专利名称：电视机的扫描方式转换方法
技术领域：
本发明是关于电视机的扫描方式转换方法，尤其是指检出隔行扫描形态的格式，根据其检出结果，转换为逐行扫描方式的一种电视机的扫描方式转换方法。
(2)背景技术一般，电视机的扫描方式有隔行扫描(INTERLACED)方式和逐行扫描(PROGRESSIVE)方式。
电脑显示器或数码电视机使用的逐行扫描方式，是同时将所有水平扫描线显示为1个帧。标准TV格式的NTSC，PAL，SECAM制式使用的是隔行扫描，一次只扫描水平扫描线的一半。
即，隔行扫描是奇数行的第一扫描场显示之后，再显示偶数行的水平扫描线的第二扫描场。利用的是人眼特征的视觉暂留(视留)现象。
这样的隔行扫描的特点是，使用一半的数据可以达到高的刷新率(refreshrate50或60Hz)。
但是，为了解决画面闪烁等问题，需要通过滤波，无法避免分辨率减小到一半的问题。
上述隔行扫描和逐行扫描的不同点取决于其影像源的摄像过程。即，胶片相机是每秒拍摄24帧，视频相机是以1/60秒间隔，交替拍摄奇数和偶数场的扫描场。
因此，为了显示成电影，需要使用每秒逐行扫描24帧的胶片模式。
现在有很多电影刻录在DVD盘上市。现在的DVD规格为隔行扫描方式，假设每秒扫描30帧的方式制定。
但是，根据上述摄像方式的差异，电影的情况是逐行扫描方式的数据源，每秒扫描24帧的方式。为此，要将电影刻录在DVD盘上，编码时需要转换帧频(framerate)。
在现有技术的编码中，转换帧频的方法是，记录24帧的同时，利用MPEG流标准的底场和第二场，播放时以每秒扫描30帧显示的方法。
还有另一种方法是，把24帧下拉到30帧使用。下面参照附图详细说明这些图1a和图1c是各自用于现有技术24帧码流和其24帧的数据流解码后，以每秒扫描60帧的隔行扫描方式显示装置上。或在上述24帧流以每秒扫描60帧的逐行扫描方式显示装置上，显示匹配的解码结果。
首先图1a的24帧码流(I1，P2，B3~B7)上将顶场优先(Top_field first)使用1，1，0，0，0，1，0、重复第一场(Repeat_first_field)使用1，0，0，1，1，1，0。
上述I1，P2，B3~B7各自是传输顺序(TRANSMISSION ORDER)，各自持有设定的帧单位间隔(FRAME UNITINTERVAL，FU)。这是为了同步音频信号和视频信号，可以通过传输次序的合理组合与音频信号同步，其传输次序的各个帧单位间隔，根据各标准有些差异。
适用于上述码流的顶场优先和重复第一场是根据MPEG标准定义的。因此在每秒扫描60场和每秒60帧的隔行扫描方式的显示装置或逐行扫描方式的显示装置上，转换为合适的信号。
图1b是将上述24帧码流，可以使用于每秒扫描60场的隔行扫描方式的显示装置上解码的。可以将上述24帧码流(I1，P2，B3~B7)的帧，分成顶场(top field)和最后场(bottom field)(图示中分别为top，bot)，例I1top，I1bot，P2top，P2bot……等，以每秒30帧的隔行扫描方式显示。
这样的状态下，虽然引加到每秒24帧，但是在实际播放过程中，可以将每秒30帧，以隔行扫描方式扫描显示。
图1c是，为了将上述24帧的码流使用于每秒扫描60帧的逐行扫描显示装置上而解码的结果。如图所示可以变更传输次序，解决与音频信号的同步。
上述方式是根据MPEG制式的各帧持有来自24帧的逐行扫描方式数据源的标志，才能容易显示为每秒扫描60帧的逐行扫描方式。
图2a和2c是现有技术的另一实施例图。如图所示，拍摄是为上述的胶片模式，引加每秒24帧(F1~F4)，把每个帧分割为顶场和底场，并把数据流转换为每秒30帧的逐行扫描方式的数据流。
