专利名称：增加影像显示频率的增频系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及影像处理技术领域，特别涉及一种增加影像显示频率的增频 系统。
背景技术：
帧频率增加变换(FRC， Frame Rate up-Conversion)是一个新兴的4支术领 域，主要的目的是增加视频的画面频率(Frame rate),以适应现代如高品质电 视的需求，例如高品质电视画面要求的频率可能是60Hz或更高。通过在原有 的视频来源中内插画面而成为高频率画面的视频，例如从每秒30帧增加为每秒 60帧。
在帧内插法中，假设要在第n帧(称为^ )与第n+l帧(称为K")间插 入一帧(称为巧")。 一种比较简单的方式是帧重播法(Frame repetition),如图1 所示，其作法是将帧&重复播放两次以取代帧&,该内插法虽然简单易做，但 效果不好，容易产生影像停顿的现象。
针对上述缺点，另一种方式是^f吏用帧平均法(FrameAveraging),如图2所
示，其做法是将帧^与帧^"对应的像素做平均，然后填入帧巧"对应的像素中，
其数学式可简单表示为Pixel(x,y， & ) = [Pixd( x， y, F )+Pixel( x, y, )]/2。
然而该方法由于将帧F"与帧对应的像素做平均，帧&上的运动物体容易产 生模糊现象。
另一种帧频率增加变换(FRC)技术为运动补偿式帧内插法。运动补偿式 帧内插法的概念是在帧与帧间所相距的极短时间内，所有物体的移动轨迹都可 以视为是在直线方向作线性移动，如图3所示，通过先使用移动估测方法(motionestimation)算出帧 < 与帧^""的移动向量(motion vector),再依据移动向量对
帧&进行重建。在执行帧巧"重建时，需用到帧^与帧7^1,现有技术将帧《与
帧《"储存于一帧緩冲器中。图4为现有技术中帧緩沖器的结构示意图，图5 为现有技术中帧緩冲器的使用示意图，如图4所示，为增加系统处理效率，使
用3个帧缓冲器，当帧《与帧K"分别由帧缓冲器0、 l读出以重建帧巧"时，将
帧^+2写入帧緩沖器2中。请参考图5，当时间Ta时，开始将帧^"写入帧緩冲
器2中，由帧緩冲器0读出帧K并显示帧K。当时间Tb时，持续将帧K"写入
帧缓冲器2中，分别由帧緩冲器0、 l读出帧^与帧^^'以重建帧&,并输出及
显示帧巧"。当时间Tc时，由于帧F"已显示过，且不会再使用，故在帧緩冲器0
中开始写入帧7^3,由帧緩沖器1读出帧《"并显示帧^"。后续帧緩冲器的使用 工作原理均相同，不再赘述。
由图4及图5可知，该运动补偿式帧内插法需使用三个帧緩冲器，同时在
执行重建帧&时，需读出帧F"与帧《"，不仅增加了系统成本，也降低了系统 效率。由此可知，现有增加影像显示频率的增频系统仍有诸多缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种增加影像显示频率的增频系统，相 对于运动补偿式帧内插法，可减少0.5个帧緩沖器，从而达到降低成本的目的， 同时，还可降低系统的读取频宽、减轻系统负担。
为实现本发明目的，本发明提出一种增加影像显示频率的增频系统，包含 一緩沖装置、 一移动估测装置、 一插补装置、 一移动补偿装置、以及一控制装 置。所述緩冲装置具有一输入端及六个场緩冲器，用以接收一第一帧、 一第二 帧、及一第三帧的影像资料，并将第一帧至第三帧的影像资料分别以第零场至 第五场储存，其中，所述第一帧至第三帧均由一奇场及一偶场组成。所述移动 估测装置连接至所述緩冲装置，依据前述场以估测并产生一移动向量。所述插补装置连接至所述緩冲装置.，依据前述场以插补产生一插补场。所述移动补偿 装置分别连接至所述緩冲装置、所述移动估测装置、以及所述插补装置，依据 所述緩冲装置中储存的场、所述插补场及所述移动向量，进而产生一第六场及 一第七场。所述控制装置连接至所述緩冲装置，用以控制所述緩沖装置的写入 与读出操作，其中，所述第六场及所述第七场相对应的一第四帧在显示时间轴 上介于所述第一帧及所述第二帧之间。
