Если вы когда-либо смотрели старое видео и замечали горизонтальные полосы или мерцание, значит, столкнулись с интерлейсингом. Деинтерлейсинг же – процесс устранения этих самых артефактов. Он делает изображение более плавным и четким.
Если вам интересно, как современные видео обретают свою безупречную четкость (особенно при восстановлении старых записей), читайте дальше, а мы все расскажем.
Что такое деинтерлейсинг?
Деинтерлейсинг – метод преобразования интерлейсного видео в прогрессивный формат. Он берет видео, снятое или транслированное посредством развертки, где чередующиеся строки кадра отображаются поочередно, и превращает его в более чистое и плавное изображение – без мерцания и полос.
История деинтерлейсинга
Вот как развивался деинтерлейсинг с момента его появления.
Ранние годы (1930-1950-е)
Интерлейсинг изначально проецировался для уменьшения нагрузки на пропускную способность. Разделяя кадры на два поля (четные и нечетные строки), первые телевизоры показывали непрерывное движение, пусть и с весьма и весьма ограниченными ресурсами.
Эпоха стандартного телевидения (1960-1990-е)
Интерлейсинг в период с 60-х по 90-е стал стандартом для SDTV. Он практически повсеместно использовался в форматах NTSC и PAL. Отметим, что большая часть контента того времени была чересстрочной, поэтому старые записи, как правило, требуют деинтерлейсинга. По крайней мере на современных экранах.
Переход к прогрессивной развертке (1990-2000-е)
С появлением HDTV и цифровых форматов прогрессивная развертка (показ полных кадров) вытеснила интерлейсинг. Полностью. Как результат: обеспечение куда более четкого и плавного изображение на новых дисплеях.
Современный деинтерлейсинг (2000-е – настоящее время)
С оцифровкой архивного контента появились продвинутые методы деинтерлейсинга. Это, например, инструменты вроде FFmpeg и решения на основе ИИ. Они улучшают качество видео и устраняют артефакты чересстрочной развертки.
ИИ в деинтерлейсинге (2020-е и далее)
Современные ИИ-алгоритмы обеспечивают превосходное качество, – особенно в сложных сценах, предсказывая недостающие данные между полями. Генеративная технология сейчас очень активно применяется для реставрации видео.
Как работает деинтерлейсинг с технической точки зрения
В чересстрочном видео каждый кадр разделен на два поля: четные и нечетные строки. Сначала выводятся вторые, затем – первые. Причем настолько быстро, что глаз воспринимает все как цельное изображение.
Однако на современных экранах (или при высоком разрешении) эти самые «разделенные» поля становятся чересчур заметными. Особенно в динамичных сценах.
Деинтерлейсинг объединяет оба поля в один полный кадр с прогрессивной разверткой, где все строки отображаются одновременно. У него существуют разные методы – как простые, так и сложные, но цель всегда одна: преобразовать чересстрочное видео так, чтобы то хорошо смотрелось на современных экранах.
Использование деинтерлейсинга в различных сценариях
Вот как дейнтерлейсинг применяется в зависимости от задач и контекста.
Прямые трансляции
В прямых эфирах (спортивных или новостных, например) используют подвид деинтерслейнга типа motion-adaptive («адаптивный к движению», решает для каждого кадра, как лучше его обработать) и motion-compensated («с компенсацией движения», предсказывает движение от кадра к кадру), чтобы обеспечить плавное воспроизведение в сценах с быстрым движением.
Конвертация DVD/SD-видео
При обработке старых DVD применяют методы в духе Yadif или Bwdif, чтобы преобразовать видео для современных прогрессивных дисплеев.
• Yadif (Yet Another Deinterlacing Filter) – пожалуй, самый известный и широко используемый алгоритм с открытым исходным кодом. Основная идея – использовать информацию не только из одного кадра, но и из соседних (предыдущего и следующего) для более точного построения пропущенных строк.