如图2c所示，按传输次序(I1，P2，B3~B7)编码，例F1top，F1bot，F1top，F1bot，F2bot，F2top，F3bot……等，顶场优先设定为1，重复第一场设定为0。
这样的码流，在每秒60场隔行扫描的显示装置上，按顺序显示各帧的扫描场就可。
在利用上述图2c的码流，每秒扫描60帧的方式中，上述码流内各帧内没有各扫描场的时间差信息。因此和普通的每秒隔行扫描30帧的码流没有差别。
这样的码流以逐行扫描方式扫描的情况下，分辨不出原先摄像时是胶片数据，按普通反交错处理播放，导致图像质量不好。
如上所述，现有的电视机扫描方式的转换方法，无法判断码流源是电影胶片源还是普通视频源，不管其数据源的种类，以隔行扫描方式或逐行扫描方式显示，在使用逐行扫描方式的胶片码流源时，显示为逐行扫描方式的过程中，存在图像质量不好的问题。
(3)发明内容本发明的目的是要解决上述现有技术存在的问题，设计一种在显示逐行扫描方式的胶片源时，能判断码流的种类，进行符合的解码，提供防止图像质量低下的电视机的扫描方式转换方法。
本发明的目的是这样实现的一种电视机的扫描方式转换方法，其包括步骤一，把24帧视频码流，每帧下拉3∶2，转换为每秒扫描30帧方式的帧；步骤二，检出上述帧中相临帧的同一位置场的时间差，并判断其时间差的规律，判断其视频码流源的种类是胶片还是隔行视频；步骤三，根据上述判断的视频码流源的种类，进行适当的场重组；步骤四，把上述场重组的帧显示为符合其数据源的扫描方式。
一种电视机的扫描方式转换方法，其包括步骤一，求出相临帧的顶场top field和底场bottom field各自的时间差；步骤二，把上述时间差与其基准值比较，判断其差值比基准值小或者大；步骤三，计算上述差值比基准值小和大时的次数，判断小和大的发生次数，判断是否存在其排列次数小的情况和大的情况连续发生的模式；步骤四，判断上述模式发生是否在设定次数以上，如果不是连续发生或不发生时，将视频码流源判断为隔行视频；步骤五，根据上述判断的数据流种类进行场重组，以适当的扫描方式扫描。
本发明的效果如上所述，本发明是求出包含在视频码流中各相临帧的同一位置的场之间时间差，检出其时间差的周期变化规律，判断其码流源是胶片还是隔行视频，进行匹配的反交错处理，可以防止逐行扫描方式显示装置上显示胶片视频流时的图象质量不好的问题。
为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
(4)
图1a-图1c现有技术中把原有24帧码流，转换为适合隔行扫描方式或逐行扫描方式的形式的过程模式图；图2a-图2c现有技术中扫描方式转换方法的另一实施例图；图3a-图3c采用适用于本发明的胶片的隔行扫描源流的反交错处理(DE-INTERLACING)方法的模式图；图4胶片源码流的规律模式图；图5反交错处理的概念图；图6本发明检出码流源的过程顺序图；图7说明适用于本发明的胶片源场重组过程的模式图；图8胶片源和隔行源，不断引加到视频流时的本发明处理过程模式图。
(5)具体实施方式
下面参照本发明的附图，对本发明的实施方式作详细说明。
图3a和图3c是说明适用于胶片的隔行扫描源流的本发明的反交错处理(DE-INTERLACING)方法的模式图。
如图所示，从24帧码流(图3a)分离出各帧(F1~F4)的顶场top field和底场bottom field(图示中分别为TOP 和BOT)，转换为每秒30帧的数据流(图3b)，例F1top，F1bot，F1top，F1bot，F2bot，F2top，F3bot……等，将分离出的场中，找出原来的帧场，重新组合转换成每秒60帧的扫描场(图3c中的码流I1，B3，B4，P2，B6等)。
