德州仪器数字光处理技术能够为全数字投影显示器提供分辨率、亮度、对比度、色彩逼真度都非常优越的高质量视频影像，DLP系统广泛应用于会议投影、家庭影院、标清和高清显：示等。本文详细阐述了德州仪器DLP数字视频处理的方案原理及实现方法。
数字微镜器件(DMD)是一种由德克萨斯仪器研制的二进制空间光调制器，由一系列安装在CMOSSRAM上的可活动微镜组成，独立控制和调制反射光的每一片微镜将视频数据投射成像素显示在屏幕上。微镜由装在微镜下面的存储器单元所存储的数据控制，该数据以二进制方式控制微镜的倾斜角度，在-10(关状态)～+10度(开状态)之间改变，当微镜在开状态时将反射的光线通过投影镜头投射到屏幕上，DMD是DLP数字显示系统的核心。
DLP系统特点
（1）全数字显示，除A/D转换前端，所有的数据处理和显示都是数字的；（2）逐行显示，DMD以一种固有的逐行形式显示完整视频帧的显示系统，对目前最通用的隔行信号进行逐行扫描转换，从而消除行闪烁；（3）矩形像素，由圈定在DMD的一定数量的微镜决定固定的显示分辨率，组成像素的长、宽比为1：1，要求对各种输入视频格式进行重新采样以适应DMD阵列；（4）数字彩色创建，彩色滤光片的光谱特性和光源是与数字彩色处理系统紧密相连的；（5）数字显示转移特性，在DMD显示过程中，由于调节微镜的灰度值和相应的光线强度之间为线性关系，所以在DMD显示之前采取去伽玛校正环节用于补偿视频信号，为DMD显示做准备。
典型的DLP显示系统的视频处理功能框图如上图所示，第一个模块为前端处理模块，完成信号解码操作，如果输入是复合信号，则要进行Y/C分离和色度解调，还包括自动色度控制(ACC)和自动消色滤波器(ACK)，同时依靠前端处理模块实现信号数字化，其A/D转换可以在Y/C分离之前或之后进行；前端处理模块输出数字化Y/C数据，通过插值处理，进行数据的隔行到逐行转换、重采样和画质增强处理。
画质增强处理包括亮度、色度锐化和降噪，增强处理后逐行扫描Y/C数据，通过色彩空间转换获得RGB数据，然后进行去伽玛校正，消除信号传送时伽玛校正的影响。去伽玛校正过程的误差扩散是主观上改进非线性数字化重绘处理的手段，线性化的逐行RGB数据经过量化后采用脉宽调制技术驱动DMD显示，下面分别介绍逐行扫描转换、数字重采样、图像增强、色彩空间转换和去伽玛校正。
逐行扫描转换
DMD逐行显示的本质是将隔行数据（如NTSC和PAL视频)在DMD显示之前转换成逐行扫描形式。逐行扫描转换算法如下图所示，实线表示输入的隔行数据，虚线表示数据从隔行向逐行转换后建立的空间位置，数据X可以通过图2所例的数字扫描技术产生：场内滤波器采用本场数据，从多级FIR数字滤波器到简单的线平均或线重复，场内滤波器的主要优点是与其他逐行扫描技术相比不使用多场数据，不要求存储场数据，具有更低的系统实现成本；主要缺点是水平线闪烁、静止区域闪烁和图像分辨率低。
场内和场间数据加权组合的运动自适应技术提供了强有力的克服人为像素的解决方案，关键是检测运动，如果检测失败可能导致采用场间视频运动部分的视频出现人为“碎像”，另一方面，如果运动检测过于敏感，可能导致场内静止部分的画面产生噪音，引起明显的视频分辨率损失，针对上述问题通过平街运动敏感性算法可以很好的解决，提供高水平的画质。自适应逐行扫描转换功能框图如下图所示,对所预测的基本运动信号按照时序数据差分方式获得，该运动信号通过非线性剪辑和时-空滤波形成运动信号；时序滤波从当前场和过去场的数值中产生最高的运动值；然后经过2D(水平和垂直)低通的时序滤波器滤波，主要用于平滑和扩展运动信号；所有的滤波和非线性处理全部完成后，运动信号的归一化值在0和1之间变化，归一化后的运动信号m用来作为场内和场间组合的加权因子，对于大的运动值，则需要基于场内成分的插补，确保连续的视频场变化，在这种情况下用场间运动数据将导致明显的便当前场和前场缺乏相关性的运动人为像素；对于小的运动值，由于相邻视频场间的高度相关性，需要大量增加场间成分的权重。
一般运动自适应逐行扫描转换技术都是基于上述原理的算法，每一个已开发基于运动检测技术的具体算法如图2所示，在X位置的运动估算可由B和C(场差分)B和D(帧差分)或者结合A、B、C、D(多场差分)计算出差值，每个基于运动估算、时序/空间滤波器以及白适应插补都进行了优化，用ASIC门设计的一系列估测算法、所需外部存储器和性能如下表所示。
数字重采样
数字重采样(或比例缩放)的目的是将视频数据缩放到适应DMD像素阵列显示，保证各种视频信源以正确的长、宽比适应DMD矩形像素显示。数字重采样通过视频缩放实现在固定分辨率的DMD微镜阵列中获得最大化有效像素面积，如电影院、全景等各种显示模式，另外，数字化的输入数据可提供非矩形像素形式，如每行720有效像素的CCIR601分量视频信号，这些数据数字化时必须重新采样为矩形像素在DMD像素阵列显示。
典型的DLP数字显示系统采用水平和垂直方向重采样，下表为800x6OO像素DMD分辨率的DLP投影系统的重采样设计，表中列出了各种输入信号源的缩放比例，其中，比值M：L的含义是将M输入的样本转换成L输出的样本，DLP重采样滤波器的检验各种滤波器设计算法，包括近邻算法、线性插值、三次样条和特别定制F1R滤波器等。
垂直重采样滤波器通过采用离散滤波器内核对输入视频进行行卷积实现，下图为用离散卷积3：4(do/di=3：4)垂直采样过程，输出行O0~O3通过输入行卷积的方法进行创建，结果由输入行加权的总和产生输出行，加权符合来自滤波器内核的样本，水平重采样也采用类似的方法。
图像增强
图像增强算法用以提高主观显示质量，方法包括：亮度和色度锐化、降噪、动态范围扩展、彩色校正以及与传统图像亮度、对比度、色彩饱和度、色调、色温的选择控制。亮度和色度锐化算法用来提升中间段的图像频率，亮度锐化方法的实现如图上所示，锐化滤波器采用一维或二维滤波，可以是带通滤波器、高通滤波器或其中的组合；核化降噪电路用于滤除尖锐性成分，具有非线性的转移特性，使幅度较大的有用信号顺利通过，抑制幅度较小的噪声信号，YSF为了抵消由噪音引起的信号变异。亮度和色度锐化的一维线性边缘过渡的效果图如下图所示，左图的一维亮度信号因边缘过渡点的“峰化处理而增强，峰化处理电路使图像轮廓分明，改善图像清晰度，峰化处理的信号明显增强了边缘反差，从而产生更高频率的过渡效果；有图为色度锐化增强的例子，带宽相对亮度信号较低的色度增强无需象亮度锐化引入陡升效果方式，只须采用增加边缘过渡倾斜的方法，因陡升的使用效果会导致色度信号边缘的不良畸变，采用色度、亮度锐化等增强、画面控制算法提高了处理视频主观质量，使视频图像更加绚丽夺目。
色彩空间转换
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