Войти
Деинтерлейсинг - это процесс преобразования чересстрочного видео в построчный или прогрессивный форма. Чересстрочные видеосигналы обычно встречаются в аналоговом телевидении, цифровом телевидении (HDTV ) в формате 1080i, некоторых заголовках DVD и меньшее количество дисков Blu-ray.
Кадр чересстрочного видео состоит из двух последовательных полей : первое содержит все нечетные строки изображения, а второе - все четные строки. В аналоговом телевидении использовался этот метод, поскольку он позволял использовать меньшую полосу пропускания при сохранении высокой частоты кадров для более плавного и более реалистичного движения. Сигнал без чересстрочной развертки (или прогрессивная развертка ), который использует ту же полосу пропускания, обновляет дисплей только вдвое реже, и было обнаружено, что он создает воспринимаемое мерцание или заикание. Дисплеи на основе ЭЛТ могли правильно отображать чересстрочное видео благодаря своей полностью аналоговой природе, плавно переходя в чередующиеся строки. Однако с начала 2000-х годов дисплеи, такие как телевизоры и компьютерные мониторы, стали почти полностью цифровыми - в том смысле, что дисплей состоит из дискретных пикселей - и на таких дисплеях чересстрочная развертка становится заметной и может проявляться как отвлекающий визуальный дефект. Процесс деинтерлейсинга должен стараться минимизировать их.
Таким образом, деинтерлейсинг является необходимым процессом и встроен в большинство современных DVD-плееров, проигрывателей Blu-ray, ЖК / светодиодных телевизоров, цифровых проекторов, телевизионных приставок, профессионального вещательного оборудования и компьютерных видеоплееров. и редакторы - хотя каждый с разным уровнем качества.
Деинтерлейсинг исследовался десятилетиями и использует сложные алгоритмы обработки; однако добиться стабильных результатов было очень трудно.
Пример чересстрочного видео (замедленное) И видео, и фотопленка захватывают серию кадров (неподвижных изображений) в быстром преемственность; однако телевизионные системы считывают захваченное изображение, последовательно сканируя датчик изображения по линиям (строкам). В аналоговом телевидении каждый кадр делится на два последовательных поля , одно из которых содержит все четные строки, а другое - нечетные. Поля захватываются последовательно с частотой, вдвое превышающей номинальную частоту кадров. Например, системы PAL и SECAM имеют скорость 25 кадров / сек или 50 полей / сек, тогда как система NTSC обеспечивает скорость 29,97 кадров / сек или 59,94 полей / сек. Этот процесс разделения кадров на поля половинного разрешения с удвоенной частотой кадров известен как чересстрочная развертка.
Поскольку чересстрочный сигнал содержит два поля видеокадра, снятого в два разных момента, он улучшает восприятие движения для зрителя и уменьшает мерцание, используя преимущество сохранения зрение эффект. Это приводит к эффективному удвоению разрешения по времени по сравнению с видеорядами без чересстрочной развертки (для частоты кадров, равной частоте полей). Однако для чересстрочного сигнала требуется дисплей, который изначально способен отображать отдельные поля в последовательном порядке, и только традиционные телевизоры на основе ЭЛТ способны отображать чересстрочный сигнал из-за электронного сканирования и отсутствия кажущееся фиксированное разрешение.
Большинство современных дисплеев, таких как LCD, DLP и плазменные дисплеи, не могут работать в чересстрочном режиме, потому что они фиксированы -разрешение отображается и поддерживает только прогрессивную развертку. Чтобы отображать чересстрочный сигнал на таких дисплеях, два поля с чересстрочной разверткой должны быть преобразованы в один кадр прогрессивной развертки с помощью процесса, известного как деинтерлейсинг. Однако, когда два поля, снятые в разные моменты времени, повторно объединяются в полный кадр, отображаемый сразу, возникают визуальные дефекты, называемые артефактами чересстрочной развертки или расчесыванием движущихся объектов на изображении. Хороший алгоритм деинтерлейсинга должен стараться избегать артефактов чересстрочной развертки, насколько это возможно, и не жертвовать качеством изображения в процессе, чего трудно добиться постоянно. Существует несколько доступных методов экстраполяции недостающей информации об изображении, однако они скорее относятся к категории интеллектуального создания кадров и требуют сложных алгоритмов и значительной вычислительной мощности.
Методы деинтерлейсинга требуют сложной обработки и поэтому могут вносить задержку в видеопоток. Хотя это обычно незаметно, это может привести к тому, что отображение старых видеоигр отстает от ввода контроллера. Таким образом, многие телевизоры имеют «игровой режим», в котором выполняется минимальная обработка, чтобы максимизировать скорость за счет качества изображения. Деинтерлейсинг лишь частично отвечает за такое отставание; масштабирование также включает сложные алгоритмы, выполнение которых занимает миллисекунды.
