TWI398159B - 具動態控制畫質功能的幀率轉換裝置及相關方法 - Google Patents

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Description

具動態控制畫質功能的幀率轉 換裝置及相關方法
本發明有關於幀率轉換(Frame Rate Up-Conversion，FRC)技術，尤有關於一種動態改善畫質的幀率轉換裝置及其方法。
幀率轉換技術係用來增加視訊源(video source)的畫面頻率，一般業界有各式各樣的應用，例如：應用於低位元的網路視訊傳輸以節省頻寬(bandwidth)、應用於將幀率25Hz的視訊源轉換為更高畫面頻率以減少畫面抖動(juddering)現象、及應用於保持驅動型(hold-type)液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)以避免畫面的模糊(blurring)現象並得到更清晰的影像品質。
大部分的幀率轉換技術係先利用移動估計(motion estimation，ME)來計算出物體的移動向量，再進行移動補償內插(motion compensation interpolation，MCI)來內插出位於不同圖框(frame)的移動物體。大部分的動作估計技術係根據區塊比對估計(block matching estimation，BME)演算法來計算出具有絕對誤差總和(sum of absolute difference，SAD)最小值的移動向量，然而，在許多情況下，許多移動估計演算法容易落入局部(local)SAD最小值的迷思，亦即，具有局部SAD最小值的移動向量未必是物體真正的移動向量，即使是全域(global)SAD最小值也未必是物體真正的移動向量。
舉例來說，一般電影影片的幀率是24fps，而電視的幀率通常較高(如美規NTSC為60/120Hz，歐規則為50/100Hz)，可以利用幀率轉換技術來將幀率24fps的影片轉換到一般電視可以播放的較高幀率。而幀率轉換技術係對原始影片的任兩張相鄰畫面之間，內插出許多人為的畫面。實施幀率轉換技術主要目的是要得到更佳的影像品質，但錯誤的移動向量卻往往導致影像品質的惡化，然而，目前的移動估計方法無法保證可以找到完全正確的移動向量。而如何解決上述問題並改善影像品質是一個值得關切的議題。
有鑒於上述問題，本發明目的之一為提供一種幀率轉換裝置，係根據移動向量的品質來動態決定相對應的影像輸出模式，可大幅減輕因為錯誤向量產生的錯誤畫面所造成的視覺影響。
為達成上述目的，本發明幀率轉換裝置，用以接收一目前影像及一先前影像，以產生至少一中間影像，包含：一移動向量偵測電路，根據該目前影像及該先前影像，進行向前搜尋與向後搜尋的向量估算，以產生一向前向量表、一向後向量表及至少一估計誤差最小值表；一控制電路，根據該向前向量表、該向後向量表及該至少一估計誤差最小值表，產生一控制訊號；以及，一移動補償電路，根據該控制訊號、該向前向量表、該向後向量表、該目前影像及該先前影像，進行相應之影像內插處理，進而產生該至少一中間影像；其中，該控制訊號係相應於一完整模式、至少一中間模式及一重複模式之其中之一；以及，其中，該先前影像及該目前影像的順序係一影片的原始順序。
本發明之另一個目的是提供一種幀率轉換方法，用以接收一目前影像及一先前影像，以產生至少一中間影像，包含以下步驟：根據該目前影像及該先前影像，進行向前搜尋與向後搜尋的向量估算，以得到一向前向量表、一向後向量表及至少一估計誤差最小值表；根據該向前向量表、該向後向量表及該至少一估計誤差最小值表，決定一影像輸出模式；以及，根據該影像輸出模式、該向前向量表、該向後向量表、該目前影像及該先前影像，進行相應之影像內插處理，得到該至少一中間影像；其中，該影像輸出模式係一完整模式、至少一中間模式及一重複模式之其中之一；以及，其中，該先前影像及該目前影像的順序係一影片的原始順序。
茲配合下列圖示、實施例之詳細說明及申請專利範圍，將上述及本發明之其他目的與優點詳述於後。
以下之說明將舉出本發明之數個較佳的示範實施例，例如：各種電子電路、元件以及相關方法。熟悉本領域者應可理解，本發明可採用各種可能的方式實施，並不限於下列示範之實施例或實施例中的特徵。另外，眾所知悉之細節不再重覆顯示或贅述，以避免模糊本發明之重點。
本發明的特色是根據移動向量的品質來動態決定內插(interpolated)影像的張數。如果移動向量的品質夠佳，則所有的中間(intermediate)影像全部都是內插影像(中間影像及內插影像的定義將在稍後說明)；如果移動向量的品質介於一般水準，則部分的中間影像是重複影像(重複前一張原始影像)且部分的中間影像是內插影像；如果移動向量的品質太差，則所有的中間影像全部都是重複影像。就趨勢上來說，移動向量的品質越佳，內插影像的張數就越多且重複影像越少。
