CN105141876B - 视频信号转换方法、视频信号转换装置以及显示*** - Google Patents

视频信号转换方法、视频信号转换装置以及显示*** Download PDF

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Abstract

一种视频信号转换方法、相应的视频信号转换装置以及包括该视频信号转换装置的显示***，使得可以将低分辨率的视频信号转换拼接为高分辨率的视频信号，从而在超高清显示屏上显示由低分辨率图像拼接的高分辨率图像。该视频信号转换方法，包括：并行地接收由视频信号的低分辨率图像分割而成的多个子帧；对接收到的每个子帧进行图像处理；以及将图像处理后的多个子帧合成为一帧高分辨率图像而在显示设备上进行显示。

Description

视频信号转换方法、视频信号转换装置以及显示***
技术领域
本公开涉及视频显示领域，具体涉及一种视频信号转换方法，相应的视频信号转换装置，以及包括该视频信号转换装置的显示***。
背景技术
随着显示技术的飞速发展，显示面板的分辨率越来越高，使得超高清显示屏逐渐应用到各种领域。为了与这种超高清显示屏进行匹配，需要能够播放超高清视频信号的播放设备。然而，目前这种能够播放超高清视频信号的播放设备的成本高昂，导致了超高清显示***难以普及。
另一方面，在某些应用场景中，例如，广告牌、公共信息显示牌、会议公告牌等需要以高分辨率(例如10248x4320,10K4K)显示电子标识的场景，片源信号的频率可能不需要太高，例如15Hz可能就满足要求，而由于目前超高清显示屏一般应用的扫描频率比较高(例如，60Hz)，为了与超高清显示屏进行匹配，需要对片源信号进行转换，以便能够在超高清显示屏上进行显示。
发明内容
针对以上问题，本公开提出了一种视频信号转换方法、相应的视频信号转换装置以及包括该视频信号转换装置的显示***，使得可以将低分辨率，例如(5124*2160，5K2K)的视频信号转换拼接为高分辨率(例如，10K*4K的视频信号)，从而使得播放低分辨率视频信号(例如5K2K@60Hz)的播放器能够与超高清(例如10K4K@60Hz)显示屏进行匹配而组成显示***，而在超高清显示屏上显示由低分辨率图像拼接的高分辨率图像。
根据本公开的一方面，提出了一种视频信号转换方法，包括：并行地接收由视频信号的低分辨率图像分割而成的多个子帧；对接收到的每个子帧进行图像处理；以及将图像处理后的多个子帧合成为一帧高分辨率图像从而在显示设备上进行显示。
可选地，在多个处理通道上对由一帧低分辨率图像分割而成的多个子帧并行地进行图像处理。
可选地，图像处理包括：色彩空间转换、色彩增强处理、帧率转换和像素格式转换中的至少一个。
可选地，基于低分辨率图像的图像分辨率和接收低分辨率率图像的数据端口的传输率中的至少一个来确定低分辨率图像将分割成的多个子帧的数量。
可选地，色彩空间转换包括将子帧的色彩空间从RGB转换到YUV。
可选地，基于高分辨率图像和低分辨率图像的图像分辨率的比例来确定帧率转换的倍数。
可选地，通过像素格式转换将帧率转换后的多个子帧转换为LVDS信号，并且通过信号格式转换将LVDS信号转换为V-BY-ONE信号输出给显示设备。
根据本公开的另一方面，提出了一种视频信号转换装置，包括：视频信号接收端口，并行地接收由低分辨率图像分割而成的多个子帧；图像处理器，对接收到的每个子帧进行图像处理；以及视频信号输出端口，将图像处理后的多个子帧输出给显示设备以便合成为一帧高分辨率图像进行显示。
可选地，图像处理器在多个通道上对由一帧低分辨率图像分割而成的多个子帧并行地进行图像处理。
可选地，图像处理器包括：色彩空间转换部件，对接收到的子帧进行色彩空间转换；色彩增强处理部件，对经过色彩空间转换的子帧进行色彩增强处理；帧率转换部件，对经过色彩增强处理的子帧进行帧率转换；以及像素格式转换部件，对帧率转换后的子帧进行像素格式转换，以便输出给视频信号输出端口。
可选地，本公开的视频信号转换装置还包括信号格式转换部件，其中，通过像素格式转换部件将帧率转换后的多个子帧转换为LVDS信号，并且通过信号格式转换部件将LVDS信号转换为V-BY-ONE信号输出给显示设备。