Некоторое видео с чересстрочной разверткой могло быть изначально создано из материала с прогрессивной разверткой, и это также следует учитывать в процессе деинтерлейсинга.
Типичный киноматериал снимается на пленке со скоростью 24 кадра в секунду. Преобразование пленки в видео с чересстрочной разверткой обычно использует процесс, называемый телесин, при котором каждый кадр преобразуется в несколько полей. В некоторых случаях каждый кадр фильма может быть представлен ровно двумя сегментированными прогрессивными кадрами (PsF), и в этом формате не требуется сложный алгоритм деинтерлейсинга, поскольку каждое поле содержит часть одного и того же прогрессивного кадра.. Однако для согласования сигнала PAL / SECAM с чересстрочной разверткой с 50 полями или NTSC с чересстрочной разверткой 59,94 / 60 полей необходимо преобразование частоты кадров с использованием различных методов «раскрытия». Большинство современных телевизоров могут восстанавливать исходный сигнал 24 кадра / с с помощью процесса обратного телесина. Другой вариант - увеличить скорость 24-кадровой пленки на 4% (до 25 кадров / с) для преобразования PAL / SECAM; этот метод до сих пор широко используется для DVD, а также для телевизионных передач (SD и HD) на рынках PAL.
DVD могут либо кодировать фильмы, используя один из этих методов, либо сохранять исходное видео с прогрессивной разверткой 24 кадра / с и использовать теги декодера MPEG-2, чтобы указать проигрывателю, как преобразовать их в чересстрочный формат. Большинство фильмов на Blu-ray сохраняют исходную скорость движущегося фильма без чересстрочной развертки 24 кадра / с и позволяют выводить в прогрессивном формате 1080p24 непосредственно на устройства отображения без необходимости преобразования.
Некоторые видеокамеры 1080i HDV также предлагают режим PsF с кинематографической частотой кадров 24 или 25 кадров / с. Съемочные группы телевидения также могут использовать специальные пленочные камеры, которые работают со скоростью 25 или 30 кадров / с, когда такой материал не требует преобразования частоты кадров для трансляции в предполагаемом формате видеосистемы.
Когда кто-то смотрит видео с чересстрочной разверткой на мониторе с прогрессивной разверткой и плохим деинтерлейсингом, он может видеть «расчесывание» движения между двумя полями одного кадра. Деинтерлейсинг требует, чтобы дисплей буферизовал одно или больше полей и объедините их в полные кадры. Теоретически это было бы так же просто, как захват одного поля и объединение его со следующим полем для получения, создавая единственный кадр. Однако первоначально записанный сигнал был получен из двух полей в разные моменты времени, и без специальной обработки любое движение по полям обычно приводит к эффекту «гребешка», когда чередующиеся линии слегка смещены друг от друга.
Существуют различные методы устранения чересстрочной развертки видео, каждый из которых создает различные проблемы или артефакты сами по себе. Некоторые методы содержат гораздо более чистые артефакты, чем другие.
Большинство методов деинтерлейсинга можно разделить на три большие группы:
Поэтому современные системы деинтерлейсинга буферизуют несколько полей и используют такие методы, как обнаружение края, в попытке найти движение между полями. Затем это используется для интерполяции отсутствующих строк исходного поля, уменьшая эффект объединения.
Эти методы берут четные и нечетные поля и объединяют их в один кадр. Они сохраняют полное вертикальное разрешение за счет временного разрешения (воспринимаемой частоты кадров), в результате чего 50i / 60i преобразуются в 24p / 25p / 30p, что может привести к потере плавного и плавного ощущения оригинала. Однако, если чересстрочный сигнал изначально был создан из источника с более низкой частотой кадров, такого как пленка, то информация не теряется, и этих методов может быть достаточно.
Переплетение 
Смешивание Эти методы берут каждое поле (только с половиной строк) и расширяют его на весь экран для создания кадра. Это может вдвое снизить вертикальное разрешение изображения, но нацелено на поддержание исходной частоты поля (50i или 60i преобразуются в 50p или 60p).
При половинном размере 
Удвоение строки Удвоение строк иногда путают с деинтерлейсингом в целом или с интерполяцией (масштабирование изображения), которая использует пространственную фильтрацию для создания дополнительных линий и, следовательно, уменьшают видимость пикселизации на любом типе дисплея. Термин «удвоитель строк» чаще используется в высокопроизводительной бытовой электронике, в то время как «деинтерлейсинг» чаще используется в области компьютеров и цифрового видео.