本發明幀率轉換裝置的輸入影像可以是一圖框(frame)或一圖場(field)，以下實施例均以圖框為例作說明。
第1圖顯示本發明幀率轉換裝置之一實施例的架構方塊圖。參考第1圖，本發明幀率轉換裝置100包含：一移動向量偵測電路110、一動態畫質控制電路120、一移動補償電路130及一影片還原電路140。移動向量偵測電路110接收一目前圖框F1及一先前圖框F0後，先將該目前圖框F1及先前圖框F0分為同樣數目的區塊(macroblock)(例如：N×M)，再進行向前搜尋(forward search)與向後搜尋(backward search)的向量估算，來尋找向前/向後向量，以得到一向前向量表、一向後向量表、一向前估計誤差最小值表及一向後估計誤差最小值表。其中，上述的估計誤差最小值可以藉由不同的演算法估測而得，例如：絕對誤差總和(SAD)演算法、平均誤差絕對(Mean Absolute Difference，MAD)演算法、均方差(Mean Square Error，MSE)演算法等等，以下實施例中係以SAD演算法計算出的最小SAD值當作估計誤差最小值為例作說明。
在此僅例示而非限定，第2A圖是移動向量偵測電路進行向前搜尋向量估算的一個例子；第2B圖是移動向量偵測電路進行向後搜尋向量估算的一個例子。移動向量偵測電路110所進行的向前搜尋法係基於區塊比對估計(BME)的方式，先將目前圖框F1分成數個區塊，然後在先前圖框F0中，來找尋目前圖框F1之一目標區塊所對應的位置，其中，具有最小SAD值的向量，稱為該目標區塊之向前向量MVf 。而移動向量偵測電路110對目前圖框F1及先前圖框F0進行向前搜尋的向量估算後，所得到的多個向前向量MVf 形成一向前向量表，同時與該些向前向量MVf 相對應的多個向前搜尋的最小SAD值則形成一向前SAD表，如第2A圖所示。同樣地，移動向量偵測電路110所進行的向後搜尋法也是基於區塊比對估計的方式，將先前圖框F0分成數個區塊，然後在目前圖框F1中，來找尋先前圖框F0之一目標區塊所對應的位置，其中，具有最小SAD值的向量，稱為該目標區塊之向後向量MVb 。而移動向量偵測電路110對目前圖框F1及先前圖框F0進行向後搜尋的向量估算後，所得到的多個向後向量MVb 形成一向後向量表，同時與該些向前向量MVb 相對應的最小SAD值形成一向後SAD表，如第2B圖所示。之後，移動向量偵測電路110將向前向量表、向前SAD表、向後向量表及向後SAD表傳送至動態畫質控制電路120，同時，將向前向量表及向後向量表傳送至移動補償電路130。一實施例中，移動向量偵測電路110係利用下列方程式來得到目前圖框F1及先前圖框F0的向前向量表、向前SAD表、向後向量表及向後SAD表：
其中，x、y表示區塊在圖框上的座標；N、M表示區塊大小(即N×M)；MVx,MVy表示移動向量；SADf 表示向前搜尋的SAD值，SADb 表示向後搜尋的SAD值；上述方程式中，函數argmin{(MVx,MVy)|SADf (MVx,MVy)}表示取具有最小SADf 值的向量當作向前向量MVf ，函數argmin{(MVx,MVy)|SADb (MVx,MVy)}表示取具有最小SADb 值的向量當作向前向量MVb 。
動態畫質控制電路120，根據向前向量表、向前SAD表、向後向量表及向後SAD表，產生一控制訊號C。最後，移動補償電路130接收該控制訊號C、向前向量表、向後向量表、目前圖框F1及先前圖框F0後，根據相對應的影像輸出模式，進行經過運動補償的影像內插處理，進而產生至少一中間圖框。至於動態畫質控制電路120的運作方式及影像輸出模式的類型，容後再詳述。
在本實施例中，移動向量偵測電路110的前級電路係設置一影片還原電路(pulldown recovery circuit)140，用以將一轉換視訊源(pull-down source)的輸入影片還原成該影片本身的原始順序(如幀率24Hz)，以產生一個還原影片之該目前圖框F1及該先前圖框F0。舉例而言，影片還原電路140可將一個32轉換影片(32-pulldown)或一個22轉換影片(22-pulldown)還原回影片本身的原始順序。如第3A圖所示，一個32轉換影片的原本畫面順序為“A-A-A-B-B-C-C-C-D-D”，經影片還原電路140還原為影片本身的原始順序後，畫面順序回到“A-B-C-D”。如第3B圖所示，一個22轉換影片的原本畫面順序為“A-A-B-B-C-C-D-D”，經影片還原電路140還原為影片本身的原始順序後，畫面順序回到“A-B-C-D”。該影片還原電路140之實施方法係本技術領域者所習知，故在此不予贅述。須注意的是，無論移動向量偵測電路110的前級是何種電路，前提是輸入至移動向量偵測電路110的影片之順序必須是影片本身的原始順序，即移動向量偵測電路110的輸入視訊源必須是一個具原始影片順序的視訊源，故該影片還原電路140對本發明而言並非必要電路，因此在第1圖中以虛線表示。
