专利名称：：一种数字高清视频信号的处理方法
技术领域：
：本发明涉及一种数字信号处理方法，尤其是涉及一种数字高清视频信号的处理方法。
背景技术：
：标清格式的模拟视频广播普遍存在图像信号的带宽窄、图像清晰度低等问题。随着数字多媒体、数字电视技术的发展，高清格式的数字视频广播将逐步取代目前的标清格式的模拟视频广播，成为将来电视节目的主要来源。根据美国电影电视工程师协会公布的高清标准格式，HDTV的扫描格式共有3种，即1280X720p、1920X1080i和1920X1080p，我国采用的是1920X1080i/50Hz。然而，由于高清数字电视价格昂贵，我国很大一部分用户尤其是普通的工薪阶级家庭提出了要求，希望仍然使用目前的标清电视机就可以收看高质量的高清电视节目。为了满足这种需求，通常对数字高清格式的视频信号进行解码，再将数字高清视频信号转换为标清视频信号，然后通过数模转换在标清电视上显示，如图1所示。现有的将数字高清视频信号转换为标清视频信号的方法主要有两种一种是单纯的抽取采样方法，从数字高清视频信号中直接抽取出像素点组成标清视频信号，实现过程简单，但通过这种方法产生的视频视觉效果比较差；另一种是全像素滤波法，其主要通过将高清视频信号中所有的像素点进行滤波形成标清视频信号，通过此方法产生的视频视觉效果较好，但运算复杂，且若用软件实现则对计算机的中央处理器要求较高，若用硬件实现则增加了设计的复杂性和处理芯片面积，从而增加了成本。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种能有效保证将数字高清视频信号转换为标清视频信号，且视频视觉效果良好、运算简单的数字高清视频信号的处理方法。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种数字高清视频信号的处理方法，数字高清视频信号的分辨率为1920X1080，获取经解码后的数字高清视频信号的帧率，记为R，它包括以下歩骤-(1)提取经解码后的数字高清视频信号的任意一场数据的亮度值和色度值，分别用亮度矩阵A和色度矩阵B表示，亮度元素记为A(i^),色度元素记为B(nn，m),对亮度元素A(i^)和色度元素B(nn,n,)进行垂直下采样得到垂直下采样后的亮度元素C(i2,J0和色度元素D(m2,ni)，具体过程如下定义变量p为亮度元素C(i2,j,)的行下标i2除以3的余数，艮卩p-i2mod3，定义变量q为亮度元素C(i2,j，)的行下标i2除以3的商，即q=int(i2/3)，当p-0时，C=A(8q,j,)》2+A(8q+l,j,)》1十A(8q+2,j!)》2;当p=1时，Cfej,)=A(8q+3，j0》1+A(8q+4，W》l;当p二2时，C(i2,J0-A(8q+5,h)》2+A(8q+6，J0》1+A(8q+7,W》2，式中，i2为0203之间的整数，ji为01919之间的整数，符号">>"为向右移位运算符，符号"mod"为取余运算符，符号"int"为取整运算符；定义变量r为色度元素D(m2,n,)的行下标m2除以3的余数，gpr=m2m0d3，定义变量s为色度元素D(m2,m)的行下标m2除以3的商，即s=int(m2/3)，当r=0时，D(m2,n)=B(4s,n,)l+B(4s，n,)))]+B(4s+1,n,;^);当r=1时，D(m2，n,)=B(4s+1，nO):^+B(4s+2,n,)》1;当r=2时，D(m2，ni)=B(4s+2，ru)》2+B(4s+3，n！)》