CN102185999B - 消除视频抖动的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种消除视频抖动的方法及装置，能够有效消除因为帧时间间隔不均匀而引起的视频抖动现象。本发明的方法，包括以下步骤：将视频的第一帧按照本身的时间标签进行显示；从视频的第二帧起，根据垂直同步时间间隔、本帧的时间标签、第一帧的时间标签计算出本帧的期望完成时间；根据所述本帧的期望完成时间、垂直同步时间间隔，计算本帧的开始绘制时间；在所述本帧的开始绘制时间对本帧图像进行绘制，当垂直同步信号到达时将绘制完成的该帧图像进行显示。本发明的消除视频抖动的方法及装置，通过计算出每一个视频帧的期望完成时间和开始绘制时间来确定每一帧被显示的时间，使帧时间间隔变得更均匀，有效消除了视频抖动现象。

Description

消除视频抖动的方法及装置

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种消除视频抖动的方法及装置。

背景技术

目前视频领域，最常用的制式是NTSC（National Television StandardsCommittee，（美国）国家电视标准委员会）制和PAL（Phase Alternating Line，逐行倒相）制。其中NTSC制式的帧率通常为29.97FPS，平均帧时间间隔为约为33ms。但实际上，由于视频采集设备的限制，录制的视频的帧时间间隔不是一个非常精准的数值，而是一系列有轻微抖动的帧间隔数值。对于NTSC制的视频来讲，它的帧时间间隔就有可能是31ms、33ms、34ms。

另外，为了防止显示视频画面时有“撕裂”现象，通常会开启显卡的垂直同步功能。如此一来，当在开启垂直同步的情况下，有些视频（例如NTSC制式）的画面显示就会出现抖动。究其原因，是因为相邻两帧画面的开始绘制时间处在了3个垂直同步信号时间之间，由此造成帧显示时间间隔有时为1个垂直同步时间，有时为3个垂直同步时间。对人眼来讲，这种帧显示时间间隔“1/3/1/3”的不均匀现象，会让人觉得视频画面显示是不流畅的，是抖动的。

下面结合附图详细描述引起帧时间间隔不均匀的原因：

如图1所示，“视频帧时间”为视频的每一帧图像开始渲染的时间，其所在的行分别是帧a、b、c、d等的开始渲染时间；“垂直同步时间”为显卡垂直同步信号产生的时间，每一条黑色竖线代表一个垂直同步时间，垂直同步时间固定为16.6ms。按照显示原理，每一个视频帧通常会在离其最近的下一个垂直同步时间后显示，如图1所示，视频帧a在离其最近的下一个垂直同时间a处被显示，视频帧b在离其最近的下一个垂直同时间b处被显示，如此类推。

从图1中可以看出，帧被显示的时间间隔中，e与f只有1个垂直同步时间间隔，f与g有3个垂直同步时间间隔，g与h只有1个垂直同步时间间隔，h与i有3个垂直同步时间间隔。如此，就出现了帧显示时间间隔的“1/3/1/3”的不均匀现象，视频画面显示出现抖动。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种消除视频抖动的方法及装置，能够有效消除因为帧时间间隔不均匀而引起的视频抖动现象。

为达到上述目的，本发明提供一种消除视频抖动的方法，包括以下步骤：

将视频的第一帧按照本身的时间标签进行显示；

从视频的第二帧起，根据垂直同步时间间隔、本帧的时间标签、第一帧的时间标签计算出本帧的期望完成时间，采用如下公式：Fn=F0+((int)((Mn-M0)/Interval+0.5))*Interval，式中，Fn为第n+1帧的期望完成时间，F0为第一帧的绘制显示完成时间，Mn为第n+1帧的时间标签，M0为第一帧的时间标签，Interval为垂直同步时间间隔；

