CN1167261C - 转换视频数据帧速率的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了利用运动应用和时间比转换场和/或帧速率的方法及其装置。根据相对于当前输入的图像场和/或帧的时间比输入的场按它们输入时那样输出，或通过反映运动值和/或时间比对场进行内插，以便可以通过应用该方法和装置消除屏幕上的不自然运动。

Description

转换视频数据帧速率 的方法及其装置

技术领域

本发明涉及转换视频数据的帧速率的方法及其装置，尤其涉及通过应用运动值和时间比转换场或帧速率的方法，及其装置。

背景技术

通常，帧速率是每秒发送的帧数。当发送图像信号，诸如电视信号时，根据人的视觉特性每秒发送适当的画面(帧)数。传统彩色电视机的帧速率是，对于NTSC(美国国家电视标准委员会)制式为每秒30帧(或60场)，对于PAL(逐行倒相制)和SECAM(顺序与存储彩色电视系统)制式为每秒25帧(50场)。此外，NTSC的帧是由顶部场和底部场构成的。因此，当不同场或帧速率的图像信号输入到图像再生设备中时，或者当从具有不同场或帧速率的再生设备输入图像信号时，需要转换场或帧的装置。

参照图1，通过每隔4个场使场加倍，50Hz的输入场就转换成60Hz的场。也就是说，将第五个输入场输出2次，第二次输出作为第六输出场。因此，用于形成6个输出场输入的5个场中的前4个按原样输出，第五个输入场输出2次形成第五和第六输出场。

参照图2，通过每隔5个场舍弃掉1个场，60Hz的输入场就转换成50Hz的场。也就是说，当输入6个场时，前5个场按原样输出，并跳过第六个场。

这种加倍或跳过场来转换帧速率的传统方法在屏幕中显示出不连续性。例如，如果有一个物体从屏幕的左边飞行到右边，那么，就会显示出不连续部分，并且屏幕上的运动变成不自然。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种转换帧速率的方法，其中当具有不同场和/或帧速率的图像信号输入到图像再生设备，或者从具有不同场和/或帧速率的图像再生设备输入图像信号时应用运动值和/或时间加权转换视频数据的场和/或帧速率。

本发明的另一个目的是提供一种应用转换帧速率的方法的、用于转换帧速率的装置。

因此，为了达到前述目的，提供一种转换帧速率的方法，该方法包括：

(a)检测输入视频数据的同步信号和具有不同速率的同步信号；和

(b)如果在步骤(a)检测到具有不同速率的同步信号，则根据当前输入的图像场和/或帧的时间加权按它们输入的那样输出输入场，或输出通过反映运动值和/或时间加权内插的场。

为了达到另一个目的，提供一种转换帧速率的方法，将60Hz的输入视频数据转换成50Hz，该方法包括下列步骤：

(a)产生50Hz的同步信号；

(b)根据在步骤(a)产生的同步信号的次序，重复下列步骤，其中，第一和第二输出场是按它们输入时那样输出的第一和第二输入场；第三和第四输出场是输入场和/或多个场，该多个场是通过在静止部分中将输入场之间内插与预定的时间比相混合或者通过在运动部分中将输入场之间内插、输入场内内插与预定的时间比混合产生；第五、第六和第七输出场是输入场和/或通过应用帧间的运动值在输入场之间内插的场；第八和第九场是输入场和/或多个场，该多个场是通过在静止部分中将输入帧之间内插混合或者通过在运动部分中将输入帧之间内插与输入帧内内插混合产生；和第十输出场是按它们输入时那样输出的输入场。

为了达到另一个目的，提供一种转换帧/场速率的方法，将60Hz的输入视频数据转换成50Hz，该方法包括下列步骤：

(a)产生60Hz的同步信号；

(b)根据在步骤(a)产生的同步信号，重复下列步骤，其中，第一、第二和第三输出场是按它们输入时那样输出的输入场；第四输出场是输入场和/或某一场，该某一场是通过在静止部分中将输入场之间内插与预定的时间比相混合或者通过在运动部分中将输入场之间内插、输入场内内插与预定的时间比混合产生；第五至第九输出场是输入场和/或通过应用场之间的运动值在输入帧之间内插的场；第十输出场是通过在静止部分中将输入场之间内插混合或者通过在运动部分中将输入场之间内插与输入场内内插混合产生；和第十一和第十二输出场是按它们输入时那样输出的输入场。

