專利名稱：去交錯方法及去交錯算法產(chǎn)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去交錯方法及去交錯算法產(chǎn)生方法，特別涉及一種能夠產(chǎn)生動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法的去交錯算法產(chǎn)生方法以及利用動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法的去交錯方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)視頻產(chǎn)業(yè)從模擬轉(zhuǎn)移至數(shù)字時，目前的視頻處理設(shè)備大多必須具有將模擬信號轉(zhuǎn)移至數(shù)字信號的功能。以目前模擬電視的掃描標(biāo)準(zhǔn)(standard)而言，主要采用的有National Television StandardsCommittee(NTSC)及Phase Alternation by Line(PAL)兩種。NTSC方式是以525條的掃描線來構(gòu)成一個幀(frame)，或是稱為畫面，也就是以1秒30幀(畫面)的速度重復(fù)顯示，并且以隔行掃描的方式來重現(xiàn)一個畫面。換句話說，在第1條掃描線完成后，緊接而來的并非第2線，而是以3、5、7的順序進(jìn)行，直至第525線，然后再回到第2線，然后以4、6、8的順序重復(fù)進(jìn)行，因此實(shí)際上所獲得光滑且清晰的幀(畫面)，是由奇數(shù)掃描線、偶數(shù)掃描線、奇數(shù)掃描線的方式構(gòu)成的，這就是「隔行掃描」也稱為「交錯掃描(Interlacing)」的編輯(Format)方式。
交錯視頻信號由兩個視場(field)所組成，其中每一個視場只包含圖像的奇數(shù)掃描線或圖像的偶數(shù)掃描線。在進(jìn)行圖像捕捉(imagecapture)的過程中，電視攝影機(jī)會在一個瞬間輸出圖像的奇數(shù)掃描線，然后在16.7毫秒后，再輸出圖像的偶數(shù)掃描線。在輸出圖像的奇數(shù)掃描線及偶數(shù)掃描線的過程之間，會產(chǎn)生一個時間的位移(temporalshift)，其必須要在以幀基準(zhǔn)(frame based)來處理的系統(tǒng)中被定位。然而，此方式對于具有移動屬性的動態(tài)圖像畫面而言，會在圖像的邊緣產(chǎn)生鋸齒狀(serration)的圖像，即所謂「毛邊」現(xiàn)象。此外，由于奇數(shù)視場和偶數(shù)視場是由一半的掃描線(即263/262條線)組成，因此每個奇數(shù)視場和偶數(shù)視場只有原來圖像一半的分辨率(resolution)，而且每個奇數(shù)視場和偶數(shù)視場是以1/60秒的速度來顯示。這樣的畫面以人眼來看，雖然不至于讓人眼的視覺感到不自然(motion artifacts)，但畫面一旦放大，便會感到掃描線粗大，甚至?xí)X得畫面模糊。
前述這些在進(jìn)行「交錯掃描」或是「隔行掃描」時的缺點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)可由一種稱為「逐行掃描(progressive scan)」的技術(shù)來解決?！钢鹦袙呙琛故且?、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個畫面的速度重現(xiàn)，因此其掃描速度是「隔行掃描」的兩倍，因而畫面是以525條掃描線在顯示器上顯示畫面，所以畫面非常纖細(xì)且清晰，這是「逐行掃描」最大的優(yōu)點(diǎn)，因此目前先進(jìn)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)的圖像信號，到目前為止，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「逐行掃描」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，直接在高清晰度電視(HDTV)上播放及顯示時，則只能顯示奇數(shù)視場和偶數(shù)場的畫面，因此會使得圖像的分辨率變差(因只有原來圖像一半的分辨率)。為解決此問題，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)換成逐行掃描的一種方法。例如將標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視(Standard Definition TVSDTV)轉(zhuǎn)換至高清晰度電視(High Definition TV；HDTV)時，其利用去交錯及再取樣兩個步驟，將掃描線由480條交錯掃描(480i)提升至720條逐行掃描(720p)，并且修正奇數(shù)掃描線及偶數(shù)掃描線的交錯掃描圖像合并時的對準(zhǔn)誤差，以產(chǎn)生在視覺上可使人滿意的順序圖像。