• Bwdif (Bob Weaver Deinterlacing Filter) – более новый алгоритм. Использует другой подход, более простой, но при этом по-прежнему эффективный. Например, применяет фильтр на основе вейвлет-преобразования для интерполяции пропущенных строк. Также всегда создает один полный кадр из каждого поля, удваивая частоту кадров.
Реставрация фильмов
Для восстановления старых кинолент или видеоматериалов, где важна точность, задействуют ИИ-деинтерлейсинг. Работает это так, что алгоритмы восполняют недостающие детали в чересстрочных полях, улучшая итоговое качество.
Стриминг
Сервисы навроде Netflix или YouTube обычно используют MP4 или иные современные форматы (скажем, AVIF), которые по умолчанию работают с прогрессивной разверткой. Однако для старого контента на новых устройствах может применяться и деинтерлейсинг.
Почему дейнтерлейсинг настолько важен
Современные дисплеи в основном прогрессивные. Они отображают целый кадр, а не разбитые поля, как в чересстрочном видео. Если воспроизводить такой контент без деинтерлейсинга, появятся артефакты: «рваность» картинки, размытость. И особенно это будет заметно динамичных сценах.
Дейнтерлейсинг же устраняет эти проблемы, делая видео четким и плавным. Так что он практически обязателен при работе с устаревшим контентом. Ну или системами вещания.
Методы деинтерлейсинга
Существует несколько способов деинтерлейсинга видео, каждый со своими плюсами и минусами. Выбор метода абсолютно субъективен, однако среди наиболее распространенных вариантов можно выделить следующие:
• Weaving. Самый простой метод. При нем два поля объединяются в один кадр. Работает быстро, но может вызывать артефакты – особенно в динамичных сценах.
• Blending. В этом случае поля «усредняются», что уменьшает эффект мерцания. Может привести к потере детализации и размытию изображения.
• Motion Adaptive Deinterlacing. Метод анализирует движение в видео и применяет деинтерлейсинг выборочно. Если движения нет, поля просто объединяются. А если обнаруживается, алгоритм адаптируется, чтобы минимизировать артефакты. Результаты получаются лучше, чем при использовании базовых методов.
• Motion Compensated Deinterlacing. Более продвинутая версия предыдущего метода. Не просто обнаруживает движение, а пытается его предсказать. Способ считается одним из лучших, но требует значительных вычислительных ресурсов.
Сложности в применении деинтерлейсинга
Деинтерлейсинг – это, конечно, сложно. Одна из главных его проблем – валидная обработка движения. Когда объекты перемещаются в интерлейсном видео, два поля фиксируют разные моменты времени, что при объединении может создавать визуальные ошибки – собственно, артефакты. Они могут проявляться в виде рваных или зубчатых краев в движущихся участках картинки.
Справедливости ради отметим, что адаптивный/компенсированный деинтерлейсинг помогает уменьшить дефекты, но требует больших вычислительных мощностей.
Деинтерлейсинг в современных видеоформатах
С переходом на видео высокой четкости (4K и выше) чересстрочный контент стал встречаться реже. Однако если вы работаете с архивными записями или трансляциями (особенно в стандартном разрешении) вам все еще могут попасться чересстрочные форматы.
1. Деинтерлейсинг в FFmpeg
FFmpeg – один из самых популярных инструментов для обработки видео с мощными фильтрами. Предлагает высокую степень персонализации и кастомизации – независимо от того, оцифровываете ли вы старые кассеты или конвертируете DVD.
Подойдет и для того, и для другого.
Принцип работы FFmpeg использует фильтры в лице Yadif и Bwdif для деинтерлейсинга кадров во время конвертации.
Лучшая область применения Восстановление и конвертация интерлейсного видео, включая DVD и VHS.
Методы деинтерлейсинга Yadif, Bwdif, Motion-Adaptive.
Плюсы Гибкость настройки, поддержка пакетной обработки, работа со множеством форматов.
Минусы Может быть сложным для новичков и требовательным к ресурсам – по крайней мере для больших файлов.
