Inhoud
- Macroblocking
- aliasing
- Kammen / interlace-artefacten
- Geen bugs, geen stress - Uw stapsgewijze handleiding voor het creëren van levensveranderende software zonder uw leven te vernietigen
- Gevolgtrekking
Bron: Beror / Dreamstime.com
Afhaal:
Videocompressie kan soms leiden tot visuele afwijkingen, artefacten genaamd, die kunnen worden vermeden met correct ingestelde parameters in de coderingspijplijn.
Alle visuele media zijn gecomprimeerd. Het doel van een elektronisch medium is om informatie op te slaan in een pakketformaat. De kwaliteit, helderheid en betrouwbaarheid van digitale video zijn allemaal afhankelijk van een aantal factoren die meestal het gevolg zijn van compressie. Overdrachtssnelheid, bestandsgrootte, bronkwaliteit en broncomplexiteit spelen allemaal een cruciale rol bij videocompressie, net als de hardwareapparaten die worden gebruikt voor het vastleggen, opslaan en weergeven van audiovisuele mediagegevens. Video-artefacten verwijzen in het algemeen naar aberraties in signaalbewerkte uitgangen en in digitale video kunnen ze afleiden en in extreme gevallen een hele uitzending vernietigen. Ze bestaan echter niet voor niets en dankzij de unieke kenmerken van de verschillende artefacten kunnen videotechnici en technici zwakke plekken in de coderingsketen identificeren. Hier zijn enkele van de meest voorkomende artefacten in moderne digitale video. (Zie Twilight of the Pixels - De focus verschuiven naar vectorafbeeldingen voor meer informatie over videokwaliteit.)
Macroblocking
Een macroblok is een eenheid voor beeldverwerking in verschillende veelgebruikte videoformaten, zoals H.264 en MPEG-2. Macroblokverwerking omvat wiskundige vergelijkingen die subsampled afbeeldingen in kleur nemen en deze via een reeks transformaties kwantiseren in gecodeerde gegevens. Het bestaat omwille van de coderingsefficiëntie, maar kan leiden tot video-artefacten die bekend staan als macroblokkeringsfouten. De visuele kenmerken van macroblokkerende artefacten zijn vaak vergelijkbaar met die van sterk gepixelde afbeeldingen, maar met duidelijker gedefinieerde, doosachtige pixelgroepen die enigszins lijken op misplaatste puzzelstukjes in het frame.
Doorgaans kan macroblokkering worden toegeschreven aan een of alle van de volgende factoren: snelheid van gegevensoverdracht, signaalonderbreking en videoverwerkingsprestaties. Kabel-, satelliet- en internetstreamingservices zijn bijzonder kwetsbaar voor macroblokkering, omdat hun multi-channel transmissie-infrastructuur vaak overmatige videocompressie vereist. Het is echter mogelijk dat de artefacten ook optreden in een minder drukke signaalstroom (hoewel dit niet zo gebruikelijk is). En hoewel macroblokkering een veelgebruikt video-artefact blijft, wordt het geleidelijk afgebouwd door High Efficiency Video Coding (HEVC), dat innovatieve alternatieven voor macroblokprocessen gebruikt.
aliasing
Aliasing beschrijft het proces of effect van signaalbewerkte gegevens gereconstrueerd in een gecompromitteerde uitgang. Het beïnvloedt meestal segmenten van ruimtelijke en tijdelijke media met ingewikkelde en repetitieve patronen, en kan meestal worden toegeschreven aan onvoldoende bemonsteringsfrequenties. Als een bron niet met de juiste snelheid wordt bemonsterd en aliasing optreedt, kan dit een vreemd soort sleepeffect op patronen binnen het frame tot gevolg hebben. Het visuele uiterlijk van aliasing is afhankelijk van de aard van de bron, maar een van de meest voorkomende manifestaties lijkt op wat gewoonlijk een moiré-patroon wordt genoemd.