2+B(4s+3，n,)》1，式中，m2为0203之间的整数，m为01919之间的整数；(2)对经过垂直下采样后得到的亮度元素C(i2山)和色度元素D(m2,m)进行水平下采样，得到亮度元素E(i2，J2)和色度元素F(m2，n2)，具体过程如下定义变量t为亮度元素E(i2,J2)的列下标J2除以3的余数，即t-J2mod3，定义变量u为亮度元素Efc,J2)的列下标J2除以3的商，即u=int(j2/3)，当t=0时，E(i2,j2)=C(i2,8u)》2+C(i2，8u+l)》l+C(i2,8u+2)》2;当t=1时，E(i2,j2)=C(i2,8u+3)》1+C(i2,8u+4)》1;当t=2时，E(i2,j2)=C(i2,8u+5)》2+C(i2,8u+6)》1+C(i2，8u+7)》2，式中，J2为0719之间的整数；定义变量v为色度元素F(m2,n2)的列下标ri2除以3的余数，即v:n2inod3，定义变量w为色度元素F(m2，n2)的列下标n2除以3的商，即w=int(n2/3),当v=0时，F(m2，n2)=D(m2，4w)l+D(m2，4w)2+D(m2,4w+1)>>2;当v=1时，F(m2，n2)=D(m2,4w+l)>〉l+D(m2,4w+2)1;当v=2时，F(m2,n2)=D(m2,4w+2)2+D(m2，4w+3)2+D(m2，4w+3)1，式中，n2为0719之间的整数；G)对经过水平下采样后得到的亮度元素E(i2,J2)和色度元素F(m2,ri2)进行上下添加黑边，生成标清视频信号的亮度元素G(i3，J2)和色度元素H(m3,n2)，得到标清视频信号的任意一场数据的亮度值和色度值，分别用亮度矩阵G和色度矩阵H表示，并确定标清视频信号的分辨率。当R-50场/秒时，所述的步骤(3)的具体过程为-当0<=i3<=41时，G(i3,j2)=0;当42<=i3<=245时，G(i3,j2)=E(i3-42,j2);当246<=i2<=287时，G(i3,j2)=0，式中，i3为0287之间的整数；当0<=m3<=41时，H(m3,n2)=128;当42<=m3<=245时，H(m3,n2)=F(m3-42,n2);当246<=m3<=287时，H(m3,n2)=128,式中，m3为0287之间的整数；并确定标清视频信号的分辨率为720X576。当R-60场/秒时，所述的步骤(3)的具体过程为当0<=i3<=17日寸，G(i3,j2)=0;当18<=i3<=221日寸，G(i3,j2)=E(i3-18,j2);当222<=i3<=239时，G(b,j2)=0，式中，i3为0239之间的整数；当0<=m3<=17时，H(ni3，n2)=128;当18m3<=221时，H(m3,n2)=F(mr18,n2);当222<=m3<-239时，H(m3,n2)=128，式中，m3为0239之间的整数；并确定标清视频信号的分辨率为720X480。与现有技术相比，本发明的优点在于由于本发明对数字高清视频信号先进行垂直下采样，再进行水平下采样，最后进行上下添加黑边，不仅保证了标清电视能够接收高清视频信号，而且保留了100%的输入数字高清视频信号，相比仅保留37.5%输入信号信息的抽取采样法，本发明方法输出的标清视频信号的视频视觉效果有了明显的提升。同时，本方法与采用全像素滤波法相比，大大降低了运算量，从而也降低了对中央处理器的要求，减小了处理芯片的面积。本发明方法适用于各种软硬件的实现，尤其可以应用于视频处理芯片的设计中。图1为数字高清视频信号在标清电视上显示的处理框图;图2为本发明方法的流程图。具体实施例方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。