可选地，其中视频信号接收端口是DVI端口，视频信号输出端口是V-BY-ONE端口。
可选地，低分辨率图像是分辨率为5124*2160图像，高分辨率图像是分辨率为10248x4320的图像。
可选地，图像处理器由一个或者多个FPGA实现。
根据本公开的又一方面，提出了一种显示***，包括播放设备、高清显示器以及如上所述的视频信号转换装置。
根据本公开的视频信号转换方法、视频信号转换装置以及相应的显示***，可以将相对较低分辨率的视频图像在超高清显示屏上进行重新拼接而形成高分辨率视频图像进行显示，这使得可以利用播放低分辨率视频图像的播放设备来与显示高分辨率视频图像的超高清显示屏进行匹配，从而显示高分辨率图像，增强了二者的兼容性，降低了显示***的成本，便于高清显示***的普及。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
图1是根据本公开的一个实施例的视频信号转换方法的流程图。
图2A是根据本公开的一个实施例的将一帧低分辨率(例如5K2K)图像分割为多个子帧的示意图；图2B是根据本公开的实施例的利用多个DVI端口传输一个子帧的示意图；
图3A-3B是根据本公开的一个实施例的利用多个DVI端口传输多个子帧的示意图，图3C是根据本公开的实施例的将多个子帧拼接为一帧高分辨率图像的示意图；
图4A是根据本公开的一个实施例的对视频信号进行图像处理的方法的流程图，图4B示出了示意性的相应处理流程。
图5是根据本公开的一个实施例的利用显示屏上的时序控制器(T-CON)将接收到的经过图像处理的多个子帧拼接成一帧高分辨率(例如10K4K)图像的示意图。
图6是根据本公开的一个实施例的视频信号转换装置的示意性框图。
图7A-7B是根据本公开的实施例的显示***的示意性框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本公开保护的范围。
如上所述，为了使得一般的用于播放低分辨率视频信号的播放设备与显示高分辨率视频信号的高分辨率显示屏相互兼容，根据本公开的一个方面，提出了一种视频信号转换方法，使得可以将视频信号的多帧低分辨率图像合成为一帧高分辨率图像，从而可以将播放低分辨率视频图像的播放设备与高分辨率显示屏组成显示***以便显示高分辨率图像。作为示例，根据本公开的视频信号转换方法，可以将由播放低分辨率视频图像的播放设备输出的5K2K的低分辨率图像进行处理后，拼接为10K4K的高分辨率图像进行显示。需要说明的是，上述低分辨率5K2K以及高分辨率10K4K仅仅是为了便于说明本发明实施例的原理而引入的示例，实际上，本公开的视频信号转换方法不限于针对上述分辨率，而是可以应用到其它各种分辨率，同时保持本发明的原理。以分辨率为10K4K的高清显示屏为例，根据本公开的原理，可以由多帧低分辨率视频图像合成为一帧10K4K的高分辨率图像。如图1所示，根据本公开一实施例的视频信号转换方法包括：S10，接收由低分辨率图像分割而成的多个子帧；S20，对各个子帧进行图像处理；以及S30，将图像处理后的多个子帧合成为一帧高分辨率图像。
作为示例，如图2A所示，将一帧低分辨率(例如5K2K)图像分割为4个子帧。其中，一帧图像所要分割而成的子帧的数量至少可以基于播放低分辨率视频信号的播放设备用于输出显示数据的端口的传输率和/或要传输的图像的分辨率来确定。以目前比较流行的DVI(Digital Visual Interface)数据传输端口为例，单信道DVI支持的最高分辨率一般为1920*1200，而双信道DIV支持的最高分辨率一般为2560*1600。因此，根据要传输的图像的分辨率，所采用的DVI端口的类型，可以确定采用DVI端口的数量以及该图像所要分割而成的子帧的数量。例如，根据本公开的一个实施例，为了对一帧分辨率为5K2K的图像进行传输，可以采用8个DVI端口并行传输由该帧图像分割而成的四个子帧。
