Da bi shvatili kako je video pohranjen i kako se prikazuje, moramo malo zakoračiti u prošlost i pogledati jednu vrlo zastarjelu tehnologiju: katodnu cijev televizije. Da ne ulazimo previše u fiziku, cijev je veliki komad stakla u kojem nema zraka. Unutra se nalazi katoda koja emitira elektrone kada se zagrije (to je razlog zašto treba malo vremena da vam se pojavi slika na televiziji, katoda prvo mora biti zagrijana na odgovarajuću temperaturu da bi emitirala elektrone). Također je tu i jako elektromagnetsko polje koje ubrzava elektrone prema prednjem dijelu cijevi, a koristi se i da bi se pozicionirala elektronska zraka (mnogo se elektrona šalje prema prednjem dijelu cijevi). Prednji dio cijevi je prevučen fosfornim premazom i kada ga pogode elektroni, emitirat će se svjetlo na drugoj strani (to je strana na kojoj vi sjedite). Ispod možete vidjeti shemu CRT ekrana.
Kako su prvi TV-i bili crno-bijeli jedna elektronska zraka je bila dovoljna. Sada, da bi prikazali sliku morate je iscrtati preko cijelog ekrana pa elektronska zraka mora proći preko cijelog ekrana. To se zove frekvencija osvježavanja (refresh rate). Frekvencija osvježavanja se odabirala prema frekvencijama električnih mreža: Sjeverna Amerika i dio Japana koriste 60 Hz, Europa, Srednji Istok i dijelovi Azije koriste 50 Hz. Ovo je rezultiralo borbom 2 TV sistema:
NTSC: National Television Standard Committee. Ironično je dobila nadimak Never The Same Color jer ne možete naći dvije NTSC slike koje izgledaju isto. NTSC ima 525 horizontalnih linija od kojih se otprilike može vidjeti 487 linija i ima frekvenciju osvježava 60 Hz interlaced (poslije ćemo govoriti o tome).
PAL: Phase Alternating Line. PAL ima 625 horizontalnih linija od kojih se može otprilike vidjeti 540 i ima frekvenciju osvježavanja 50 Hz interlaced.
Kada su TV-i prvi puta došli na tržište, tehnologija kojom bi se iscrtalo 525 ili 625 linija 60 odnosno 50 puta u sekundi je bila previše skupa i nije bila pristajala masovnom tržištu. Pomišljalo se da se smanji frekvencija osvježavanja, ali to je zahtijevalo jako komplicirane strujne krugove pa se i od toga odustalo. Ali, ljudski mozak ionako pokrete koje imaju manje od 60 (50) sličica u sekundi vidi glatko. Zato su inženjeri dobili ideju: što ako iscrtamo svaku drugu liniju za vrijeme jednog prolaza, a drugu polovicu za vrijeme drugog prolaza). To bi značilo da trebamo samo 25 odnosno 30 iscrtavanja u sekundi (što je značilo da bi TV postaje koristile manje bandwidtha, pa bi imali više postaja u istom frekvencijskom području), a ljudsko oko će tu sliku još uvijek vidjeti kao fluidno kretanje. Ideja dijeljenja slike na dva dijela je postala poznata pod nazivom interlacing, a razdvojene slike kao polja (fields). Grafički gledano polje je slika kojoj je svaka druga linija crna (ili bijela, što vam se više sviđa). Da bi ste si to bolje mogli predočiti evo vam slika:
Za vrijeme prvog prolaza gornje polje se iscrtava na ekranu. Kao što možete vidjeti iscrtava se prva, treća, peta linija itd. te se nakon iscrtavanja svake linije elektronska zraka pomiče ulijevo i počinje iscrtavati slijedeću liniju.
Slika izgleda kao da je gledate kroz češalj (combing effect). Sada kada čujete da ljudi govore da imaju interlacing artefakte znate o čemu govore.
Sada kada su sve neparne linije iscrtane elektronska zraka putuje na gornji lijevi dio ekrana i počinje iscrtavati parne linije. Kako je potrebno neko vrijeme da fosfor prestane emitirati svjetlo te je ljudski mozak je prespor umjesto dva polja ćemo vidjeti kombinaciju oba polja, tj. originalnu sliku.
Kada su TV-i konačno dobili boju interlacing tehnologija je ostala ista, ali je bila potrebna malo sofisticiranija katodna cijev. Umjesto emitiranje jedne elektronske zrake, emitiraju se 3 elektronske zrake, crvena, zelena i plava. Kada postavite točke različitih boja dovoljno blizu jedne drugoj, ljudsko oko više neće više neće vidjeti pojedine točke nego jednu točku, a boje će se adirati i dobit će se nova boja. Ispod možete vidjeti shemu kolor CRT TV-a.