为了达到另一个目的，提供一种转换帧速率的装置，包括：

信号差检测器，用于将当前视频数据与以前视频数据相比较，并检测其中的差值；

运动检测器，用于将信号差检测器检测的差值与阈值相比较，并检测运动；和

帧速率转换器，用于根据相对于当前场的时间加权按它们输入的那样输出输入场，或通过参照运动检测器检测的运动，在场之间或在场内进行内插，产生场。

附图说明

通过结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述目的和优点将更加清楚，在附图中：

图1是显示转换一般视频数据的帧速率的方法的第一优选实施例；

图2是显示转换一般视频数据的帧速率的方法的第二优选实施例；

图3是显示根据本发明优选实施例转换视频数据的帧速率的装置的方块图；

图4显示一种转换帧的方法，将以60Hz格式输入的视频数据转换成50Hz格式并输出；和

图5显示一种转换帧的方法，将以50Hz格式输入的视频数据转换成60Hz格式并输出。

具体实施方式

下文将结合附图对本发明的优选实施例进行描述。

图3是显示根据本发明转换视频数据的帧速率的装置的方块图。

参照图3，首先，在具有60Hz或50Hz的标准的副画面产生设备(未示出)中产生当前输入的视频数据。

第一存储器310存储来自紧接着的前一场的视频数据，第二存储器320存储来自比当前场前两场的场的视频数据，和第三存储器350存储在存储在第一存储器310中的视频数据中延迟一行的视频数据。

信号差检测器330检测在输入视频数据与存储在第二存储器320中的前一视频数据之间的差值。

运动检测器340通过将信号差检测器330检测的差值与阈值相比较检测运动值。

控制器370根据主画面产生设备(未示出)输入的50Hz或60Hz的垂直同步信号将场转换信号输出到帧速率转换器360。作为另一个优选实施例，控制器370接收从分画面再生设备输出的60Hz的同步信号，并输出作为50Hz的同步信号再生的场转换信号。

每当输入与具有预定次序的同步信号相对应的帧转换信号时，多路复用器(MUX)380有选择地输出当前场和第二存储器320的场。

帧速率转换器360在控制器370施加帧转换信号时，根据存储在第一存储器310中的场与存储在第二存储器320中的场之间的时间比，参照在运动检测器340中产生的运动值，按原样输出输入场，或者通过在帧或场之间进行内插产生新的场。帧速率转换器360利用存储在第一存储器310和第二存储器320中的当前场、先前的场和存储在第三存储器350中的行数据进行场内的内插和场之间的内插。这里，第一存储器310和第三存储器350用于帧内的内插，和第二存储器320用于相对于当前场信号在场之间的内插。

图4显示根据本发明的转换帧的方法，将以60Hz输入的视频数据转换成50Hz并输出。

参照图4，虚线表示以60Hz的速率输入的视频数据场(1)-(12)，和实线表示转换成50Hz的帧速率的视频数据场(1)-(10)。时间从左向右水平移动。此外，实线和虚线交叠的“0”表示场内的行。

如果首先检测到与当前输入的视频数据的同步信号不同的同步信号，则以每隔9个输出场的规则次序，通过重复根据时间加权各不相同地确定的转换方法(F、S、T)产生以60Hz输入的视频数据场作为50Hz的新视频数据场。该转换方法包括：

1)按原样取代时间上相同或靠近的场的方法(F)。

2)应用运动值产生新场的方法(S)。

3)应用时间变率内插场的方法(T)。

分别与输入的第一和第二场(1)、(2)相比，输出的第一和第二场(1)、(2)具有100％和80％的时间加权，因此，输入的场用作输出场(方法F)。

分别与第三和第四场(3)、(4)相比，输出的第三场(3)具有在时间上处于中间的60％和40％的时间加权，因此，通过公式1所示的内插，应用运动值形成场，

P＝3D×(1-m)+m×(2D×0.4+3D×0.6)    …(1)