根据本公开的一实施例，以支持5K2K@60Hz的播放设备为例，为将一帧视频图像分割为多个子帧而进行分区域输出，可以采用以下方式：通过本公开的视频信号转换装置修改与播放设备上的扩充显示识别数据(Extend Display Identification Data,EDID)信息，并且将其写入播放设备的显示输出***，从而使得播放设备输出的视频图像被分割为多个子帧而输出。
根据一个示例，如图2B所示，传输端口DVI-A/B、传输端口DVI-C/D、传输端口DVI-E/F以及传输端口DVI-G/H并行地分别传输由一帧5K2K图像分割而成的四个子帧。实际上，如上所述，根据采用的用于传输视频信号的数据端口的传输率以及要传输的图像的分辨率，可以采用不同的方式来对要传输的图像进行子帧分割并传输；例如，如果采用的数据传输端口的传输率较低，则为了传输同样分辨率的视频图像，则需要增加数据传输端口的数量，以保证不会引入过多的信号显示延迟。自然地，上述DVI端口仅仅作为本公开的视频数据传输端口的一个示例，用于将播放设备输出的视频图像传输给视频信号转换装置的的数据传输端口不限于DVI端口，而是可以采用其它各种数据传输端口，在此不作限制。
以播放分辨率为5K2K的视频图像的播放设备为例，为在10K4K高清显示屏上进行显示，需要将4帧5K2K的视频图像进行拼接以便在10K4K显示屏上进行显示；同时，由于将低分辨率图像直接拼接为高分辨率图像降低了刷新频率，而播放设备与显示屏的刷新频率一般保持一致，因此，还需要在拼接之前对低分辨率图像进行倍频，因此根据本公开的实施例，在播放设备和显示屏之间接入了视频信号转换装置，以便对低分辨率图像进行转换从而可以在高清显示屏上显示高分辨率图像。可选地，考虑到将播放设备输出的视频信号通过数据传输端口(例如，DVI端口)传输到视频信号转换装置，如果8个DVI端口一次传输一帧5K2K的图像，为拼接10K4K的高分辨率图像，则需要8个DVI端口按时间顺序依次传输四帧5K2K视频图像，而其中每一帧5K2K图像以分割而成的四个子帧并行传输。换句话说，如图3C所示，为了得到一帧10K4K高分辨率图像，可能需要16个2562x1080的子帧。当然，取决于子帧的分辨率，子帧的数量可以增加或者减少。图3A-3B示出了以四个DVI端口传输5K2K图像的示意图。如图3A所示，在时间轴上，依次传输四帧5K2K视频图像，其中第一帧视频图像被分割为四个子帧，分别标记为子帧1、子帧5、子帧9和子帧13，第二帧视频图像被分割为四个子帧，分别被标记为子帧2、子帧6、子帧10和子帧14，第三帧视频图像被分割为四个子帧，分别被标记为子帧3、子帧7、子帧11和子帧15，第四帧视频图像被分割为四个子帧，分别被标记为子帧4、子帧8、子帧12和子帧16。在时间顺序上，DVI-A/B依次传输子帧1、2、3和4，DVI-C/D依次传输子帧5、6、7和8，DVI-E/F依次传输子帧9、10、11和12，而DVI-G/H依次传输子帧13、14、15和16。
相应地，根据本公开的一实施例，为便于在视频转换装置对各个子帧进行解析，可以播放设备发送子帧时加入一起始帧。这样，在视频转换装置接收到起始帧时，可以开始计数，从而区分出由要传输的一帧视频图像所分割而成的四个子帧。例如，如图3B所示，对于传输端口DVI-A/B，在接收到起始帧时，可以开始计数，从而区分出子帧1、子帧2、子帧3和子帧4；类似地，对于传输端口DVI-C/D，在接收到起始子帧之后，可以开始计数，从而区分出子帧5、子帧6、子帧7和子帧8；其它以此类推，在此不再赘述。
根据本公开的一实施例，在视频信号转换装置接收到由一帧低分辨率图像分割而成的多个子帧之后，需要对各个子帧进行图像处理，以便最终在高清显示屏上拼接出一帧高分辨率图像。以下以DVI-A/B端口为例，来说明对各个子帧所进行的图像处理的具体过程。如图4A所示，首先，在通过传输端口DVI-A/B接收到子帧(例如子帧1)之后，如步骤S400所示，对子帧1进行色彩空间转换，以便于之后的进一步处理。作为示例，可以对子帧1进行RGB色彩空间到YUV色彩空间的转换，将子帧1中每个像素点的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)分量值转换为YUV值，其中Y表示像素点的亮度分量，而U和V分别表示像素点的色差分量，从而将像素点的亮度信息从色度信息中分离出去，便于更有效地表示彩色图像。进行色彩空间转换的目的还在于可以降低数据处理量，提高数据处理效率。
