作者 / 徐遥令 深圳创维-RGB电子有限公司(广东 深圳 518108)
摘要：提出一种8 K超高清电视体系设计计划，具体论述了体系原理、要害技能及产品计划。体系将8K视频帧切割为4个4 K视频帧进行处理及驱动8K屏、显现为1个8 K×4 K组成视频图画，完结8 K视频图画准确显现;可以进行4 K转8 K，完结8 K超级分辨率提高。该计划可以快速使用于8 K超高清电视等显现产品，具有很好的使用价值。
*基金项目：深圳市技能攻关项目——8 K超高清显现要害技能研制(编号：JSGG20170412160225468)
徐遥令(1980-)，硕士，高级工程师，深圳市高层次人才、深圳市技能专家库成员，研讨方向：电视的研讨和开发。
0 导言
2011年4 K超高清电视产品进入顾客视界，2013年开端步入消费商场并展开迅猛，当年国内销量超越百万台，现在已成为电视商场的主导产品、全球年销量超越5000万台。跟着4 K超高清电视的遍及，8 K超高清电视开端遭到重视，国内外相关安排和企业已开端打开布局。早在2007年世界规范化安排SMPTE发布了SMPTE 2036规范，规范了4 K(3840×2160)、8 K(7680×4320)两种超高清电视格局[1];ITU-R 6C工作组于2013年4月正式发布高效视频编码(High Efficiency Video Coding，即HEVC)规范，即H.265[2]，2014年6月具有自主知识产权的新一代音视频编码规范AVS2(Audio Video coding Standard Ⅱ)拟定完结[3]，2017年1月颁布实施，支撑8 K视频编码传输;海思、MSTAR等芯片厂商已开端介入8 K电视芯片的研讨开发，LGD、群创、BOE等面板厂商开端出资布局8 K面板;而在2015年至2018年美国CES展上，三星、夏普、京东方等国内外企业展现了8 K超高清电视样机。8 K将是超高清电视晋级的必定方向，8 K超高清电视已开端悄然起步，赶紧8 K超高清技能研制和展开使用推行特别重要。
本文提出一种8 K超高清电视体系设计计划，具体论述了8 K超高清电视的体系原理、8 K信号处理及准确显现和8 K超级分辨率图画提高等要害技能及产品计划。体系将8 K视频帧切割为4个4 K视频帧进行处理及驱动8 K屏，显现为1个8 K×4 K组成视频图画，完结8 K视频图画准确显现;以及可以进行4 K视频转为8 K视频，完结8 K超级分辨率提高。该计划将可以快速使用于8 K超高清电视等显现产品，具有很好的使用价值。
1 体系原理
8 K超高清电视体系如图1所示，由TV SoC模块、8 K超级分辨率提高(即4 K转8 K)模块、8 K码流解码及处理模块、8 K MEMC(即8 K运动预算补偿)及格局转化模块、8 K屏组成。
TV SoC模块接纳USB3.X、HDMI2.X等接口的输入信号，包含2 K信号、4 K信号和8 K信号;对4 K信号直接解码输出4 K视频，对2 K信号进行解码、2 K转4 K处理后，输出4 K视频，对8 K信号不进行解码和图画处理，直接输出8 K码流。8 K超级分辨率提高(即4 K转8 K)模块，对输入的4 K视频帧进行像素插值转化处理，将4 K视频转化成8 K视频帧、输出8 K视频。8 K码流解码及处理模块接纳8 K码流后，进行解码等处理、输出8 K视频。8 K MEMC及格局转化接纳到8 K视频后，对视频信号进行格局转化及MEMC(运动预算和运动补偿)和倍频插帧处理，输出8 K@120 Hz VBO的信号驱动8 K屏。8 K屏接纳到VBO信号后，驱动像素点发光，完结8 K图画显现。
2 要害技能原理
8 K电视体系的中心要害技能是8 K信号处理及准确显现和8 K超级分辨率图画提高技能。
1)8 K信号处理及准确显现
因为TV SoC芯片和屏驱动芯片的带宽和处理才能约束，无法直接解码8 K码流和驱动8 K屏来显现，需选用专门的模块或技能来进行8 K信号处理，然后完结8 K视频图画的准确显现。
8 K信号处理及准确显现技能原理如图2所示。TV SoC首要辨认8 K信号格局、对其进行解析预处理，输出PCI格局的8 K TS码流;然后使用8 K解码芯片对8 K TS码流进行直接解码，输出8 K视频帧，即8 K*4 K@60 Hz视频;进一步对8 K视频帧进行分化，将其切割成4个4 K视频帧、即4个8 K*4 K@60 Hz视频，经过4个4 K通道输出给后端处理;后端别离对4个视频帧进行色域转化、GAMMA校对、画质增强等处理，进行MEMC和倍频插帧处理;以及进行视频帧组成，将4个视频帧同步来驱动8 K屏来，在8 K屏上显现为1个8 K×4 K分辨率的组成视频图画;经过上述技能来进行8 K超高清信号的无损传输、解码等处理，完结8 K视频信号的准确显现。