第4圖顯示本發明動態畫質控制電路之一實施例的架構方塊圖。參考第4圖，本發明動態畫質控制電路120包含：一前後MV檢測電路410、一SAD檢測電路420、一鄰近MV檢測電路430以及一決定電路440。請同時參考第1、2A、2B及4圖，前後MV檢測電路410接收移動向量偵測電路110輸出的向前向量表及向後向量表，檢測同一區塊的向前向量及向後向量是否相符，進而產生一計數值N1。實際應用時，第2A圖的該向前向量表及第2B圖的該向後向量表中同一座標之區塊的向前及向後向量，若完全相符時會180度反向且大小一致，例如：最左上角區塊的向前向量是朝正右方，而向後向量是朝正左方，故向量方向是相符的；最右下角區塊的向前向量是朝右上方，而向後向量是朝正右方，故向量方向是不符的。據此，一實施例中，假設方向誤差容許範圍是10%且大小誤差容許範圍是15%，前後MV檢測電路410首先將計數值N1重置為0並將向後向量表的全部向量180度反向，再從圖框的最左上角區塊至最右下角區塊，逐一比對每一區塊的相對應向前向量及向後向量的方向及大小是否相符，若任一區塊的向前向量及向後向量的方向及大小皆落在容許範圍之外的，就將該計數值N1加1，否則，不改變該計數值N1。直到比對完所有區塊的向前向量及向後向量為止，以得到最後的計數值N1。
SAD檢測電路420接收移動向量偵測電路110輸出的向前SAD表及向後SAD表，檢測向前SAD表及向後SAD表中每一區塊的最小SAD值是否大於一臨界值，進而產生一計數值N2。一實施例中，SAD檢測電路420先將計數值N2重置為0，再從向前SAD表的最左上角區塊至最右下角區塊逐一比對，只要任一區塊的最小SAD值大於一臨界值(例如40)，就將該計數值N2加1，否則，不改變該計數值N2，直到比對完向前SAD表及向後SAD表之所有區塊的為止，以得到最後的計數值N2。實際應用時，為減少處理時間及硬體成本，移動向量偵測電路110可以只產生向前SAD表及向後SAD表之其中之一，相對地，SAD檢測電路420只需檢測向前SAD表及向後SAD表之其中之一的每一區塊的最小SAD值是否大於一臨界值，進而產生一計數值N2。
鄰近MV檢測電路430接收移動向量偵測電路110輸出的向前向量表及向後向量表，分別檢測同一向量表中鄰近向量的大小及方向是否相符，進而產生一計數值N3。一實施例中，假設方向誤差容許範圍是10%且大小誤差容許範圍是15%，鄰近MV檢測電路430先將計數值N3重置為0，再從向前向量表的最左上角區塊至最右下角區塊，逐一比對每一區塊的向量與其鄰近區塊的向量的方向及大小是否相符，若任一區塊的向量與其鄰近區塊的向量的方向及大小皆落在容許範圍之外，就將該計數值N3加1，否則，不改變該計數值N3，直到比對完向前向量表的所有區塊的向量為止。然後，依照相同方法，從向後向量表的最左上角區塊至最右下角區塊，逐一比對每一區塊的向量與其鄰近區塊的向量的方向及大小是否相符，直到比對完向後向量表的所有區塊的向量為止，以得到最後的計數值N3。舉例而言，可以觀察到第2B圖的該向後向量表中，最右下角區塊的向量與其鄰近三個區塊的向量有明顯不同，一旦方向及大小皆落在誤差容許範圍之外，就將該計數值N3加1。另外，可以觀察第2A圖的該向前向量表中上半部的九宮格，由於九宮格的中間區塊與其鄰近八個區塊在方向與大小上呈現明顯的一致性，即方向及大小皆明顯地落在容許範圍之內，故不改變該計數值N3。
決定電路440接收三個結果訊號N1、N2及N3後，根據N1、N2及N3的數值，來判斷移動向量品質的優劣，進而決定影像輸出等級，最後根據影像輸出等級產生一控制訊號C。一實施例中，如果N1、N2、或N3中之任一個值超過預設臨界值th_bx時，即(N1>th_b1)or(N2>th_b2)or(N3>th_b3)，表示向量品質不佳，決定電路440會將影像輸出模式設為重複模式；反之，如果N1、N2、及N3都小於預設臨界值th_ax時，即(N1<th_a1)and(N2<th_a2)and(N3<th_a3)，表示向量品質良好，決定電路440立即將影像輸出模式設為完整模式；如果N1、N2、或N3的數值介於上述預設臨界值之間，表示向量品質次佳，決定電路440則將影像輸出模式設為中間模式。而決定電路440最後產生的控制訊號C係對應至影像輸出模式或等級，即表示重複模式、中間模式及完整模式的其中之一。移動補償電路130再根據該控制訊號C所對應之影像輸出模式，進行經過運動補償的影像內插處理，進而產生至少一中間圖框。