这里，3D表示场之间内插的值，2D表示场内内插的值，和m表示运动值。

接下来，分别与第四和第五场(4)、(5)相比，第四场(4)具有在时间上处于中间的40％和60％的加权，因此，通过公式(2)所示的内插(方法T)，应用运动值形成场，

P＝3D×(1-m)+m×(2D×0.6+3D×0.4)    …(2)

这里，3D表示场之间内插的值，2D表示场内内插的值，和m表示运动值。

再参照公式1和2，在没有运动值(m)的静止部分中，通过场之间的内插(3D)简单地形成新场，和在具有运动值(m)的运动部分中，通过将场之间内插的值(3D)与0.6或0.4的加权系数相乘所得的值与将场内内插的值(2D)与0.4或0.6的加权系数相乘所得的值相加形成新的场。

分别与输入的第五和第六场(5)和(6)相比，接下来的第五场具有20％和80％的时间加权，因此，通过公式(3)所示的内插(方法S)，应用运动值形成场，

P＝{3D×(8-m)+m×2D}/8  …(3)

这里，3D表示场之间内插的值，2D表示场内内插的值，和m表示运动值。

再参照图3，在没有运动值(m)的静止部分中，通过场之间的内插(3D)简单地产生场行，和在具有运动值(m)的运动部分中，通过场内的内插(2D)产生场行。

接下来，尽管从第六场(6)开始时间比变得对称了，但顶部/底部场发生改变，使得第六和第七场((6)，(7))应用公式3(方法S)，第八场(8)应用公式2(方法T)，第九场(9)应用公式1，和第十场(10)按原样输出输入的场(12)(方法F)。

图5显示了一种转换帧的方法，将以50Hz输入的视频数据转换成60Hz并输出。

参照图5，虚线表示以50Hz的速率输入的视频数据场(1)-(10)，和实线表示转换成60Hz的帧速率的视频数据场(1)-(12)。时间从左向右水平移动。此外，实线和虚线交叠的“0”表示场内的行。

如果首先检测到与当前输入视频数据的同步信号不同的同步信号，则以每隔11个场的规则次序，如图4中应用的方法，通过重复根据时间比各不相同地确定的转换方法(F、S、T)产生以50Hz输入的视频数据场。

因此，与输入的第一、第二、和第三场(1)、(2)、(3)相比，输出的第一、第二和第三场(1)、(2)、(3)具有100％、83％和67％的时间加权，这样，输入的场用作输出场(方法F)。

与第三和第四场(3)、(4)相比，输出的第四场(4)具有在时间上处于中间的50％和50％的时间加权，因此，如公式1所示的内插，应用运动值形成新的场，

P＝3D×(1-m)+m×(2D×0.5+3D×0.5)    …(4)

这里，3D表示场之间内插的值，2D表示帧内内插的值、和m表示运动值。

再参照公式4，在没有运动值(m)的静止部分中，通过场之间的内插(3D)简单地产生场，和在具有运动值的运动部分中，通过将场之间内插的值(3D)与0.5的加权系数相乘得的值与将场内内插的值(2D)与0.5的加权系数相乘所得的值相加产生帧。

与输入的第四和第五场(4)、(5)相比，接下来的第五和第六场(5)、(6)具有33％和17％的加权，因此，通过像公式2一样的内插(方法S)，应用运动值形成新的场，

P＝{3D×(8-m)+m×3D}/8  …(5)

这里，3D表示场之间内插的值，2D表示场内内插的值，和m表示运动值。

再参照公式5，在没有运动值的静止部分中，通过场之间的内插(3D)简单地产生场，和在具有运动值的运动部分中，通过场内的内插(2D)产生半行。

尽管从接下来的第七场(7)开始时间比变得对称了，但顶部/底部场发生改变，使得第七、第八和第九场(7)、(8)和(9)应用公式5(方法S)、第十场应用公式4(方法T)，和第十一和第十二场(11)、(12)按原样输出输入的场(方法F)。

根据本发明，在图像再现设备中，根据在场和/或帧的转换过程中输入的场的运动值，和时间加权，输出新的场，使得屏幕上的不自然运动可以得到消除。

Claims (13)