如前所述，雖然使用去交錯的技術(shù)可以解決交錯掃描系統(tǒng)在逐行掃描系統(tǒng)上顯示所產(chǎn)生的分辨率不足問題，但是同樣有一不可忽略的狀況，就是播放的圖像總是在動，若不理會這點(diǎn)，硬是將奇數(shù)視場與偶數(shù)視場重合，則靜態(tài)圖像部分可得到鮮明的圖像，但是對動態(tài)圖像的部分則一樣會有模糊及不自然的現(xiàn)象，所以高畫質(zhì)就不能顯示出來了。為此，在去交錯處理的技術(shù)上，有兩種基本的算法可以來選擇，即無移動補(bǔ)償(non-motion compensated)及移動補(bǔ)償(motion-compensated)。其中，無移動補(bǔ)償去交錯算法包括兩種最基本的線性轉(zhuǎn)換技術(shù)，分別為編織(Weave)及擺動(Bob)；編織將兩個輸入視場重疊(overlaid)或是編織在一起，以產(chǎn)生一個順序幀，編織對于靜態(tài)畫面，可以將不同視場的圖像完全對準(zhǔn)，因而可得到一個沒有衰減的清晰去交錯圖像，但在移動畫面的邊緣，卻會顯示出明顯的鋸齒狀或是毛邊，這是因?yàn)閯討B(tài)畫面會隨著時間而產(chǎn)生位移，故將奇數(shù)視場與偶數(shù)視場編織成一個幀時，就會因?yàn)槠鏀?shù)視場與偶數(shù)視場之間有一時間位移，因而在將奇數(shù)視場與偶數(shù)視場編織在一起時，就會因?yàn)楫a(chǎn)生圖像對準(zhǔn)誤差而出現(xiàn)具有鋸齒狀或是毛邊的模糊幀，此現(xiàn)象如圖1所示。另一方面，擺動只接受輸入圖像的其中一視場(例如只接受偶數(shù)掃描線的圖像)，而另一個視場(即奇數(shù)掃描線的圖像)則被丟棄(discarded)，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圖像，將通過相鄰掃描線去填補(bǔ)另一線的空隙空間(voids)，以便將圖像內(nèi)插回到720×486像素；擺動的優(yōu)點(diǎn)是它可克服不自然動作(motionartifacts)的畫面，并且有較小的計(jì)算需求，但其缺點(diǎn)是畫面的垂直分辨率在經(jīng)過內(nèi)插后，仍然只有原來圖像的一半，因此順序畫面的細(xì)部分辨率就降低了。
由于現(xiàn)行的數(shù)字激光視盤(DVD)仍是使用交錯掃描系統(tǒng)所拍攝的圖像編輯而成，故其播放圖像時仍必須透過交錯處理來構(gòu)成一畫面，因此當(dāng)使用高保真(Hi-Fi)的數(shù)字電視播放光盤時，為了將交錯掃描轉(zhuǎn)換成逐行掃描方式播放，均須在播放裝置上選擇以編織或是擺動的方法來播放。然而，當(dāng)選擇「編織」方式來播放時，對于移動的圖像會產(chǎn)生圖像對準(zhǔn)誤差，故會出現(xiàn)鋸齒狀或是毛邊的畫面；而當(dāng)選擇「擺動」方式來播放時，雖然可克服移動圖像的圖像對準(zhǔn)誤差，使動態(tài)圖像可較清晰及自然，但卻犧牲了靜態(tài)圖像的垂直分辨率，因此現(xiàn)行的影音播放系統(tǒng)與數(shù)字顯示系統(tǒng)之間，在經(jīng)過去交錯處理的過程中，無法兼顧動態(tài)畫面及靜態(tài)畫面的圖像品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述課題，本發(fā)明提供一種能夠產(chǎn)生一動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法的去交錯算法產(chǎn)生方法，其步驟包括首先，根據(jù)第一線段數(shù)據(jù)及第二線段數(shù)據(jù)產(chǎn)生一特征差值；接著，依據(jù)特征差值的大小決定一混合系數(shù)；然后依據(jù)混合系數(shù)產(chǎn)生動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法。在本發(fā)明中，混合系數(shù)決定第一去交錯算法在動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法中的比重，而混合系數(shù)與一常數(shù)的差值決定第二去交錯算法在動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法中的比重。其中，第一去交錯算法為編織(Weave)算法，而第二去交錯算法為擺動(Bob)算法。
本發(fā)明還提出一種去交錯方法，其步驟包括首先，根據(jù)第一線段數(shù)據(jù)及第二線段數(shù)據(jù)產(chǎn)生一特征差值；接著，依據(jù)特征差值的大小決定一混合系數(shù)；再依據(jù)混合系數(shù)產(chǎn)生一動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法，其中混合系數(shù)決定第一去交錯算法在動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法中的比重，而混合系數(shù)與一常數(shù)的差值決定第二去交錯算法在動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法中的比重；然后，執(zhí)行動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法，以產(chǎn)生一經(jīng)去交錯處理的圖像。其中，第一去交錯算法為編織算法，而第二去交錯算法為擺動算法。