第5圖顯示先前圖框、目前圖框及多個內插圖框之關係圖。參考第5圖，假設n表示幀率提高的倍數，內插圖框1/n表示物體(或目標區塊)移動到距離先前圖框F0的原始點(1/n)×MV的位置，而內插圖框2/n表示物體(或目標區塊)移動到距離先前圖框F0的原始點(2/n)×MV的位置......以此類推，內插圖框(n-1)/n表示物體(或目標區塊)移動到距離先前圖框F0的原始點((n-1)/n)×MV的位置。舉例而言，假設n=5，x=10，即物體(或目標區塊)移動向量MV等於(10i+5j)，則內插圖框1/5表示物體(或目標區塊)移動到距離先前圖框F0的原始點(2i+1j)的位置，而內插圖框2/5表示物體(或目標區塊)移動到距離先前圖框F0的原始點(4i+2j)的位置。
請注意，第6A~6C圖中以分數表示的圖框，其定義和第5圖一致，表示為經過移動補償之內插圖框，而三種影像輸出模式中有重複的圖框A、B、C等，表示重複該張原始圖框。另外，在本說明書中，中間圖框係定義為具影片原始順序之視訊流中的任二相鄰圖框之間額外插入的圖框，以達到預期幀率，而中間圖框可能包含經過移動補償之內插圖框以及複製前一張原始影像內容的重複圖框。
第6A圖係根據本發明，當幀率由24fps提高為120fps時，輸入視訊流及三個輸出模式視訊流之關係圖。參考第1、6A圖，輸入至移動向量偵測電路110的視訊源(幀率：24fps)之影片原始順序為A-B-C-D…，當幀率須由24fps提高為120fps(幀率提高5倍)時，必須在輸入視訊流的任二相鄰圖框之間額外插入4(=120/24-1)張中間圖框，以達到預期幀率120fps，此時，有以下三種影像輸出模式可供選擇。在完整模式中，額外插入的4張中間圖框皆為內插圖框(1/5、2/5、3/5、4/5)；而在中間模式中，4張中間圖框包含二張重複圖框及二張內插圖框(1/2、1/2)；至於在重複模式中，額外插入的四張中間圖框皆為重複圖框。若把相同內容的鄰近圖框視為同一組圖框，可以觀察到在中間模式中，各組圖框所包含的圖框數量比例是3：2：3：2：…，這是因為幀率提高的倍數(5)為奇數的關係，各組圖框所包含的圖框數量無法均分或相同。在另一實施例中，一中間模式的各組圖框所包含的圖框數量比例則是2：3：2：3：…，(圖未示)。根據本發明，為維持影像中移動物體的慣性速度及畫面的平順流暢，各組圖框所包含的圖框數量必須盡量一致(例如2：2：2：…，或3：3：3：…)，就能大幅減少影像抖動的現象。因此，即使一中間模式的各組圖框的數量無法均分或相同，前後組圖框的圖框數量差越少越好，例如在±1之間。
以上影像輸出模式或等級的畫分，僅粗略地劃分成三級，即重複模式、中間模式及完整模式。根據本發明，影像輸出模式除了必須包含完整模式與重複模式之外，依據幀率提高的倍數(如第6A圖的例子是提高5倍)及不同應用需求，其中間模式部分可以再細分為更多中間等級，例如：中間模式1、中間模式2、中間模式3、…等多個中間等級。
第6B圖係根據本發明，當幀率由20fps提高為120fps時，輸入視訊流及四個輸出模式視訊流之關係圖。參考第6B圖的例子，輸入至移動向量偵測電路110的視訊源(幀率：10fps)之影片原始順序為A-B-C-…，當幀率由20fps提高為120fps時，必須在輸入視訊流的任二相鄰圖框之間額外插入5(=120/20-1)張中間圖框，才能達到預期幀率120fps，此時有以下四種影像輸出模式可供選擇。在完整模式中，額外插入的5張中間圖框皆為內插圖框(1/6、2/6、3/6、4/6、5/6)；在中間模式1中，5張中間圖框包含2張重複圖框及3張內插圖框1/2；在中間模式2中，5張中間圖框包含1張重複圖框及4張內插圖框(1/3、2/3)；至於在重複模式中，額外插入的5張中間圖框皆為重複圖框。在本實施例中，若把相同內容的鄰近圖框視為同一組圖框，可以觀察到在中間模式1中，各組圖框所包含的圖框數量比例是3：3：3：3：…，每一組圖框所包含的圖框數量完全相同；而在中間模式2中，各組圖框所包含的圖框數量比例是2：2：2：2：…，每一組圖框所包含的圖框數量亦完全相同，這是因為幀率提高倍數(6)同時為2和3之倍數的關係，故各組圖框所包含的圖框數量可以均分。由於各中間模式之各組圖框間的圖框數量維持一致的比例，各中間模式均維持了影像中移動物體的慣性速度，使得畫面平順流暢。