根据所述本帧的期望完成时间、垂直同步时间间隔，计算本帧的开始绘制时间；

在所述本帧的开始绘制时间对本帧图像进行绘制，当垂直同步信号到达时将绘制完成的该帧图像进行显示；具体包括：在所述本帧的开始绘制时间到达时绘制本帧图像到后台缓冲区，在所述后台缓冲区中完成图像绘制，当垂直同步信号到达时将所述后台缓冲区中绘制完成的图像交换到前台缓冲区，并将该帧图像进行显示。

本发明还提供一种消除视频抖动的装置，包括：

期望完成时间计算模块，用于从视频的第二帧起，根据垂直同步时间间隔、本帧的时间标签、第一帧的时间标签计算本帧的期望完成时间，采用如下公式：Fn=F0+((int)((Mn-M0)/Interval+0.5))*Interval，式中，Fn为第n+1帧的期望完成时间，F0为第一帧的绘制显示完成时间，Mn为第n+1帧的时间标签，M0为第一帧的时间标签，Interval为垂直同步时间间隔；

与所述期望完成时间计算模块相连接的开始绘制时间计算模块，用于根据所述本帧的期望完成时间、垂直同步时间间隔，计算本帧的开始绘制时间；

与所述开始绘制时间计算模块相连接的绘制显示模块，用于将视频的第一帧按照本身的时间标签进行显示；以及从视频的第二帧起，在所述本帧的开始绘制时间对本帧图像进行绘制，当垂直同步信号到达到时将绘制完成的该帧图像进行显示；

所述绘制显示模块包括绘制模块、显示模块，所述绘制模块用于在所述本帧的开始绘制时间绘制本帧图像到后台缓冲区，在所述后台缓冲区中完成图像绘制；所述显示模块用于当垂直同步信号到达时将所述后台缓冲区中绘制完成的图像交换到前台缓冲区，并将该帧图像进行显示。

本发明的消除视频抖动的方法及装置，通过计算出每一个视频帧的期望完成时间和开始绘制时间来确定每一帧被显示的时间，使帧时间间隔变得更均匀，避免了现有技术中每一个视频帧在离其最近的下一个垂直同步时间后显示所带来的帧时间间隔不均匀的问题，从而有效消除了视频抖动现象。

附图说明

图1为使用本发明的消除视频抖动的方法处理前的NTSC制视频实施例；

图2为使用本发明的消除视频抖动的方法处理后的NTSC制视频实施例；

图3为使用本发明的消除视频抖动的方法处理前的PAL制视频实施例；

图4为使用本发明的消除视频抖动的方法处理后的PAL制视频实施例；

图5为本发明的消除视频抖动的方法流程示意图；

图6为本发明的消除视频抖动的装置结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种消除视频抖动的方法及装置，该方法及装置能够解决现有技术中在视频处理时因为帧时间间隔不均匀而导致的视频抖动的问题。下面以常用的NTSC制视频和PAL制视频为例，并结合附图详细描述本发明的实施例。

以NTSC制视频为例，本发明提供的一种消除视频抖动的方法，如图5所示，包括以下步骤：

步骤S0：已知垂直同步时间间隔为Intetval，为便于说明，此处取值为16.6ms，即显卡输出帧率为60FPS。

步骤S1，视频的每一帧都有一个与系统时间相对应的时间标签，将视频的第一帧按照本身的时间标签进行渲染（绘制）后，等待离其最近的下一个垂直同步时间到达后显示。如图1或2所示，视频帧a为第一帧，时间标签为M0，按照其时间标签进行显示，那么，帧a将在紧靠该帧时间标签的下一个垂直同步时间完成绘制显示，如图1或图2所示，帧a在时间a完成绘制显示，此处我们将时间a记为F0，即第一帧的绘制显示完成时间。

步骤S2，从视频的第二帧起，根据垂直同步时间间隔、本帧的时间标签、第一帧的时间标签计算出本帧的期望完成时间。

作为一个较好的实施例，上述的计算某一帧的期望完成时间，可以采用如下公式：Fn=F0+((int)((Mn-M0)/Interval+0.5))*Interval，式中，Fn为第n+1帧的期望完成时间，F0为第一帧的绘制显示完成时间，Mn为第n+1帧的时间标签，M0为第一帧的时间标签，Interval为垂直同步时间间隔。