如图2所示，一种数字高清视频信号的处理方法，数字高清视频信号的分辨率为1920X1080，获取经解码后的数字高清视频信号的帧率，记为R，其特征在于它包括以下步骤(1)提取经解码后的数字高清视频信号的任意一场数据的亮度值和色度值，分别用亮度矩阵A和色度矩阵B表示，亮度元素记为A(h,h),色度元素记为B(m!,m),对亮度元素A(ibh)和色度元素B(m,，m)进行垂直下采样得到垂直下采样后的亮度元素Cfe,JO和色度元素D(rti2,m)，具体过程如下定义变量p为亮度元素C(i2,h)的行下标i2除以3的余数，SPp=i2mod3，定义变量q为亮度元素C(i2,J0的行下标b除以3的商，即q-int(i2/3)，当p-O时，C(i2,j0=A(8q,j,)》2+A(8q+l,j,)》1+A(8q+2,jl)》2;当p=1时，C(i2,j0=A(8q+3,j,)》1十A(8q+4，W》l;当p二2时,(3(")=八,5山)》2+A(8q+6，j0》1+A(8q+7,j0》2，式中，i2为0203之间的整数，为01919之间的整数，符号">>"为向右移位运算符，符号"mod"为取余运算符，符号"int"为取整运算符；定义变量r为色度元素D(m2,nO的行下标m2除以3的余数，即r-m2mod3，定义变量s为色度元素D(m2,m)的行下标m2除以3的商，即s=int(m2/3)，当r=0时，D(m2，m)二B(4s,n,)》1+B(4s,n,)》2+B(4s+l,n,)》2;当r^1时，D(m2,n,)=B(4s+1，n,)》1+B(4s+2，ni)》1;当r=2时，D(ni2,n,)=B(4s+2，n,)》2+B(4s+3，n！)》2+B(4s+3,ni)l，式中，m2为0203之间的整数，m为01919之间的整数；(2)对经过塞直下采样后得到的亮度元素C(i2，J0和色度元素D(m2,m)进行水平下采样，得到亮度元素E(i2J2)和色度元素F(m2,n2)，具体过程如下定义变量t为亮度元素E(i2,J2)的列下标J2除以3的余数，Wt=j2mod3，定义变量u为亮度元素E(bJ2)的列下标J2除以3的商，即u=int(j2/3)，当t=0时，E(i2,j2)=C(i2,8u)2+C(i2,8u+l)》l+C(i2,8u+2)》2;当t=1时，E(i2,j2)=C(i2,8u+3)》1+C(i2,8u+4)》1;当t=2时，E(i2，j2)=C(i2，8u+5)》2+C(i2，8u+6)》1+C(i2,8u+7)2，式中，J2为0719之间的整数；定义变量v为色度元素F(m2，n2)的列下标n2除以3的余数，gpV=n2mod3，定义变量w为色度元素F(m2,ri2)的列下标n2除以3的商，即w=int(n2/3)，当v=0时，F(m2,n2)=D(m2，4w)》l+D(m2，4w)》2+D(m2,4w+1)》2;当v=1日寸，F(m2,n2)=D(m2，4w+l)l+D(m2,4w+2)》1;当v=2时，F(m2,n2)=D(m2,4w+2)>>2+D(m2,4w+3)》2+D(m2,4w+3)1，式中，112为0719之间的整数；(3)对经过水平下采样后得到的亮度元素E(i2，J2)和色度元素F(m2,ri2)进行上下添加黑边，生成标清视频信号的亮度元素G(i3,J2)和色度元素H(m3,n2)，得到标清视频信号的任意一场数据的亮度值和色度值，分别用亮度矩阵G和色度矩阵H表示，并确定标清视频信号的分辨率。当R-50场/秒时，歩骤(3)的具体过程为当0<=13<=41时，G(i3，j2)=0;当42<=i3<=245时，G(i3，j2)=E(i3-42,j2);当246<=i2<=287时，G(i3,j2)=0，式中，i3为0287之间的整数；当0<=m3<=41时，H(m3，n2)=128;当42<=m3<=245时，H(m3，n2)=F(m3-42,n2);当246<=m3<=287时，H(m3，n2)=128，式中，ni3为0287之间的整数；根据生成的标清视频信号的亮度元素G(i3,j2)和色度元素H(m3,n2)，得到标清视频信号的任意一场数据的亮度值和色度值，分别用亮度矩阵G和色度矩阵H表示；并确定标清视频信号采用PAL标准，其分辨率为720X576。