專利名稱：動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動態(tài)影像的去交錯方法及裝置，特別是一種將動態(tài)影像以區(qū)塊為單位進行計算及判斷處理的具有適應(yīng)性功能的去交錯方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字式產(chǎn)品推陳出新，其與模擬式產(chǎn)品的兼容問題隨之衍生。以目前模擬電視的掃描標準而言，普遍被采用的有NationalTelevision Standards Committee(NTSC)及Phase Alternation by Line(PAL)兩種，而日本與美國所采用的NTSC方式是以525條的掃描線來進行隔行掃描(又稱為交錯掃描)，以構(gòu)成一個圖框(或是稱為畫面；frame)，也就是以1秒30圖框(畫面)的速度，依照第1、3、5、7條掃描線的順序進行掃描，直至第525線，然后再回到第2線，然后以4、6、8的順序進行。因此，交錯視訊信號由兩個視場(field)所組成，而每個視場只包含影像的奇數(shù)線或影像的偶數(shù)線。由于奇數(shù)場和偶數(shù)場是由一半的掃描線(即262.5條線)所組成，因此每個奇數(shù)場和偶數(shù)場只有原來影像一半的分辨率，而每個奇數(shù)場和偶數(shù)場以1/60秒的速度來顯示。交錯掃描方式的優(yōu)點在于動態(tài)影像顯示流暢，但缺點則是屏幕會產(chǎn)生閃爍，因此衍生出「順序掃描(progressivescan)」技術(shù)以克服之?！疙樞驋呙琛故且?、2、3連續(xù)至525條線，一次順序描繪出所有的掃描線，并且以1秒60格畫面的速度重現(xiàn)，因此其掃描速度是「隔行掃描」的兩倍，而畫面是以525條掃描線在顯示器上顯示，所以畫面非常纖細且清晰，也因此目前先進的影音設(shè)備大都已采用此方式來掃描及顯示。然而，現(xiàn)行的NTSC系統(tǒng)的影像信號，仍是采用「交錯掃描」的方式為主，因此若將交錯掃描所組成的畫面在「順序掃描」的顯示系統(tǒng)來顯示時，例如將一經(jīng)由交錯掃描編輯成的DVD影片直接在高分辨率電視(HDTV)上播放及顯示時，則只能顯示奇數(shù)場和偶數(shù)場的畫面，因此會使得影像的分辨率變差(因只有原來影像一半的分辨率)。為解決此一問題，就必須使用「去交錯(De-interlace)」的技術(shù)來克服，換句話說，「去交錯」就是將交錯掃描轉(zhuǎn)換成順序掃描的一種方法。
在去交錯處理的技術(shù)上，有兩類基本的算法可供選擇，即無移動補償(non-motion compensated)及移動補償(motion-compensated)。其中，無移動補償去交錯算法更包含兩種最基本的線性轉(zhuǎn)換技術(shù)，分別為編織(Weave)及擺動(Bob)。編織是將兩個輸入視場重疊或編織在一起，以產(chǎn)生一個順序圖框；而擺動是僅接受輸入影像的其中一視場(例如只接受偶數(shù)線的影像)，而丟棄(discard)另一個視場(即奇數(shù)線的影像)，因此畫面在垂直方向的分辨率大小會從720×486像素(pixel)降低到720×243像素。這個只有一半分辨率的影像，則通過相鄰掃描線去填補另一線的空隙空間(voids)，以便將影像內(nèi)插回到720×486像素。
至于移動補償是在一時間中，將兩個具有時間位移視場中的像素位移到一共同點上，以組成一畫面，而其中移動向量的偵測和確認可以是將視場分割成數(shù)個宏區(qū)塊(macro block)，然后以區(qū)塊匹配(block-matching)的程序來執(zhí)行。其中，以宏區(qū)塊作移動向量偵測時，實際上僅選用宏區(qū)塊中的亮度(即Y)區(qū)塊來執(zhí)行，而丟棄彩度(即Cr、Cb)區(qū)塊，最主要的原因為人類的眼睛對亮度的變化較敏感，而對彩度上的變化則相對遲鈍。因此在減少數(shù)據(jù)處理量的要求下，MPEG在進行壓縮編碼時，僅以亮度區(qū)塊作為移動向量偵測的基準。