在上述过程中各帧分割为顶场(top field)和底场(bottom field)的状态下，需要其分割的状态判断导出的码流源是胶片源还是视频源的过程。根据其判断结果，将上述第一场(top field)和最后场(bottom field)场重组到正确位置，获得相应的扫描方式数据流是关键。
图4是，上述码流为胶片时，也就是检出胶片模式方法的模式图。如图所示，引加每秒24帧的码流，下拉3∶2形成30帧的状态下，邻接帧的同一场的差值，具有一定的规律性。
即，最初帧F0的顶场(top field)和下一个帧F1的顶场(top field)的时间差不大，其帧之间的底场(bottom field)的差值很大。上述帧F1和下一个帧F2的顶场(top field)的差都很大，通过这样的过程全部比较的结果，持特定的模式。
即，把其时间差相对小的值为S，时间差相对大的值为L时，反复出现‘SLLLL’。
这样的模式是胶片模式时有一定的规律性。在本发明中为了判断码流是不是胶片时，利用此规律性。
先说明判断此规律性的反交错处理的概念。
图5是基本的反交错处理的概念图。如图所示，因包含在帧(D_FRAME)的扫描场间的时间差，生成一个帧时不能单纯地场重组现在场和下一场。
这时利用动态推算或优先检出，完成场重组。
CUR_FIELD利用以前的反交错处理的帧、以后的扫描场或当前场的数据，预测下一个场，复原空场(D_FRAME与CUR_FIELD)之间相隔1/60秒。
但是，在胶片源的情况下，找出位于其扫描场的原来的扫描场，进行场重组，可以更好地显示出更优秀的特性。
图6是利用位于上述邻接帧在同一位置的场的时间差检出胶片模式(码流源的顺序图。
如图所示，本发明检出码流源的流程为；开始；S1最初将最小值(Min)和最大值(Max)设置成同一值，将以前状态的最小值(Pseudo_Min)设置成最大值(Max)；Film_en＝0(隔行扫描)计算值(cnt，m_cntCNT)均设置为0，上述计算值中cnt是位于上述邻接帧同一场值的大差值(L)的计算值，上述计算值中m_cntCNT是小值(S)和大值(L)的反复模式，即计算胶片源固有的S，L，L，L，L模式的反复次数的计算值。
S2然后算出位于上述邻接帧同一位置的场间差(calc_diff)。
S3计算出场间差(calc_diff)的平均值(caic_diff_averaqe)。
S4接下来，判断上述平均值(diff_averaqe即diff_avg)乘设定值(T1)的值是否比上述差值(diff)小，即，判断diff是否大于T1×diff_avg，即判断是否Film_en＝＝1(胶片模式)？S5如果流程S4判定是大于diff＞T1×diff_avg，即，差值(diff)很大时，上述码流源被判断为隔行视频(Min＝diff)，重新回到流程S1。
S6如果流程S4判定不是大于diff＞T1×diff_avg，即，上述场间差值(diff)不是很大时，第一帧和第二帧的场值差，即判断上述场间差值(diff)是否比最小值(Min)小，即，上述最小值(Min)设定初始设定值的差值(Diff)，如果判定是小的情况，diff＜Min时，回到流程S5，重新回到流程S1算出第二帧和第三帧差值，求出平均值。
S7如果流程S6中求出的各帧间同一位置的场值差，通过与最小值的大小比较判断为大时，即，不是diff＜Min时，即第一帧和下一帧之间的场值差为基准，其余场值差(Diff)大时，计算其值，即，cnt++，(diff＜Pseudo_Min)，Pseudo_Min＝diff。
S8反复这样的过程，如果第一帧和第二帧的第一场(top field)差值比其余差值(Diff)大时，判断差值cnt＝＝4？如果判定小于4，就会将上述码流源判断为隔行视频，回到流程S2，在4重新比较的结果比以前小，即判断结果是上述SLLLL模式时，将上述计算值(M_cnt)增加一个。
