[发明专利]用于增加帧显示速率的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及电视、计算机监视器及其它显示设备，并且特别涉及用于使用从已编码和压缩输入视频流提取的运动信息来增加显示设备的帧显示速率的方法和系统。

背景技术

在视频显示设备上呈现的电影、广播电视节目和视频通过快速地显示一系列的静止图像来向观看者提供连续运动的幻觉。静止图像被称为“帧”。当每秒显示足够数目的帧时，人类视觉系统填充连续帧之间的时间间隙而产生连续运动的幻觉。电影每秒显示24个帧，帧之间具有1/30秒的间隔，模拟电视每秒显示30个帧，或者等价的，每秒60个交织场，并且预期未来的高清晰度电视（“HDTV”）标准规定每秒60帧的帧显示速率。

虽然，通常，由一系列静止帧的显示产生的连续运动的幻觉允许人观看并欣赏电影和电视广播，但由电影和电视广播提供的连续运动的幻觉不是完美的。由于在本文件中共同地称为“视频显示”的电影、电视和视频显示的不连续性而引起某些伪象和麻烦。一个示例性伪象是在老西部片的电视广播中，有蓬货车和马车上的车轮在马车和有蓬货车向前移动时偶尔看起来是向后移动，并且以每秒转数计的车轮的旋转略慢于电影摄影机的帧捕捉速率。由视频显示的离散性引起的麻烦的示例是基于阴极射线管的电视显示器和计算机监视器的可感知的闪烁。

由于视频显示设备多年来已经改善，并且从模拟设备演进至数字设备，所以视频显示设备已变得能够提供更高的显示速率，包括比通过各种广播和电子或光学数据传输介质来传送和记录视频帧所按照的帧捕捉速率更高的显示速率。增加的显示速率通常提供具有较少伪象和麻烦的连续运动的更好的幻觉。然而，能够实现这些较高帧显示速率的视频显示设备的实现可能基本上更加复杂且昂贵。出于这个原因，各种类型的视频显示设备的设计师和制造商力求在使硬件复杂性和实现成本方面的增加最小化的同时增加帧显示速率。

发明内容

本发明的实施例提供了一种用于增加视频显示设备的帧显示速率的方法和系统的高效且具有成本效益的实现。视频数据常常被以包括编码和压缩运动向量的压缩形式输入到视频显示设备。运动向量提供关于在相对位置方面改变的连续视频帧的各部分的信息。运动向量被连同帧一起解压缩和解码。在本发明的某些实施例中，第一帧和附随的运动向量表被从处理组件传送至视频显示设备的定时控制器组件，使用这些，定时控制器组件能够产生在第一帧的显示之后显示的第二帧。以这种方式，所产生的帧的显示在解压缩和解码的帧的显示之间交织，导致相对于通过对输入视频信号解压缩和解码来接收帧所按照的速率而言增加的帧显示速率。

附图说明

图13A—I图示了当前可用视频显示设备的操作。

图14图示了LCD显示器。

图15图示了由采样与保持显示设备实现的运动对象的此模糊。

图16A—B图示了具有低和中间帧显示速率的采样与保持显示设备中所固有的模糊问题的一个潜在解决方案。

图17图示了可以通过其产生插入帧以增加采样与保持视频显示设备中的帧显示速率的一种方法。

图18图示了对参考图13A所述的视频显示设备的修改以便实现帧内插以使帧显示速率加倍，如上文参考图16A—17所讨论的。

图19图示了由视频处理系统连同视频帧一起从编码和压缩视频信号提取的运动向量。

图20图示了使用运动向量表的帧内插方法。

图21A—D图示了结合了本发明的方法和系统实施例的视频显示设备的操作。

图22提供用于结合了本发明的方法和系统实施例的视频显示设备的视频处理系统的状态转变图。

图23提供了用于结合了本发明的方法和系统实施例的视频显示设备的定时控制器系统的状态转变图。

具体实施方式

本发明的实施例针对用于以高效且具有成本效益的方式增加视频显示设备的帧显示速率的方法和硬件系统。特别地，本发明的实施例通过由视频显示设备产生被插入在从输入视频流提取的帧之间的第二组帧以便在每个时间间隔期间增加可用于显示的帧的数目来增加视频显示设备的帧显示速率。例如，在每秒接收30个帧以进行显示并通过去交织处理将可用帧加倍至每秒60个帧的HDTV中，在本发明的一个实施例中，输入视频流中的可用于显示的帧的数目被再次加倍至每秒160个帧，其中结果得到的输出视频流的每个帧显示1/120秒以产生120Hz的帧显示速率。

在下文的第一小节中，概括地描述了视频数据的编码、压缩、解压缩和解码。在第二小节中，描述当前可用视频显示设备，包括所提出的用于将当前可用视频显示设备的帧显示速率加倍的实施方式。在下文的最后小节中，讨论本发明的实施例。