由于目前的影像擷取系統(tǒng)(例如一數(shù)字攝影機)均采用交錯掃描方式，因此編輯成的DVD盤片必須在交錯顯示裝置上播放，才能顯現(xiàn)出高畫質(zhì)影像，而且為了消除交錯掃描的缺點，必須在播放裝置(player)上選擇以編織或是擺動的去交錯方法將交錯掃描轉(zhuǎn)換成順序掃描方式播放。然而，對于動態(tài)影像而言，選擇「編織」方式來播放會產(chǎn)生影像對準誤差(misalignment)，因此會出現(xiàn)鋸齒狀或是毛邊的畫面而導(dǎo)致影響畫質(zhì)；而對于靜態(tài)影像而言，選擇「擺動」方式來播放雖然可克服移動影像的影像對準誤差，使動態(tài)影像可較清晰及自然，但卻犧牲了靜態(tài)影像的垂直分辨率，因此現(xiàn)行的影音播放系統(tǒng)與數(shù)字顯示系統(tǒng)在去交錯處理過程中，缺乏一選用適性的去交錯算法的相關(guān)機制，無法兼顧動態(tài)畫面及靜態(tài)畫面的影像品質(zhì)要求。
此外，有些DVD以靜態(tài)影像壓縮標準(Joint Photographic ExpertsGroup；JPEG)或是只以MPEG壓縮標準中的I畫面來編輯，使得該片光盤的動態(tài)影像可能僅包含了I畫面來的編碼資料。因此，當影音播放系統(tǒng)在播放此一光盤的影像時，就會因為無法萃取到MPEG壓縮技術(shù)中P或B畫面的移動向量而使得一些先進的影音播放系統(tǒng)在播放時產(chǎn)生不兼容(incompatible)，意即所謂”挑片”問題，致使影音播放系統(tǒng)無法播放此類影片，造成使用上的不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提供一種利用影像區(qū)塊所含有的移動向量值直接進行計算及判斷的「區(qū)塊適應(yīng)性去交錯(block-based adaptive de-interlacing)」方法，以區(qū)塊為去交錯處理單位，以進行動態(tài)影像的去交錯處理。
為達上述目的，本發(fā)明提供一種動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯方法，其步驟包括首先，擷取與計算動態(tài)影像中的每一個宏區(qū)塊所含有的移動向量值，然后將移動向量值計算的結(jié)果與一可調(diào)整的臨界值作比較。其中，當移動向量值計算結(jié)果本質(zhì)上大于臨界值時，將該宏區(qū)塊視為一動態(tài)區(qū)塊(motion block)，故選擇擺動算法進行去交錯處理；當移動向量值計算結(jié)果本質(zhì)上小于臨界值時，將該宏區(qū)塊視為一靜態(tài)區(qū)塊(still block or non motion block)，故選擇編織算法進行去交錯處理。然后，依此方式持續(xù)執(zhí)行，以構(gòu)成一經(jīng)過去交錯處理的高畫質(zhì)動態(tài)影像。
本發(fā)明還提供一種動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯裝置，包括一移動向量處理單元，其用以擷取及計算一影像區(qū)塊的移動向量，并輸出一移動向量計算值；一判斷單元，其用以接收及比較該移動向量計算值及一臨界值，并輸出一決定訊息；以及一視訊處理單元，其于接收該決定訊息后，選擇一算法以構(gòu)成該動態(tài)影像。
由此，通過本發(fā)明的一種動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯方法與裝置，能夠使得現(xiàn)行的影音播放系統(tǒng)(例如VCD及DVD Player)與數(shù)字顯示系統(tǒng)(例如HDTV或電漿電視)在去交錯處理的過程中，兼顧動態(tài)影像及靜態(tài)影像的影像品質(zhì)，使得高畫質(zhì)的數(shù)字化影像得以呈現(xiàn)，進而滿足觀賞者的視聽品質(zhì)要求。


圖1為本發(fā)明的適應(yīng)性去交錯方法的步驟流程圖；圖2為本發(fā)明的適應(yīng)去交錯處理過程示意圖；圖3為本發(fā)明的適應(yīng)去交錯處理裝置方塊圖。
圖中符號說明10去交錯處理單元12移動向量擷取單元14移動向量計算單元16移動向量判斷單元18視訊處理單元20MPEG編碼數(shù)據(jù)單元30存儲單元32視訊影像緩沖單元40微處理單元50顯示單元