当然，上述对子帧进行从RGB到YUV的色彩空间转换仅仅是本公开的示例，对于本领域技术人员而言，根据需要，完全可以采用其它各种形式的色彩空间转换，例如RGB到HSV色彩空间转换，而不限于进行RGB到YUV色彩空间转换。
在进行了色彩空间转换之后，如步骤S410所示，对子帧进行色彩增强处理，从而改善子帧图像的视觉效果，突出图像的特征。实际上，如本领域技术人员所熟知的，可以采用各种色彩增强算法来进行色彩增强，从而提高子帧色彩的视觉效果，具体细节不在此赘述。
在完成了色彩增强处理之后，如步骤S420所示，对子帧进行帧率转换。帧率转换的目的在于，为了在将低分辨率的子帧拼接为高分辨率的图像之后保持整个图像的刷新频率不变，需要将子帧进行倍频处理。
另外，考虑到将多个子帧最终在高清显示屏上合成为一帧高分辨率图像进行显示，而视频信号转换装置与高清显示屏之间的数据传输端口的数据传输率有限，如步骤S430所示，可以在帧率转换之后，进行像素格式转换。换句话说，为了充分利用视频信号转换装置和高清显示屏之间的数据传输端口的性能，提高信号传输效率，需要对要传输的图像信号进行像素格式转换，以便以合适的数据传输方式将要拼接成一帧高分辨率图像所需的图像信号传输给高清显示屏的时序控制器(T-CON)，并且最终由其在高清显示屏上拼接为高分辨率视频图像。
需要说明的是，尽管在图4A中，对于各个子帧进行的上述图像处理的步骤是按照一定的顺序进行的。然而，这不表明必须严格按照这样的顺序来实施本公开的视频信号转换方法，也不表明其中所有的步骤在任何情况下都是必需的。实际上，根据实际需要，本领域技术人员可以改变各个步骤之间的先后顺序，甚至去除其中的一个或者多个步骤，而不脱离本发明的原理。例如，其中的色彩空间转换步骤或者色彩增强处理步骤可以根据实际需要而调整。
图4B示出了以传输端口DVI-A/B输入的2562x1080的子帧为例，对其进行图像处理的信号流程。如图4B所示，由传输端口DVI-A/B接收的2562x1080@60Hz的子帧被解码之后，对其进行色彩空间转换。可选地，将其从RGB空间转换到YUV空间；然后，在YUV空间上对色彩空间转换后的子帧进行色彩增强处理。为了提高***的处理效率并且降低***的硬件成本，两路1281x1080@60Hz的视频信号同时进行并行处理，其中每一路在时间的维度上可视为4路1281x1080@15Hz的视频信号。在完成了色彩增强处理之后，对各个子帧进行帧率转换。根据本公开的一实施例，这可以通过帧率转换模块(Frame Rate Conversion)与双倍速率动态随机存储器(DDRSDRAM，简称DDR)芯片进行交互处理，完成简单的4倍帧复制而实现。可选地，可以将15Hz的视频信号写入DDR芯片，并且以60Hz从DDR芯片读出视频信号，从而实现帧率转换。
以上以双端口DVI-A/B接收一个2562x1080的子帧为例，参照图4B说明了对其进行色彩空间转换、色彩增强处理以及帧率转换的具体步骤。在完成了帧率转换之后，为将经过处理的各个子帧由视频信号转换装置传输到高清显示屏以便拼接成一帧高分辨率图像，需要对多个子帧进行像素格式转换。可选地，进行了帧率转换后的四个子帧，例如，2562x1080@60Hz的四个子帧1、子帧2、子帧3和子帧4，在列方向被拼接成2562x4320@60Hz的子图像。为了提高处理速度，降低对处理硬件的需求，可选地，可以将该子图像分割为6路进行并行处理，其中每一路为424x4320@60Hz。在像素格式转换部件对这6路信号进行并行处理。其它双端口DVI-C/D,DVI-E/F,DVI-G/H分别接收的连续四个子帧在各自进行了色彩空间转换、色彩增强处理以及帧率转换之后，同样拼接成2562x4320@60Hz的子图像，并且分割成6路信号424x4320@60Hz送入像素格式转换部件进行处理。