承上所述，因依本發(fā)明的去交錯方法及去交錯算法產(chǎn)生方法能夠產(chǎn)生具適應(yīng)性的動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法，所以能夠解決現(xiàn)行的影音播放系統(tǒng)(例如DVD Player)與數(shù)字顯示系統(tǒng)(例如HDTV或電漿電視)之間，在去交錯處理的過程中，僅單純選擇使用編織算法或擺動算法來進(jìn)行去交錯，而無法兼顧動態(tài)圖像及靜態(tài)圖像的畫面質(zhì)量的問題，使得輸出圖像畫質(zhì)得到提升。


圖1為一示意圖，顯示公知的依據(jù)編織去交錯算法所取得的具有鋸齒狀的順序幀；圖2為一流程圖，顯示依本發(fā)明較佳實(shí)施例的去交錯方法的流程；圖3A為一示意圖，顯示具有數(shù)個線段的幀以及各線段的像素的亮度值；圖3B為一示意圖，顯示如圖3A所示各線段的特征值；圖3C為一示意圖，顯示如圖3B所示各線段的特征差值，其為相同幀中相鄰的兩線段的特征差值；
圖3D為一示意圖，顯示如圖3B所示各線段的特征差值，其為相異幀中位于相同位置的兩線段的特征差值；圖4A為一流程圖，顯示依據(jù)特征差值的大小決定混合系數(shù)的步驟的流程；圖4B為一示意圖，顯示依據(jù)特征差值的數(shù)值范圍與混合系數(shù)的關(guān)系；以及圖5為一示意圖，顯示依本實(shí)施例所求得的動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法及各像素的輸出值。
組件符號說明31 幀311~318 線段32 幀321~328 線段S01~S04 去交錯方法的步驟S11~S12 依據(jù)特征差值的大小決定混合系數(shù)的步驟具體實(shí)施方式
以下將參照相關(guān)附圖，說明依本發(fā)明較佳實(shí)施例的去交錯方法及去交錯算法產(chǎn)生方法。
請參照圖2所示，依本發(fā)明較佳實(shí)施例的去交錯方法包括以下步驟首先，根據(jù)第一線段數(shù)據(jù)及第二線段數(shù)據(jù)產(chǎn)生一特征差值(步驟S01)，其中，第一線段數(shù)據(jù)包括第一線段的特征值，第二線段數(shù)據(jù)包括第二線段的特征值，而特征差值為第一線段的特征值與第二線段的特征值的差值，在此第一線段與第二線段可以是相同幀(intra-frame)中相鄰的兩線段或是相異幀(inter-frame)中位于相同位置的兩線段，而各線段的特征值可以是依據(jù)構(gòu)成各線段的像素的亮度值(Y值)及/或色度值(Cr值、Cb值)計(jì)算求得；例如，如圖3A所示，在某一幀31中顯示的畫面可以是奇數(shù)視場或是偶數(shù)視場，其中包括數(shù)個線段311-318，其分別由數(shù)個像素所構(gòu)成，而每個像素中的Y值如各線段中的數(shù)字所示，此時，線段311-318的特征值可以利用Y值之和來代表，詳細(xì)地說，線段311的特征值為其中各像素之Y值的和，如下式所示線段311的特征值＝12+66+72+85＝235另外，另一幀32中顯示的畫面同樣可以是奇數(shù)視場或是偶數(shù)視場(如圖3A所示)，其中包括數(shù)個線段321-328，其分別由數(shù)個像素所構(gòu)成，而每個像素中的Y值如各線段中的數(shù)字所示，而線段321-328的特征值亦可以利用Y值之和來代表；此時，幀31與幀32中各線段的特征值如圖3B所示。如上所述，在步驟S01中，若第一線段與第二線段為相同幀中相鄰的兩線段，例如為幀31中的線段311與線段312，則所產(chǎn)生的特征差值為(235-212)＝23(如圖3C所示)，而幀31中其它線段的特征差值是依據(jù)相同方式計(jì)算而得到如圖3C所示的數(shù)值；此外，若第一線段與第二線段為相異幀中位于相同位置的兩線段，例如為幀31中的線段311與幀32中的線段321，則所產(chǎn)生的特征差值為(235-163)＝72(如圖3D所示)，而幀31中其它線段的特征差值是依據(jù)相同方式計(jì)算而得到如圖3D所示的數(shù)值。
接著，依據(jù)特征差值的大小決定一混合系數(shù)(步驟S02)；其中，混合系數(shù)介于0與一常數(shù)之間，而本實(shí)施例的常數(shù)設(shè)定為1，所以混合系數(shù)介于0與1之間；舉例而言，步驟S02中依據(jù)特征差值的大小決定混合系數(shù)的方法是基于下述原則當(dāng)特征差值越大時，混合系數(shù)越接近0；當(dāng)特征差值越小時，混合系數(shù)越接近1(即常數(shù))。為使本實(shí)施例更加容易清楚，以下將參照圖4A與4B所示，說明依據(jù)特征差值的大小決定混合系數(shù)的步驟，包括設(shè)定n個依序遞減的臨限值，以定義出連續(xù)的n+1個數(shù)值區(qū)段(步驟S11)，并且藉此決定不同的補(bǔ)償特性曲線；以及判斷特征差值位于哪一個數(shù)值區(qū)段，以決定混合系數(shù)(步驟S12)(如圖4A所示)。接著如圖4B所示，本實(shí)施例中所設(shè)定的臨限值共有8個，分別依序?yàn)?0、70、60、50、40、30、20、10，故由這些臨限值所定義出的數(shù)值區(qū)段分別為(大于80)、(介于80與70之間)、(介于70與60之間)、(介于60與50之間)、(介于50與40之間)、(介于40與30之間)、(介于30與20之間)、(介于20與10之間)、及(小于10)，此時，當(dāng)特征差值位于第x個數(shù)值區(qū)段時，所求得的混合系數(shù)可利用下式算出