200宏區(qū)塊W 編織算法B 擺動算法具體實施方式
本發(fā)明對于MPEG壓縮技術(shù)的描述并不包括其完整流程，而且下述文中的方塊圖，亦并未依據(jù)實際的相關(guān)位置及完整的連接圖來繪制，其作用僅在表達與本發(fā)明特征有關(guān)的示意圖。
圖1為本發(fā)明的適應(yīng)性去交錯方法的步驟流程圖。首先，于步驟110讀取已完成分割成數(shù)個宏區(qū)塊的影像編碼的坐標，并于步驟120擷取宏區(qū)塊間的移動向量。其中，區(qū)塊大小一般可為8×8像素或16×16像素，也可使用其它大小的像素來組成，其端視執(zhí)行去交錯處理裝置的性能及所提供的存儲器大小而調(diào)整。由于移動向量值是記錄同一時間中不同視場間的某一特定區(qū)塊的位移量(displacement)，因此移動向量是以一具體的坐標值(coordinates value)來表示，并且依序讀取區(qū)塊的移動向量值，就能重建畫面。
當擷取到移動向量后，即交由步驟130來計算，其計算方式是將所擷取的移動向量的X坐標值及Y坐標值各取絕對值后再相加。例如，所擷取的移動向量值為(0，-32)，此表示區(qū)塊在X軸方向上沒有位移，而在Y軸方向則向下位移了32個像素，因此其計算結(jié)果為|0|+|-32|＝32接著于步驟140將此移動向量計算值與一臨界值(thresholdvalue)作比較。其中，此臨界值的訂定可依播放影像畫面品質(zhì)的要求或是播放系統(tǒng)的性能(performance)來決定，也就是說，該臨界值為一可經(jīng)過程控制(programmable)改變的值。當移動向量的計算結(jié)果本質(zhì)上大于臨界值時，將此一區(qū)塊視為具有位移的動態(tài)區(qū)塊，因此由步驟150將區(qū)塊以擺動算法執(zhí)行去交錯處理；若移動向量的計算結(jié)果本質(zhì)上小于臨界值時，則將此一區(qū)塊視為無位移的靜態(tài)區(qū)塊，因此由步驟160將區(qū)塊以編織算法執(zhí)行去交錯處理。當決定已讀取區(qū)塊的去交錯處理方式后，于步驟170檢查該宏區(qū)塊是否為視場的終點(end)。若該宏區(qū)塊并非視場的終點時，則依步驟180讀取下一個宏區(qū)塊位置的坐標，然后重復(fù)執(zhí)行前述的步驟；若該宏區(qū)塊為該視場的終點時，則于步驟190繼續(xù)執(zhí)行下一個視場的區(qū)塊適應(yīng)性去交錯處理或是停止處理。
上述方法的實施方式可進一步配合圖2舉例說明如下。圖2為本發(fā)明的適應(yīng)去交錯處理過程示意圖，包括圖2A至圖2C。首先，若將一視場切割成16個宏區(qū)塊，經(jīng)步驟110及120后，可擷取到的移動向量分別為(0，0)、(0，-2)、(1，-3)、(2，5)、(-2，-4)、(-4，8)、(8，-10)、(-6，2)、(-4，-2)、(18，-10)、(-10，-20)、(-16，-30)、(-8，0)、(-4，4)、(-6，2)及(4，-5)，其相對于畫面的位置如圖2A所示。經(jīng)步驟130計算，分別將各宏區(qū)塊移動向量的X坐標值及Y坐標值各取絕對值后再相加，所得到的移動向量值分別為0、2、4、7、6、12、18、8、6、28、30、46、8、8、8及9，其相對于畫面的位置如圖2B所示。當臨界值訂定為10時，經(jīng)步驟140、150及160處理后，則依本發(fā)明所述的適應(yīng)去交錯方法所構(gòu)成的畫面方式如圖2C所示，其中B表示為擺動去交錯處理所構(gòu)成的畫面，而W表示為編織去交錯處理所構(gòu)成的畫面。