像素格式转换部件将其转换为低压差分信号(Low Voltage Differential Signal,LVDS)信号输出。为了提高数据传输率、减少信号电缆和连接器的数量，从而减少成本和节省空间，并且考虑到增加信号传输的抗干扰能力，可选地，可以通过转换芯片将LVDS信号转换为V-BY-ONE信号，并且通过视频信号转换装置的V-BY-ONE端口将其传输给高清显示屏的时序控制器。具体地，可以通过信号转换芯片将像素格式转换部件输出的LVDS信号转换为V-BY-ONE信号，并且例如通过16信道的V-BY-ONE端口将分辨率为5K2K@60Hz的子图像输出给高清显示屏的时序控制器(T-CON)，T-CON将接收的V-BY-ONE数字信号转换为RGB数据驱动信号及扫描驱动信号，从而驱动高清显示屏显示图像。考虑到最终在显示器上显示例如分辨率为10K4K@60Hz的图像，因此，如图5所示，需要4路16信道的V-BY-ONE端口来并行传输四帧子图像，从而能够在高清显示屏上利用该四帧子图像拼接成一帧完整的10K4K@60Hz的高清图像。
可选地，考虑到相邻边界的处理情况，由DVI端口所输入的子帧可以适当增加几列或者几行，例如不限于2562x 1080中的2562行或者1080列，而是可以稍多于2562行或者1080列。
图6示出了根据本公开的一实施例的视频信号转换装置的结构框图。如图6所示，该视频信号转换装置包括：至少一个视频信号接收端口610，接收来自视频播放设备的视频信号；图像处理芯片620，对接收到的视频信号中的各帧图像进行图像处理；以及至少一个视频信号输出端口630，将进行了图像处理的各帧图像输出给显示设备。
可选地，图像处理芯片包括：色彩空间转换部件6210，对视频信号接收端口610接收的各帧图像进行色彩空间转换；色彩增强部件6220，对各帧图像进行色彩增强；以及帧率转换部件6230，对进行了色彩增强的各帧图像进行帧率转换；以及像素格式转换部件6240，将帧率转换后的各帧图像进行像素格式转换，并且输出给视频信号输出端口630。
可选地，图像处理芯片还包括，图像解码部件6250，在色彩空间转换部件6210对各帧图像进行色彩空间转换之前，对接收到的各帧图像进行图像解码。
可选地，视频信号接收端口采用DVI端口，视频信号输出端口采用V-BY-ONE端口。
可选地，由FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)实现图像处理芯片。作为替代，也可以由其它硬件来实现对各帧进行图像处理，其包括但不限于DSP(数字信号处理器)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)，专用或者通用的图像处理器来实现相同的功能，在此不作限制。
可选地，在像素格式转换部件输出的信号是LVDS信号的情况下，该视频信号转换装置(或者图像处理芯片620)还包括LVDS转换部件，其将LVDS信号转换为V-BY-ONE信号输出给视频信号输出端口630。
以下以将视频播放设备输出的5K2K@60Hz的低分辨率视频信号转换为10K2K@60Hz的高分辨率视频信号为例，对本公开实施例的视频信号转换装置进行具体说明。应注意到，以下的具体说明中出现的用于对视频信号进行处理的各个元件的数量、类型以及对相关处理的先后顺序不是对本公开原理的限制，而仅仅是为了便于理解本公开的原理所引入的示例。实际上，根据本公开的原理，本领域技术人员完全可以增加或者减少有关元件的数量，将某些类型的元件替换为其他类型的元件，改变相关处理的之间的先后顺序，或者使之并行执行，而不脱离实现本公开的原理。可选地，可以将本公开中的一个或者多个元件集成在一起，或者将单独的一个元件分立为若干元件来实现同样的功能。这些变型也应属于本公开的范围。
图7A-7B图示了根据本公开的实施例的显示***的示意性结构。如图7A所示，该视频信号转换装置连接在播放器和高清显示面板之间，其中，该视频信号转换装置采用DVI端口作为视频信号接收端口。如上所述，为了将视频播放设备(其包括但不限于个人电脑、电视机、DVR、机顶盒等)播放的低分辨率视频图像(例如5K2K@60Hz)转换为高清显示面板显示的高分辨率视频图像(例如10K2K@60Hz)，该视频信号转换装置接收视频播放设备输出的低分辨率视频信号。考虑到DVI端口的有限数据传输率并且为了降低硬件成本，在本实施例中，采用8个DVI端口接收视频播放设备输出的一帧图像，其中两个DVI端口组成一组，接收由低分辨率图像分割而成的2562x1080@60Hz的子帧。