为实现本发明另一目的，本发明提出一种增加影像显示频率的增频系统， 包含一缓冲装置、 一移动估测装置、 一插补装置、 一移动补偿装置、以及一控 制装置。所述緩冲装置具有一输入端及十个半场緩沖器，用以接收并储存一第 一帧的影像资料、 一第二帧的影像资料、以及一第三帧的部分影像资料，并分 别以第零场至第四场储存，其中，所述第一帧至第三帧均由一奇场及一偶场组 成，所述奇场和偶场均由一上半场及一下半场组成。所述移动估测装置连4妄至 所述緩沖装置，依据前述场以估测并产生一移动向量。所述插补装置连4^至所 述緩冲装置，依据前述场以插补产生一插补场。所述移动补偿装置分别连接至 所述緩沖装置、所述移动估测装置、以及所述插补装置，依据所述緩冲装置中 储存的场、所述插补场及所述移动向量，以产生一第六场及一第七场。所述控 制装置连接至所述緩冲装置，用以控制所述緩冲装置的写入与读出操作，其中， 所述第六场及所述第七场所对应的第四帧在显示时间轴上介于所述第 一帧及所 述第二帧之间。
图1为现有技术中将帧重复播放的示意图。
图2为现有技术中将帧F"与帧对应的像素做平均的示意图。
图3为现有技术中移动估测方法的示意图。 图4为现有技术中帧緩冲器的结构示意图。 图5为现有技术中帧緩冲器的使用示意图。 图6为本发明增加影像显示频率的增频系统的结构示意图。图7为本发明緩冲装置在不同时段运作的示意图。
图8为本发明增加影像显示频率的增频系统的时序图。
图9为本发明增加影像显示频率的增频系统的运作示意图。
图10为本发明增加影像显示频率的增频系统第二实施例的时序图。
图11为本发明增加影像显示频率的增频系统第二实施例的运作示意图。
图12为本发明增加影像显示频率的增频系统第三实施例的时序图。
图13为本发明增加影像显示频率的增频系统第三实施例的运作示意图。
图14为本发明增加影像显示频率的增频系统的第四实施例结构示意图。
图15为本发明第四实施例的緩冲装置在不同时段运作的示意图。
图16为本发明增加影像显示频率的增频系统第五实施例的时序图。
图17为本发明增加影像显示频率的增频系统第五实施例的运作示意图。
附图中的标号说明
增频系统600 緩冲装置610
移动估测装置620 插补装置630
移动补偿装置640 控制装置650
緩冲装置1410
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实 施例，对本发明作进一步详细说明。
请参见图6，图6为本发明增加影像显示频率的增频系统600的结构示意 图。增频系统600包含一緩冲装置610、 一移动估测装置620、 一插补装置630、 一移动补偿装置640及一控制装置650。
緩冲装置610具有一输入端611及第零至第五储存单元，其中，储存单元 为场緩冲器(field buffer)。緩冲装置610接收一第一帧、 一第二帧、以及一第 三帧的影像资料，该些帧均由一奇场及一偶场组成，并将该些帧分别以第零场 至第五场予以储存。移动估测装置620连接至緩冲装置610,依据连续的两帧中的相对应场以
估测并产生一移动向量MV。相较于现有技术中利用连续的两帧(帧F 与帧F"") 进行移动估测，本发明则利用连续的两帧中的相对应场进行移动估测，例如利
用帧F"与帧的偶场或是奇场进行移动估测。
插补装置630连接至缓冲装置610,依据场以插补产生一插补场。
例如，如果移动估测装置620是利用帧F 的偶场与帧的偶场进行移动估 测，则插补装置630依据帧K的偶场进4t插补以产生帧^的偶场对应的奇场插 补场，或者依据帧的偶场进行插补以产生帧的偶场对应的奇场插补场；
如果是利用帧F"的奇场与帧F"的奇场进行移动估测，则依据帧F 的奇场 进行插补以产生帧F 的奇场对应的偶场插补场，或者依据帧的奇场进行插补
以产生帧的奇场对应的偶场插补场。
移动补偿装置640分别连接至緩冲装置610、移动估测装置620、以及插补 装置630,依据緩冲装置610的场、插补装置630产生的插补场及移动估测装 置620产生的移动向量，产生一第六场及一第七场。其中，移动补偿装置640 所依据的緩冲装置610的场，可以具体为移动估测装置620所使用的场、以及 插补装置630所使用的场，即第零场至第三场中的任意三场。
