CN102577365B - 视频显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种视频显示装置，该视频显示装置是执行FRC处理的视频显示装置，用来防止静止视频显示区域与其周边之间的边界部分发生视频劣化。在静止视频显示区域(52)的周边(53)所包含的物体(54)的运动矢量的大小小于规定的阈值的情况下，本发明的插补帧生成部(14b)将帧#n的静止视频显示区域(52)和周边(53)的像素值设为插补帧#I的静止视频显示区域(62)和周边(63)的插补像素值。另外，在物体(54)的运动矢量的大小大于等于规定的阈值的情况下，将帧#n+1的静止视频显示区域(52’)和周边(53’)的像素值设为插补帧#I的静止视频显示区域(62)和周边(63)的插补像素值。

Description

视频显示装置
技术领域
本发明涉及执行帧率变换处理的视频显示装置，特别涉及防止在执行帧率变换处理的情况下发生视频劣化的视频显示装置。 
背景技术
在具有液晶面板的视频显示装置中，为了抑制显示动态图像时的残影感以提高画质，执行增加视频信号每单位时间的帧率(帧数)、以提高时间方向的分辨率的帧率变换(以下记为FRC)处理。 
FRC处理执行以下处理：即，根据视频信号所包含的多个(通常为2个)帧之间的差分来检测物体的运动矢量以制成插补帧(也称为内插帧)，并将其***帧间。 
在执行这样的FRC处理的视频显示装置中，提出了各种防止因执行FRC处理所引起的视频破损、视频劣化(也称为画质劣化)的技术。 
例如，在专利文献1中，揭示了一种图像显示装置，该图像显示装置具备准确地检测相对于画面沿上下方向、左右方向移动的反射式字幕部分的运动矢量以防止反射式字幕部分发生视频劣化的技术手段。 
另外，在专利文献2中，揭示了一种视频处理装置，该视频处理装置具备高精度地检测如多个运动物体相交叉那样的视频中的运动矢量以抑制整个视频产生破损的技术手段。 
专利文献1：日本专利特开2008-107753号公报 
专利文献2：日本专利特开2008-236098号公报 
然而，在对气象信息、时刻信息、频道信息、OSD、及字幕等包含一定时间内静止的静止视频在内的视频帧(以下记为帧)执行FRC处理的情况下，在显示该静止视频的静止视频显示区域中有时会发生视频劣化。特别是在静止视频显示区域与其周边之间的边界附近容易发生视频劣化。 
图6是对这样的视频劣化进行说明的图，图6(A)是示意性地表示帧#n的视频的图，图6(B)是示意性地表示帧#n+1的视频的图，图6(C)是示意性地表示因执行FRC处理而生成的插补帧#I的视频的图。 
图6(A)的标号101表示帧#n的视频，标号102表示显示规定的静止视频的区域(以下记为静止视频显示区域)，标号103表示静止视频显示区域102的周边，静止视频显示区域102的左下角显示有物体104。 
另外，图6(B)的标号101’表示帧#n+1的视频，标号102’表示静止视频显示区域，标号103’表示静止视频显示区域102’的周边，静止视频显示区域102’的右下角显示有物体104’。此外，符号P表示显示于静止视频显示区域的视频的一部分。由图可知，物体104正向画面右方移动。 
若通过执行FRC处理，来检测该物体104的运动矢量，以生成帧#n与帧#n+1之间的插补帧#I，则例如如图6(C)所示。图6(C)的标号111表示插补帧#I的视频，标号112表示静止视频显示区域，标号113表示静止视频显示区域112的周边，标号114表示物体。 
虽然帧#n的物体104作为物体114而显示于静止视频显示区域112的中央下方，但帧#n的静止视频显示区域102所显示的静止视频的一部分P有时会如同被物体114的移动所拖曳那样，显示于物体114的上部，从而导致静止视频显示区域112的视频发生劣化。 
引起这样的视频劣化的原因之一在于，尤其是在静止视频显示区域与其周边之间的边界部分上，对显示于静止视频显示区域的静止视频的一部分进行了与对显示于周边的运动物体所进行的FRC处理(运动矢量的检测处理和插补处理)相同的处理。即，是由于以被显示于所述静止视频的一部分附近的运动物体的移动所拖曳的形式对该一部分进行了FRC处理。 