2. Деинтерлейсинг в MP4
MP4 – универсальный формат, используемый для онлайн-трансляций и воспроизведения медиа. Используемый, отметим, достаточно широко. Деинтерлейсинг в MP4 обычно выполняется на этапе кодирования или воспроизведения, – в зависимости от ПО, плеера.
Принцип работы Деинтерлейсинг выполняется при кодировании или воспроизведении с помощью VLC или QuickTime.
Лучшая область применения Платформы для стриминга (YouTube, Netflix), мобильные устройства.
Методы деинтерлейсинга Деинтерлейсинг при воспроизведении (например, VLC) или инструменты для кодирования – HandBrake, FFmpeg.
Плюсы Высокая совместимость с устройствами. Обычно выполняется автоматически при воспроизведении.
Минусы Зависит от медиаплеера. Для наилучшего результата может потребоваться перекодирование.
3. Деинтерлейсинг в AVIF
AVIF предназначен для высокоэффективного сжатия видео, – обычно с прогрессивной разверткой. Отметим, что ри работе с устаревшими форматами может потребоваться предварительная обработка.
Принцип работы Устаревшие записи с чересстрочной разверткой обрабатываются перед кодированием в AVIF.
Лучшая область применения Сжатие видео с минимальными артефактами в максимальном разрешении.
Методы деинтерлейсинга Предварительная обработка чересстрочного контента с помощью инструментов вроде FFmpeg.
Плюсы Отличное сжатие, редко требует деинтерлейсинга для современного контента.
Минусы Не подходит для прямого использования с чересстрочным контентом. Требуется предварительная обработка.
4. Деинтерлейсинг в MKV (Matroska)
MKV – контейнерный формат, часто используемый для архивирования видео высокого качества. Качество деинтерлейсинга здесь зависит от кодеков и медиаплеера, применяемого для воспроизведения.
Принцип работы Деинтерлейсинг выполняется во время воспроизведения в VLC или Kodi.
Лучшая область применения Хранение чересстрочного видео. Например, с DVD. Или с Blu-ray.
Методы деинтерлейсинга Встроенные функции плееров (VLC, Kodi) или внешние конвертеры. HandBrake – самый очевидный пример.
Плюсы Поддержка широкого спектра кодеков, включая так называемые lossless-форматы.
Минусы Качество деинтерлейсинга сильно зависит от кодека и плеера.
5. Деинтерлейсинг с использованием ИИ-инструментов
ИИ-деинтерлейсинг находится на «переднем крае» реставрации видео. Генеративные инструменты предсказывают и восстанавливают недостающие строки, обеспечивая превосходные результаты, – по сравнению с традиционными методами.
Принцип работы ИИ анализирует движение между кадрами и восстанавливает интерлейсированные области, создавая четкое изображение.
Лучшая область применения Сложные сцены с быстрым движением, проекты по высококачественной реставрации.
Методы деинтерлейсинга Topaz Video AI, DaVinci Resolve с ИИ-плагинами.
Плюсы Высокое качество. И особенно для сцен с активным движением.
Минусы Требуется высокая вычислительная мощность. Технология еще развивается – находится в «зачаточном» состоянии
Современные ИИ-деинтерлейсеры (тот же Topaz Video AI), предлагают ускорение до 8x – за счет ресурсов GPU, что позволяет эффективно обрабатывать материалы даже в 4К.
Однако пакетный деинтерлейсинг и операции апскейлинга могут занимать значительное время: в некоторых случаях до 50 минут на 1 минуту видеозаписи.
Заключение
Деинтерлейсинг – важный процесс для преобразования старых видеоформатов в современные стандарты. И независимо от того, занимаетесь ли вы реставрацией домашних видео или полноценно работаете в сфере видеопроизводства, использование различных методов техники, поможет выбрать оптимальный подход для решения конкретно ваших задач.
Пробуйте, экспериментируйте, выбирайте. Мы же готовы обеспечить вас всеми необходимыми расходными материалами для съемочного процесса, которые вы найдете на нашем сайте kinosklad.ru.