下面以帧b和帧c为例对本发明的算法加以简单说明：

对于图2中的帧b（第二帧），记时间标签为M1，帧b与帧a的时间标签差值为T1，则根据垂直同步时间间隔Interval，可计算出帧b的期望完成时间F1，具体如下：

F 1=F0+((int)((M1-M0)/Interval+0.5))*Interval；

在本步骤中，时间标签差值M1-M0=31ms，F0=a，Interval=16.6，那么，根据上述的计算公式，可以得出F1=a+2*Interval，即：帧b在时间a后的2个垂直同步时间间隔后显示，即在图2中的时间b完成绘制显示。

对于下一帧c（第三帧），记时间标签为M2，帧c与帧a的时间标签差值为T2，根据垂直同步时间间隔Interval，可计算出帧c的期望完成时间F2，具体如下：

F2=F0+((int)((M2-M0)/Interval+0.5))*Interval；

在本步骤中，时间标签差值T2=M2-M0=(31+34)ms=65ms，F0=a，Interval=16.6，那么，根据上述的计算公式，得出F2=a+4*Interval，即：帧c在时间a后的4个垂直同步时间间隔后完成显示，即在图2中的时间c完成绘制显示。

步骤S3，根据所述本帧的期望完成时间、垂直同步时间间隔，计算本帧的开始绘制时间。由于每一帧视频在被显示前还需要一个渲染（绘制）的过程，因此需要计算每一帧的开始绘制时间。优选的，可以采用如下公式所述计算所本帧的开始绘制时间：Rn=Fn-Interval/2；式中，Rn即为本帧的开始绘制时间，Fn和Interval与之前的定义相同。通过以上公式可计算出帧b的开始绘制时间R1为b-8.3ms；帧c的开始绘制时间R2为c-8.3ms，帧n（第n+1帧）的开始绘制时间Rn为Fn-8.3ms。

步骤S4，在所述本帧的开始绘制时间对本帧图像进行绘制，当垂直同步信号到达到时将绘制完成的该帧图像进行显示。优选的，本发明采用双缓冲显示机制，以防止显卡帧缓冲读写冲突，具体过程包括：渲染线程等待到达开始绘制时间Rn时，绘制对应的帧n（第n+1帧）到后台缓冲区，在所述后台缓冲区中完成图像绘制，等待垂直同步信号，当垂直同步信号到达时将所述后台缓冲区的图像交换到前台缓冲区，该帧n得到显示。

按照如上的方法，将视频帧a\b\c\d\e\f等依次纠正到时间a/b/c/d/e/f等完成绘制显示。对比使用本发明方法处理前的图1和处理后的图2即可发现，在NTSC制视频中，帧f、h被纠正到了合理的显示位置，消除了帧间隔“1/3/1/3”的现象，使帧时间间隔变得更均匀，从而达到了纠正帧时间间隔的不均匀而导致的视频抖动的目的。

接下来以PAL制视频为例描述本发明的技术方案。如图3所示为使用本发明的消除抖动的方法处理前的实施例效果图，可知出现了“4/6/4”的不均匀现象，视频画面有抖动。其纠正过程包括如下步骤：

步骤S0，已知垂直同步时间间隔为Intetval，为便于说明，此处取值为8.3ms，即显卡输出帧率为120FPS。

步骤S1，视频的每一帧都有一个与系统时间相对应的时间标签，将视频的第一帧按照本身的时间标签进行渲染绘制后，等待离其最近的下一个垂直同步时间到达后显示。如图3或4所示，视频帧a为第一帧，时间标签为M0，按照其时间标签进行显示，那么，帧a将在紧靠该帧时间标签的下一个垂直同步时间完成绘制显示，如图3或图4所示，帧a在时间a完成绘制显示，此处我们仍将时间a记为F0，表示第一帧的绘制显示完成时间。

