Δικτυακός τόπος για τις Τεχνολογίες Audio, Video, HiFi, High End, Home Entertainment
Greek site for Audio Video & Home Entertainment technologies
Tελευταία Ενημερωση/Last Update: Τρίτη, 26/04/2005


english abstract

Πρωτοσέλιδο Aρχείο Νέων Αρθρα Τεχνολογία HowTo Δίσκοι Αναφοράς Links Contact About

LOCATION BAR►ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ►ΑΠΟ ΤΟ ΦΙΛΜ ΣΤΟ ΒΙΝΤΕΟ ...

AV BLOG 

SITE MAP

Από το Φίλμ στο Βίντεο...
1. Γενικώς...
2. Το Telecine (Τελεσινέ) και η γεωμετρία του κάδρου.
3. Το Τελεσινέ και ο συγχρονισμός φιλμ/βίντεο
4. ΥUV, Yποδειγματοληψία χρώματος, Y/Cb/Cr
5. Ιnterlaced και Progressive Scan, Στρατηγικές de-interlacing και Inverse Telecine
Εχουμε ήδη αναφέρει ότι οι περισσότεροι δίσκοι περιλαμβάνουν πληροφορίες για καρέ και όχι για πεδία, παρά το γεγονός ότι η έξοδος του τελεσινέ είναι interlaced.  Η προδιαγραφή MPEG-2 προβλέπει κωδικοποίηση υλικού τόσο σε μορφή πλαισίου (frame) όσο και σε μορφή πεδίου (field). Στην δεύτερη περίπτωση, επιτρέπει στον χειριστή να εισάγει δείκτες (flags) με οδηγίες προς τον επεξεργαστή εικόνας του player για το τί να κάνει με το υλικό του:  Με ποιά σειρά να προβάλει τα πεδία, πώς να χειριστεί την ακολουθία 3:2 -αν υπάρχει- κ.λπ).  Ολα τα οικιακά συστήματα προβολής υποστηρίζουν πλεγμένη (interlaced) σάρωση κατά την οποία στον χρόνο ενός πλαισίου προβάλονται δύο πεδία με τις μισές γραμμές το κάθε ένα.  Η διαδικασία στην περίπτωση ενός φίλμ που έχει προκύψει από τελεσινέ σε PAL (με Pulldown 2:2) είναι απλή: Τα πεδία διαδέχονται το ένα το άλλο δημιουργώντας την αίσθηση της κίνησης.
Aναπαραγωγή interlaced βίντεο που προέρχεται από φίλμ με την τεχνική Pulldown 2:2: Τα πεδία οδηγούνται στο σύστημα προβολής ως έχουν και η σύνθεση των πλαισίων γίνεται χωρίς πρόβλημα.
Στην περίπτωση ενός φίλμ που έχει προκύψει από τελεσινέ σε NTSC (με Pulldown 3:2) υπάρχει το πρόβλημα της διαχείρισης του πρόσθετου πεδίου που εισάγεται για την δημιουργία της ακολουθίας 3:2.  Στην απλή περίπτωση της interlaced προβολής η διαχείριση είναι πολύ απλή: Δεν γίνεται διαχείριση!  Ετσι, υπάρχουν πλαίσια βίντεο που προκύπτουν από την σύνθεση άρτιων και περιττών γραμμών από διαφορετικά καρέ της ταινίας (ρίξτε μία ματιά στην σχετική εικόνα).  Στην πράξη βέβαια, κάθε τέτοιο πλαίσιο διαρκεί μόλις 1/30 του δευτερολέπτου και το πρόβλημα είναι -ίσως- όχι ιδιαίτερα σημαντικό.  Ωστόσο, κάποια τεχνουργήματα (artifacts) είναι δυνατόν να γίνουν αντιληπτά ιδιαίτερα σε συγκεκριμένες σκηνές που περιλαμβάνουν έντονη κίνηση. Τα προβλήματα αυτά όπως και αυτά που οφείλονται σε χαμηλούς ρυθμούς σάρωσης γενικώς, λύνονται με την εφαρμογή της προοδευτικής σάρωσης.
Aναπαραγωγή interlaced βίντεο που προέρχεται από φίλμ με την τεχνική Pulldown 3:2: Τα πεδία οδηγούνται στο σύστημα προβολής ως έχουν αλλά η σύνθεση τους παρουσιάζει ατέλειες, αφού κάποια πλαίσια απαρτίζονται από πεδία με διαφορετικό περιεχόμενο.  Αν ηταχύτητα του οχήματος είναι τόσο μεγάλη ώστε να έχει μετακινηθεί σημαντικά από το ένα πεδίο στο άλλο τα πλαίσια έχουν τεχνουργήματα. (το πρόβλημα στο σχήμα έχει τονισθεί: Τα πλαίσια που απεικονίζονται απέχουν μεταξύ τους περίπου 0.3 του δευτερολέπτου)