其中n為所設(shè)定的臨限值的數(shù)量，如圖4B所示，對應(yīng)上述數(shù)值區(qū)段的混合系數(shù)分別為0、18,28,38,48,58,68,78,]]>1。
然后，依據(jù)混合系數(shù)產(chǎn)生一動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法，其中混合系數(shù)決定第一去交錯算法在動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法中的比重，而混合系數(shù)與一常數(shù)的差值決定第二去交錯算法在動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法中的比重(步驟S03)；在本實(shí)施例中，當(dāng)常數(shù)為1時，動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法由下式?jīng)Q定動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法＝混合系數(shù)×第一去交錯算法+(1-混合系數(shù))×第二去交錯算法其中，第一去交錯算法為一編織(Weave)去交錯算法，而第二去交錯算法為一擺動(Bob)去交錯算法。所以，所求得的動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法如圖5所示，其中需注意的是當(dāng)混合系數(shù)為0時，第二去交錯算法亦可以是一具有插值的擺動(Bob with interpolation)去交錯算法。除此之外，若將上述的動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法以每個像素的輸出值(包括亮度值及/或色度值)來表示，則各像素的輸出值可由下式?jīng)Q定(如圖5所示)像素的輸出值(YCout)＝混合系數(shù)×依第一去交錯算法求得的輸出值(YC1)+(1-混合系數(shù))×依第二去交錯算法求得的輸出值(YC2)另外，依本發(fā)明較佳實(shí)施例的去交錯算法產(chǎn)生方法包括如前所述的步驟S01-S03，故此不再贅述。
最后，執(zhí)行動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法，以產(chǎn)生一經(jīng)去交錯處理的圖像(步驟S04)。
綜上所述，由于依本發(fā)明的去交錯方法及去交錯算法產(chǎn)生方法能夠產(chǎn)生具適應(yīng)性的動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法(如步驟S01-S03)，所以能夠解決現(xiàn)行的影音播放系統(tǒng)(例如DVD Player)與數(shù)字顯示系統(tǒng)(例如HDTV或電漿電視)之間，在去交錯處理的過程中，僅單純選擇使用編織算法或擺動算法來進(jìn)行去交錯，而無法兼顧動態(tài)圖像及靜態(tài)圖像的畫面品質(zhì)的問題，使得輸出圖像畫質(zhì)得到提升。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性的。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對其進(jìn)行等效修改或變更，均應(yīng)包括在所附的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種去交錯方法，包括根據(jù)第一線段數(shù)據(jù)及第二線段數(shù)據(jù)產(chǎn)生一特征差值；依據(jù)所述特征差值的大小決定一混合系數(shù)；依據(jù)所述混合系數(shù)產(chǎn)生一動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法，其中所述混合系數(shù)決定第一去交錯算法在所述動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法中的比重，而所述混合系數(shù)與一常數(shù)的差值決定第二去交錯算法在所述動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法中的比重；以及執(zhí)行所述動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法，以產(chǎn)生一經(jīng)去交錯處理的圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的去交錯方法，其中所述第一線段數(shù)據(jù)包括一第一線段的特征值，所述第二線段數(shù)據(jù)包括一第二線段的特征值，而所述特征差值為所述第一線段的特征值與所述第二線段的特征值的差值，且所述第一線段與所述第二線段為相同幀中相鄰的兩線段或?yàn)橄喈悗形挥谙嗤恢玫膬删€段。
