去交错Deinterlace算法介绍 反交错算法

描述

一个动态影像是由一连串连续的静态影像所组成的,其中每一个静态影像称为帧(frame),而动态影像中每秒所包含静态影像的数量则称为帧(速)率(frameper second, fps)。

而在显示器上显示动态影像的方式有两种:

因为一个场只有一个帧一半的资讯,因此在装置处理速度无法即时的处理整个帧的资讯以及传输带宽不够即时传输整个帧的情形下,使用交错扫描可以节省一半的资讯量且可以为持相同的更新率。在以往阴极射线管显示器(CathodeRay Tube,CRT)很难一次扫描整个屏幕,因此无法使用渐进扫描。但是因为屏幕上萤光的余晖加上视觉暂留效应,使得交错扫描在阴极射线管显示器上运作的相当顺利。所以广播电视系统例如NTSC每秒59.94场,PAL则为每秒50场。

现在新式的显示设备的速度已经够快可以即时的处理且扫描整个帧,因此都是使用渐进扫描。但是在这些新型的显示设备上直接播放交错式影像会产生严重的闪烁现象,且因为交错式讯号两行只有一行有影像另一行则是全黑的,所以亮度看起来会减少一半。由于有上述这些问题,所有使用渐进扫描的新式显示设备都需要有去交错的功能。

去交错分为以下两类

拍摄交错式影像的摄影机:一般数位摄影机由于硬件速度及缓冲内存大小的限制,没办法连续的拍摄渐进式的影像,因此一般数位摄影机都是拍摄交错式影像,由于交错式影像比渐进式影像少了一半的资讯量,因此可以降低硬件速度及缓冲内存大小的需求接近一半。但是每个字段被拍摄的时间并不一样,代表我们永远没办法完美的去交错。例如有一台每秒拍摄六十个字段的数位摄影机,第一个字段是在1/60秒被拍摄的,而第二个字段是在2/60秒被拍摄的,我们将两个字段结合在一起,若是被拍摄的物体没有任何移动,那么结合出来的影像看起来是很完美的;但是如果被拍摄的物体有移动,两个字段的内容会有相当的不同,那么结合出来的影像会产生一种“锯齿”的效果。

去交错方法

去交错交错式影像

跟源自电影的影像不同的是,电影原本就是渐近式影像,因此可以完美的去交错;但是原本就纪录成交错式影像,在之后无论用任何方法都无法完美的回复失去的一半资讯。在这里去交错的方法可以分为四大类,根据显示器的大小、去交错的时间以及价格因素,不同的去交错装置会在这些去交错方法中选择最适合的一个。
单一场去交错这是种非常容易且非常节省资源的一种去交错方法,通常只需要一行像素的缓冲内存以及简单的内插。例如“linedoubling”,这是一种最常见的单一场去交错方法,简单来说就是将一个场放大成为一个帧的大小再播出,若是影像来源是每秒60场的交错式影像,使用这个去交错方法将可以得到每秒60帧的渐进式影像。使用这个去交错方法的好处为非常简单且非常快速,硬件的成本将会非常低,但是缺点是画质会看起来比较松散,不锐利;且若是影像中含有横向的细线,在某些场可能会刚好没有被扫描到,因此重建出来的影像细线的部份看起来会有闪烁的感觉。
去交错Deinterlace算法介绍 反交错算法
场间去交错场间去交错就是将连续的两个场结合为一个帧的方法。例如“weave”,他是将连续的两个场直接结合成为一个帧,不做任何修改;由于在垂直方向保留了全部的分辨率(不像linedoubling只有一半的分辨率),因此使用“weave”去交错得到的画质比使用“linedoubling”好,但是只有在画面静止不动的地方,在画面有移动的地方会有明显的横向条纹以及锯齿;若是连续的两个场刚好是属于影像中场景变换的部份,那么使用“weave”会发生将两个不同场景合并成为一个帧的所谓鬼影的现象。另外使用“weave”去交错将会把每秒60场的交错式影像转换为每秒30帧的渐进式影像。场间去交错方法需要一个场大小的缓冲内存,比起单一场去交错方法所需要的略多,但硬件还是相当的简单及便宜。
动态适应性去交错动态适应性去交错方法是侦测影像中何处是动态的,以及何处是静态的;在画面中静态的部份使用场间去交错以得到垂直方向完整的分辨率,而在动态的部份使用单一场去交错以避免锯齿以及鬼影的现象。使用这个方法侦测动态的算法是相当重要的,不好的算法也会导致一些侦测错误使得画面中出现一些恼人的线条。使用动态适应性去交错方法需要比较快速的硬件去计算动态侦测算法,另外也需要一或多个场的缓冲内存,算法使用越多的场来侦测动态将会越准确,但是相对的需要更好更昂贵的硬件
动态补偿去交错动态补偿去交错方法根据邻近的场使用动态估计(motionestimation)去预测邻近的场之间画面中物体的移动,借由动态估计可以得到的画面中每一个宏块(macroblock)的动态向量(motionvector),然后使用前一个场以及动态向量可以重建出一个新的场,在将此两个场合并完成去交错。使用这个去交错方法将会得到非常好的影像品质,因为这个去交错方法作了非常复杂且精准的预测;但是动态估计需要非常大量的计算,且也需要非常大的缓冲内存去暂存每个方块估计的结果,这使得使用动态补偿去交错方法的去交错装置非常的昂贵且速度缓慢,使得它目前无法应用在消费性产品以及有即时需求的显示设备上。


  

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