第6C圖係根據本發明，當幀率由P fps提高為Q fps時，顯示輸入視訊流及多個輸出模式視訊流的一個例子。參考第6C圖的例子，假設Q>P且Q/P=n(幀率提高的倍數)，輸入至移動向量偵測電路110的視訊源(幀率：P fps)之影片原始順序為A-B-C-...，當幀率由P fps提高為Q fps時，必須在原始輸入視訊流的任二相鄰圖框之間額外插入(n-1)張中間圖框，才能達到預期幀率Q fps，此時有多種影像輸出模式可供選擇。在完整模式中，額外插入的(n-1)張中間圖框皆為內插圖框(1/n、2/n、...、(n-1)/n)；而在重複模式中，額外插入的(n-1)張中間圖框皆為重複圖框。至於中間模式的數目，如上所述，係取決於幀率提高的倍數n、不同應用需求及硬體成本。例如：當n為2的冪次方時，在中間模式1中，額外插入的(n-1)張中間圖框包含(n/2-1)張重複圖框及(n/2)張內插圖框1/2；若把相同內容的鄰近圖框視為同一組圖框，可以觀察到在中間模式1中，各組圖框所包含的圖框數量比例是完全相同(都等於n/2)。在中間模式2中，額外插入的(n-1)張中間圖框包含(n/4-1)張重複圖框、(n/4)張內插圖框1/4、(n/4)張內插圖框2/4及(n/4)張內插圖框3/4；可以觀察到在中間模式2中，各組圖框所包含的圖框數量完全相同(都等於n/4)。在中間模式3中，額外插入的(n-1)張中間圖框包含(n/8-1)張重複圖框、(n/8)張內插圖框1/8、(n/8)張內插圖框2/8……及(n/8)張內插圖框7/8；可以觀察到在中間模式2中，各組圖框所包含的圖框數量完全相同(等於n/8)；其餘中間模式，以此類推，不再贅述。因此，當n為2的冪次方時，由於各中間模式之各組圖框間的圖框數量均能維持一致的比例，故各中間模式均維持了影像中移動物體的慣性速度，使得畫面平順流暢。
另一方面，當n為奇數或質數時，一中間模式的各組圖框所包含的圖框數量可能無法均分或相同，此時，各組圖框所包含的圖框數量應盡量接近，例如，前後組圖框的圖框數量差最好在±1之間，比較能維持影像中移動物體的慣性速度。
第7圖為本發明一實施例之幀率轉換方法之流程圖。依據本發明一實施例之幀率轉換方法，用以接收一目前圖框F1及一先前圖框F0，以產生至少一中間圖框。以下請同時參考第1、4、6A及7圖，說明本方法之各步驟。
步驟S702：判斷輸入視訊源是否為一轉換視訊源(pulldown source)。若是，跳到步驟S704，否則，跳到步驟S706。
步驟S704：將該轉換視訊源的影片順序還原為影片本身的原始順序。
步驟S706：根據一個具原始順序的影片之目前圖框F1及先前圖框F0，進行向前搜尋與向後搜尋的向量估算，以產生一向前向量表、一向後向量表、一向前SAD表及一向後SAD表。
步驟S708：檢測向前向量與向後向量是否相符。根據向前向量表及向後向量表，檢測同一區塊的向前向量及向後向量是否相符，並累計不相符的區塊總數N1，最後得到一計數值N1。
步驟S710：檢測向前SAD表及向後SAD表中的SAD是否過大。本實施例中，根據向前SAD表及向後SAD表，逐一檢測每一區塊的最小SAD值是否大於一臨界值(如35)，並累計最小SAD值大於該臨界值的區塊數目N2，最後得到一計數值N2。
步驟S712：檢測相鄰向量的一致性。根據向前向量表及向後向量表，檢測同一向量表中鄰近向量的大小及方向是否相符，向前向量及向後向量是否相符，並累計不相符的區塊總數N3，最後得到一計數值N3。
步驟S714：根據計數值N1、N2、N3的大小，決定一影像輸出模式。就第6A圖的例子而言，影像輸出模式包含完整模式、中間模式及重複模式。
步驟S716：判斷是哪一種影像輸出模式。若是重複模式，則跳到步驟S718；若是中間模式，則跳到步驟S720；若是完整模式，則跳到步驟S722。
步驟S718：根據向前向量表、向後向量表、目前圖框F1及先前圖框F0，進行重複模式的影像內插處理，進而得到至少一中間圖框。
步驟S720：根據向前向量表、向後向量表、目前圖框F1及先前圖框F0，進行中間模式的影像內插處理，進而得到至少一中間圖框。
步驟S722：根據向前向量表、向後向量表、目前圖框F1及先前圖框F0，進行完整模式的影像內插處理，進而得到至少一中間圖框。
綜上所述，相較於傳統的幀率轉換裝置不分向量品質好壞，一律產生移動補償的內插影像，本發明係依據向量品質的優劣程度來動態決定影像輸出模式及內插影像的張數，同時，該些內插影像維持了影像中移動物體的慣性速度，使得畫面平順流暢。因此，本發明不但可減輕因為錯誤移動向量所造成的視覺影響，也比一般重複原始畫面的方法來的平順、減輕抖動的現象，大幅改善觀賞影片的視覺效果。
以上雖以實施例說明本發明，但並不因此限定本發明之範圍，只要不脫離本發明之要旨，該行業者可進行各種變形或變更。
100．．．幀率轉換裝置
110．．．移動向量偵測電路
120．．．動態畫質控制電路
130．．．移動補償電路
140．．．影片還原電路
410．．．前後MV檢測電路
420．．．SAD檢測電路
430．．．鄰近MV檢測電路
440．．．決定電路
第1圖顯示本發明幀率轉換裝置之一實施例的架構方塊圖。