1.一种转换帧速率的方法，包括下列步骤：

(a)检测具有不同速率的、与输入视频数据的同步信号不同的同步信号；

(b)如果在步骤(a)检测到具有不同速率的同步信号，则根据相对于当前输入的视频场和/或帧的时间比按它们输入的那样输出输入场，或输出反映运动值和/或时间比内插的场。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(b)输出的场根据时间比各不相同地改变，和参照顶部帧和底部帧对称地输出。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(b)通过根据转换的场与当前输入的场之间的时间比将场之间的内插与帧内的内插相混合产生场。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在步骤(b)，以3D×T+2D×(1-T)的形式产生场，这里3D表示场之间内插的值，2D表示帧内内插的值，和T表示时间加权。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(b)根据转换的场与当前输入的场之间的时间比将场之间的内插与帧内的内插相混合，和

在静止部分中，通过将场之间内插的值与时间比相混合产生场，或者在运动部分中，通过将场之间内插的值、将场内内插的值与时间比混合产生场。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在步骤(b)，以3D×(1-m)+m×{3D×T+2D×(1-T)}的形式产生场，这里，3D表示场之间内插的值，2D表示帧内内插的值，T表示时间加权，和m表示运动值。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(b)通过参照在场之间检测的运动值将场之间的内插与场内的内插相混合产生场。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在步骤(b)，以{3D×(8-m)+m×2D}/8的形式产生场，这里，3D表示场之间内插的值，2D表示帧内内插的值，和m表示运动值。

9.一种转换帧速率的方法，将60Hz的输入视频数据转换成50Hz，该方法包括下列步骤：

(a)产生50Hz的同步信号；

(b)根据在步骤(a)产生的同步信号的次序，重复下列步骤，其中，第一和第二输出场是按它们输入时那样输出的第一和第二输入场；第三和第四输出场是输入场和/或多个场，该多个场是通过在静止部分中将输入场之间内插与预定的时间比相混合或者通过在运动部分中将输入场之间内插、输入场内内插与预定的时间比混合产生；第五、第六和第七输出场是输入场和/或通过应用帧间的运动值在输入场之间内插的场；第八和第九场是输入场和/或多个场，该多个场是通过在静止部分中将输入帧之间内插混合或者通过在运动部分中将输入帧之间内插与输入帧内内插混合产生；和第十输出场是按它们输入时那样输出的输入场。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，第三和第四输出场分别将0.6和0.4的加权应用于场之间的内插和将0.4和0.6的加权应用于帧内的内插，和第八和第九场分别将0.4和0.6的加权应用于场之间的内插和将0.6和0.4的加权应用于帧内的内插。

11.一种转换帧/场速率的方法，将60Hz的输入视频数据转换成50Hz，该方法包括下列步骤：

(a)产生60Hz的同步信号；

(b)根据在步骤(a)产生的同步信号，重复下列步骤，其中，第一、第二和第三输出场是按它们输入时那样输出的输入场；第四输出场是输入场和/或某一场，该某一场是通过在静止部分中将输入场之间内插与预定的时间比相混合或者通过在运动部分中将输入场之间内插、输入场内内插与预定的时间比混合产生；第五至第九输出场是输入场和/或通过应用场之间的运动值在输入帧之间内插的场；第十输出场是通过在静止部分中将输入场之间内插混合或者通过在运动部分中将输入场之间内插与输入场内内插混合产生；和第十一和第十二输出场是按它们输入时那样输出的输入场。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，在步骤(b)，如果检测到运动值，则第四和第十场分别将0.5的时间加权应用于场之间的内插和帧内的内插，和第五和第九场分别将0.5的时间加权应用于场之间的内插和帧内的内插。

13.一种转换帧速率的装置，包括：

信号差检测器，用于将当前视频数据与以前视频数据相比较，并检测其差值；

运动检测器，用于将信号差检测器检测的差值与阈值相比较，并检测运动；和

帧速率转换器，用于根据相对于当前场的时间加权按它们输入的那样输出输入场，或通过参照运动检测器检测的运动值，在输入场之间或在输入场内进行内插，产生场。

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