关于去隔行的一些概念

1、什么是场

在介绍Deinterlacer去隔行处理的方法之前,我们有必要提一下关于交错场和去隔行处理的基本知识。

那么什么是场呢,场存在于隔行扫描记录的视频中,隔行扫描视频的每帧画面均包含两个场,每一个场又分别含有该帧画面的奇数行扫描线或偶数行扫描线信息,故分别叫奇数场或偶数场,也称上场或下场。

我们在实际拍摄时,若使用隔行扫描的格式作记录的话,比如标清中的PAL制,NTSC制,高清中50i,60i等,它们在信号记录时,总是会先扫描记录下场(偶数场)信号,再扫描记录上场(奇数场)信号;或者相反。如果先记录下场的,我们就说是下场优先(偶数场优先),反之叫上场优先(奇数场优先)。这样就导致了上场与下场的图像实际上是有一定时间位移之差的,所以这两场的图像在空间上是不能完全重合的,尤其在拍摄活动画面时,活动主体的位置往往会形成梳状条纹,如图所示。

图1-隔行扫描视频的1帧画面由不同时刻取样的上场和下场画面组成

图2-隔行扫描视频在画面中运动的部分出现梳状交错现象(放大示意图)

2、为什么要去隔行处理

在对影像做后期处理时,比如抠像等,若直接处理隔行扫描素材会产生边缘锯齿现象,导致画质下降。还有在隔行扫描数字格式转胶片和构建相对完美的逐行扫描视频时,每一格(帧)都需要无交错的高质量的画面,所以也需要对隔行片源视频进行去隔行处理。

图3-隔行扫描图像的奇偶场合并产生梳状条纹示意图

3、常见的去隔行处理方法和原理

去隔行处理就是通过一定手段,让原本因隔行扫描形成的交错帧显得不再交错,注意是“显得不再交错”而不是“还原”,因为理论上讲是无法复原为100%完整画面的,如此一来,其实去隔行的目的就是最大限度地去交错,所以两个概念也往往混称。

一般情况下,我们常见的去隔行处理方法有以下几种

(1)奇偶场直接合并

当画面中没有运动的时候,奇数场和偶数场的采样信息依然能直接合并为完整的一帧画面,如图所示。当然,这种情况少之又少,绝大多数情况下,画面中总是会有运动(否则就是照片了),所以这种模式几乎不会采用,不过它给我们提供了某种启示,在随后的运动遮罩合并模式中得到体现。

(2)场复制合并

最简单的一种解决方法就是仅保留单场,抛弃另一场,然后把该单场中的行进行复制组合为新的另一场,最后再合并为一帧。

图5-场复制模式减少梳状也带来锯齿

这样方法虽然大大减少梳状条纹的程度,但同时也会带来明显的锯齿现象,且画面的有效清晰度大大下降,因仅用了一半行数的画面信息。

(3)内插补点(大多数情况适用)

为了改善场复制模式带来的锯齿程度,同时得到相对快捷的处理速度,许多应用软件都使用内插补点的方法作为标准的去交错模式。

这种方法首先依然保留单场信息,然后丢弃另一场,接着通过内插补点的方法创建新的扫描线。与场复制不同的时,它更加智能,会经过计算保留场相邻的行间的信息来创建另一场。

图6-内插补点方式消除梳状也较少锯齿

如此处理,大大减少了场复制模式带来的锯齿现象,图像质量大幅提升。不过画面的有效信息依然被抽去了一半。

(4)场融合

为了增加画面的有效信息,可以把内插补点的方法加以延伸,就是分别把原画面的奇数场使用内插补点得到新画面,再把原偶数场使用内场补点得到另一个新画面,然后再把两个新得到画面各取一半合并起来,就便是所谓的场融合方法,也叫奇偶平均合并方法。

图7-场融合方式保留全部信息但也带来重影现象

这种混合奇偶两个图场的方法,可以大大降低突兀的锯齿现象,是去交错的有效方法之一,而且画面的有效信息扩大为全帧画面信息。不过副作用是画面会因为两中间帧混合导致画面模糊,运动剧烈的画面还会有重影现象。

在分析完了常见的几种去交错的方法与原理后,我们现在来看看FieldsKit Deinterlacer是如何应用和发展它们的。

原文发布于微信公众号 - 瓜大三哥(xiguazai_tortoise)

原文发表时间:2019-05-08

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