可选地，在播放设备支持以5K2K@60Hz播放视频图像的情况下，为将一帧视频图像分割为多个子帧而进行分区域输出，可以通过修改与播放设备连接的视频信号转换装置上的FPGA板上的扩充显示识别数据(Extend Display Identification Data,EDID)信息，并且将其写入播放设备的显示输出***，从而使得播放设备输出的视频图像被分割为多个子帧而输出。可选地，如图2A所示，将播放设备输出的5K2K@60Hz的低分辨率图像分割为四个子帧，每个子帧由两个DVI端口传输。另外，视频信号转换装置用于接收播放设备输出的视频图像的视频信号接收端口不限于DVI端口，而是可以采用其它各种端口，例如，可以采用HMDI端口，在此不作限制。在这种情况下，可以根据HMDI端口的数据传输率来确定播放设备输出的视频图像所分割成的子帧的数量。
如图7A所示，采用4对DVI端口接收来自视频播放设备输出的5K2K@60Hz视频信号，其中一对DVI端口对应于两个DVI通道，接收2562x1080@60Hz的子帧。为了提高***处理效率，减少信号处理所引起的显示延迟，在根据本公开实施例的视频信号转换装置中，采用并行的四路通道来分别同时对由5K2K@60Hz视频信号所分割的四个子帧进行图像处理。以下以DVI-A/B端口为例，首先，将接收到的子帧输入到图像处理芯片620中，由其中的图像解码部件6250对其进行解码(当然，取决于实际应用，解码可能不是必须的)；然后，色彩空间转换部件6210对解码后的子帧进行色彩空间转换。作为示例，可以对子帧进行RGB色彩空间到YUV色彩空间的转换，将子帧中每个像素点的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)分量值转换为YUV值，其中Y表示像素点的亮度分量，而U和V分别表示像素点的色差分量，从而将像素点的亮度信息从色度信息中分离出去，便于更有效地表示彩色图像。进行色彩空间转换的目的还在于可以降低数据处理量，提高数据处理效率。当然，如上所述，上述对子帧进行从RGB到YUV的色彩空间转换仅仅是本公开的示例，对于本领域技术人员而言，根据需要，完全可以采用其它各种形式的色彩空间转换，例如RGB到HSV色彩空间转换，而不限于进行RGB到YUV色彩空间转换。
在色彩空间转换部件6210对子帧进行了色彩空间转换之后，色彩增强部件622对子帧进行色彩增强处理，从而改善子帧图像的视觉效果，突出图像的特征。实际上，如本领域技术人员所熟知的，可以采用各种色彩增强算法来进行色彩增强，从而提高子帧色彩的视觉效果，具体细节不在此赘述。
在色彩空间增强部件6220对子帧完成了色彩增强处理之后，帧率转换部件6230对子帧进行帧率转换。帧率转换的目的在于，为了在将低分辨率的子帧拼接为高分辨率的图像之后保持图像的刷新频率不变，需要将子帧进行倍频处理。
可选地，在一对DVI端口DVI-A/B接收到2562x1080@60Hz子帧时，可以将两路1281x1080@60Hz的视频信号同时进行并行图像处理，其中每一路在时间的维度上可分为4路1281x1080@15Hz的视频信号进行处理。通过帧率转换部件6230对1281x1080@15Hz的视频信号进行倍频，例如，可以通过帧率转换部件6230与DDR芯片进行交互处理，即可完成简单的4倍帧复制而实现。可选地，可以将15Hz的视频信号写入DDR芯片，并且以60Hz从DDR芯片读出视频信号，从而实现帧率转换。
