它如何让你告别模糊不清的图像?

作者:李健来源:蝌蚪五线谱发布时间:2014-04-02

播放在超高清电视机中的普通片源,反而不如在普通电视机上播放得清晰。那么,在目前4K信号片源还远远没有普及的现状下,是否4K电视机也只能成为超高清显示的噱头呢?有什么技术能发挥出其高分辨率图像的优势吗?敬请期待探索解密。

  如今,人们观看视频的模式正在改变,更多内容在互联网上都可以看到,因此观众需要随时随地收看他们想看的内容。但是受网络数据带宽限制,大多数流媒体内容是被高压缩过的,当在目前流行的超高清大屏幕电视机上观看时,失真图像随处可见。从2012年年底兴起,2014年开始普及超高清电视机以来,索尼(SONY)、松下(Panasonic)、东芝(TOSHIBA)、夏普(SHARP)、三星(SAMSUNG)、乐金(LG)等国内外彩电厂商先后发布了自有品牌的4K(3840×2160)分辨率显像电视机(简称4K电视机)产品,4K电视机慢慢的流行起来。图像特点在大屏幕上被展露无遗,那么这到底是视觉盛宴还是视觉污染呢?

1

东芝4K电视机

  在追求更清晰更高分辨率的道路上,4K电视的出现将电视机的显示分辨率由1080P提高到了2160P,长宽比为16:9的显示屏幕,横纵分辨率像素从1920×1080提高到3840×2160,清晰度也由全高清升级到超高清。4K这种横向分辨率大约为4000像素(3840像素)的显示技术,一经出现便势不可挡地推动电视机市场向着更高分辨率的方向迈进。如果在看过4K蓝光光碟后,你就再也无法忍受高清画质,那么,4K显示一定会让你爱不释手。

1

倍线技术原理

  但是,在高清流行的今天,超高清电视机的名声似乎并没有想象中的那么好,许多超高清电视机的用户反应并没有享受到真正的超高清图像。事实上,在一般意义上来说,超高清电视机播放的是否是超高清图像取决于片源的质量,如果片源像素和电视机显示像素不匹配,图像的质量就会被大打折扣。于是,播放在超高清电视机中的普通片源,反而不如在高清电视机上播放得清晰。那么,在目前4K信号片源还远远没有普及的现状下,是否4K电视机也只能成为超高清显示的噱头呢?4K显示技术的引领者们显然不会甘于现状。

1

东芝电视机电路板

  让各大4K电视厂商们引以为豪的不仅仅是产品的超高分辨率,增加的像素密度并不是超高清视频的唯一保证。要想得到低分辨率片源下的超高清图像,对图像的处理就显得尤为重要。在由普通片源到高清片源的转换中,倍线技术是不得不提的一项图像处理技术。那么什么是倍线呢?在中国,普通电视节目使用的是50Hz、625线、PAL制式的片源信号,也就是说在产生一幅电视画面的过程中,成像系统要分两次在屏幕上画出总计625条线(不考虑两场回扫过程中所占用的线数,通常为50条),而生成图像的时间间隔是0.02秒。如果你有一把能够快速变换颜色的水枪,当你用相同的方式向一面墙上喷墨时,每过0.02秒你就可以得到一幅色彩丰富的图片。

1

东芝电视机图像处理电路

  但实际上,因为最初的阴极射线管(CRT)电视机是通过用电子枪在涂有荧光粉的荧光屏上打出像素点来获得图像的,这种扫描受到电子束控制的限制,要分为奇偶行来进行,也就是说,每次扫描实际上只扫了312.5根线。于是,生成图像的质量就会有所下降,画面的连续性也受到了影响。如果将每次扫描的线数加倍,由原来的312.5线重新变成625线,所得到的图像质量自然会大大提高。实际上,这种技术在高清电视机普及以后曾经拯救了当时生死存亡中的DVD机产业,流行一时的逐行扫描DVD就是这种技术的产物。通过将每次扫描的线数加倍,原本720×480分辨率的图像质量得到了一定的提高,于是DVD机不再远远落后于高清电视,也可以进行高品质视频的播放。而此时发展起来的平板显示器由于不受电子枪扫描的限制,天生就可以倍线图像,于是,倍线技术成了提高图像质量的有效手段。随着电脑中央处理器以及图像处理芯片性能的不断提升,现在通过CyberLink PowerDVD等软件,在家用电脑上也可以使用倍线的功能。

1

东芝电视机图像处理芯片

  根据倍线技术要求,图片要在原始分辨率的基础上增加成倍增长的像素点,那么,这些像素点从哪来呢?如果你玩过数码照相机,那么一定知道数码相机中的光学变焦和数码变焦。通过把照片中每个像素点拉大,而不是使用光学成像的方法,数码相机可以得到更广的变焦范围。众所周知,使用三原色的原理可以得到不同的颜色,而显示器中使用的红绿蓝三原色就是所谓的RGB彩色。将红绿蓝三色亮度分为0~255共256个级别,不同的级别为不同的色阶,在使用软件对图像信息进行处理的过程中,通常是分别将RGB彩色中每个像素点的色阶值存入处理软件中,于是颜色就变成了可以进行数值计算的数字。数码相机中的数码变焦就是在放大图像的同时将原来两个像素点的色阶值通过取平均值的方法放入新增加的像素中,这种方法我们叫做插值。不过在实际的处理过程中,各像素点的RGB分布并不是简单的顺序排列,而是由RGB的方格单元组成。取平均的过程并不是我们想象中的简单加减法,其中还可能包含各种函数的运算,比如最近邻法和双线性插值法等。不过,简单的理解还是符合我们的常识的,在黑色与白色之间使用灰色过渡才不会让图片看起来特别突兀。

1

  当然,超解像技术中的像素变换和数码相机的数码变焦相比还要复杂一些。更高的分辨率也就要求更加复杂的算法。无论是超解像技术还是数码变焦技术,首先要面对的就是图像质量的问题。在对图像进行优化的同时,增加或不降低图像的质量无疑是提高分辨率过程中的重点。如果在观看的图片中存在影响观看的杂乱色彩,即便是高清晰度的图片也不能给人带来愉悦的视觉享受。不过,凭借图像处理器可以对传入电视机内部的视频信号进行智能分析,例如通过主动调节图像的透视、光照以及纹理效果,消除边缘锯齿,来让画面中的物体影像变得更加生动且不冲突;通过图像识别,对各种场景特征进行分析,再现理想的动态对比度,对每个像素的亮度进行频率测定,加强图像信号中有效亮度部分,弥补画面拍摄中的亮度损失,使画面层次表现更丰富,表现出皮肤的真实质感,令视觉体验更加舒适。

1

松下电视机图像处理技术原理

版权信息