Η προοδευτική σάρωση (Progressive Scan) αποδίδει προς προβολή ολόκληρα καρέ και όχι πεδία. Αν και το progressive scan αποτελεί την φυσική συνέχεια του φίλμ (του οποίου κάθε καρέ είναι αυτοτελές) εισάγει νέους προβληματισμούς όσον αφορά τα players:  Ο απλούστερος είναι ο εξής:  Με δεδομένο ότι ένας δίσκος είναι κωδικοποιημένος κατα MPEG-2 ως πλαίσια, ποιά στρατηγική ακολουθείται κατά την αποκωδικοποίησή του με προοδευτική σάρωση;  Η λογική επιβάλλει την παράκαμψη όλων των περιττών σταδίων του επεξεργαστή, την μετατροπή κάθε πλαισίου σε αναλογικό σήμα και την έξοδό του. Με δεδομένη την πολυπλοκότητα των επεξεργαστών, δεν είναι γνωστό εαν και σε ποιές συσκευές συμβαίνει αυτό.  Αντιθέτως είναι γνωστό, ότι πολύ συχνά ο επεξεργαστής δημιουργεί με βάση κάποιο αλγόριθμο πλαίσια από τα πεδία (θυμίζοντας τις ξανθές του ανεκδότου): Παραλαμβάνει το bitstream με τους δείκτες που ορίζουν τα πεδία, δημιουργεί τα πεδία και από αυτά, ξαναδημιουργεί τα πλαίσια, τα οποία ούτως ή άλλως υπήρχαν στον δίσκο από την αρχή.  Η διαδικασία αυτή ονομάζεται μάλιστα κάποιες φορές  "line doubling" ενώ η σωστή ονομασία του είναι de-interlacing (απόπλεξη).
Αναπαραγωγή prοgressive scanned βίντεο που προέρχεται από φίλμ με την τεχνική Pulldown 2:2: Τίθεται ένα θέμα για το πώς δημιουργούνται τα πλαίσια. Ενώ αυτά υπάρχουν στον δίσκο, το player τα δημιουργεί από τα πεδία χρησιμοποιώντας αλγορίθμους de-interlacing.
H στρατηγική της απόπλεξης, έχει πολλές εκδοχές των οποίων η επιτυχία εξαρτάται από την φύση της εικόνας και τον αλγόριθμο που έχει επιλεγεί.  Θα πρέπει να θυμάστε ότι όταν μιλάμε για de-interlacing υπονοούμε (προφανώς) ότι το αρχικό υλικό είναι interlaced δηλαδή έχει την μορφή πεδίων και όχι πλαισίων. Μπορούμε να διακρίνουμε δύο ειδών στρατηγικές: εκείνες που χρησιμοποιούν την πληροφορία ενός μόνο πεδίου και εκείνες που χρησιμοποιούν την πληροφορία περισσότερων πεδίων. Στο πρώτο είδος ανήκουν το line doubling, όπου κάθε γραμμή ενός πεδίου αναπαράγεται μία ακόμη φορά για να δημιουργηθεί ένα πλαίσιο με τις διπλάσιες γραμμές, και το line interpolation, όπου δημιουργούνται ενδιάμεσες γραμμές με υπολογισμούς που γίνονται με βάση την προηγούμενη και την επόμενη γραμμή του πεδίου. Στο δεύτερο είδος ανήκουν το field merging όπου οι γραμμές κάθε πεδίου παίρνουν τις θεωρητικές θέσεις τους (οι άρτιες τις άρτιες θέσεις και οι περιττές, τις περιττές, η σωστή υλοποίηση της στρατηγικής αυτής απαιτεί να μπούν τα πεδία σε σωστή σειρά, διαδικασία η οποία αναφέρεται παρακάτω) δημιουργώντας ένα πλήρες πλαίσιο καθώς και το motion adpative de-interlacing το οποίο χρησιμοποιεί τεχνική field merging για τα ακίνητα σημεία της εικόνας και τεχνική line interpolation για τα κινούμενα..  Η επιλογή αυτή είναι καλύτερη, επειδή το merging παρουσιάζει τεχνουργήματα (που ονομάζονται combing) όταν υπάρχει σημαντική κίνηση, τουλάχιστον τόση ώστε κάποιο αντικείμενο να έχει αλλάξει σημαντικά θέση μέσα στο 1/60 του δευτερολέπτου που μεσολαβεί ανάμεσα στα δύο πεδία  Σε μία έξοδο προοδευτικής σάρωσης, για να διατηρηθεί ο σωστός ρυθμός (που στην ορολογία του φιλμ ονομάζεται cadence) κάθε καρέ επαναλαμβάνεται κάποιες φορές ώστε να έχουμε (τώρα) τόσα καρέ όσα πεδία είχαμε στην πλεγμένη σάρωση. (Ο σωστός συγχρονισμός απαιτεί για κάθε τέσσερα καρέ ταινίας πέντε πλαίσια βίντεο, δηλαδή δέκα πεδία στην περίπτωση του NTSC, και τέσσερα πλαίσια βίντεο, δηλαδή οκτώ πεδία στην περίπτωση του PAL -αυτό δεν αλλάζει. Τώρα όμως, αντί πεδίων έχουμε ολόκληρα καρέ, επομένως θέλουμε δέκα καρέ προοδευτικής σάρωσης για υλικό NTSC και οκτώ για PAL).