接下來是本發(fā)明的適應(yīng)性去交錯裝置的具體實施例說明。如圖3所示，其為本發(fā)明的適應(yīng)去交錯處理裝置方塊圖，包括一去交錯處理單元10，其與一MPEG編碼資料單元20、一存儲單元30中的視訊影像緩沖單元32、一微處理單元40，及一顯示單元50相連接；其中去交錯處理單元10更包括一移動向量擷取單元12、一移動向量計算單元14、一移動向量判斷單元16，以及一視訊處理單元18。首先，由去交錯處理單元10中的移動向量擷取單元12，自MPEG編碼資料單元20(例如DVD光盤片)中讀取編碼資料，并擷取各個宏區(qū)塊的移動向量值，接著交給移動向量計算單元14進行計算，然后再將計算結(jié)果送到移動向量判斷單元16中；當移動向量判斷單元16接收到微處理單元40所傳送的臨界值時，隨即將宏區(qū)塊的移動向量計算值與臨界值進行比較，然后將比較的結(jié)果以一信號送到視訊處理單元18；若視訊處理單元18接收到判斷單元16所傳送的比較結(jié)果為移動向量計算值本質(zhì)上大于臨界值的信號時，例如”1”的信號，則送出目前所執(zhí)行去交錯處理所需的區(qū)塊影像地址(image address)到視訊影像緩沖單元32，其中影像地址的內(nèi)容包括了奇數(shù)視場及偶數(shù)視場的編碼內(nèi)容；待視訊緩影像沖單元32將各個區(qū)塊地址的影像編碼資料自存儲器30中依序傳送回視訊處理單元18后，再以擺動算法完成該區(qū)塊的影像的去交錯處理，并且于稍后將處理過的影像送到顯示單元50(例如HDTV、PDP或液晶顯示電視)中顯示；在此同時，視訊處理單元18亦送出一信號，要求計算單元14送出下一區(qū)塊的計算結(jié)果。另一方面，若視訊處理單元18接收到判斷單元16所傳送的比較結(jié)果為移動向量計算值本質(zhì)上小于臨界值的信號時，例如”0”的信號，則送出目前所執(zhí)行去交錯處理所需的區(qū)塊影像地址到視訊影像緩沖單元32；待視訊緩影像沖單元32將各個區(qū)塊地址的影像編碼資料自存儲器30中依序傳送回視訊處理單元18后，再以編織算法完成該區(qū)塊的影像的去交錯處理，并且于稍后將處理過的影像送到顯示單元50中顯示；視訊處理單元18亦在此刻送出一信號，要求計算單元14送出下一區(qū)塊的計算結(jié)果。另外，視訊處理單元18在持續(xù)執(zhí)行去交錯處理的同時，亦持續(xù)檢測移動向量萃取單元12所讀取的編碼數(shù)據(jù)，當檢視到宏區(qū)塊的編碼內(nèi)容包括視場的終點時，則執(zhí)行下一個視場的去交錯處理或是結(jié)束去交錯處理程序。
由于宏區(qū)塊的組成像素大小是可以調(diào)整的，在本發(fā)明圖3中所表示的區(qū)塊適應(yīng)去交錯處理的功能方塊圖中，除了作為輸入與輸出的MPEG編碼資料20與顯示單元50外，雖區(qū)分成不同的單元，但這并不表示這些單元一定是獨立存在的裝置(Device)，這些單元可依產(chǎn)品的界面規(guī)格與需求，作不同的配置與組合。例如，使用在高階的影像處理工作平臺(image processing workstation)或是可播放DVD影片的個人計算機(PC)時，去交錯處理單元10可嵌入于高階系統(tǒng)中央處理單元(CPU)內(nèi)或是可單獨制造成一裝置(例如一芯片；chip)而與CPU相連；而若使用在播放機時，例如DVD Player，則去交錯處理單元10可與存儲器30及微處理單元40整合于一芯片上。隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)提升，System On a Chip(SoC)的技術(shù)亦日益成熟，因此本發(fā)明的去交錯處理單元亦可與不同應(yīng)用系統(tǒng)相整合。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的保護范圍；同時以上的描述，對于熟知本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人士應(yīng)可明了及實施，因此其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在權(quán)利要求書的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯方法，其特征在于，包括擷取并計算該動態(tài)影像的數(shù)個宏區(qū)塊的一移動向量，以獲得一移動向量計算值；比較該移動向量計算值與一臨界值，以決定一去交錯算法；以及執(zhí)行該去交錯算法，以構(gòu)成經(jīng)去交錯處理的該動態(tài)影像。