即，上述各帧是从胶片检出的，第一帧和第二帧的场值会小，接下来一直到第五帧的场值比较结果会大(L)，这时会以SLLLL模式。
为了判断这样的规律性，下一帧的场值差和最小值(Min)的比较结果，如果差值(Diff)比最小值(MIin)大时，增加上述计算值(cnt)。
这时，上述差值(Diff)比最小值(Min)小时，因为小值连续两次连续出现，可以判断出上述帧不是胶片模式，回到流程S2。
S9接下来判断流程S8中上述计算值(Cnt)，是4时算出差值(calc_diff)。
S10判断其差值(Diff)和以前的大值(L)中最小值(Pseudo_Min)的大小，如果以前状态下的大值(L)中最小值(Pseudo_Min)更大时把最小值为差值，如果判定不是diff＜Pseudo_Min时，回到流程5。
S11计算值(Cnt)以0初始化(min＝diff，cnt＝0)，判断其反复次数，增加反复次数，判断计算值(m_cnt)。
通过这样的过程判断相临帧之间的同一扫描场值差小(S)，大值(L)是否符合胶片模式的SLLLL反复规则，并计算反复次数，其中反复次数设定为T2。
S12判断反复次数(m_cnt)是否为T2，如果m_cnt不是T2，回到流程S2。
S13如果流程S12中，其SLLLL的反复次数是设定的次数(T2)时，加载胶片模式，在解码过程中可以以胶片模式解码，(Film_en＝1，f_cnt＝0)。
上述顺序图是为了判断是不是胶片检出的帧，而检出胶片帧特有的规则，以此进行解码时可以更容易决定其解码方式。
简单概括上述胶片模式的检出方法是在最初初始化状态，检出各帧的场值，求出其场值的差值后，将其差值与以前状态的差值中最大(L)中的最小值比较，来判断其大小。
当现在的差值小时，指定为S，大时指定为L，判断其值是否持有SLLLL的规律和其SLLLL反复几次。如果结果超过设定的数以上时，将上述帧判定为胶片模式。
当检出为胶片模式后，再重新构成各帧(F0~F4)的数据。
这是为了把每秒扫描60场的场数据，转换为每秒显示60帧的帧数据。如图7所示，构成最初帧(F0)时，利用以前状态的现在场值和以前场值或下一场值，场重组各帧(F0~F4)的扫描场。图中，反复次数(m_cnt) 0 1 2 3 4 0 1 2
field0f0t f0b f1t f1b f2t f2b f3t f3bfield1f1t f1b f2t f2b f3t f3b f4t f4b差值 S L L L L S L Ldiff(field0-field1)第一场重组场f1t f1b f2t f2b f3t f3b f4t f4b(1st weaving field)第二场重组场f0b f2t f1b f3t f3b f3t f4b f4t(2nt weaving field)上述图7中的F0到F4指的是扫描场，其扫描场(F0~F4)后面记载的t和b分别表示第一场(top field)和最后场(bottom field)。
其场重组过程虽然大部分利用的是现在的场值和以后的扫描场，但图7所示像圆圈部分利用的是以前场构成帧数据。
通过这样的过程将每秒扫描24帧的胶片帧转换为每秒扫描60帧的逐行扫描方式的帧，在其码流内持一定的规律性，检出特定模式的反复，检出是24帧胶片，并进行匹配的解码。
另外，在检出显示上述胶片模式过程中引加的码流种类和隔行视频数据共同引加情况的处理过程在图8有说明。
如图8所示，原码是胶片帧(F0，F1)，原码是胶片帧的扫描场、原码是隔行视频(inter laced video)的场混在一起的帧(F2)，原码是隔行视频的帧(F3，F4)可能持续引加。