步骤S2，从视频的第二帧起，根据垂直同步时间间隔、本帧的时间标签、第一帧的时间标签计算出本帧的期望完成时间。

可以采用如下公式：Fn=F0+((int)((Mn-M0)/Interval+0.5))*Interval，式中，Fn为第n+1帧的期望完成时间，F0为第一帧的绘制显示完成时间，Mn为第n+1帧的时间标签，M0为第一帧的时间标签，Interval为垂直同步时间间隔。下面以帧b和帧c为例加以简单说明：

对于图2中的帧b（第二帧），记时间标签为M1，帧b与帧a的时间标签差值为T1，则根据垂直同步时间间隔Interval，可计算出帧b的期望完成时间F1，具体如下：

F1=F0+((int)((M1-M0)/Interval+0.5))*Interval；

在本步骤中，时间标签差值M1-M0=38ms，F0=a，Interval=8.3，那么，根据上述的计算公式，可以得出F1=a+5*Interval，即：帧b在时间a后的5个垂直同步时间间隔后显示，即在图4中的时间b完成绘制显示。

对于下一帧c（第三帧），记时间标签为M2，帧c与帧a的时间标签差值为T2，根据垂直同步时间间隔Interval，可计算出帧c的期望完成时间F2，具体如下：

F2=F0+((int)((M2-M0)/Interval+0.5))*Interval；

在本步骤中，时间标签差值T2=M2-M0=(38+38)ms=76ms，F0=a，Interval=8.3，那么，根据上述的计算公式，得出F2=a+9*Interval，即：帧c在时间a后的9个垂直同步时间间隔后完成显示，即在图4中的时间c完成绘制显示。

步骤S3，根据所述本帧的期望完成时间、垂直同步时间间隔，计算本帧的开始绘制时间。仍然采用如下公式所述计算所本帧的开始绘制时间：Rn=Fn-Interval/2。通过以上公式可计算出帧b的开始绘制时间R1为b-4.15ms；帧c的开始绘制时间R2为c-4.15ms，帧n（第n+1帧）的开始绘制时间Rn为Fn-4.15ms。

步骤S4，在所述本帧的开始绘制时间对本帧图像进行绘制，当垂直同步信号到达到时将绘制完成的该帧图像进行显示。优选的，本发明采用双缓冲显示机制，以防止显卡帧缓冲读写冲突。具体过程包括：渲染线程等待到达开始绘制时间Rn时，渲染对应的帧n到后台缓冲区，在所述后台缓冲区中完成图像绘制，等待垂直同步信号，当垂直同步信号到达时将所述后台缓冲区的图像交换到前台缓冲区，该帧n得到显示。

按照如上的方法，将视频帧a\b\c\d等依次纠正到时间a/b/c/d等完成绘制显示。对比使用本发明方法处理前的图3和处理后的图4即可发现，在PAL制视频中，帧d被纠正到了合理的显示位置，消除了帧间隔“4/6/4”的不均匀现象，取而代之的是帧间隔“4/5/5”，使帧时间间隔变得更均匀，从而达到了纠正帧时间间隔的不均匀而导致的视频抖动的目的。

参见图6所示，是本发明的一种消除视频抖动的装置的结构示意图，包括：

期望完成时间计算模块，用于从视频的第二帧起，根据垂直同步时间间隔、本帧的时间标签、第一帧的时间标签计算本帧的期望完成时间，采用如下公式：Fn=F0+((int)((Mn-M0)/Interval+0.5))*Interval，式中，Fn为第n+1帧的期望完成时间，F0为第一帧的绘制显示完成时间，Mn为第n+1帧的时间标签，M0为第一帧的时间标签，Interval为垂直同步时间间隔；

与所述期望完成时间计算模块相连接的开始绘制时间计算模块，用于根据所述本帧的期望完成时间、垂直同步时间间隔，计算本帧的开始绘制时间；

与所述开始绘制时间计算模块相连接的绘制显示模块，用于将视频的第一帧按照本身的时间标签进行显示；以及从视频的第二帧起，在所述本帧的开始绘制时间对本帧图像进行绘制，当垂直同步信号到达到时将绘制完成的该帧图像进行显示。