控制装置650连接至緩冲装置610，用以控制緩冲装置610的写入与读出 操作，其中，第六场及第七场所对应的第四帧在显示时间轴上介于第一帧及第 二帧之间。
图7为本发明緩冲装置610在不同时段运作的示意图，图8为本发明增加 影像显示频率的增频系统600的时序图，图9为本发明增加影像显示频率的增 频系统600的运作示意图。如图7、图8及图9所示，控制装置650在第一时 段(Ta)中控制緩冲装置610,以将第四场写入缓冲装置610,并由緩冲装置 610读出第零场及第一场，并以第零场及第一场对应的第一帧输出。
控制装置650在一第二时段(Tb)中控制緩冲装置610，以将第五场写入緩冲装置610,并从緩冲装置610中读出第零场、第一场、及第二场。
移动估测装置620在第二时段(Tb)中依据第零场及第二场以估测并产生 移动向量MV。插补装置630在第二时段(Tb)中依据第二场以插补产生插补 场。
移动补偿装置640在第二时段(Tb)中依据移动向量MV、第零场及第二 场，并利用移动补偿方法，进而产生第六场。移动补偿装置640在第二时段(Tb) 中依据移动向量MV、第一场及插补场，并利用移动补偿方法，进而产生第七 场。
由上述说明可知，在本发明中，在第二时段时依据本发明技术，仅需从緩 冲装置610读出三个场，亦即仅需1.5帧，而现有技术则需从緩冲装置读出两 帧，采用本发明技术，可降低系统的读取需求，减轻系统负担。
图10为本发明增加影像显示频率的增频系统600第二实施例的时序图，图 11为本发明增加影像显示频率的增频系统600第二实施例的运作示意图。控制 装置650在第二时段(Tb)中控制緩沖装置610，以将第五场写入緩冲装置610, 并从緩冲装置610读出第一场、第二场、及第三场。
移动估测装置620在第二时段(Tb)中依据第一场及第三场以估测并产生 移动向量MV。插补装置630在第二时段(Tb)中依据第一场以插补产生插补 场。移动补偿装置640在第二时段(Tb)中依据移动向量MV、插补场及第二 场，并利用移动补偿方法，以产生第六场。该移动补偿装置640在第二时段(Tb) 中依据移动向量MV、第一场及第三场，并利用移动补偿方法，以产生第七场。
图12为本发明增加影像显示频率的增频系统600第三实施例的时序图，图 13为本发明增加影像显示频率的增频系统600第三实施例的运作示意图。本实 施例中，将影像显示频率增加三倍。控制装置650在第二时段(Tb)中控制緩 冲装置610，以将第五场写入緩冲装置610，并从緩沖装置610读出第一场、第 二场、及第三场。
移动估测装置620在第二时段(Tb)中依据第一场及第三场以估测并产生 移动向量MV。插补装置630在第二时段(Tb)中依据第一场以插补产生插补场。移动补偿装置640在第二时段(Tb)中依据移动向量MV、插补场及第二 场，并利用移动补偿方法，以产生第六场。移动补偿装置640在第二时段(Tb) 中依据移动向量MV、第一场及第三场，并利用移动补偿方法，以产生第七场。
移动估测装置620在第三时段(Tc)中依据第一场及第三场以估测并产生 移动向量MV。插补装置630在第三时段(Tc)中依据第一场以插补产生插补 场。移动补偿装置640在第三时段(Tc)中依据移动向量MV、插补场及第二 场，并使用移动补偿方法，以产生第八场。移动补偿装置640在第三时段(Tc) 中依据移动向量MV、第一场及第三场，并使用移动补偿方法，以产生第九场。