这是其视频流中胶片下拉3∶2编码和隔行视频编码编辑。在此界线维持胶片模式时，各场间的时间差大的隔行场，成为一个帧时会产生图象刷新(COMBING)现象。
为了防止这些问题，当各场差(Diff)突然变大时，判断上述码流原码不是胶片，来变更其场重组方法(WEAVE)。
即，第一帧(F0)和第二帧(F1)的top field差值为小，第一帧(F0)和第二帧(F1)的bottom field的差为大(L)，第二帧(F1)和第三帧(F2)的topfield差为大值(L)的状态下其第二帧(F1)和第三帧(F2)的top field差为特别大(Big-L)时，如上述图6所示，上述第二帧(F1)和第三帧(F2)的top field差值比设定值(T1)和各场差值的平均相乘积大，因此判定为特别大的值(Big-L)。
这些值差是随着场面的编辑变化的领域，其场面的时间差大，特别是根据扫描方式其时间间隔变的更大，检出这些时间差的结果是大值时，因为上述胶片模式同时进行场重组(WEAVE)时，同一帧内混进时间差大的扫描场而其表示特性劣化，所以当检出很大值(BigL)时，中断胶片模式，以隔行方式进行场重组(WEAVE)。
这时，对上述帧(F2)进行胶片模式的场重组(WEAVE)，这会导致一个场的数据损失。
但是，人的眼睛不能看到这一场的数据损失，图象的劣化不会被发现，因此可以不当作问题。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种电视机的扫描方式转换方法，其特征包括步骤一，把24帧视频码流，每帧下拉3∶2，转换为每秒扫描30帧方式的帧；步骤二，检出上述帧中相临帧的同一位置场的时间差，并判断其时间差的规律，判断其视频码流源的种类是胶片还是隔行视频；步骤三，根据上述判断的视频码流源的种类，进行适当的场重组；步骤四，把上述场重组的帧显示为符合其数据源的扫描方式。
2.一种电视机的扫描方式转换方法，其特征包括步骤一，求出相临帧的顶场top field和底场bottom field各自的时间差；步骤二，把上述时间差与其基准值比较，判断其差值比基准值小或者大；步骤三，计算上述差值比基准值小和大时的次数，判断小和大的发生次数，判断是否存在其排列的次数小的情况和大的情况连续发生的模式；步骤四，判断上述模式发生是否在设定次数以上，如果不是连续发生或不发生时，将视频码流源判断为隔行视频；步骤五，根据上述判断的数据流种类进行场重组，以适当的的扫描方式扫描。
3.如权利要求1或2所述的电视机的扫描方式转换方法，其特征在于所述的视频码流源判定是胶片时，进行场重组的步骤在胶片模式找出各场的位置，以其场的组合构成帧，此帧的扫描场是当前帧的扫描场和此前或此后扫描场的组合。
4.如权利要求2所述的电视机的扫描方式转换方法，其特征在于所述的相临帧的同一位置场值的时间差大于设定时间差时，把其视频码流源判断为隔行视频。
全文摘要
一种电视机的扫描方式转换方法，本发明包括将24帧视频码流，每帧32拉下，转换成每秒扫描30帧方式的步骤；检出在上述帧中，相临帧的同一位置段的时间差，找出其时间差的规律，判断其码流源是胶片还是隔行视频的步骤；根据上述判断的视频码流源的种类，进行适当的场重组的步骤；把上述场重组的帧，以相应源的扫描方式显示的步骤构成。本发明判断视频码流源是胶片还是隔行视频，进行反交错处理，因此，本发明使在逐行扫描方式的显示装置上，以胶片源的视频流显示时，可以防止图象质量下降的问题。
文档编号H04N3/27GK1585456SQ03150429
公开日2005年2月23日 申请日期2003年8月20日 优先权日2003年8月20日
发明者赵商熙, 姜吉泰 申请人:上海乐金广电电子有限公司