3.如權(quán)利要求1所述的去交錯方法，其中所述混合系數(shù)介0與1之間，所述常數(shù)為1，而所述動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法由下式?jīng)Q定所述動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法＝所述混合系數(shù)×所述第一去交錯算法+(1-所述混合系數(shù))×所述第二去交錯算法
4.如權(quán)利要求1所述的去交錯方法，其中當(dāng)所述混合系數(shù)為0時，所述第二去交錯算法為一擺動去交錯算法或一具有插值的擺動去交錯算法。
5.如權(quán)利要求1所述的去交錯方法，其中依據(jù)所述特征差值的大小決定所述混合系數(shù)的步驟包括設(shè)定n個依序遞減的臨限值，以定義出連續(xù)的n+1個數(shù)值區(qū)段；以及判斷所述特征差值位于哪一個數(shù)值區(qū)段，以決定所述混合系數(shù)。
6.一種去交錯算法產(chǎn)生方法，包括根據(jù)一第一線段數(shù)據(jù)及一第二線段數(shù)據(jù)產(chǎn)生一特征差值；依據(jù)所述特征差值的大小決定一混合系數(shù)；以及依據(jù)所述混合系數(shù)產(chǎn)生一動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法，其中所述混合系數(shù)決定第一去交錯算法在所述動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法中的比重，而所述混合系數(shù)與一常數(shù)的差值決定第二去交錯算法在所述動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法中的比重。
7.如權(quán)利要求6所述的去交錯算法產(chǎn)生方法，其中所述第一線段數(shù)據(jù)包括一第一線段的特征值，所述第二線段數(shù)據(jù)包括一第二線段的特征值，而所述特征差值為所述第一線段的特征值與所述第二線段的特征值的差值，且所述第一線段與所述第二線段為相同幀中相鄰的兩線段或?yàn)橄喈悗形挥谙嗤恢玫膬删€段。
8.如權(quán)利要求6所述的去交錯算法產(chǎn)生方法，其中所述混合系數(shù)介0與1之間，所述常數(shù)為1，而所述動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法由下式?jīng)Q定所述動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法＝所述混合系數(shù)×所述第一去交錯算法+(1-所述混合系數(shù))×所述第二去交錯算法
9.如權(quán)利要求6所述的去交錯算法產(chǎn)生方法，其中當(dāng)所述混合系數(shù)為0時，所述第二去交錯算法為一擺動去交錯算法或一具有插值的擺動去交錯算法。
10.如權(quán)利要求6所述的去交錯算法產(chǎn)生方法，其中依據(jù)所述特征差值的大小決定所述混合系數(shù)的步驟包括設(shè)定n個依序遞減的臨限值，以定義出連續(xù)的n+1個數(shù)值區(qū)段；以及判斷所述特征差值位于哪一個數(shù)值區(qū)段，以決定所述混合系數(shù)。
全文摘要
一種去交錯方法及去交錯算法產(chǎn)生方法，其中產(chǎn)生一動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法的步驟包括根據(jù)第一線段數(shù)據(jù)及第二線段數(shù)據(jù)產(chǎn)生一特征差值；依據(jù)特征差值的大小決定混合系數(shù)；以及依據(jù)混合系數(shù)產(chǎn)生動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法，其中混合系數(shù)決定第一去交錯算法在動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法中的比重，而混合系數(shù)與一常數(shù)的差值決定第二去交錯算法在動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法中的比重。另外，去交錯方法執(zhí)行動態(tài)調(diào)變?nèi)ソ诲e算法，以產(chǎn)生經(jīng)去交錯處理的圖像。
文檔編號H04N7/01GK1622614SQ20041010418
公開日2005年6月1日 申請日期2004年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月30日
發(fā)明者陳浩彰 申請人:威盛電子股份有限公司