专利文献1所揭示的技术是准确地检测移动的反射式字幕部的运动矢量以防止移动的反射式字幕部发生视频劣化的技术，另外，专利文献2所揭示的技术是高精度地检测如多个运动物体相交叉那样的视频中的运动矢量以抑制整个视频产生破损的技术，两种技术都不能防止所述静止视频显示区域与其周边之间的边界部分发生视频劣化。 
发明内容
本发明是鉴于所述实际情况而完成的，其目的在于，提供一种视频显示装置，所述视频显示装置是执行FRC处理的视频显示装置，用来防止静止视频显示区域与其周边之间的边界部分发生视频劣化。 
第一技术手段是一种视频显示装置，包括：运动矢量检测部，该运动矢量检测部根据依次输入的第一视频帧与第二视频帧之间的差分来检测运动矢量；以及插补帧生成部，该插补帧生成部基于所检测出的运动矢量，来生成***所述第一视频帧与所述第二视频帧之间的插补帧，所述视频显示装置的特征在于，包括静止视频显示区域检测部，该静止视频显示区域检测部检测所述第一视频帧和所述第二视频帧中的显示规定的静止视频的区域，在所述运动矢量检测部所检测出的静止视频显示区域的周边的运动矢量的大小小于规定的阈值的情况下，所述插补帧生成部将所述第一视频帧的静止视频显示区域及其周边的像素值设为所述插补帧的静止视频显示区域及其周边的插补像素值，在该运动矢量的大小大于等于所述规定的阈值的情况下，所述插补帧生成部将所述第二视频帧的静止视频显示区域及其周边的像素值设为所述插补帧的静止视频显示区域及其周边的插补像素值。 
第二技术手段是第一技术手段中的视频显示装置，其特征在于，在所述运动矢量检测部所检测出的所述静止视频显示区域的周边的运动矢量的大小小于规定的阈值的情况下，所述插补帧生成部将所述第一视频帧的静止视频显示区域及其周边的像素值设为所述插补帧的静止视频显示区域及其周边的插补像素值，在该运动矢量的大小大于等于所述规定的阈值的情况下，所述插补帧生成部基于该运动矢量的大小，来生成所述插补帧的静止视频显示区域及其周边的插补像素值，并且使该插补像素模糊。 
根据本发明，在执行FRC处理的视频显示装置中，由于能防止静止视频显示区域与其周边的边界部分发生视频劣化，因此，观众能舒适地收看视频。 
附图说明
图1是本发明所涉及的视频显示装置的功能框图。 
图2是对运动矢量的检测方法的一个例子进行说明的图。 
图3是对本发明的插补帧的生成处理进行说明的图。 
图4是本发明所涉及的其他视频显示装置的功能框图。 
图5是对模糊处理进行说明的图。 
图6是对现有的视频显示装置中的视频劣化进行说明的图。 
具体实施方式
(实施例1) 
图1是本发明所涉及的视频显示装置的功能框图。视频显示装置1由调谐器11、解码器12、视频处理部13、FRC部14、存储器15、OSD合成部16、帧存储器17、电极驱动部18、以及液晶面板19构成。 
调谐器11从由天线(未图示)所接收到的数字广播信号中对所希望的频道进行选台，将所选择的频道的数字接收信号输出至解码器12。解码器12对进行了编码的数字接收信号进行解码，生成视频信号，并将所生成的视频信号输出至视频处理部13。视频处理部13对从解码器12输入的视频信号实施γ校正和色彩校正等画质校正，并将实施了画质校正的视频信号输出至FRC部14。 
FRC部14从由视频处理部13所输入的视频信号中提取出连续的两帧(原帧)，并将所提取出的两帧输出至帧存储器17。然后，基于该两帧来生成插补帧，将插补帧内***该两帧之间，从而对输入视频信号的帧数进行变换。另外，将存储于帧存储器17的帧输出至电极驱动部18。 
FRC部14的运动矢量检测部14a根据依次输入至帧存储器17的两帧的差分来检测该两帧间的视频(物体)的运动矢量。 
插补帧生成部14b基于运动矢量检测部14a所检测出的运动矢量，来生成***两帧间的插补帧。 
静止视频显示区域检测部14c检测帧内的静止视频显示区域。此外，利用后述的图3，来对检测进行详细说明。 