第2A圖顯示進行向前搜尋的向量估算後，產生之向前向量表及向前SAD表的一個例子。
第2B圖顯示進行向後搜尋的向量估算後，產生之向後向量表及向後SAD表的一個例子。
第3A圖顯示一個32轉換影片被還原成本身原始順序的一個例子。
第3B圖顯示一個22轉換影片被還原成本身原始順序的一個例子。
第4圖顯示本發明動態畫質控制電路之一實施例的架構方塊圖。
第5圖顯示先前圖框、目前圖框及多個內插圖框之關係圖。
第6A圖係根據本發明，當幀率由24fps提高為120fps時，輸入視訊流及三個輸出模式視訊流之關係圖。
第6B圖係根據本發明，當幀率由20fps提高為120fps時，輸入視訊流及四個輸出模式視訊流之關係圖。
第6C圖係根據本發明，當幀率由P fps提高為Q fps時，顯示輸入視訊流及多個輸出模式視訊流的一個例子。
第7圖為本發明一實施例之幀率轉換方法之流程圖。
100．．．幀率轉換裝置
110．．．移動向量偵測電路
120．．．動態畫質控制電路
130．．．移動補償電路
140．．．影片還原電路

Claims (28)

  1. 一種幀率轉換裝置，用以接收一目前影像及一先前影像，以產生至少一中間影像，包含：一移動向量偵測電路，根據該目前影像及該先前影像，進行向前搜尋與向後搜尋的向量估算，以產生一向前向量表、一向後向量表及至少一估計誤差最小值表；一控制電路，根據該向前向量表、該向後向量表及該至少一估計誤差最小值表，產生一控制訊號；以及一移動補償電路，根據該控制訊號、該向前向量表、該向後向量表、該目前影像及該先前影像，進行相應之影像內插處理，進而產生該至少一中間影像；其中，該控制訊號係相應於一完整模式、至少一中間模式及一重複模式之其中之一；其中，該先前影像及該目前影像的順序係一影片的原始順序；其中該控制電路包含：一第一檢測電路，根據該向前向量表及該向後向量表，累計複數個向前向量及複數個向後向量互不相符的區塊數目，以產生一第一檢測值；一第二檢測電路，根據該至少一估計誤差最小值表，累計該些估計誤差最小值大於一臨界值的區塊數目，以產生一第二檢測值；一第三檢測電路，根據該向前向量表及該向後向量表，累計鄰近向量呈現不一致性的區塊數目，以產生一第三檢測值；以及 一決定電路，根據該第一檢測值、該第二檢測值及該第三檢測值，產生該控制訊號；以及其中，該目前影像及該先前影像被分成同樣數目的區塊。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之幀率轉換裝置，其中在各該中間模式中，該些中間影像之至少其中之一為一個經過移動補償之內插影像，其中，該內插影像係相關於該目前影像及該先前影像。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之幀率轉換裝置，其中當該第一檢測值、該第二檢測值或該第三檢測值越高，在各該中間模式中，該些內插影像的數目越少；當該第一檢測值、該第二檢測值或該第三檢測值越低，在各該中間模式中，該些內插影像的數目越多。
  4. 一種幀率轉換裝置，用以接收一目前影像及一先前影像，以產生至少一中間影像，包含：一移動向量偵測電路，根據該目前影像及該先前影像，進行向前搜尋與向後搜尋的向量估算，以產生一向前向量表、一向後向量表及至少一估計誤差最小值表；一控制電路，根據該向前向量表、該向後向量表及該至少一估計誤差最小值表，產生一控制訊號；以及一移動補償電路，根據該控制訊號、該向前向量表、該向後向量表、該目前影像及該先前影像，進行相應之影像內插處理，進而產生該至少一中間影像；其中，該控制訊號係相應於一完整模式、至少一中間模式及一重複模式之其中之一； 其中在各該中間模式中，該些中間影像之至少其中之一為一個經過移動補償之內插影像，其中，該內插影像係相關於該目前影像及該先前影像；以及其中在各該中間模式中，該些內插影像的安排係維持了該些影像中移動物體的慣性速度。
  5. 一種幀率轉換裝置，用以接收一目前影像及一先前影像，以產生至少一中間影像，包含：一移動向量偵測電路，根據該目前影像及該先前影像，進行向前搜尋與向後搜尋的向量估算，以產生一向前向量表、一向後向量表及至少一估計誤差最小值表；一控制電路，根據該向前向量表、該向後向量表及該至少一估計誤差最小值表，產生一控制訊號；以及一移動補償電路，根據該控制訊號、該向前向量表、該向後向量表、該目前影像及該先前影像，進行相應之影像內插處理，進而產生該至少一中間影像；其中，該控制訊號係相應於一完整模式、至少一中間模式及一重複模式之其中之一；其中在各該中間模式中，該些中間影像之至少其中之一為一個經過移動補償之內插影像，其中，該內插影像係相關於該目前影像及該先前影像；其中在各該中間模式中包含複數組影像，其中，具有相同內容的鄰近影像定義為同一組影像，其中，該複數組影像之至少其中之一組為一組內插影像且各組影像的影像數目相等。