以上以两路DVI信号组成的一个子帧为例，说明了对其进行包括色彩空间转换、色彩增强处理以及帧率转换的具体过程。可选地，由于在时间维度上，如图3A所示，一对DVI端口DVI-A和DVI-B顺序接收2562x1080@60Hz的四个子帧1，2，3和4，为了最终在高清显示面板上显示10248x4320的视频图像，需要将四对DVI端口接收的16个子帧进行拼接，例如可以按照图3C的排布方式来进行拼接，其中子帧1、2、3和4顺序来自于DVI-A/B,子帧5、6、7和8顺序来自于DVI-C/D，子帧9、10、11和12顺序来自于DVI-E/F,子帧13、14、15和16顺序来自于DVI-G/H。如果将这种2562x1080@60Hz的子帧直接拼接为10248x4320的高分辨率图像，则会降低视频图像在高清显示面板上的刷新频率。因此，在拼接之前，利用帧率转换部件分别对各个子帧进行4倍频复制，以便与显示面板10248x4320@60Hz的性能相匹配。
在帧率转换部件对子帧完成了帧率转换之后，需要进行像素格式转换，以便可以将最终被拼接为10K4K@60Hz高分辨率图像的各个子帧从视频信号转换装置发送到高清显示面板。进行了帧率转换后的四个子帧，例如，2562x1080@60Hz子帧1、子帧2、子帧3和子帧4在列方向拼接成2562x4320@60Hz的子图像。为了提高处理速度，降低对处理硬件的要求，可选地，如图4B所示可以将该子图像分割为6路进行并行处理，其中每一路代表424x4320@60Hz。将这6路信号送入像素格式转换部件6240进行并行处理，转换为低压差分信号(LowVoltage Differential Signal,LVDS)信号输出。当然以上仅仅是对一对DVI端口接收的子帧的处理，其它三对DVI端口接收的子帧经过各自的处理后，也被输出给像素格式转换部件6240；由此，四对DVI端口接收到的16个子帧在经过色彩空间转换部件、色彩增强部件以及帧率转换部件的处理之后，由像素格式转换部件转换为LVDS图像信号。
为了提高数据传输率、减少信号电缆和连接器的数量，从而减少成本和节省空间，并且考虑到增加信号传输的抗干扰能力，可选地，可以通过转换芯片将LVDS信号转换为V-BY-ONE信号，并且通过视频信号转换装置的V-BY-ONE端口将其传输给高清显示面板的时序控制器。具体地，可以通过信号转换芯片将像素格式转换部件输出的LVDS信号转换为V-BY-ONE信号，并且例如通过16信道的V-BY-ONE端口将5K2K@60Hz的子图像输出给高清显示面板的时序控制器(T-CON)，T-CON将接收的V-BY-ONE数字信号转换为RGB数据驱动信号及扫描驱动信号，从而驱动高清显示面板显示图像。考虑到最终在显示器上显示例如分辨率为10K4K@60Hz的图像，因此，如图5所示，需要4路16信道的V-BY-ONE端口来并行传输四帧子图像，从而能够在高清显示面板上利用该四帧子图像拼接成一帧完整的10K4K@60Hz的高清图像。
可选地，考虑到相邻边界的处理情况，由DVI端口所输入的子帧可以适当增加几列或者几行，例如不限于2562x 1080中的2562行或者1080列，而是可以稍多于2562行或者1080列。
最终，实现了在高清显示面板上显示10K4K@60Hz的图像。
如上所述，可以通过FPGA来实现本公开中的视频信号转换装置中的图像处理芯片。在具体实施时，如图7A所示，可以利用一片FPGA来实现对所有视频信号接收端口接收的子帧的图像处理，其中对每一对DVI端口设置单独的图像处理通道，从而实现对各个子帧的色彩空间转换、色彩增强以及帧率转换，最后对所有子帧进行像素格式转换，并且将像素格式转换部件输出的LVDS信号转换为V-BY-ONE信号且通过视频信号输出端口输出给显示面板。
可选地，如图7B所示，可以针对每一对DVI端口设置单独的一片FPGA，完成对该对DVI端口接收的各个子帧的图像处理，即，每一片FPGA单独地对一对DVI端口接收的子帧进行色彩空间转换、色彩增强、帧率转换，像素格式转换，并且将像素格式转换部件输出的LVDS信号转换为V-BY-ONE信号且通过视频信号输出端口输出给显示面板。换句话说，对每一对DVI端口接收的子帧分别利用各自的FPGA来进行视频信号转换。