存储器15存储由位图数据等所构成的OSD数据15a、以及静止视频显示 区域坐标数据15b等信息。此外，利用后述的图3，来对静止视频显示区域坐标数据15b进行详细说明。 
OSD合成部16将存储器15的OSD数据15a与帧存储器17的原帧进行合成(也称为α混合)。 
帧存储器17至少具有存储两个原帧和插补帧这三帧的存储容量。电极驱动部18基于帧存储器17的帧，来驱动液晶面板19的扫描电极和数据电极。液晶面板19是具有液晶层、以及对该液晶层施加扫描信号和数据信号的电极的有源矩阵型液晶面板。此外，除了液晶面板以外，也可使用有机EL面板等。 
接着，对本发明的FRC处理的详细情况进行说明。 
<运动矢量的检测> 
在FRC部14中执行FRC处理时，FRC部14的运动矢量检测部14a检测视频的运动矢量。 
图2是对运动矢量的检测方法的一个例子进行说明的图。 
在图2中，帧#n(第一帧)、帧#n+1(第二帧)表示依次输入至帧存储器17的帧(原帧)，插补帧#I表示通过执行FRC处理，基于帧#n、帧#n+1而生成的帧。X表示帧的水平方向，Y表示帧的垂直方向，T表示时间。这里，将成为位于插补帧#I内的插补对象的插补像素Pi的坐标值设为(0，0)。 
运动矢量检测部14a对帧#n和帧#n+1确定成为运动矢量的检索区域的检索区域Rn和检索区域Rn+1。这里，将帧#n的检索区域Rn的大小设为以在空间上与插补帧#I的插补像素Pi位于相同位置的帧#n的像素Pn(参照直线L)为中心的X轴的9个像素、Y轴的9个像素的大小。将帧#n+1的检索区域Rn+1的大小也与帧#n相同地设为以在空间上与插补像素Pi位于相同位置的帧#n+1的像素Pn+1为中心的X轴的9个像素、Y轴的9个像素的大小。此外，像素Pn和像素Pn+1的坐标为(0，0)。 
接着，运动矢量检测部14a以插补帧#I的插补像素Pi为中心，来设定通过帧#n的检索区域Rn和帧#n+1的检索区域Rn+1的直线。作为该直线的一个例子，有连接位于检索区域Rn的左侧中央的像素Px(-3，0)、插补像素Pi、以及位于检索区域Rn+1的右侧中央的像素Px+1(3，0)的直线。对检索区域Rn和检索 区域Rn+1内的所有像素设定这样的直线。这里，由于检索区域Rn、检索区域Rn+1的像素数分别为9×9＝81，因此，作为通过插补像素Pi的直线，设定81根直线。 
然后，对于上述81根直线，分别计算各直线所通过的检索区域Rn内的像素的像素值(也称为亮度值)与检索区域Rn+1内的像素的像素值之间的差分。将具有该差分最小的像素对的直线确定为帧#n的像素的运动矢量。 
这里，将检索区域Rn内的像素Px和检索区域Rn+1内的像素Px+1的像素对设为差分最小的像素对。因此，运动矢量检测部14a将连接帧#n的像素Px、帧#I的插补像素Pi、以及帧#n+1的像素Px+1的直线作为像素Px的运动矢量MV来检测出。即，帧#n的像素Px沿着运动矢量MV所指示的方向，通过在位置上与插补帧#I内的插补像素Pi相同的像素，向帧#n+1内的像素Px+1移动。同时，运动矢量检测部14a检测运动矢量MV的大小。这里，将在同一平面上配置有帧#n和帧#n+1的情况下的像素Px与像素Px+1之间的像素距离、即6(＝3-(-3))作为运动矢量MV的大小来检测出。 
除此以外，也可以利用以往所提出的倾斜法等各种方法来检测运动矢量。 
接着，插补帧生成部14b利用运动矢量MV来计算(生成)插补像素Pi的像素值。例如，计算运动矢量MV所通过的帧#n内的像素Px的像素值和帧#n+1内的像素Px+1的像素值的平均值，从而计算插补像素Pi的像素值。对插补帧#I的所有像素执行该插补像素的制成处理，以生成插补帧#I。 
若将该插补帧#I***到帧#n、#n+1之间，则在输入视频信号的帧率为60Hz的情况下，能将该帧率变换成120Hz。在使该帧率成为240Hz的情况下也相同。此外，通过将2-3下拉方式的视频信号的重复帧替换成插补帧，从而也能将帧率保持为60Hz而使运动平滑(也称为抗抖动(de-judder)功能)。 