  6. 一種幀率轉換裝置，用以接收一目前影像及一先前影像，以產生至少一中間影像，包含：一移動向量偵測電路，根據該目前影像及該先前影像，進行向前搜尋與向後搜尋的向量估算，以產生一向前向量表、一向後向量表及至少一估計誤差最小值表；一控制電路，根據該向前向量表、該向後向量表及該至少一估計誤差最小值表，產生一控制訊號；以及一移動補償電路，根據該控制訊號、該向前向量表、該向後向量表、該目前影像及該先前影像，進行相應之影像內插處理，進而產生該至少一中間影像；其中，該控制訊號係相應於一完整模式、至少一中間模式及一重複模式之其中之一；其中在各該中間模式中，該些中間影像之至少其中之一為一個經過移動補償之內插影像，其中，該內插影像係相關於該目前影像及該先前影像；其中在各該中間模式中包含複數組影像，其中，具有相同內容的鄰近影像定義為同一組影像，其中，該複數組影像之至少其中之一組為一組內插影像且各組影像的影像數目彼此接近。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載之幀率轉換裝置，其中相關於該目前影像及該先前影像的該些內插影像之數目係取決於幀率提高的倍數n。
  8. 如申請專利範圍第6項所記載之幀率轉換裝置，其中在各該中間模式中，該些中間影像的安排係維持了該些影像中移動物體的慣性速度。
  9. 如申請專利範圍第6項所記載之幀率轉換裝置，其中該些中間模式的數目係取決於幀率提高的倍數n。
  10. 如申請專利範圍第6項所記載之幀率轉換裝置，其中，在該完整模式中，各該中間影像皆為一個經過移動補償之內插影像，其中，該些內插影像係相關於該目前影像及該先前影像。
  11. 如申請專利範圍第6項所記載之幀率轉換裝置，其中，在該重複模式中，各該中間影像係為該先前影像。
  12. 如申請專利範圍第6項所記載之幀率轉換裝置，其中該目前影像及該先前影像為一圖場或一圖框。
  13. 如申請專利範圍第6項所記載之幀率轉換裝置，其中該估計誤差最小值表為絕對誤差總和(SAD)最小值表、平均誤差絕對(MAD)最小值表及均方差(MSE)最小值表之其中之一。
  14. 一種幀率轉換裝置，用以接收一目前影像及一先前影像，以產生至少一中間影像，包含：一移動向量偵測電路，根據該目前影像及該先前影像，進行向前搜尋與向後搜尋的向量估算，以產生一向前向量表、一向後向量表及至少一估計誤差最小值表；一控制電路，根據該向前向量表、該向後向量表及該至少一估計誤差最小值表，產生一控制訊號；一移動補償電路，根據該控制訊號、該向前向量表、該向後向量表、該目前影像及該先前影像，進行相應之影像內插處理，進而產生該至少一中間影像；以及一還原電路，其輸出端耦接至該移動向量檢測電路的輸入端，用以還原一轉換影片的原始影片順序； 其中，該控制訊號係相應於一完整模式、至少一中間模式及一重複模式之其中之一；以及其中，該先前影像及該目前影像的順序係一影片的原始順序。
  15. 一種幀率轉換方法，用以接收一目前影像及一先前影像，以產生至少一中間影像，包含以下步驟：根據該目前影像及該先前影像，進行向前搜尋與向後搜尋的向量估算，以得到一向前向量表、一向後向量表及至少一估計誤差最小值表；根據該向前向量表、該向後向量表及該至少一估計誤差最小值表，決定一影像輸出模式；以及根據該影像輸出模式、該向前向量表、該向後向量表、該目前影像及該先前影像，進行相應之影像內插處理，得到該至少一中間影像；其中，該影像輸出模式係一完整模式、至少一中間模式及一重複模式之其中之一；其中，該先前影像及該目前影像的順序係一影片的原始順序；其中該決定該影像輸出模式步驟包含：根據該向前向量表及該向後向量表，累計複數個向前向量及複數個向後向量互不相符的區塊數目，以得到一第一檢測值；根據該至少一估計誤差最小值表，累計該些估計誤差最小值大於一臨界值的區塊數目，以得到一第二檢測值；根據該向前向量表及該向後向量表，累計各向量與鄰近向量呈現不一致性的區塊數目，以得到一第三檢測值；以及 根據該第一檢測值、該第二檢測值及該第三檢測值，決定該影像輸出模式；以及其中，該目前影像及該先前影像被分成同樣數目的區塊。
  16. 如申請專利範圍第15項所記載之幀率轉換方法，其中在各該中間模式中，該些中間影像之至少其中之一為一個經過移動補償之內插影像，其中，該內插影像係相關於該目前影像及該先前影像。
  17. 如申請專利範圍第16項所記載之幀率轉換方法，其中當該第一檢測值、該第二檢測值或該第三檢測值越高，在各該中間模式中，該些內插影像的數目越少；當該第一檢測值、該第二檢測值或該第三檢測值越低，在各該中間模式中，該些內插影像的數目越多。
