用FPGA实现高清视频去隔行功能

开发去隔行算法是为了解决一个老问题：模拟电视的隔行视频必须进行转换才能在当今数字电视上显示。隔行视频是每秒50/60 连续场，每一场只传送一半的扫描行，这些行显示在视频的每一帧中。对于以前采用阴极射线管(CRT)的显示技术，隔行视频是一种基本压缩方法。

今天，去隔行是重要的视频处理功能，很多系统都需要它。大部分视频内容采用了隔行格式，而LCD或者等离子体等所有新出现的显示器几乎都需要逐行视频输入。但是，去隔行功能本质上非常复杂，没有一种算法能够产生完美的逐行图像。

背景

在隔行视频中，一帧视频被分成两场，一场含有偶数行扫描线，一场含有奇数行扫描线。然而，为了能够在LCD 或者等离子体显示器上显示任意的隔行视频，必须进行去隔行处理。所有新出现的显示器都是逐行的，每一帧被压缩为一组像素( 例如，1920 x 1080)。图1 显示了一帧中的象素是怎样组成两个场的。每一场都记录了在时间上分开的象素值。

图1：含有一帧视频的两个隔行场。

如果假设每秒30 帧(fps)，即每秒60 场，那么，第0 场是在时间“t”，第1 场是在时间“t + 1/60”。由于在略有不同的时间间隔上对场进行记录，因此，无法将两个场连起来为运动视频产生逐行帧。去隔行技术之所以复杂，是因为需要估算并补偿可能出现的每秒1/60 的运动图像。

基本去隔行技术

基本上，去隔行是处理隔行帧流，将其转换为逐行帧流的过程。两种基本的去隔行方法通常被称为“单场插值”法和“场合并”法。

采用“单场插值”去隔行法，每一场自己可以变成视频帧，因此， 29.97-fps 隔行NTSC 剪辑视频流变成了59.94-fps 的逐行帧。由于每一场只有整个帧一半的扫描线，因此，必须进行插值处理来构成丢失的扫描线。

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