视频处理器在LED全彩显示屏中的应用

视频处理器是LED全彩显示屏诞生、成长以及成熟的全程见证者和标志性设备，LED专用的视频处理设备在此过程中也逐渐走向成熟。视频处理器的优劣直接影响了LED显示屏的显示效果。

视频处理设备在LED全彩显示应用需要解决以下关键问题：

1）格式转换功能

消费领域的PC阵营（VESA组织）的信号格式与消费领域或者专业领域的视频阵营（ITU以及SMPTE组织）的信号格式跨越了模拟信号时代到数字信号时代乃至当前启蒙初期的高清显示，期间所诞生和遗留下来的诸多信号格式和信号标准仍然活跃或者工作在消费市场中，因此在多数工程投标中需要通过视频处理器解决信号接入、处理以及显示的问题。根本的解决之道在于视频处理设备能够完成众多信号格式之间的格式转换问题，即包括如下：

VESA阵营的VGA~UXGA的信号格式转换，涉及到信号输入接口VGA（模拟）、DVI-D（数字）、HDMI（数字）以及Displayport的处理；

ITU以及SMPTE阵营的480i~1080p60的信号格式转换，数字带宽从143Mbps跨越到3G的高度。涉及到信号输入接口复合视频（模拟）、S端子（模拟）、标清分量（YCbCr）、高清分量(YPbPr)、SD-SDI（数字）、HD-SDI（数字）的处理；

VESA格式之间的互转称为上转（UpConvert，如VGA到XGA的转换）或下转（DownConvert，如UXGA到XGA的转换）；

ITU和SMPTE到VESA格式的转换称为交叉变换（CrossConvert，如复合视频到XGA的转换）；

2）色空间转换功能

LED色空间比电视信号的NTSC色空间要大的多，因此，如果在显示屏中直接用NTSC的RGB色空间去控制LED三基色的发光，将产生色偏差，严重影响LED显示屏的显示效果。因此，需要视频处理器完成色空间的变换，即CCIR601和CCIR709向RGB色空间的转换。这也是LED专用视频处理器在完成格式转换功能时，要求实现VESA和ITU以及SMPTE信号格式向VESA标准信号格式的转换的根本原因。

3）图像处理和增强技术

LED全彩大屏幕显示作为平板显示媒介的一员，不仅仅涉及到一般图像显示处理中所涉及到的图像处理技术问题，如3：2和2：2下拉，因为自身像素间距远大于其他一些平板显示介质，如LCD和PDP等，因此，对于图像处理技术尤其是图像增强技术有着更加严格的要求，包括如下：

运动补偿(MotionAdaptive)

涉及到慢速图像和快速图像的运动补偿。好的运动补偿技术可以降低LED显示时运动图像边缘的锯齿现象；

去隔行扫描（De-interlace）

视频信号为了降低带宽，提高分辨率必须采用隔行扫描技术。

LED显示时需要对隔行扫描的信号进行预处理转逐行信号。优异的去隔行扫描技术能够消除现场转播和拍摄时所存在的扫描线效应；

缩放（Scale）

LED显示采用的是模块化的设计和拼接显示，因此，是所有平板显示介质中最灵活的一种显示媒介。但是这种灵活性也带来了对于图像和视频显示的更高要求，尤其每个工程应用的显示分辨率几乎都无法在VESA的标准中找到。因此需要视频处理器提供缩放的功能。典型的缩放功能表现如下：

图像缩小：

一般显示屏工程应用的点阵分辨率都在VESA标准的XGA（1024*768）分辨率之下。需要视频处理器具备将接入的各个信号缩小到对应终端的分辨率上，最好要求视频处理设备具备逐点像素缩放的功能（逐点像素缩放可以在水平和垂直方向上同时进行）。

图像放大：

越来越多的工程应用，尤其是楼宇广告投放量等业务的突飞猛进，LED显示屏的分辨率已经不局限于常规的XGA分辨率以内，有些工程应用甚至达到了水平2048点（包括像素共享）的规模。在类似这些应用中，就需要视频处理器能够具备图像放大的增强处理技术，关键指标是视频处理器内部处理带宽可以达到或者超过非典型应用中的如2048x1536的点阵面积。配合此类应用，需要视频处理器具备堆栈的功能，通过多台的视频墙拼接完成最终的点阵显示。

视频缩放的技术与运动补偿以及去隔行扫描关键技术息息相关，缩放技术的优劣直接影响了LED大屏幕显示图像和视频的流畅性。

细节增强（DetailEnhancement）

此技术核心不仅仅体现在图像边缘的锐化上，同时包括了颜色还原以及图像缩放的处理。视频处理器该项指标的好坏直接反映LED大屏幕显示的图像清晰度。

噪声抑制（NoiseReduction）

由于LED显示的点阵特性，在其他平板显示媒介中微不足道的噪声，都将极大的挑战LED显示受众的心理忍受能力。噪声主要来自视频信号的压缩噪声（马赛克）和系统本身的随机噪声，优异的视频处理器可以通过噪声抑制，最大程度的降低噪声对画质本身的干扰。

灰度等级（GrayScale）

灰度等级一直是LED大屏幕显示供应商所追求的目标，但是一直以来，绝大多数的技术团队都在解决LED屏体本身扫描的灰度级问题，将灰度级处理提升到了当前的16bit，17bit。但是却忽视了输入信号源一直只有8bit的问题。信号源的8bit让多数人的灰度级提升工作显得多少有点空中楼阁的意味。解决视频处理器灰度级处理的问题是提升整个LED显示品质的最主要关键技术之一。结合当前高清显示时代的来临，10bit处理技术在视频处理器中的应用是大势所趋。

好的视频处理器同时还具备了图像剪裁（Crop）、亮键（LumaKey）和色键（ColorKey）的功能，在一定程度上可以降低系统本身需要依赖于非编系统的成本。