优选的，所述开始绘制时间计算模块采用如下公式所述计算所本帧的开始绘制时间Rn：Rn=Fn-Interval/2。

优选的，所述绘制显示模块包括绘制模块、显示模块，所述绘制模块用于在所述本帧的开始绘制时间绘制本帧图像到后台缓冲区，在所述后台缓冲区中完成图像绘制；所述显示模块用于当垂直同步信号到达时将所述后台缓冲区中绘制完成的图像交换到前台缓冲区，并将该帧图像进行显示。

本发明的消除视频抖动的装置中的各模块的具体处理方式可分别与上述本发明的消除视频抖动的方法中的处理方式相同，在此不予赘述。

本发明的消除视频抖动的方法及装置，通过计算出每一个视频帧的期望完成时间和开始绘制时间来确定每一帧被显示的时间，使帧时间间隔变得更均匀，避免了现有技术中每一个视频帧在离其最近的下一个垂直同步时间后显示所带来的帧时间间隔不均匀的问题，有效消除了视频抖动现象。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种消除视频抖动的方法，将视频的第一帧按照本身的时间标签进行显示；其特征在于，还包括以下步骤：

从视频的第二帧起，根据垂直同步时间间隔、本帧的时间标签、第一帧的时间标签计算出本帧的期望完成时间，采用如下公式：Fn=F0+((int)((Mn-M0)/Interval+0.5))*Interval，式中，Fn为第n+1帧的期望完成时间，F0为第一帧的绘制显示完成时间，Mn为第n+1帧的时间标签，M0为第一帧的时间标签，Interval为垂直同步时间间隔；

根据所述本帧的期望完成时间、垂直同步时间间隔，计算本帧的开始绘制时间；

在所述本帧的开始绘制时间对本帧图像进行绘制，当垂直同步信号到达时将绘制完成的该帧图像进行显示；具体包括：在所述本帧的开始绘制时间到达时绘制本帧图像到后台缓冲区，在所述后台缓冲区中完成图像绘制，当垂直同步信号到达时将所述后台缓冲区中绘制完成的图像交换到前台缓冲区，并将该帧图像进行显示。

2.根据权利要求1所述的消除视频抖动的方法，其特征在于，采用如下公式计算所述本帧的开始绘制时间Rn：

Rn=Fn-Interval/2。

3.一种消除视频抖动的装置，其特征在于，包括：

期望完成时间计算模块，用于从视频的第二帧起，根据垂直同步时间间隔、本帧的时间标签、第一帧的时间标签计算本帧的期望完成时间，采用如下公式：Fn=F0+((int)((Mn-M0)/Interval+0.5))*Interval，式中，Fn为第n+1帧的期望完成时间，F0为第一帧的绘制显示完成时间，Mn为第n+1帧的时间标签，M0为第一帧的时间标签，Interval为垂直同步时间间隔；

与所述期望完成时间计算模块相连接的开始绘制时间计算模块，用于根据所述本帧的期望完成时间、垂直同步时间间隔，计算本帧的开始绘制时间；

与所述开始绘制时间计算模块相连接的绘制显示模块，用于将视频的第一帧按照本身的时间标签进行显示；以及从视频的第二帧起，在所述本帧的开始绘制时间对本帧图像进行绘制，当垂直同步信号到达到时将绘制完成的该帧图像进行显示；

所述绘制显示模块包括绘制模块、显示模块，所述绘制模块用于在所述本帧的开始绘制时间绘制本帧图像到后台缓冲区，在所述后台缓冲区中完成图像绘制；所述显示模块用于当垂直同步信号到达时将所述后台缓冲区中绘制完成的图像交换到前台缓冲区，并将该帧图像进行显示。

4.根据权利要求3所述的消除视频抖动的装置，其特征在于，所述开始绘制时间计算模块采用如下公式所述计算所本帧的开始绘制时间Rn：

Rn=Fn-Interval/2。

Images