当R-60场/秒时，步骤(3)的具体过程为当0<=13<=17时，G(i3,j2)=0;当18<=i3<=221时，G(i3,j2)=E(i3-18，j2);当222<=i3<=239日寸，G(i3,J2)-0，式中，i3为0239之间的整数；当0<=m3<=17时，H(ni3,n2)=128;当18<=m3<=221时，H(m3,n2)=F(m3-18,n2);当222<=m3<=239时，H(m3，n2)=128，式中，m3为0239之间的整数；根据生成的标清视频信号的亮度元素G(i3,j2)和色度元素H(m3,n2)，得到标清视频信号的任意一场数据的亮度值和色度值，分别用亮度矩阵G和色度矩阵H表示；并确定标清视频信号采用NTSC标准，其分辨率为720X480。对采用本发明方法与采用全像素滤波的运算量进行比较，如表1所示表1本发明方法与全像素滤波方法的运算量比较表<table>complextableseeoriginaldocumentpage5</table>从表1中可以看出采用本发明方法的运算量只是全像素滤波法运算量的二分之一，大大降低了运算量，说明本发明方法是可行有效的。权利要求1、一种数字高清视频信号的处理方法，数字高清视频信号的分辨率为1920×1080，获取经解码后的数字高清视频信号的帧率，记为R，其特征在于它包括以下步骤(1)提取经解码后的数字高清视频信号的任意一场数据的亮度值和色度值，分别用亮度矩阵A和色度矩阵B表示，亮度元素记为A(i1，j1)，色度元素记为B(m1，n1)，对亮度元素A(i1，j1)和色度元素B(m1，n1)进行垂直下采样得到垂直下采样后的亮度元素C(i2，j1)和色度元素D(m2，n1)，具体过程如下定义变量p为亮度元素C(i2，j1)的行下标i2除以3的余数，即p＝i2mod3，定义变量q为亮度元素C(i2，j1)的行下标i2除以3的商，即q＝int(i2/3)，当p＝0时，C(i2，j1)＝A(8q，j1)＞＞2+A(8q+1，j1)＞＞1+A(8q+2，j1)＞＞2；当p＝1时，C(i2，j1)＝A(8q+3，j1)＞＞1+A(8q+4，j1)＞＞1；当p＝2时，C(i2，j1)＝A(8q+5，j1)＞＞2+A(8q+6，j1)＞＞1+A(8q+7，j1)＞＞2，式中，i2为0～203之间的整数，j1为0～1919之间的整数，符号“＞＞”为向右移位运算符，符号“mod”为取余运算符，符号“int”为取整运算符；定义变量r为色度元素D(m2，n1)的行下标m2除以3的余数，即r＝m2mod3，定义变量s为色度元素D(m2，n1)的行下标m2除以3的商，即s＝int(m2/3)，当r＝0时，D(m2，n1)＝B(4s，n1)＞＞1+B(4s，n1)＞＞2+B(4s+1，n1)＞＞2；当r＝1时，D(m2，n1)＝B(4s+1，n1)＞＞1+B(4s+2，n1)＞＞1；当r＝2时，D(m2，n1)＝B(4s+2，n1)＞＞2+B(4s+3，n1)＞＞2+B(4s+3，n1)＞＞1，式中，m2为0～203之间的整数，n1为0～1919之间的整数；(2)对经过垂直下采样后得到的亮度元素C(i2，j1)和色度元素D(m2，n1)进行水平下采样，得到亮度元素E(i2，j2)和色度元素F(m2，n2)，具体过程如下定义变量t为亮度元素E(i2，j2)的列下标j2除以3的余数，即t＝j2mod3，定义变量u为亮度元素E(i