  18. 一種幀率轉換方法，用以接收一目前影像及一先前影像，以產生至少一中間影像，包含以下步驟：根據該目前影像及該先前影像，進行向前搜尋與向後搜尋的向量估算，以得到一向前向量表、一向後向量表及至少一估計誤差最小值表；根據該向前向量表、該向後向量表及該至少一估計誤差最小值表，決定一影像輸出模式；以及根據該影像輸出模式、該向前向量表、該向後向量表、該目前影像及該先前影像，進行相應之影像內插處理，得到該至少一中間影像；其中，該影像輸出模式係一完整模式、至少一中間模式及一重複模式之其中之一； 其中，該先前影像及該目前影像的順序係一影片的原始順序；其中在各該中間模式中，該些中間影像之至少其中之一為一個經過移動補償之內插影像，其中，該內插影像係相關於該目前影像及該先前影像；以及其中在各該中間模式中，該些內插影像的安排係維持了該些影像中移動物體的慣性速度。
  19. 一種幀率轉換方法，用以接收一目前影像及一先前影像，以產生至少一中間影像，包含以下步驟：根據該目前影像及該先前影像，進行向前搜尋與向後搜尋的向量估算，以得到一向前向量表、一向後向量表及至少一估計誤差最小值表；根據該向前向量表、該向後向量表及該至少一估計誤差最小值表，決定一影像輸出模式；以及根據該影像輸出模式、該向前向量表、該向後向量表、該目前影像及該先前影像，進行相應之影像內插處理，得到該至少一中間影像；其中，該影像輸出模式係一完整模式、至少一中間模式及一重複模式之其中之一；其中，該先前影像及該目前影像的順序係一影片的原始順序；其中在各該中間模式中，該些中間影像之至少其中之一為一個經過移動補償之內插影像，其中，該內插影像係相關於該目前影像及該先前影像；其中在各該中間模式中包含複數組影像，其中，具有相同內容的鄰近影像定義為同一組影像， 其中，該複數組影像之至少其中之一組為一組內插影像且各組影像的影像數目上相等。
  20. 一種幀率轉換方法，用以接收一目前影像及一先前影像，以產生至少一中間影像，包含以下步驟：根據該目前影像及該先前影像，進行向前搜尋與向後搜尋的向量估算，以得到一向前向量表、一向後向量表及至少一估計誤差最小值表；根據該向前向量表、該向後向量表及該至少一估計誤差最小值表，決定一影像輸出模式；以及根據該影像輸出模式、該向前向量表、該向後向量表、該目前影像及該先前影像，進行相應之影像內插處理，得到該至少一中間影像；其中，該影像輸出模式係一完整模式、至少一中間模式及一重複模式之其中之一；其中，該先前影像及該目前影像的順序係一影片的原始順序；其中在各該中間模式中，該些中間影像之至少其中之一為一個經過移動補償之內插影像，其中，該內插影像係相關於該目前影像及該先前影像；其中在各該中間模式中包含複數組影像，其中，具有相同內容的鄰近影像定義為同一組影像，其中，該複數組影像之至少其中之一組為一組內插影像且各組影像的影像數目彼此接近。
  21. 如申請專利範圍第20項所記載之幀率轉換方法，其中相關於該目前影像及該先前影像的該些內插影像的數目係取決於幀率提高的倍數n。
  22. 如申請專利範圍第20項所記載之幀率轉換方法，其中在各該中間模式中，該些中間影像的安排係維持了該些影像中移動物體的慣性速度。
  23. 如申請專利範圍第20項所記載之幀率轉換方法，其中該些中間模式的數目係取決於幀率提高的倍數n。
  24. 如申請專利範圍第20項所記載之幀率轉換方法，其中，在該完整模式中，各該中間影像皆為一個經過移動補償之內插影像，其中，該內插影像係相關於該目前影像及該先前影像。
  25. 如申請專利範圍第20項所記載之幀率轉換方法，其中，在該重複模式中，各該中間影像係為該先前影像。
  26. 如申請專利範圍第20項所記載之幀率轉換方法，其中該目前影像及該先前影像為一圖場或一圖框。
  27. 如申請專利範圍第20項所記載之幀率轉換方法，其中該些移動估計誤差值為絕對誤差總和(SAD)值、平均誤差絕對(MAD)值及均方差(MSE)值之其中之一。
  28. 一種幀率轉換方法，用以接收一目前影像及一先前影像，以產生至少一中間影像，包含以下步驟：還原一轉換影片的原始影片順序，以得到該目前影像及該先前影像；根據該目前影像及該先前影像，進行向前搜尋與向後搜尋的向量估算，以得到一向前向量表、一向後向量表及至少一估計誤差最小值表；根據該向前向量表、該向後向量表及該至少一估計誤差最小值表，決定一影像輸出模式；以及 根據該影像輸出模式、該向前向量表、該向後向量表、該目前影像及該先前影像，進行相應之影像內插處理，得到該至少一中間影像；其中，該影像輸出模式係一完整模式、至少一中間模式及一重複模式之其中之一；以及其中，該先前影像及該目前影像的順序係一影片的原始順序。
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