此外，尽管在图7A和7B中示出了高清显示面板包括四个时序控制器(T-CON)，其中每一个用于一路16通道V-BY-ONE端口传输来的视频信号，即5K2K@60Hz的信号，然而，这仅仅是一种示例。实际上，完全可以采用一个时序控制器来实现对四路16通道V-BY-ONE端口传输来的视频信号进行处理，从而驱动高清显示面板显示10K4K@60Hz的视频图像。因此，在本公开中，对高清显示面板中的时序控制器的数量不作限制。
根据本公开的视频信号转换方法、视频信号转换装置以及相应的显示***，可以将相对较低分辨率的视频图像在超高清显示屏上进行重新拼接而形成高分辨率视频图像进行显示，这使得可以利用播放低分辨率视频图像的播放设备来与显示高分辨率视频图像的超高清显示屏进行匹配，从而显示高分辨率图像，增强了二者的兼容性，降低了显示***的成本，便于高清显示***的普及。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开实施例公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种视频信号转换方法，包括：
并行地接收由视频信号的低分辨率图像分割而成的多个子帧；
对接收到的每个子帧进行图像处理；以及
将图像处理后的多个子帧合成为一帧高分辨率图像从而在显示设备上进行显示，其中，被合成为一帧高分辨率图像的多个子帧来自于不止一帧低分辨率图像。
2.根据权利要求1所述的视频信号转换方法，其中，在多个处理通道上对由一帧低分辨率图像分割而成的多个子帧并行地进行图像处理。
3.根据权利要求1或2所述的视频信号转换方法，其中，所述图像处理包括：色彩空间转换、色彩增强处理、帧率转换和像素格式转换中的至少一个。
4.根据权利要求1或2所述的视频信号转换方法，其中，基于低分辨率图像的图像分辨率和接收低分辨率率图像的数据端口的传输率中的至少一个来确定低分辨率图像将分割成的多个子帧的数量。
5.根据权利要求3所述的视频信号转换方法，其中色彩空间转换包括将子帧的色彩空间从RGB转换到YUV。
6.根据权利要求3所述的视频信号转换方法，其中基于高分辨率图像和低分辨率图像的图像分辨率的比例来确定帧率转换的倍数。
7.根据权利要求3所述的视频信号转换方法，其中，通过像素格式转换将帧率转换后的多个子帧转换为LVDS信号，并且通过信号格式转换将LVDS信号转换为V-BY-ONE信号输出给显示设备。
8.一种视频信号转换装置，包括：
视频信号接收端口，并行地接收由低分辨率图像分割而成的多个子帧；
图像处理器，对接收到的每个子帧进行图像处理；以及
视频信号输出端口，将图像处理后的多个子帧输出给显示设备以便合成为一帧高分辨率图像进行显示，其中，被合成为一帧高分辨率图像的多个子帧来自于不止一帧低分辨率图像。
9.根据权利要求8所述的视频信号转换装置，其中，图像处理器在多个通道上对由一帧低分辨率图像分割而成的多个子帧并行地进行图像处理。
10.根据权利要求8或9所述的视频信号转换装置，其中，图像处理器包括：
色彩空间转换部件，对接收到的子帧进行色彩空间转换；
色彩增强处理部件，对经过色彩空间转换的子帧进行色彩增强处理；
帧率转换部件，对经过色彩增强处理的子帧进行帧率转换；以及
像素格式转换部件，对帧率转换后的子帧进行像素格式转换，以便输出给视频信号输出端口。
11.根据权利要求8或9所述的视频信号转换装置，其中，基于低分辨率图像的图像分辨率和接收低分辨率图像的视频信号接收端口的传输率中的至少一个来确定低分辨率图像所分割成的多个子帧的数量。
12.根据权利要求10所述的视频信号转换装置，其中色彩空间转换部件将接收到的子帧的色彩空间从RGB转换到YUV。
13.根据权利要求10所述的视频信号转换装置，其中基于高分辨率图像和低分辨率图像的图像分辨率的比例来确定帧率转换的倍数。
14.根据权利要求10所述的视频信号转换装置，还包括信号格式转换部件，其中，通过像素格式转换部件将帧率转换后的多个子帧转换为LVDS信号，并且通过信号格式转换部件将LVDS信号转换为V-BY-ONE信号输出给显示设备。
15.一种显示***，包括播放设备、高清显示器以及如上权利要求8-14任一项所述的视频信号转换装置。
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