De-interlacing με απλό line doubler:
Κάθε γραμμή σάρωσης επαναλαμβάνεται μία ακόμη φορά.

De-interlacing με line interpolator:
Οι ενδιάμεσες γραμμές υπολογίζονται από τις γειτονικές τους.
Το πρόβλημα του combing: Eαν το αντικείμενο που σαρώνεται κινείται πολύ γρήγορα, έτσι ώστε μέσα σε 1/60 (ή 1/50, στο PAL) έχει αλλάξει θέση σημαντικά, το field merging δεν είναι αποδοτικό αφού δημιουργεί μία συγκεχυμένη εικόνα (κάτω) αντίθετα, το line doubling είναι πιο αποδοτικό (επάνω).  Η συνδυασμένη χρήση τους ονομάζεται adaptive motion de-interlacing.
Η διαδικασία αυτή είναι σχετικώς απλή στην περίπτωση ενός stream PAL (με Pulldown 2:2) αλλά στην περίπτωση του Pulldown 3:2  πρέπει να διαχειριστούμε το επιπλέον πεδίο: Θυμηθείτε ότι το stream του MPEG-2 περιλαμβάνει όλες τις απαραίτητες οδηγίες: Ετσι η συσκευή γνωρίζει, πρώτον, ότι έχει να κάνει με υλικό που έχει προκύψει από φιλμ με Pulldown 3:2, και δεύτερον ποιά είναι τα "τρίτα" πεδία στην ακολουθία, οπότε η διαδικασία δεν κρύβει δυσκολίες, αν το player λειτουργεί σωστά... H επεξεργασία αυτή ονομάζεται invesre telecine (ΙVTC). Για να διατηρηθεί ο συγχρονισμός, η ακολουθία 3:2 πρέπει επίσης να διατηρηθεί σε επίπεδο καρέ (όπως και στο Progressive Pulldown 2:2). Τώρα κάθε καρέ πρέπει να επαναληφθεί δύο ή τρείς φορές ανάλογα με την θέση του.
Αναπαραγωγή prοgressive scanned βίντεο που προέρχεται από φίλμ με την τεχνική Pulldown 3:2:  O επεξεργαστής προσδιορίζει και αφαιρεί τα πεδία που έχουν προστεθεί κατά το Pulldownd 3:2 και επαναλαμβάνει τα πλαίσια σύμφωνα με την ακολουθία 3-2 ώστε να διατηρηθεί ο συγχρονισμός φίλμ/βίντεο. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται inverse telecine (ΙVTC)
Τέλος, ένας κορυφαίος επεξεργαστής που πραγματοποιεί σωστό inverse telecine, απαιτεί προσοχή στην λεπτομέρεια: Αν πραγματοποιεί field merging ή motion adaptive de-interlacing, η σειρά των πεδίων παίζει ρόλο.  Με την αφαίρεση του τρίτου πεδίου από την ακολουθία 3:2, αναδεικνύεται το γεγονός ότι η ακολουθία κάποιων πεδίων είναι λανθασμένη (αυτό με τις περιττές γραμμές έπεται εκείνου με τις άρτιες ενώ θα έπρεπε να προηγείται).  Αν η μνήμη του επεξεργαστή επαρκεί, τότε τα πεδία αποθηκεύονται και στην συνέχεια τοποθετούνται στην σωστή σειρά με βάση τις οδηγίες που περιλαμβάνονται στο bitstream του MPEG-2.
Αναπαραγωγή prοgressive scanned βίντεο που προέρχεται από φίλμ με την τεχνική Pulldown 3:2 λαμβάνοντας υπ'οψιν τις ανάγκες του motion adaptive de-interlacing:  O επεξεργαστής προσδιορίζει τις σωστές θέσεις των πλαισίων ώστε να διατηρείται η ακολουθία περιττών και άρτιων γραμμών σάρωσης και μεταθέτει τα πλαίσια αναλόγως.
ΠΗΓΕΣ:
1. Convergence in Broadcasting and Communications Media, John Watkinson, Focal Press.
2. DTV: The Revolution in Electronic Imaging, Jerry Whitaker, McGRaw Hill
3. The MPEG Handbook, John Watkinson, Focal Press.
4. Film Theory An Introduction, Robert Stam, Blackwell Publishers
5. How To Read A Film, James Monaco, Oxford University Press
6. Australia National Screen and Sound Archive.
7. De-interlacing Technology White Paper, Sigma Designs

Πρωτοσέλιδο | Αρχείο Νέων | Αρθρα | Τεχνολογία | HowTo | Δίσκοι | Links | Contact | Αbout


©Δημήτρης Σταματάκος/Ακραίες Εκδόσεις 2005
Σχετικά με το avmentor.gr (προβλήματα, παρατηρήσεις κ.λπ): webmaster@avmentor.gr Eπαφή με την σύνταξη (ύλη, σχόλια, ερωτήσεις κ.λπ): contact@avmentor.gr