接着，利用图3，对本发明的插补帧的生成处理进行说明。 
图3(A)是示意性地表示帧#n的视频的图，图3(B)是示意性地表示帧#n+1的视频的图，图3(C)是示意性地表示插补帧#I的视频的图。 
图3(A)的标号51表示帧#n的视频，标号52表示显示规定的静止视频的区域(以下记为静止视频显示区域)，标号53表示静止视频显示区域52的周边，静止视频显示区域52的左下角显示有物体54。
另外，图3(B)的标号51’表示帧#n+1的视频，标号52’表示静止视频显示区域，标号53’表示静止视频显示区域52’的周边，静止视频显示区域52’的右下角显示有物体54’。 
这里，所谓静止视频显示区域(52、52’)，表示对显示于视频的右上角或左上角等处的气象信息、时刻信息、频道信息、OSD视频、以及文字信息(反射式字幕)等一定时间内静止的视频进行显示的区域。 
在本发明的插补帧的生成处理中，本发明的静止视频显示区域检测部14c对帧#n的静止视频显示区域52进行检测。同样地，静止视频显示区域检测部14c对帧#n+1的静止视频显示区域52’进行检测。作为该检测方法，可以使用以往所提出的各种方法。例如，在收看早晨的报导节目的情况下，由于在视频右上角部分、视频左上角部分显示气象预报、时刻信息等的可能性较高，因此，也可以将该部分看成静止视频显示区域。可以根据EPG数据来获得正在收看的节目的种类。将该静止视频显示区域的坐标值作为静止视频显示区域坐标数据15b存储于存储器15。除此以外，在OSD合成部16动作的情况下，即，在进行OSD显示的情况下，也可以基于合成OSD的帧内部分的区域坐标值，来检测静止视频显示区域。 
在静止视频显示区域检测部14c检测到静止视频显示区域之后，本发明的运动矢量检测部14a对静止视频显示区域52的周边53的运动矢量及该运动矢量的大小进行检测。下面，对与显示于静止视频显示区域52的周边53的物体(像素)54有关的运动矢量及该运动矢量的大小进行说明。 
在静止视频显示区域52的周边53所包含的物体54的运动矢量的大小小于规定的阈值的情况下，本发明的插补帧生成部14b将帧#n的静止视频显示区域52和周边53的像素值设为在空间上与帧#n的静止视频显示区域52和周边53位于相同位置的插补帧#I的静止视频显示区域62和周边63的插补像素值。这里，例如在物体54沿画面横向移动的情况下，也可以将规定的阈值设为静止视频显示区域52的横向宽度像素数的50％。在静止视频显示区域52的横向宽度像素数为100的情况下，规定的阈值为50。另外，在物体54沿画面纵向移动的情况下，将规定的阈值设为静止视频显示区域52的纵向宽度像素数的50％。此外，可以任意设定规定的阈值。 
在静止视频显示区域52的大小比较小的情况下，在物体54相对于静止视频显示区域52移动比较小的情况下，在插补帧#I的静止视频显示区域62和周边63中，显示与帧#n的静止视频显示区域52和周边53相同的视频(参照图3(C)的标号54)。 
另外，在物体54的运动矢量的大小大于等于规定的阈值的情况下，插补帧生成部14b将帧#n+1的静止视频显示区域52’和周边53’的像素值设为插补帧#I的静止视频显示区域62和周边63的插补像素值。 
即，在物体54相对于静止视频显示区域52移动比较大的情况下，在插补帧#I的静止视频显示区域62和周边63中，显示与帧#n+1的静止视频显示区域52’和周边53’相同的视频(参照图3(C)的标号54’)。此外，关于图3(C)标号55将在下面进行描述。 
通过这样，在静止视频显示区域与其周边之间的边界部分上，能防止静止视频显示区域发生图6中所说明的静止视频的混乱。 
可以任意地确定静止视频显示区域(52、52’、62)的周边(53、53’、63)的大小(范围)。另外，不仅是帧#n的物体54的运动矢量的大小，例如也可以参照构成帧#n的视频51的所有像素的运动矢量的平均值，来计算作为物体54的运动矢量的大小，并如前所述那样，基于该运动矢量的大小，来决定插补帧#I的插补像素值。 