2，j2)的列下标j2除以3的商，即u＝int(j2/3)，当t＝0时，E(i2，j2)＝C(i2，8u)＞＞2+C(i2，8u+1)＞＞1+C(i2，8u+2)＞＞2；当t＝1时，E(i2，j2)＝C(i2，8u+3)＞＞1+C(i2，8u+4)＞＞1；当t＝2时，E(i2，j2)＝C(i2，8u+5)＞＞2+C(i2，8u+6)＞＞1+C(i2，8u+7)＞＞2，式中，j2为0～719之间的整数；定义变量v为色度元素F(m2，n2)的列下标n2除以3的余数，即v＝n2mod3，定义变量w为色度元素F(m2，n2)的列下标n2除以3的商，即w＝int(n2/3)，当v＝0时，F(m2，n2)＝D(m2，4w)＞＞1+D(m2，4w)＞＞2+D(m2，4w+1)＞＞2；当v＝1时，F(m2，n2)＝D(m2，4w+1)＞＞1+D(m2，4w+2)＞＞1；当v＝2时，F(m2，n2)＝D(m2，4w+2)＞＞2+D(m2，4w+3)＞＞2+D(m2，4w+3)＞＞1，式中，n2为0～719之间的整数；(3)对经过水平下采样后得到的亮度元素E(i2，j2)和色度元素F(m2，n2)进行上下添加黑边，生成标清视频信号的亮度元素G(i3，j2)和色度元素H(m3，n2)，得到标清视频信号的任意一场数据的亮度值和色度值，分别用亮度矩阵G和色度矩阵H表示，并确定标清视频信号的分辨率。2、如权利要求1所述的一种数字高清视频信号的处理方法，其特征在于所述的步骤(3)的具体过程为R=50场/秒时当0<=i3<=41时，G(i3，j2)=0;当42<=i3<=245时，G(i3，j2)=E(i3-42，j2);当246<=b〈-287时，G(i3,j2)=0，式中，i3为0287之间的整数;当0<，3<=41时，H(m3,n2)=128;当42<=m3<=245时，H(m3，n2)=F(m3-42,n2);当246<=m3<=287时，H(m3,n2)=128，式中，m3为0287之间的整数；并确定标清视频信号的分辨率为720X576。3、如权利要求1所述的一种数字高清视频信号的处理方法，其特征在于所述的步骤(3)的具体过程为R=60场/秒时当0<=i3<=17时，G(i3J2)=0;当18<=i3<=221时，G(i3,j2)=E(i3-18,j2);当222<=i3<=239时，G(i3,j2)=0，式中，i3为0239之间的整数；当0<=m3<=17时，H(m3,n2)=128;当18<=m3<=221日寸，H(m3,n2)=F(m3-18,n2);当222<=m3<=239时，H(m3,n2)=128，式中，m3为0239之间的整数；并确定标清视频信号的分辨率为720X480。全文摘要本发明公开了一种数字高清视频信号的处理方法，数字高清视频信号的分辨率为1920×1080，获取经解码后的数字高清视频信号的帧率，首先提取经解码后的数字高清视频信号的任意一场数据的亮度值和色度值，对亮度值的各亮度元素和色度值的各色度元素进行垂直下采样处理，再对得到的亮度元素和色度元素进行水平下采样处理，最后对水平下采样得到的亮度元素和色度元素根据帧率进行上下添加黑边得到标清视频信号的亮度元素和色度元素，并确定标清视频信号的分辨率为720×576或为720×480，优点在于本发明保证了标清电视能够较好地接收高清视频信号，且与抽取采样方法相比，提高了输出视频的视觉效果，与全像素滤波法相比，降低了运算量，减小了处理芯片的面积。文档编号H04N7/015GK101198000SQ200710164589公开日2008年6月11日申请日期2007年12月11日优先权日2007年12月11日发明者李海红,柁杨,杨卫斌,恩许,晁黄申请人:宁波中科集成电路设计中心有限公司