图14为本发明增加影像显示频率的增频系统600的第四实施例结构示意 图。增频系统600包含一緩沖装置1410、 一移动估测装置620、 一插补装置630、 一移动补偿装置640及一控制装置650。图14与图6的主要差异为緩冲装置 1410,緩沖装置1410具有一输入端及第零至第九储存单元，用以接收并分别储 存一第一帧的影像资料、 一第二帧的影像资料、及一第三帧的部分影像资料， 并将第一帧、第二帧的影像资料以及第三帧的部分影像资料分别以一第零场至 第四场予以储存，其中，储存单元为半场緩冲器(half field buffer),第一帧-第三帧(frame)均由一奇场(odd field)及一偶场(even field)组成，奇场和 偶场均由一上半场及一下半场组成。即，緩沖装置1410有十个半场缓冲器，相 当于五个场緩冲器(field buffer)或2.5个帧緩冲器(frame buffer )。
图15为本发明第四实施例的緩冲装置1410在不同时#爻运作的示意图。图 16为本发明增加影像显示频率的增频系统第五实施例的时序图，图17为本发 明增加影像显示频率的增频系统第五实施例的运作示意图。
控制装置650在第一时段(Ta)中控制緩冲装置1410,以将第四场的上半
场(^-"p )及第五场的上半场(A;)写入緩冲装置1410,并从緩冲装置1410 读出第零场("-"A—* )及第一场(,￡。—* ),并以第零场及第一场对应的 第一帧输出。
控制装置650在第二时段(Tb)中控制緩冲装置1410，以将第四场的下半场("2J )及第五场的下半场写入緩冲装置(^j")，并从緩冲装置1410中读 出第一场(五。—"p,)、第二场("」")、及第三场(" 五i—由)。
移动估测装置620在第二时段(Tb)中依据第一场(￡。-"p， &」")、及第三 场(《—rf )以估测并产生移动向量MV。插补装置630在第二时段中依据 第一场(￡。-"p,五。-rf")以插补产生插补场(0。-0。-rf")。
移动补偿装置630在第二时段(Tb)中依据移动向量MV、插补场(G。，, G"")及第二场'％ ^—*),并使用移动补偿方法，以产生第六场。
移动补偿装置630在第二时段(Tb)中依据移动向量MV、第一场(￡。，,
五。>)及第三场(A—"《))，并使用移动补偿方法，以产生第七场。
由前述说明，本发明仅需使用2.5个帧缓冲器(framebuffer),相对于现有 技术，可减少半个帧緩冲器，同时，在第二时段依据本发明技术，仅需从缓冲 装置1410读出三个场(1.5帧)，而现有技术则需从緩冲装置读出2帧，通过本 发明的技术方案，可以降低系统读取所需的频宽，减轻系统负担。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明，本领域的 普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因 此，本发明的保护范围应以本发明所主张的权利范围所述为准，而非仅限于上 述实施例。
权利要求
1.一种增加影像显示频率的增频系统，其特征在于，包含一缓冲装置，具有一输入端及六个场缓冲器，用以接收一第一帧、一第二帧、及一第三帧的影像资料，并将第一帧～第三帧的影像资料分别以一第零场至第五场予以储存，其中，所述第一帧～第三帧均由一奇场及一偶场组成；一移动估测装置，连接至所述缓冲装置，依据连续的两帧中的相对应前述场以估测并产生一移动向量；一插补装置，连接至所述缓冲装置，依据前述场以插补产生一插补场；一移动补偿装置，分别连接至所述缓冲装置、所述移动估测装置、及所述插补装置，依据所述缓冲装置中储存的场、所述插补场及所述移动向量，产生一第六场及一第七场；以及一控制装置，连接至所述缓冲装置，用以控制所述缓冲装置的写入与读出操作；其中，所述第六场及所述第七场相对应的第四帧在显示时间轴上介于所述第一帧及所述第二帧之间。
2. 如权利要求1所述的增频系统，其特征在于，所述控制装置在第一时段 中控制所述緩沖装置，用以将所述第四场写入所述緩冲装置，并从所述緩冲装 置读出所述第零场及所述第一场，并以所述第零场及所述第一场对应的所述第一帧llr出。
3. 如权利要求2所述的增频系统，其特征在于，所述控制装置在第二时段 中控制所述緩沖装置，以将所述第五场写入所述緩冲装置，并/人所述緩沖装置 读出所述第零场、所述第一场、及所述第二场。
4. 如权利要求3所述的增频系统，其特征在于，所述移动估测装置在所述 第二时段中依据所述第零场及所述第二场以估测并产生所述移动向量。
