การประมวลผลวิดีโอ

การประมวลผลวิดีโอ (Video Processing) เป็นสาขาหนึ่งของการประมวลผลสัญญาณ (Signal Processing) โดยมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการประมวลผลภาพ (Image Processing) ซึ่งมุ่งเน้นไปที่การจัดการสัญญาณอินพุตและเอาต์พุตในรูปแบบของไฟล์วิดีโอหรือสตรีมวิดีโอ โดยมักมีการใช้ตัวกรองวิดีโอ (Video Filters) เพื่อปรับปรุงหรือเปลี่ยนแปลงคุณลักษณะของสัญญาณภาพ

เทคนิคการประมวลผลวิดีโอถูกนำมาประยุกต์ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลากหลายประเภท เช่น เครื่องรับโทรทัศน์, เครื่องบันทึกวิดีโอ (VCR), เครื่องเล่น DVD, ตัวถอดรหัสวิดีโอ (Video Codecs), เครื่องเล่นวิดีโอ, และตัวปรับขนาดวิดีโอ (Video Scalers)

ตัวประมวลผลวิดีโอ (Video Processor)

ตัวประมวลผลวิดีโอ มักทำงานร่วมกับตัวปรับขนาดวิดีโอ (Video Scaler) เพื่อเพิ่มความคมชัดและความละเอียดที่ปรากฏของสัญญาณวิดีโอ โดยมีหน้าที่หลักในการจัดการและปรับปรุงคุณภาพของภาพดังนี้:

• การจัดการเฟรมและอัตราส่วน: การแปลงสัญญาณแบบอินเตอร์เลซให้เป็นโปรเกรสซีฟ (Deinterlacing), การควบคุมอัตราส่วนภาพ (Aspect Ratio Control), การซูมและแพนแบบดิจิทัล (Digital Zoom and Pan), และการแปลงอัตราเฟรม (Frame Rate Conversion) รวมถึงการทำ Inverse-telecine
• การปรับแต่งสีและแสง: การปรับความสว่าง (Brightness), ความคมชัด (Contrast), สี (Color), เฉดสี (Hue), และค่าแกมมา (Gamma) รวมถึงการปรับเทียบสีหลักและสีรอง (Primary and Secondary Color Calibration)
• การแปลงพื้นที่สีและมาตรฐาน: การแปลงจุดสี (Color Point Conversion) เช่น จากมาตรฐาน Rec. 601 เป็น Rec. 709 และการแปลงพื้นที่สี (Color Space Conversion) ระหว่าง YPbPr/YCbCr และ RGB
• การลดสัญญาณรบกวนและเพิ่มรายละเอียด: การลดสัญญาณรบกวนแบบ Mosquito Noise และ Block Noise, การเพิ่มรายละเอียดภาพ (Detail Enhancement) และการเน้นขอบภาพ (Edge Enhancement)
• การชดเชยการเคลื่อนไหว: การใช้เทคนิค Motion Compensation เพื่อให้การเคลื่อนไหวในวิดีโอดูราบรื่นขึ้น

รูปแบบการติดตั้งและการใช้งาน

ตัวประมวลผลวิดีโอสามารถอยู่ในรูปแบบของชิปเซ็ต (Chipset) ที่ฝังอยู่ในอุปกรณ์ หรือเป็นอุปกรณ์แยกส่วน (Stand-alone unit) ที่ติดตั้งระหว่างอุปกรณ์ต้นทาง (เช่น เครื่องเล่น DVD หรือกล่องรับสัญญาณ) และจอแสดงผลที่มีความสามารถในการประมวลผลต่ำ

ในระบบคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ ภาระงานด้านการประมวลผลวิดีโอส่วนใหญ่จะถูกจัดการโดยหน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU) หรือตัวควบคุมการแสดงผล (Display Controller)

ผู้ผลิตและเทคโนโลยีที่สำคัญ

ในอดีตมีบริษัทชั้นนำหลายแห่งที่พัฒนาชิปเซ็ตสำหรับการประมวลผลวิดีโอ ซึ่งปัจจุบันหลายบริษัทได้ถูกควบรวมกิจการ เช่น:

• Genesis Microchip: ผู้พัฒนาชิปเซ็ตตระกูล FLI (ถูกควบรวมโดย STMicroelectronics ในปี 2008)
• Sigma Designs: ผู้พัฒนาชิปเซ็ตตระกูล VXP (ปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของ Silicon Labs)
• Integrated Device Technology (IDT): ผู้พัฒนาชิปเซ็ต HQV และผลิตภัณฑ์ Teranex (ปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของ Renesas)
• Silicon Image: ผู้พัฒนาชิปเซ็ต VRS และผลิตภัณฑ์ DVDO (ควบรวมกิจการ Anchor Bay Technologies ในปี 2011)

เทคโนโลยีเหล่านี้ถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์ตั้งแต่เครื่องเล่น DVD ที่มีความสามารถในการอัปสเกล (Upconverting), เครื่องเล่น Blu-ray, กล่องรับสัญญาณ ไปจนถึงจอแสดงผลประเภท Plasma, DLP, LCD และ LCOS/SXRD