TV-i koriste aditivni kolor sistem da bi prikazali razne boje.
U NTSC svijetu prelazak na boju je zahtijevao još jednu promjenu: frekvencija struje je morala biti malčice spuštena sa 60 Hz na 59.97 Hz (što je rezultiralo frekvencijom osvježavanja od 29.97 slika u sekundi) da bi se prilagodio bojama - to je razlog zašto danas imamo čudne framerate-ove u NTSC-u.
Prije nego što pogledamo kako snimaju filmove u Hollywoodu, bacimo pogled na PC monitore. Tradicionalni PC CRT ekrani se dosta razlikuju od TV ekrana. Kada je PC prvi put došao na tržište konačno je bilo moguće iscrtati cijelu sliku u jednom prolazu - također poznato kao progressive scanning (scanning jer elektronska zraka "skenira" svaku liniju slijeva nadesno). Rani PC monitori su podržavali interlaced modove, ali visoki kontrast i svijetle pozadine su zadavali glavobolje, tako da možemo biti sretni da velika većina današnjih ekrana ne podržava interlaced mod. Danas svi PC ekrani iscrtavaju sliku ovako:
Neki moderni TV ekrani podržavaju progressive scanning mod. Ovi modeli su jako rijetki i zahtijevaju da ih se "hrani" drukčijim signalom jer tradicionalni načini spajanja VCR-a, DVD-a ili kamera na TV ne podržava progresivne slike. LCD i plazma ekrani mogu jedino iscrtavati progresivne slike - kada im date interlaced sliku potrebni su neki tehnički trikovi da bi prikazali prihvatljivu sliku. Te tehnike se obično odnose na deinterlacing.
Kao što se možda sjećate stariji TV-i su imali cijevi koje nisu bile ni približno ravne. Kako je sve kompliciranije iscrtati geometrijski točnu sliku, što se ide dalje od centra cijevi (točka gdje elektronska zraka ide ravno na fosforni sloj bez devijacije), čak ni danas nećete vidjeti cijelu cijev, zadnjih par inča su skriveni iza okvira TV-a. To je razlog zašto oba formata imaju više linija nego što možete vidjeti, ostatak liniji će uvijek ostati sakriven. Ali te linije se ipak koriste: TV kanali prenose tekstualne stranice u te linije, one mogu sadržavati signale koje poremete automatski gain kontroler vašeg VCR-a (Macrovision analogna zaštita od kopiranja) itd.
Prije nego što uđemo u deinterlacing postoji par stvari o tome kako se snimaju filmovi, a koje bi trebali znati.
Većina filmova koji se šalju u kino su snimani na materijalu sličnom onom kojeg koristimo u tradicionalnoj fotografiji. U sekundi se naprave 24 slike. Tako bi, teoretski, mogli snimiti film sa svojim fotoaparatom, problem je jedino to što bi morali mijenjati film svake 1 ili 1.5 sekunde (i fotoaparati obično ne podržavaju snimanje 24 slike u sekundi :-). Kada gledamo filmove u kinu, gledamo 24 slike (također poznate kao frameove) u sekundi. Ali kada kupimo te filmove na VHS-u ili DVD-u da bi ih gledali na TV-u, onda imamo problem. PAL ekrani zahtijevaju 25 slika u sekundi i svaka slika mora biti razdijeljena u dva polja. Ali kako 25 nije puno više od 24, ono što se radi u PAL zemljama je to da se uzme originalnih 24 fps (frames per second) film koji se ubrza na 25 fps. To znači da glasovi i muzika imaju veću visinu i da je film nešto kraći, ali tu razliku je jako teško zamijetiti.
Sada pogledajmo što je sa NTSC-om. Ovdje trebamo 29.97fps. Ovdje ubrzavanje filma ne dolazi u obzir jer bi razlika u brzini bila prevelika da to ljudi ne bi opazili. Zato se ovdje, nakon što se frameovi podjele u polja, određena polja ponavljaju da bi se postigao viši framerate. Ustvari 4 framea su pretvoreni u 10 polja kao na slici ispod:
Kako možete vidjeti iz slike, protivno onom što ste mogli misliti, proizlazi da viši framerate ne daje fluidnije kretanje - baš suprotno NTSC prikaz je malo trzav jer se neka polja prikazuju dvaput (prvo polje framea 2, i drugo polje framea 4).
Na TV-u to i nije toliki problem jer loša kvaliteta nas sprečava da bi primijetili da nešto nije u redu. Ali stvari se mijenjaju kada pređemo na "progresivni" svijet.
Da bi prikazali stvari progresivno vaš ekran ili playback uređaj nekako mora pretvoriti interlaced sliku u progresivnu. Najlakši način da se to postigne je spajanje polja.