5. 如权利要求3所述的增频系统，其特征在于，所述插补装置在所述第二 时段中依据所述第二场以插补产生所述插补场。
6. 如权利要求4所述的增频系统，其特征在于，所述移动补偿装置在所述第二时段中依据所述移动向量、所述第零场及所述第二场产生所述第六场。
7. 如权利要求5所述的增频系统，其特征在于，所述移动补偿装置在所述 第二时段中依据所述移动向量、所迷第一场及所述插补场产生所述第七场。
8. 如权利要求2所述的增频系统，其特征在于，在第二时段中，所述控制 装置控制所述緩冲装置用以将所述第五场写入所述緩冲装置，并从所述緩冲装 置读出所述第一场、所述第二场、及所述第三场，所述移动估测装置依据所述 第一场及所述第三场以估测并产生所述移动向量，以及所述插补装置依据所述 第一场以插补产生所述插补场。
9. 如权利要求8所述的增频系统，其特征在于，所述移动补偿装置在所述 第二时段中依据所述移动向量、所述插补场及所述第二场产生所述第六场。
10. 如权利要求8所述的增频系统，其特征在于，所述移动补偿装置在所 述第二时段中依据所述移动向量、所述第一场及所述第三场产生所述第七场。
11. 一种增加影像显示频率的增频系统，其特征在于，包含 一緩冲装置，具有一输入端及十个半场緩沖器，用以接收并储存一第一帧的影像资料、 一第二帧的影像资料、及一第三帧的部分影像资料，并分别以一 第零场至第四场储存，其中，所述第一帧 第三帧均由一奇场及一偶场组成， 所述奇场和偶场均由一上半场及一下半场组成；一移动估测装置，连接至所述緩沖装置，依据前述场以估测并产生一移动 向量；一插补装置，连接至所述緩冲装置，依据前述场以插补产生一插补场； 一移动补偿装置，连接至所述緩冲装置、所迷移动估测装置、及所述插补装置，依据所述緩冲装置中储存的场、所述插补场及所述移动向量，以产生一第六场及一第七场；以及 -一控制装置，连接至所述緩沖装置，用以控制所述緩冲装置的写入与读出操作；其中，所述第六场及所述第七场对应的第四帧在显示时间轴上介于所述第一帧及所述第二帧之间。
12. 如权利要求11所述的增频系统，其特征在于，所述控制装置在第一时 段中控制所述緩冲装置，用以将所述第四场的上半场及所述第五场的上半场写 入所述緩冲装置，并从所述緩冲装置读出所述第零场及所述第一场，并以所述 第零场及所述第一场相对应的所述第一帧输出。
13. 如权利要求12所述的增频系统，其特征在于，所述控制装置在第二时 段中控制所述緩冲装置，以将所述第四场的下半场及所述第五场的下半场写入 所述缓沖装置，并从所述缓冲装置读出所述所述第一场、所述第二场、及所述 第三场。
14. 如权利要求13所述的增频系统，其特征在于，所述移动估测装置在所 述第二时段中依据所述第一场、及所述第三场以估测并产生所述移动向量。
15. 如权利要求13所述的增频系统，其特征在于，所述插补装置在所述第 二时段中，依据所述第一场以插补产生所述插补场。
16. 如权利要求15所述的增频系统，其特征在于，所述移动补偿装置在所 述第二时段中依据所述移动向量、所述插补场及所述第二场产生所述第六场。
17. 如权利要求16所述的增频系统，其特征在于，所述移动补偿装置在所 述第二时段中依据所述移动向量、所述第一场及所述第三场产生所述第七场。
全文摘要
本发明公开了一种增加影像显示频率的增频系统，包括一缓冲装置，接收一第1帧、一第2帧、及一第3帧的影像资料，并分别以第0场至第5场储存。一移动估测装置，依据场以估测一移动向量。一插补装置，依据场以产生一插补场。一移动补偿装置，依据缓冲装置储存的场、插补场及移动向量，用以产生一第6场及一第7场。一控制装置，用以控制缓冲装置的写入与读出操作。其特征在于，第6场及第7场所对应的第4帧在显示时间轴上介于第1帧及第2帧之间。
文档编号G09G3/20GK101556760SQ20091013862
公开日2009年10月14日 申请日期2009年5月6日 优先权日2009年5月6日
发明者苏德松 申请人:凌阳科技股份有限公司