoVision的設備時,ChromoVision會自動失效。

第一台顯示器上顯示視窗畫面,第二台TV/HDTV上顯示全屏視頻畫面。當ChromoVision是啟動狀態時,主顯示器的視窗畫面可以移動、改變尺寸、最小化和最大化,對輔顯示器的全屏畫面沒有任何影響。因為ChromoVision的圖像是全屏的,應用程式的控制面板(例如Media Player、 WinDVD和PowerDVD)在輔顯示器TV/HDTV上將不可見,它們在輔顯示器上是看不見的。

當多個視頻流被檢測出來時,被第一個應用程式播放的視頻流將受ChromoVision所控制。ChromoVision由硬體和軟體配合工作,就像VMR視頻那樣。選擇任何S3Color Plus ChromoColor應用工具中的 Chromotion gamma調整,或者視頻特效,或者S3Chromo應用工具中的消色塊處理濾鏡,都將影響主顯示器中桌面的視窗視頻圖像和輔顯示器中的全屏視頻圖像。

在標準電視上全屏視頻畫面解析度將是全桌面模式最大的1024x768或更大。即使當主顯示器用S3Rotate應用工具旋轉了,ChromoVision視頻也會在輔顯示器TV/ HDTV上保持橫向畫面。

ChromoVision 全屏視頻:

顯示視窗畫面的主顯示器 顯示ChromoVision全屏視頻畫面的輔顯示器

S3Display的ChromoVision選擇框,TV或HDTV更多調整標籤
 
視頻縮放

當在電腦顯示器上觀看視頻內容時,用戶經常想改變視頻視窗的尺寸。所謂縮放就是通過硬體加速來改變視頻顯示視窗的大小。縮放圖像至任意的尺寸需要高品質的縮放引擎,以防止縮小時產生鋸齒,和保持放大後的銳利度。

Chromotion包含有多種增強的視頻縮放技術,以使視頻圖像在非原始大小和全屏大小時盡可能最銳利和最平滑。

  • 可編程的引擎濾鏡
  • PanelSharp擴展
  • ChromeView 非線性擴展
  • ChromoVision 的4:3模式在16:9寬螢幕上顯示
  • PanelDrive 回應時間增強
 
ChromeView 非線性縮放

當在電腦顯示器上觀看視頻內容時,用戶經常想改變視頻視窗的尺寸。所謂縮放就是通過硬體加速來改變視頻顯示視窗的大小。縮放圖像至任意的尺寸需要高品質的縮放引擎,以防止縮小時產生鋸齒,和保持放大後的銳利度。

轉換4:3的寬高比的標準清晰度視頻到16:9的寬比例的高清視頻的處理包括縮放一個圖像到包含6倍原始數量的圖元。這個處理方法決定了縮放後的畫質。有很多不同的方法來縮放圖元寬高比為4:3的NTSC制式的視頻圖像,以適應HDTV的高清技術,其寬高比為16:9。每種方法在計算的級別上都有所不同。高的計算方法會影響到視頻品質。

有一項技術是直接縮放NTSC的4:3畫面使其符合HDTV顯示器的16:9比例。這將會在HDTV的兩邊產生黑邊,因為NTSC制式4:3的畫面接近正方形,而16:9的HDTV畫面更像長方形。這只需要一點運算能力就可以做到,因此成本很低。

原始4:3畫面
4:3畫面在16:9顯示器上

另一項技術是在水準方向上線性的拉伸4:3畫面成為16:9畫面。很不幸,這項技術生成的16:9畫面變形嚴重,以至於人看起來都變胖了。這個技術需要少量的運算能力。儘管這個只要增加一點系統成本,但是視覺效果在多數情況下都難以接受。

4:3畫面經過簡單線性縮放後在16:9顯示器上的效果

有一項更先進的技術就是非線性縮放。在這項計畫中,NTSC制式4:3畫面中部區域將不改變,但是左右兩邊的圖像被拉伸以適應16:9顯示器。這個16:9的HDTV畫面中部看起來就不變形了,但越靠近左右兩邊的畫面變形越明顯。這種變形方式通常可以被接受,因為人們看螢幕時注意力通常會集中在中間而不是兩邊。非線性變形需要大量的運算能力。對於整個系統成本來說就要增加額外的資源。

4:3畫面經過ChromeView的非線性水準縮放後在16:9顯示器上的效果

當ChromoVision是啟動狀態並且輔顯示器是寬螢幕的時候ChromeView就可以起作用了。使用者在S3Display應用工具的HDTV更多調節標籤裏的ChromoVision模式中選擇非線性選項即可。

S3 Graphics Chrome S20系列中的的ChromeView技術在不增加系統成本的情況下有效的執行了非線性縮放。

 
ChromoVision 模式

在S3Display應用工具的HDTV更多調節標籤裏有ChromoVision模式單選按鈕,上方有ChromoVision選取框。當ChromoVision是啟動狀態並且輔顯示器是寬螢幕的時候,ChromoVision模式提供預設的選項用於普通和線性圖像縮放。ChromeView的非線性縮放將是可以接受的。

HDTV調節標籤裏的ChromoVision模式

ChromoVision模式可選專案包括:

普通模式 在16:9寬螢幕上使用普通模式來顯示4:3的畫面將不會縮放和改變比例。在普通模式下,寬螢幕中的4:3畫面兩邊將會出現垂直黑邊。.
變焦模式 使用變焦模式來顯示4:3的畫面,否則寬螢幕畫面四周都會有黑邊(例如4:3的DVD)。變焦模式在水準和垂直方向上都使用相同的線性縮放來使圖像擴展到16:9寬螢幕上。寬高比例不會有變化。
全屏模式 使用全屏模式顯示在編碼中被水準壓縮的影像,例如那些被放大到16:9的變形了的DVD。全屏模式在水準方向上線性縮放,在垂直方向上拉伸4:3的畫面到16:9的寬螢幕上。這種模式會改變寬高比例。

非線性模式使用非線性來顯示在水準方向沒有被編碼壓縮過的標準4:3畫面。非線性模式使用S3 Graphics最佳化過的ChromeView非線性縮放演算法來對4:3畫面提供理想的水準擴展以適應16:9的寬螢幕。ChromeView非線性模式設計成對中心畫面提供更少的變形,因為人們通常會注意這個部位。這個選項將會改變寬高比例。

 
可編程引擎濾鏡

Chromotion視頻引擎包括一個可編程的引擎濾鏡,它能提供硬體縮放處理。通過使用原始圖像中的圖元選區和周圍相關圖元的顏色資料,這個濾鏡使用一個特殊演算法來估算最終圖像的給出圖元的目標色彩。此濾鏡的程式能力允許額外的微調縮放演算法的靈活性。

 
PanelSharp 擴展

PanelSharp擴展是用於提升圖元品質的更高級的技術。此方法設計成提供清晰的圖像和文本邊緣,以避免圖像的模糊,包括被用在很多流行的多標籤濾鏡裏的視頻。

在這種方法背後基本的想法是某種意義上拉伸一個圖像,類似於可以拉伸的橡皮圈。這個方法可能會用到多標籤濾鏡裏,以避免了生成令人不悅的缺陷。此方法和線性插值可能有點類似,但其實並不是這樣。PanelSharp擴展得到的結果比線性插值要銳利的多。

S3 Graphics軟體將控制PanelSharp擴展的啟動,並且能決定是否應用PanelSharp技術或使用傳統的擴展技術。

 

 
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