Od 10 polja spojite prva dva polja zajedno da bi rekonstruirali frame 1, onda treće i četvrto za frame 2. Ali ako spojite peto i šesto polje nećete dobiti ni frame 2 ni frame 3. To i nije tako strašno ako nema promjene iz framea 2 u frame 3, ali ako se kamera miče moći ćete vidjeti "češalj" efekt na slici. A može biti i gore. Zamislite da je rez između dva framea te da frame 3 prikazuje potpuno drugu sliku od framea 2. Ako spojite polje jedne scene sa poljem druge scene dobit ćete katastrofu. Zato, jednostavno spajajući polja u frameove ne samo da bi dobili 2 od 5 framea koja su poremećena, nego također imamo 29,97fps sliku umjesto originalnog frameratea filma. Sada, ako znamo kako taj proces izgleda možemo napravit "undo" jednostavno zanemarivajući duplicirana polja. Taj proces se zove IVTC - InVerse TeleCine (prema tome proces umetanja dupliciranih polja se zove Telecine).
Sada kada smo shvatili princip IVTC-a možemo malo detaljnije preći na deinterlacing. Da prikažemo opet problem:
Prvo imamo dva polja iz interlaced scene:
Kao što možete vidjeti nisu vidljivi interlacing artefakti. Sada odgovarajući frame:
Unatoč lošoj kvaliteti JPEG-a možete vidjeti da su vidljive neke interlacing crte, pogotovo na mladićevoj odjeći i rukama.
Ovdje je jedan još gori slučaj gdje imamo jedno polje iz jedne scene a drugo polje iz druge scene:
A sada odgovarajući frame:
Kao što vidite, to je nešto što ne želimo doživjeti. Ono što je također interesantno je veličina tih slika. Ova lijevo je triput veća od ostalih, a i dalje izgleda lošije.
Ovo također objašnjava zašto pohranjivanje interlaced slika u progresivnom modu nije dobra ideja. Linije zauzimaju mnogo mjesta.
VCD i većina MPEG-4 codeca (osim XviD-a) podržavaju samo progresivni sadržaj. Stoga spremanje nečeg što je interlaced kao ova slika lijevo koristeći takvu tehniku kompresije nije vrlo uspješno i zato radije koristimo druge načine pretvaranja interlaced materijala u progresivni nego da samo spajamo dva polja u frame.
MPEG-2 i MPEG-4 imaju specijalni interlaced mod. U tom modu sve linije iz jednog polja su uzete (prazne linije su ispuštene) i kompresirani na taj način koji čuva mnogo bitova koji bi inače bili potrošeni na kompresiju ispuštenih linija.
Zadnji komentar na screenshotove: Pošto je ovo uzeto sa interlaced DVD izvora i spremljeno u interlaced modu screenshotovi polja su morali biti razvučeni na njihovu originalnu veličinu (zapamtite da u interlaced modu kodiramo samo prave linije, a izostavljamo prazne) - u stvarnosti polja bi bila polovica vertikalne veličine framea.
Sada kada smo si vizualno predočili problem pogledajmo na moguća rješenja. Kao što je prikazano, uzimanje dva polja i spajanje u frame nije uvijek moguće. Ovo je posebno točno kada se susrećete sa sadržajem koji je uređivan dok je već bio u interlaced modu (to je također problem kada pokušavate napraviti IVTC, npr. anime filmovi koji su rezani nakon telecininga što rezultira gotovo nerješivim IVTC problemima).
Brzi i jednostavan način da bi riješili interlacing problem je da uzmemo sadržaj polja, resizeamo polja na veličinu punog framea (zapamtite da polje ima dvostruko manju vertikalnu rezoluciju nego frame) i izbacimo svako drugo polje. Ova metoda je npr. korištena kada odaberete Separate Fields u GordianKnotu. Ali kako polje ima samo polovicu vertikalne rezolucije framea, time bi se odrekli polovine vertikalne rezolucije.
Sada pogledajmo različite tehnike deinterlacinga:
Weave: Uzima dva uzastopna framea i spaja ih u frame. Ovo duplo smanjuje framerate, ali ne rješava gorenavedene probleme, frame koji ima polja iz dvije scene izgleda kao u našem problemu.
Blending: Uzima 2 uzastopna framea, resizea ih na veličinu framea, pa ih stavlja jedan preko drugog. Ako nemamo pokreta ovo izgleda savršeno, ali čim ima kretanja sve počinje izgledati neprirodno i neizoštreno, te može ostavljati "sablastan trag".
Bob: U bobu se povećava svako polje do veličine framea te se prikazuje dvaput. Kako prvo i drugo polje ne počinju na istoj poziciji (prisjetite se da krećemo od linije 1 za polje 1 i od linije 2 za polje 2) slika se lagano trza gore-dolje što se može primijetiti kao lagano treperenje u stacionarnim scenama.
>> BACK