此外，关于除插补帧#I的静止视频显示区域62和周边63以外的视频区域的插补像素的生成，可利用通常的插补处理来执行。 
在场景改变的情况下，由于在场景改变前后视频完全不同，因此，不执行本发明的帧插补处理。 
(实施例2) 
例如，有时会像新闻速递等那样在画面上方部分的整个横向宽度上显示反射式字幕(静止视频)。此时，如实施例1所说明的那样，若将所述规定的阈值设定为静止视频显示区域的横向宽度像素数的50％，则不会认为物体的运动矢量的大小超过所述规定的阈值(不会认为物体在两帧之间从画面左端向右端高速移动)。因而，通常，在插补帧#I的静止视频显示区域62和周边63中，有时会显示帧#n的静止视频显示区域52和周边53的视频，从而导致无法平滑地显示视频。 
图4表示实施例2的视频显示装置的功能框图，视频显示装置2在图1的视频显示装置1上追加了模糊处理部14d。此外，对具有与图1所说明的视频显示装置1的各功能模块相同的功能的视频显示装置2的各功能模块标注相同的标号，省略其说明。 
在静止视频显示区域52的周边53所包含的物体54的运动矢量的大小小于规定的阈值的情况下，插补帧生成部14b’将帧#n的静止视频显示区域52和周边53的像素值设为在空间上与帧#n的静止视频显示区域52和周边53位于相同位置的插补帧#I的静止视频显示区域62和周边63的插补像素值。将所述规定的阈值设为与实施例1所说明的阈值相同的值(像素数：50)。 
在物体54的运动矢量的大小大于等于规定的阈值的情况下，插补帧生成部14b’基于该运动矢量的大小，来生成插补帧#I的静止视频显示区域62和周边63的插补像素值。 
具体而言，插补帧生成部14b’也可以像图2所说明的那样，计算帧#n的静止视频显示区域52和周边53的像素(参照图2的像素Px)的像素值、与帧#n+1的静止视频显示区域52’和周边53’的像素(参照图2的像素Px+1)的像素值的平均值，以计算(生成)插补帧#I的静止视频显示区域62和周边63的插补像素(参照图2的插补像素Pi)的像素值。在这种情况下，例如如图3(C)的物体55那样地显示物体54。 
若像这样计算插补像素值，则有时会如图6所说明的那样，在运动物体的上部显示出帧#n的静止视频显示区域52所显示的静止视频的一部分，从而导致插补帧#I的静止视频显示区域62的视频发生劣化。 
因此，FRC部14的模糊处理部14d对插补帧#I中的静止视频显示区域62和周边63的视频(插补像素)进行模糊处理。在模糊处理中，对于静止视频显示区域62和周边63的插补像素值，可以进行3×3的滤波器的运算，或进行3×1的滤波器的运算，也可以进行一般的中值滤波器等的运算。 
利用图5，对模糊处理部14d所执行的模糊处理进行说明。 
图5表示图3所说明的帧#n(参照图3(A))、及帧#n+1(参照图3(B))的插补帧#I，与图3(C)的插补帧#I相对应。 
为了进行说明，将静止视频显示区域62的周边63划分为第一周边63a和第二周边63b。 
模糊处理部14d以规定的模糊量来对静止视频显示区域62的视频进行模糊，随着周边63的视频远离静止视频显示区域62，以比所述规定的模糊量更小的模糊量来对视频实施模糊处理。具体而言，模糊处理部14d对静止视频显示区域62的像素(插补像素)进行5tap(抽头)的滤波器(1，1，1，1，1)×1/5的运算，对第一周边63a的像素(插补像素)进行3tap滤波器(1，1，1)×1/3的运算，对第二周边63b的像素(插补像素)同样进行3tap的滤波器(1，2，1)×1/4的运算。此外，也可以不是对整个静止视频显示区域62的像素，而是对边界部分64附近的像素进行5tap的滤波器(1，1，1，1，1)×1/5的运算。 
之后，FRC部14向电极驱动部18依次输出帧存储器17的帧#n、插补帧#I、以及帧#n+1，以将视频显示于液晶面板19。 
通过像这样生成插补帧，从而能平滑地显示视频，另外，即使视频因该插补帧而发生劣化，但由于能通过使视频模糊从而使视频劣化变得显眼，因此，观众也能舒适地收看视频。 
