注意すべき一般的なビデオ圧縮アーティファクト

著者: Roger Morrison
作成日: 20 9月 2021
更新日: 21 六月 2024
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The first launch of the AI-8 turbogenerator
ビデオ: The first launch of the AI-8 turbogenerator

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ソース:Beror / Dreamstime.com

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ビデオ圧縮により、アーティファクトと呼ばれる視覚的な異常が発生する場合があります。これは、エンコードパイプラインでパラメーターを適切に設定することで回避できます。

すべての視覚メディアは圧縮されています。電子媒体の目的は、パッケージ化可能な形式で情報を保存することです。デジタルビデオの品質、明瞭さ、忠実度はすべて、圧縮の結果として一般的に生じる多くの要因に依存します。オーディオビジュアルメディアデータのキャプチャ、保存、表示に使用されるハードウェアデバイスと同様に、伝送速度、ファイルサイズ、ソース品質、ソースの複雑さはすべてビデオ圧縮で重要な役割を果たします。ビデオアーティファクトは通常、信号処理された出力の異常を指し、デジタルビデオでは注意をそらすことができ、極端な場合はブロードキャスト全体を破壊する可能性があります。それにもかかわらず、それらは理由のために存在し、さまざまなアーティファクトのユニークな機能を理解することは、ビデオ技術者とエンジニアがエンコードチェーンの弱点を特定するのに役立ちます。以下は、最新のデジタルビデオで最も一般的なアーティファクトの一部です。 (ビデオ品質の詳細については、ピクセルのトワイライト-フォーカスをベクターグラフィックスにシフトするを参照してください。)

マクロブロッキング

マクロブロックは、H.264やMPEG-2など、広く使用されているさまざまなビデオ形式の画像処理の単位です。マクロブロック処理には、カラーサブサンプリングされた画像を取得し、一連の変換を介してそれらをエンコードデータに量子化する数式が含まれます。エンコードの効率化のために存在しますが、マクロブロッキングエラーとして知られるビデオアーティファクトが発生する可能性があります。マクロブロッキングアーティファクトの視覚的特性は、多くの場合、高度にピクセル化された画像の視覚的特性に似ていますが、フレーム内の配置ミスのパズルピースに多少似た、より明確に定義されたボックスのようなピクセルグループを備えています

通常、マクロブロッキングは、データ転送速度、信号の中断、ビデオ処理のパフォーマンスのいずれかまたはすべての要因に起因する可能性があります。ケーブル、衛星、およびインターネットストリーミングサービスは、特にマルチブロック伝送インフラストラクチャが過度のビデオ圧縮を必要とするため、マクロブロッキングに対して特に脆弱です。ただし、アーティファクトは、それほど混雑していない信号フローでも発生する可能性があります(ただし、それほど一般的ではありません)。また、マクロブロックは一般的なビデオアーティファクトのままですが、マクロブロックプロセスの革新的な代替手段を利用する高効率ビデオコーディング(HEVC)によって段階的に廃止されています。


エイリアス

エイリアシングは、妥協した出力に再構築された信号処理データのプロセスまたは効果を説明します。ほとんどの場合、複雑で反復的なパターンを含む空間的および時間的メディアのセグメントに影響を与え、通常は不十分なサンプリングレートに起因します。ソースが適切なレートでサンプリングされず、エイリアシングが発生すると、フレーム内のパターンに奇妙なドラッグ効果が生じる可能性があります。エイリアシングの視覚的外観はソースの性質に依存しますが、その最も一般的な症状の1つは、一般にモアレパターンと呼ばれるもののように見えます。

この現象を想像するために、2つの同一の格子が積み重ねられていることを想像してください。適切に配置されていれば、1つだけでなく2つあることに気づくでしょう。しかし、上部の火格子を少しでも回転させると、火格子は整列しなくなります。現在、行と列の位置がずれていると、以前は単純で均一なパターンだった場所に歪みが生じ、波打つ傾向があるオフセットパターンが作成されます。エイリアシングのもう1つのアナロジーは、スピニングホイールの自転車スポークです。撮影時、および十分な速さで回転すると、スポークが実際の回転と逆方向に回転しているように見える場合があります。これは、キャプチャデバイスのサンプリングレートが、ホイールの回転速度を正確に描写するのに十分な速さでサンプリングせず、その場所に異なる視覚パターン(またはエイリアス)を作成するためです。

櫛歯/インターレースアーティファクト

最新のプログレッシブビデオが開発される前は、主要なブロードキャストビデオスキャンモードはインターレース方式でしたが、現在でもまだ使用が制限されています。 NTSCビデオの場合、当初は、1秒間に約30フレームで、525フレームのビデオを交互にスキャンしていました。奇数行が最初にスキャンされ、偶数行が2番目にスキャンされると、各グループ(「フィールド」と呼ばれる)がフレームの半分を構成します。フィールドは互いにインターレースするため、各フィールドは櫛のような外観をしています。また、フィールドスキャンのタイミングまたはパターンが(通常はフレームレート変換によって)中断されると、コーミングアーティファクトが画像に表示され、非常に微妙または非常に気が散ることがあります。


映画技術の初期の歴史における2つの著名な形式は、フィルムとビデオでした。どちらも標準フレームレートが異なっていました。前述のように、フィルムは一般に1秒あたり24フレームで撮影および投影されていましたが、1秒あたり30フレームはビデオおよびテレビ(NTSCビデオをサポートする地域)の標準でした。これにより、1つのフォーマットが他のフォーマットに転送されたときに、6フレームの差で何が行われるかについて矛盾が生じました(「テレシネ」または「逆テレシネ」として知られるプロセス)。これに対処するために、複雑なタイミング調整(「プルダウンパターン」と呼ばれる)が標準化され、目立った品質損失をできるだけ少なくしてフレームレートを調整しました。 (フレームレートの詳細については、ビデオ技術:高解像度から高フレームレートへのフォーカスのシフトを参照してください。)

これらのパターンは、入力メディアと出力メディア間の周波数の差を補正するためにフィールドをスキップまたは繰り返します。これにより、部分フレームまたは残留フィールドから櫛状のアーティファクトが自然に生じます。これらのアーティファクトは、動きを表すフレームの部分で最も顕著であり、多くの場合、動きに追従する水平線のように見えます。インターレースアーティファクトをある程度修正できるデコーミングフィルターがあります。

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結論

ビデオ圧縮の科学は日々進化し、ますます効率的になっています。ただし、コーデック、圧縮スキーム、ビデオ形式の多様な範囲が残っている限り、それらの間の変換で発生するアーティファクトもあります。新しいビデオ技術は、トランスコードプロセスでの新しい形式の品質損失と、それらに対処する新しいソリューションを生み出します。