Contenuto
- macroblocking
- aliasing
- Pettinare / intrecciare artefatti
- Nessun bug, nessuno stress: la tua guida passo passo alla creazione di software che ti cambia la vita senza distruggere la tua vita
- Conclusione
Fonte: Beror / Dreamstime.com
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La compressione video a volte può provocare anomalie visive note come artefatti, che possono essere evitate con parametri impostati correttamente nella pipeline di codifica.
Tutti i supporti visivi sono compressi. Lo scopo di un supporto elettronico è di archiviare le informazioni in un formato impacchettabile. La qualità, la chiarezza e la fedeltà del video digitale dipendono tutte da una serie di fattori che generalmente derivano dalla compressione. La velocità di trasmissione, la dimensione del file, la qualità e la complessità della sorgente svolgono tutti un ruolo vitale nella compressione video, così come i dispositivi hardware utilizzati per acquisire, archiviare e visualizzare i dati multimediali audiovisivi. Gli artefatti video si riferiscono generalmente a aberrazioni nelle uscite elaborate dal segnale e nel video digitale, possono essere fonte di distrazione e in casi estremi possono distruggere un'intera trasmissione. Tuttavia, esistono per un motivo e la comprensione delle caratteristiche uniche di diversi artefatti aiuta i tecnici e gli ingegneri video a identificare i punti deboli nella catena di codifica. Ecco alcuni dei manufatti più comuni nei moderni video digitali. (Per ulteriori informazioni sulla qualità video, vedi Twilight of the Pixel - Spostare la messa a fuoco su grafica vettoriale.)
macroblocking
Un macroblocco è un'unità di elaborazione delle immagini in vari formati video ampiamente utilizzati, come H.264 e MPEG-2. L'elaborazione di Macroblock implica equazioni matematiche che acquisiscono immagini sottocampionate a colori e, attraverso una serie di trasformazioni, le quantizzano in dati codificati. Esiste per motivi di efficienza di codifica, ma può causare artefatti video noti come errori di macroblocco. Le caratteristiche visive degli artefatti del macroblocco sono spesso simili a quelle delle immagini altamente pixelate, ma con gruppi di pixel più chiaramente definiti, simili a scatole, che in qualche modo assomigliano a pezzi di puzzle fuori posto nella cornice.
In genere, il macroblocco può essere attribuito a uno o tutti i seguenti fattori: velocità di trasferimento dei dati, interruzione del segnale e prestazioni di elaborazione video. I servizi di streaming via cavo, via satellite e Internet sono particolarmente vulnerabili ai macroblocchi, poiché la loro infrastruttura di trasmissione multicanale spesso richiede una compressione video eccessiva. Tuttavia, è possibile che gli artefatti si verifichino anche in un flusso di segnale meno congestionato (anche se non è così comune). E sebbene il macroblocco rimanga un artefatto video comune, viene gradualmente eliminato da HEVC (High Efficiency Video Coding), che utilizza alternative innovative ai processi di macroblocco.
aliasing
L'aliasing descrive il processo o l'effetto dei dati elaborati dal segnale ricostruiti in un output compromesso. Colpisce principalmente i segmenti di media spaziali e temporali che includono modelli intricati e ripetitivi e di solito possono essere attribuiti a frequenze di campionamento insufficienti. Se una sorgente non viene campionata alla frequenza corretta e si verifica un aliasing, può provocare uno strano tipo di effetto di trascinamento sui pattern all'interno del frame. L'aspetto visivo dell'aliasing dipende dalla natura della fonte, ma una delle sue manifestazioni più comuni sembra quella che viene comunemente definita un modello moiré.
Per immaginare questo fenomeno, immagina due griglie identiche sovrapposte l'una all'altra. Se allineato correttamente, noterai a malapena che ce ne sono due e non solo uno. Ma se ruoti la griglia superiore, anche solo di poco, le griglie non si allineano più. Ora, le righe e le colonne disallineate creano distorsioni laddove prima esisteva un modello semplice e uniforme, creando modelli di offset che tendono a fuoriuscire. Un'altra analogia per l'aliasing potrebbe essere raggi della bici in una ruota che gira. Quando viene filmato e quando gira abbastanza velocemente, a volte sembra che i raggi stiano ruotando nella direzione opposta alla loro svolta effettiva. Questo perché la frequenza di campionamento del dispositivo di acquisizione non sta campionando abbastanza rapidamente per rappresentare con precisione la velocità di rotazione della ruota, creando un diverso modello visivo (o alias) al suo posto.
Pettinare / intrecciare artefatti
Prima che venisse sviluppato il moderno video progressivo, si intrecciava la modalità di scansione video di trasmissione dominante, che è ancora oggi in uso limitato. Per i video NTSC, ciò significava inizialmente 525 linee di video a scansione alternata per frame a circa 30 frame al secondo. Con le linee dispari scansionate per prime e le linee pari per secondo, ogni gruppo (chiamato "campo") costituiva la metà di un fotogramma. Poiché i campi si intrecciano tra loro, ogni campo ha un aspetto a pettine. E quando il tempismo o il modello della scansione del campo viene interrotto (di solito mediante la conversione della frequenza dei fotogrammi), nella figura compaiono artefatti di pettinatura che possono essere molto sottili o molto fastidiosi.
I due formati di spicco nella storia della tecnologia cinematografica erano film e video, entrambi con frame rate standard che differivano l'uno dall'altro. Come detto sopra, 30 fotogrammi al secondo erano più o meno lo standard per video e televisione (nelle regioni che supportavano il video NTSC) mentre il film veniva generalmente girato e proiettato a 24 fotogrammi al secondo. Ciò ha causato una discrepanza su cosa si farebbe con la differenza di sei frame quando un formato è stato trasferito all'altro (un processo noto come "telecine" o "telecine inversa"). Per far ciò, sono state standardizzate complesse regolazioni di temporizzazione (chiamate "modelli di pulldown") per regolare i frame rate con la minima perdita di qualità evidente. (Per ulteriori informazioni sulla frequenza dei fotogrammi, vedere Tecnologia video: spostamento della messa a fuoco dall'alta risoluzione alla frequenza dei fotogrammi elevata.)
Questi pattern saltano o ripetono i campi per compensare la differenza di frequenza tra i supporti di input e output, che si traduce naturalmente in artefatti a forma di pettine dai frame parziali o dai campi residui. Questi artefatti sono più evidenti in porzioni della cornice che descrivono il movimento e spesso sembrano linee orizzontali che trascinano qualsiasi movimento. Esistono filtri per la rimozione del pettine che possono correggere gli artefatti intrecciati in una certa misura.
Nessun bug, nessuno stress: la tua guida passo passo alla creazione di software che ti cambia la vita senza distruggere la tua vita
Non puoi migliorare le tue capacità di programmazione quando a nessuno importa della qualità del software.
Conclusione
La scienza della compressione video si evolve ogni giorno e sta diventando sempre più efficiente. Ma finché rimarrà una vasta gamma di codec, schemi di compressione e formati video, ci saranno anche artefatti che si verificano nella conversione tra di loro. La nuova tecnologia video genererà nuove forme di perdita di qualità nei processi di transcodifica, nonché nuove soluzioni per affrontarle.