此外，虽然在静止视频显示区域中依次显示帧#n的静止视频(无模糊)→插补帧#I的静止视频(有模糊)→帧#n+1的静止视频(无模糊)，但由于对于人眼而言是将无模糊的视频和有模糊的视频进行积分，能清楚地看到该视频，因此，不会对所显示的视频产生异样感。在将2-3下拉方式的视频信号的重复帧替换成插补帧、从而使帧率增加的情况下，若只对插补帧#I的视频进行模糊，则由于帧#n的静止视频(无模糊)→四个插补帧#I(有模糊)而产生异样感的可能性增大，因此，优选为对帧#n的静止视频也进行模糊。 
除此以外，在物体54的运动矢量的大小大于等于所述规定的阈值的情况下，插补帧生成部14b’也可以利用以下的数学式来计算插补帧#I的静止视频显示区域62和周边63的插补像素的像素值，从而生成静止视频显示区域62和周边63的插补像素。 
Pi＝(1-k)×Px+k×Px+1 …(数学式1) 
这里，Pi表示插补帧#I的静止视频显示区域62和周边63的插补像素的像素值，Px表示帧#n的静止视频显示区域52和周边53的像素的像素值，Px+1表示帧#n+1的静止视频显示区域52’和周边53’的像素的像素值。 
k例如是指在物体54沿画面横向移动的情况下、物体54的运动矢量的大小(移动像素数)相对于静止视频显示区域52的横向宽度像素数的比例。如前所述，在静止视频显示区域52的横向宽度像素数为100的情况下，例如，若将物体54的运动矢量的大小设为10，则k为物体54的运动矢量的大小(10)/静止视频显示区域52的横向宽度像素数(100)＝0.1。 
另外，如前所述，不仅是物体54的运动矢量，插补帧生成部14b’也可以基于构成帧#n的视频51的所有像素的运动矢量的平均值，来决定k的值。这样，可考虑各种各样的要素来决定k的值。 
标号说明 
1、2    视频显示装置 
11    调谐器 
12    解码器 
13    视频处理部 
14    FRC部 
14a    运动矢量检测部 
14b、14b’    插补帧生成部 
14c、14c’    静止视频显示区域检测部 
14d    模糊处理部 
15     存储器 
15a    OSD数据 
15b    静止视频显示区域坐标数据 
16     OSD合成部 
17     帧存储器 
18     电极驱动部 
19    液晶面板 
51、51’、61、101、101’、111    视频 
52、52’、62、102、102’、112    静止视频显示区域 
53、53’、63、103、103’、113    静止视频显示区域的周边 
54、54’、55、104、104’、114    物体 
63a  第一周边 
63b  第二周边 
64   边界部分 

Claims (2)

1.一种视频显示装置，包括：运动矢量检测部，该运动矢量检测部根据依次输入的第一视频帧与第二视频帧之间的差分来检测运动矢量；以及插补帧生成部，该插补帧生成部基于所检测出的运动矢量，来生成***所述第一视频帧与所述第二视频帧之间的插补帧，所述视频显示装置的特征在于，
包括静止视频显示区域检测部，该静止视频显示区域检测部检测所述第一视频帧和所述第二视频帧中的显示规定的静止视频的区域，
在所述运动矢量检测部所检测出的静止视频显示区域的周边的运动矢量的大小小于规定的阈值的情况下，所述插补帧生成部将所述第一视频帧的静止视频显示区域及其周边的像素值设为所述插补帧的静止视频显示区域及其周边的插补像素值，在该运动矢量的大小大于等于所述规定的阈值的情况下，所述插补帧生成部将所述第二视频帧的静止视频显示区域及其周边的像素值设为所述插补帧的静止视频显示区域及其周边的插补像素值。
2.如权利要求1所述的视频显示装置，其特征在于，
在该运动矢量的大小大于等于所述规定的阈值的情况下，所述插补帧生成部基于该运动矢量的大小，来生成所述插补帧的静止视频显示区域及其周边的插补像素值，并且使该插补像素模糊。
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