Inhalt
- Makroblockierung
- Aliasing
- Kämmen / Interlace-Artefakte
- Keine Bugs, kein Stress - Ihre schrittweise Anleitung zur Erstellung lebensverändernder Software, ohne Ihr Leben zu zerstören
- Fazit
Quelle: Beror / Dreamstime.com
Wegbringen:
Die Videokomprimierung kann manchmal zu visuellen Anomalien führen, die als Artefakte bezeichnet werden. Diese können vermieden werden, wenn die Parameter in der Codierungspipeline richtig eingestellt sind.
Alle visuellen Medien werden komprimiert. Der Zweck eines elektronischen Mediums besteht darin, Informationen in einem verpackbaren Format zu speichern. Die Qualität, Klarheit und Wiedergabetreue digitaler Videos hängt von einer Reihe von Faktoren ab, die im Allgemeinen durch die Komprimierung entstehen. Übertragungsrate, Dateigröße, Quellqualität und Quellkomplexität spielen bei der Videokomprimierung ebenso eine entscheidende Rolle wie die Hardware-Geräte, mit denen audiovisuelle Mediendaten erfasst, gespeichert und angezeigt werden. Videoartefakte beziehen sich im Allgemeinen auf Aberrationen in signalverarbeiteten Ausgaben, und in digitalem Video können sie ablenken und in extremen Fällen eine gesamte Sendung zerstören. Nichtsdestotrotz gibt es sie aus einem bestimmten Grund, und das Verständnis der einzigartigen Merkmale verschiedener Artefakte hilft Videotechnikern und Ingenieuren, Schwachstellen in der Kodierungskette zu identifizieren. Hier sind einige der häufigsten Artefakte in modernen digitalen Videos. (Weitere Informationen zur Videoqualität finden Sie unter Dämmerung der Pixel - Verschiebung des Fokus auf Vektorgrafiken.)
Makroblockierung
Ein Makroblock ist eine Einheit zur Bildverarbeitung in verschiedenen weit verbreiteten Videoformaten wie H.264 und MPEG-2. Die Makroblockverarbeitung umfasst mathematische Gleichungen, die unterabgetastete Farbbilder aufnehmen und durch eine Reihe von Transformationen in codierte Daten quantisieren. Es ist aus Gründen der Codierungseffizienz vorhanden, kann jedoch zu Videoartefakten führen, die als Makroblockierungsfehler bezeichnet werden. Die visuellen Eigenschaften von Makroblocking-Artefakten ähneln häufig stark pixelierten Bildern, weisen jedoch klarere, kastenförmige Pixelgruppen auf, die etwas an falsch platzierte Puzzleteile im Rahmen erinnern.
In der Regel kann die Makroblockierung auf einen oder alle der folgenden Faktoren zurückgeführt werden: Datenübertragungsgeschwindigkeit, Signalunterbrechung und Videoverarbeitungsleistung. Kabel-, Satelliten- und Internet-Streaming-Dienste sind besonders anfällig für Makroblocking, da ihre Mehrkanal-Übertragungsinfrastruktur häufig eine übermäßige Videokomprimierung erfordert. Es ist jedoch möglich, dass die Artefakte auch in einem weniger überlasteten Signalfluss auftreten (obwohl dies nicht so häufig vorkommt). Und obwohl Makroblocking nach wie vor ein weit verbreitetes Videoartefakt ist, wird es durch die hocheffiziente Videokodierung (High Efficiency Video Coding, HEVC), die innovative Alternativen zu Makroblockprozessen nutzt, schrittweise aus dem Verkehr gezogen.
Aliasing
Aliasing beschreibt den Prozess oder die Auswirkung von signalverarbeiteten Daten, die zu einer beeinträchtigten Ausgabe rekonstruiert wurden. Dies betrifft hauptsächlich Segmente von räumlichen und zeitlichen Medien, die komplizierte und sich wiederholende Muster enthalten, und kann normalerweise auf unzureichende Abtastraten zurückgeführt werden. Wenn eine Quelle nicht mit der richtigen Rate abgetastet wird und ein Aliasing auftritt, kann dies zu seltsamen Zieheffekten bei Mustern innerhalb des Frames führen. Das visuelle Erscheinungsbild von Aliasing hängt von der Art der Quelle ab, aber eine der häufigsten Erscheinungsformen ähnelt dem, was allgemein als Moiré-Muster bezeichnet wird.