2)8 K超级分辨率图画提高技能
现在超高清内容主要为4 K、8 K内容，需求进行4 K转8 K，使得4 K内容在8 K电视上显现时清晰度有较好的提高，完结8 K超级分辨率图画提高与显现增强。
8 K超级分辨率图画提高技能原理如图3所示。首要对4 K视频进行降噪处理，然后根据对单帧图画自相似性、部分纹路信息的实时剖析，对4 K视频图画进行实时图画目标检测和运动追寻预算，并在水平缓笔直对角方向进行像素插值，合理预算出每个像素点周围四个像素点值，将4 K视频图画转化成8 K视频图画，进一步进行图画细节和边缘增强处理，大幅提高图画清晰度，使播映4 K视频时根本到达8 K视频的显现作用。
3)8 K MEMC及FRC(帧频提高)技能
选用运动预算和运动补偿进行智能插帧，将8 K×4 K@24/25/30 Hz信号转化成8 K×4 K@50/60 Hz、或将8 K×4 K@50/60 Hz信号转化成8 K×4 K@100/120 Hz，完结运动画面流通、平稳播映。运动预算经过检测运动图象在时域的改变起伏，准确算出图画中运动单元的运动方向和速度，预算出内插数据;在某些场景下运动检测得到的运动方向和速度并不能真实反映图画运动改变后的实践矢量数据、导致内插数据失真，因此在运动预算的基础上针对特定场景选用运动补偿来防止显现图画失真。
因为芯片处理带宽等资源约束，计划将8 K视频帧分化为4个4 K视频帧来独自进行MEMC及FRC处理，对处理后的4个4 K视频帧进行同步校准后驱动8 K屏来呈现为组成的8 K视频图画。
3 产品计划
8 K超高清电视产品计划如图4所示。
TV SoC经过USB3.0输入接口读取8 K信号后，将其转化成PCI格局的8 K视频码流，经过PCI接口输出给8 K解码芯片。8 K解码芯片(DECODE CHIP)使用强壮的CPU、GPU及软件算法，解码出8 K视频;对视频进行切割等处理，将8 K@60 Hz视频切割成4路4 K@60 Hz视频，并转化成4路HDMI2.0格局的视频信号输出。4路HDMI2.0格局的4 K@60 Hz视频信号别离输入给4颗HV2芯片，每1颗HV2芯片将HDMI2.0格局的4 K@60 Hz转化成8-lane VBO信号;然后使用FRC芯片对每1路8-lane VBO信号进行MEMC处理及倍频插帧处理，输出4路4 K@120 Hz 16-lane VBO信号。最终每1路4 K@120 Hz 16-lane VBO视频信号驱动8 K 120 Hz电视面板对应的一个区域，4路4 K@120 Hz 16-lane VBO视频信号驱动8 K 120 Hz电视面板的四个区域，完结8 K视频图画显现。
TV SoC经过输入接口接纳4 K视频时，直接进行解码等处理(假如接纳4 K以下分辨率视频，还需将其转化为4 K视频)，输出4 K@60 Hz 8-lane VBO信号给超级分辨率转化芯片(UPCONV CHIP)。超级分辨率转化芯片对4 K视频帧进行像素插值、像素填充处理后，转化成8 K视频帧;然后进行视频切割等处理，输出4路HDMI2.0格局的4 K@60 Hz视频。及后续进行格局转化、MEMC处理、倍频插帧处理等，驱动8 K 120 Hz面板完结8 K视频图画显现。
4 定论
本文提出一种8 K超高清电视体系设计计划，具体论述了8 K超高清电视的体系原理、8 K信号处理及准确显现和8 K超级分辨率图画提高等要害技能、产品计划。体系选用专用8 K解码芯片对8 K信号进行解码及选用专用算法将4 K视频转化成8 K视频，然后将8 K视频帧切割为4个4 K视频帧进行处理及驱动8 K屏、组成显现为1个8 K×4 K视频图画，完结8 K视频图画的准确显现。该计划已使用于创维8 K超高清电视样机，作用杰出;将可以快速使用于8 K超高清显现产品，具有很好的使用价值。
参考文献：
[1]李超，时大鑫.超高清晰度显现技能[J].现代显现，2010,(5):99-103.
[2]熊健.高效视频编码要害技能研讨[D].电子科技大学,2015.
[3]赵超,赵海武,王国中,等.快速AVS2帧内猜测挑选算法[J].计算机使用,2015,35(11):3284-3287.
本文来源于《电子产品世界》2018年第6期第28页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