Stel je voor dit fenomeen twee identieke roosters op elkaar gestapeld. Als ze goed zijn uitgelijnd, merkt u nauwelijks dat er twee zijn en niet slechts één. Maar als u het bovenste rooster draait, zelfs maar een beetje, liggen de roosters niet meer in lijn. Nu zorgen de verkeerd uitgelijnde rijen en kolommen voor vervorming waar voorheen een eenvoudig en uniform patroon bestond, waardoor offsetpatronen werden gecreëerd die de neiging hebben uit te rimpelen. Een andere analogie voor aliasing kunnen fietsspaken in een spinnewiel zijn. Wanneer gefilmd en wanneer snel genoeg wordt gedraaid, lijkt het soms alsof de spaken in de omgekeerde richting van hun eigenlijke draai draaien. Dit komt omdat de bemonsteringssnelheid van het opnameapparaat niet snel genoeg bemonstert om de snelheid van de rotatie van het wiel nauwkeurig weer te geven, waardoor een ander visueel patroon (of alias) op zijn plaats ontstaat.
Kammen / interlace-artefacten
Voordat moderne progressieve video werd ontwikkeld, was de dominante scanmodus voor uitzendvideo geïnterlinieerd, die vandaag nog steeds beperkt wordt gebruikt. Voor NTSC-video betekende dit aanvankelijk 525 afwisselend gescande videolijnen per frame met ongeveer 30 frames per seconde. Met de oneven lijnen als eerste gescand en de even lijnen als tweede, maakte elke groep (een "veld" genoemd) een half frame. Omdat de velden met elkaar verweven zijn, heeft elk veld een kamachtig uiterlijk. En wanneer de timing of het patroon van het veldscannen wordt verstoord (meestal door middel van beeldsnelheidconversie), verschijnen er in de afbeelding kammende artefacten die erg subtiel of erg afleidend kunnen zijn.
De twee prominente formaten in de vroege geschiedenis van de filmtechnologie waren film en video - beide hadden standaard beeldsnelheden die van elkaar verschilden. Zoals hierboven vermeld, was 30 frames per seconde min of meer de standaard voor video en televisie (in de regio's die NTSC-video ondersteunen), terwijl film over het algemeen werd opgenomen en geprojecteerd met 24 frames per seconde. Dit veroorzaakte een discrepantie over wat zou worden gedaan met het verschil van zes frames wanneer het ene formaat werd overgedragen naar het andere (een proces dat bekend staat als "telecine" of "inverse telecine"). Om dit aan te pakken, werden complexe timingaanpassingen ("pulldown-patronen" genoemd) gestandaardiseerd om framesnelheden aan te passen met zo min mogelijk merkbaar kwaliteitsverlies. (Zie Video Tech: focus verschuiven van hoge resolutie naar hoge frame rate voor meer informatie over beeldsnelheden.)
Deze patronen slaan velden over of herhalen om het verschil in frequentie tussen de invoer- en uitvoermedia te compenseren, wat uiteraard resulteert in kamachtige artefacten van de gedeeltelijke frames of resterende velden. Deze artefacten zijn het meest merkbaar in delen van het frame die beweging weergeven, en zien er vaak uit als horizontale lijnen die elke beweging volgen. Er zijn filters voor het verwijderen van kammen die interlace-artefacten tot op zekere hoogte kunnen verhelpen.
Geen bugs, geen stress - Uw stapsgewijze handleiding voor het creëren van levensveranderende software zonder uw leven te vernietigen
U kunt uw programmeervaardigheden niet verbeteren als niemand om softwarekwaliteit geeft.
Gevolgtrekking
De wetenschap van videocompressie ontwikkelt zich elke dag en wordt steeds efficiënter. Maar zolang er een divers scala aan codecs, compressieschema's en videoformaten blijft, zullen er ook artefacten zijn die zich tijdens de conversie voordoen. Nieuwe videotechnologie zal leiden tot nieuwe vormen van kwaliteitsverlies in transcodeprocessen, evenals nieuwe oplossingen om deze aan te pakken.