Более продвинутые алгоритмы деинтерлейсинга сочетают традиционные методы комбинирования полей (переплетение и смешивание) и методы расширения кадра (боб или удвоение строк) для создания высококачественной прогрессивной видеопоследовательности. Одним из основных намеков на направление и величину движения может быть направление и длина артефактов комбинирования в чересстрочном сигнале.
Лучшие алгоритмы также пытаются предсказать направление и количество движения изображения между последующими полями, чтобы лучше смешать два поля вместе. Они могут использовать алгоритмы, подобные компенсации движения блока, используемые при сжатии видео. Например, если у двух полей лицо человека двигается влево, плетение приведет к расчесыванию, а смешивание - к двоению. Расширенная компенсация движения (в идеале) увидит, что лицо в нескольких полях является одним и тем же изображением, только что перемещено в другое положение, и попытается определить направление и величину такого движения. Затем алгоритм попытается восстановить все детали лица в обоих выходных кадрах путем объединения изображений вместе, перемещая части каждого поля вдоль обнаруженного направления на обнаруженную величину движения. Деинтерлейсеры, использующие эту технику, часто лучше, потому что они могут использовать информацию из многих полей, в отличие от одного или двух, однако они требуют мощного оборудования для достижения этого в реальном времени.
Компенсацию движения необходимо сочетать с обнаружением смены сцены (что имеет свои собственные проблемы), иначе она попытается найти движение между двумя совершенно разными сценами. Плохо реализованный алгоритм компенсации движения будет мешать естественному движению и может привести к визуальным артефактам, которые проявляются как «прыгающие» части в том, что должно быть неподвижным или плавно движущимся изображением.
Деинтерлейсинг чересстрочного видеосигнала может выполняться в различных точках производственной цепочки ТВ.
Деинтерлейсинг требуется для архивных программ с чересстрочной разверткой, когда широковещательный или мультимедийный формат является прогрессивным, как в вещании EDTV 576p или HDTV 720p50, или в мобильном вещании DVB-H; есть два способа добиться этого.
Когда широковещательный или мультимедийный формат является чересстрочным, деинтерлейсинг в реальном времени должен выполняться встроенными схемами в телеприставка, телевизор, внешний видеопроцессор, DVD- или DVR-проигрыватель или карта ТВ-тюнера. Поскольку оборудование бытовой электроники, как правило, намного дешевле, имеет значительно меньшую вычислительную мощность и использует более простые алгоритмы по сравнению с профессиональным оборудованием для деинтерлейсинга, качество деинтерлейсинга может сильно различаться, и типичные результаты часто бывают плохими даже на высокопроизводительном оборудовании.
Использование компьютера для воспроизведения и / или обработки потенциально позволяет более широкий выбор видеоплееров и / или программного обеспечения для редактирования, не ограничиваясь качеством, предлагаемым встроенным устройством бытовой электроники, поэтому возможно, по крайней мере, теоретически более высокое качество деинтерлейсинга, особенно если пользователь может предварительное преобразование чересстрочного видео в прогрессивную развертку перед воспроизведением и продвинутые и трудоемкие алгоритмы деинтерлейсинга (т. е. с использованием метода "производства").
Однако качество как бесплатного, так и коммерческого программного обеспечения потребительского уровня может не соответствовать уровню профессионального программного обеспечения и оборудования. Кроме того, большинство пользователей не обучены производству видео; это часто приводит к плохим результатам, поскольку многие люди мало знают о деинтерлейсинге и не знают, что частота кадров вдвое меньше частоты поля. Многие кодеки / проигрыватели даже не деинтерлейсинг сами по себе и полагаются на графическую карту и API ускорения видео для правильного деинтерлейсинга.
Европейский вещательный союз выступил против использования чересстрочного видео в производстве и вещании, рекомендуя 720p 50 fps (кадры в секунду) в качестве текущего производственного формата и работаем с отраслью, чтобы представить 1080p 50 как перспективный производственный стандарт, который предлагает более высокое разрешение по вертикали, лучшее качество при более низкой скорости передачи данных и более простое преобразование в другие форматы, такие как 720p50 и 1080i50. Главный аргумент заключается в том, что каким бы сложным ни был алгоритм деинтерлейсинга, артефакты в чересстрочном сигнале не могут быть полностью устранены, поскольку некоторая информация теряется между кадрами.
Ив Фаруджа, основатель Faroudja Labs и обладатель премии Эмми за свои достижения в технологии деинтерлейсинга, заявил, что «чересстрочная развертка в прогрессивную не работает» и посоветовал против использования чересстрочного сигнала.