2.如權(quán)利要求1所述的動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯方法，其中，擷取該移動向量可由MPEG技術(shù)中的P畫面及B畫面擷取。
3.如權(quán)利要求1所述的動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯方法，其中，該計算移動向量以所擷取的該移動向量的X坐標值及Y坐標值的絕對值之和作為該移動向量計算值。
4.如權(quán)利要求1所述的動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯方法，其中，若該移動向量計算值本質(zhì)上大于該臨界值時，選擇一擺動算法作為該動態(tài)影像的去交錯處理依據(jù)。
5.如權(quán)利要求1所述的動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯方法，其中，若該移動向量計算值本質(zhì)上小于該臨界值時，選擇一編織算法作為該動態(tài)影像的去交錯處理依據(jù)。
6.如權(quán)利要求1所述的動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯方法，其中，該臨界值可利用一控制裝置及一播放器操作介面調(diào)整。
7.一種以區(qū)塊為去交錯處理單位的動態(tài)影像去交錯法的選擇方法，其特征在于，包括讀取一MPEG編碼數(shù)據(jù)中數(shù)個宏區(qū)塊的坐標位置；依序?qū)⒃摂?shù)個宏區(qū)塊各坐標的X坐標值及Y坐標值各取絕對值后再相加，以獲得一移動向量計算值；比較該移動向量計算值與一可調(diào)整的臨界值，以決定一去交錯算法，以作為該以區(qū)塊為去交錯處理單位的動態(tài)影像的去交錯處理依據(jù)。
8.一種動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯處理裝置，其特征在于，包括一移動向量處理單元，其用以擷取及計算數(shù)個宏區(qū)塊的移動向量，并輸出一移動向量計算值；一判斷單元，其用以接收及比較該移動向量計算值及一可調(diào)整的臨界值，并輸出一決定訊息；一視訊處理單元，其用以根據(jù)該決定訊息選擇一去交錯算法，以完成該動態(tài)影像的去交錯處理，并包括檢測該數(shù)個宏區(qū)塊的編碼內(nèi)容是否包括一視場終點，以決定是否執(zhí)行下一視場的該去交錯處理。
9.如權(quán)利要求8所述的動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯處理裝置，其中，該移動向量處理單元包括一移動向量擷取單元，用以擷取該數(shù)個宏區(qū)塊的坐標，以作為該移動向量；以及一移動向量計算單元，用以根據(jù)該移動向量，以計算及輸出該移動向量計算值。
10.如權(quán)利要求8所述的動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯處理裝置，其中，包括一微處理單元，用以提供該可調(diào)整的臨界值，以供該判斷單元接收及輸出一決定訊息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯處理的方法與裝置，其擷取一個宏區(qū)塊所含有的移動向量并進行計算，然后將移動向量計算的結(jié)果與一可調(diào)整的臨界值作比較，當移動向量計算值本質(zhì)上大于臨界值時，將此宏區(qū)塊視為一動態(tài)區(qū)塊，故選擇擺動算法進行去交錯處理；當移動向量計算值本質(zhì)上小于臨界值時，將此宏區(qū)塊視為一靜態(tài)區(qū)塊，故選擇編織算法進行去交錯處理，然后，依此方式持續(xù)執(zhí)行以區(qū)塊為單位的去交錯處理，以構(gòu)成一高畫質(zhì)的動態(tài)影像。
文檔編號G06T1/60GK1523884SQ20041000365
公開日2004年8月25日 申請日期2004年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月23日
發(fā)明者葉丁坤, 熊家豪, 曹盛哲, 邱安德 申請人:威盛電子股份有限公司