Stellen Sie sich zwei identische, übereinander gestapelte Gitter vor, um sich dieses Phänomen vorzustellen. Bei richtiger Ausrichtung werden Sie kaum bemerken, dass es zwei davon gibt und nicht nur einen. Wenn Sie den oberen Rost jedoch drehen, werden die Roste auch nur geringfügig versetzt. Jetzt erzeugen die falsch ausgerichteten Zeilen und Spalten Verzerrungen, wo es zuvor ein einfaches und einheitliches Muster gab, und erzeugen Versatzmuster, die dazu neigen, sich zu kräuseln. Eine weitere Analogie für das Aliasing könnten Fahrradspeichen in einem sich drehenden Rad sein. Wenn gefilmt und schnell genug gedreht wird, sieht es manchmal so aus, als würden sich die Speichen in die entgegengesetzte Richtung ihrer tatsächlichen Drehung drehen. Dies liegt daran, dass die Abtastrate des Erfassungsgeräts nicht schnell genug ist, um die Geschwindigkeit der Raddrehung genau darzustellen, wodurch ein anderes visuelles Muster (oder Alias) an seiner Stelle entsteht.
Kämmen / Interlace-Artefakte
Vor der Entwicklung des modernen progressiven Videos wurde der dominierende Broadcast-Video-Scan-Modus interlaced, der bis heute nur begrenzt verwendet wird. Für NTSC-Video bedeutete dies zunächst 525 abwechselnd gescannte Videozeilen pro Bild bei etwa 30 Bildern pro Sekunde. Mit den ungeraden Zeilen, die zuerst abgetastet wurden, und den geraden Zeilen, bildete jede Gruppe (als "Feld" bezeichnet) einen halben Rahmen. Da die Felder miteinander verschachtelt sind, hat jedes Feld ein kammartiges Aussehen. Und wenn das Timing oder Muster der Halbbildabtastung gestört ist (normalerweise durch Bildratenumwandlung), erscheinen Kammartefakte im Bild, die sehr subtil oder sehr ablenkend sein können.
Die beiden wichtigsten Formate in der Frühgeschichte der Filmtechnologie waren Film und Video - beide hatten unterschiedliche Standard-Bildraten. Wie oben erwähnt, waren 30 Bilder pro Sekunde mehr oder weniger der Standard für Video und Fernsehen (in den Regionen, die NTSC-Video unterstützen), während Filme im Allgemeinen mit 24 Bildern pro Sekunde aufgenommen und projiziert wurden. Dies verursachte eine Diskrepanz hinsichtlich dessen, was mit der Differenz von sechs Einzelbildern geschehen würde, wenn ein Format auf das andere übertragen wurde (ein als "Telecine" oder "inverses Telecine" bekannter Prozess). Um dies zu bewältigen, wurden komplexe Timing-Anpassungen (sogenannte "Pulldown-Muster") standardisiert, um die Bildraten mit möglichst geringem spürbarem Qualitätsverlust anzupassen. (Weitere Informationen zu Bildraten finden Sie unter Video Tech: Verschieben des Fokus von hoher Auflösung auf hohe Bildrate.)
Diese Muster überspringen oder wiederholen Felder, um die Frequenzdifferenz zwischen Eingangs- und Ausgangsmedium auszugleichen, die natürlich zu kammartigen Artefakten aus den Teilrahmen oder Restfeldern führt. Diese Artefakte sind am auffälligsten in Teilen des Rahmens, die Bewegungen darstellen, und sehen oft wie horizontale Linien aus, die hinter jeder Bewegung liegen. Es gibt Entkämmungsfilter, die Interlace-Artefakte bis zu einem gewissen Grad beseitigen können.
Keine Bugs, kein Stress - Ihre schrittweise Anleitung zur Erstellung lebensverändernder Software, ohne Ihr Leben zu zerstören
Sie können Ihre Programmierkenntnisse nicht verbessern, wenn sich niemand um die Softwarequalität kümmert.
Fazit
Die Wissenschaft der Videokomprimierung entwickelt sich täglich weiter und wird immer effizienter. Solange es jedoch eine Vielzahl von Codecs, Komprimierungsschemata und Videoformaten gibt, treten bei der Konvertierung zwischen diesen auch Artefakte auf. Die neue Videotechnologie wird neue Formen des Qualitätsverlusts bei Transcodierungsprozessen sowie neue Lösungen zu deren Behebung mit sich bringen.