Video Majstor > Škola video kompresije > Filtri i filtriranje videa

Filtri i metode filtriranja videa
Osnovne stavri o filtrima i filtriranju videa

Preprocessing i postprocessing filtriranje

Preprocessing filtri

Preprocesing filtriranje je primena bilo kojeg filtra direktno pred enkodiranje. Video se frejm po frejm propušta kroz filter i tako filtrirani (izmenjeni) frejmovi se redom predaju enkoderu koji enkodira novi video zapis. Cilj preprocessing filtriranja je da se napravi neka izmena videa koja nam je potrebna. Na primer preprocesing filtrima, možemo ublažiti šum, doterati boje, promeniti dimenzije slike, dodati logo, nalepiti subtitl u sliku, primeniti neki efekat itd.

Post-processing filtri

Postprocessing filtriranje je primena bilo kojeg filtra pri puštanju (reprodukciji) videa. Dekoder čita video zapis i frejm po frejm ga predaje filtru koji na određeni način pravi izmene na slici i zatim je prosledjuje na prikazivanje na ekran. Svrha postprocessing filtra je da poboljšaju prikaz videa ili da dodaju neki efekat, prikažu subtitl iz posebnog subtitl fajl itd. Najčešće primenjivani postprocessing filtri su deblocking, deringing, prikaz subtitla...

Da li se isti filter može koristiti i u preprocessingu i postprocessingu?

U principu koriste se iste metode ali razlika je u tome što su preprocessing filtrri ugrađeni u programe za video kompresiju a postprocessing filtri su ugradjeni u dekodere i plejere. 

Filtri za poboljšavanje slike

Denoise

Denoise je filter za ublažavanje šuma i "prljavštine" sa "prljave" slike. Denoise filtriranje se obično obavlja u preprocessingu, jer se ublažavanjem šuma, slika pojednostavljuje i omekšava pa je enkoderu lakše da postigne snažniju video kompresiju.

Spatial denoise filtri

To su denoise filtri koji uklanjaju šum u pojedinačnom frejmu. Ovi filtri određuju šta je šum na osnovu neprirodne razlike u boji pixela koji su u dodiru. Naime, u prirodi nema suviše naglih promena u bojama, pa je na osnovu prevelike razlike u boji moguće utvrditi koja boja je šum. Spatial denoise filtri tim pixelima ublažavaju boju i izjednačavaju je sa bojom susednih pixela i tako smanjuju nečistoću slike. Slika ujedno deluje mekše pa je enkoderu lakše da postigne snažniju kompresiju.

Temporal denoise filtri

To su denoise filtri koji uklanjaju nečistote na osnovu poređenja razlika među frejmovima koji su u dodiru. Ako je neki pixel izrazito drugačije boje nego na prethodnom i sledećem frejmu onda je lako zaključiti da je to šum. Temporal filter tada izjednačava boju tog pixela sa njegovom bojom na prethodnom i sledećem frejmu. Tako postiže ublaživanje šuma i smanjivanje treperanja.
Temporal filtri najviše pomažu kada je u pitanju video koji je sniman lošom video opremom, pomoću oštećenih kablova itd.

Deblocking

Deblocking je najčešće korišćena vrsta postprocessing filteriranja. Deblocking filter služi da uklanja blocking sa slike. Blocking je ružna pojava kvadratića na slici koja se dešava kod loše kompresovanog videa. Deblocking filter  je naravno, najznačajniji onda kada puštate loše kompresovan video. Za novi H.264 format videa predviđeno je da se uvek pri reprodukciji obavlja deblocking, tako da je deblocking sada obavezno prisutan uvek kod svih savremenih dekodera. DivX dekoder takođe po defaultu ima uključen deblocking pa zbog toga prikaz videa u oficijelnom DivX plejeru obično izgleda lepše nego u drugim plejerima.

Deringing

Deringing filter je još jedan od najčešće korišćenih postprocessing filtra. Ringing je vrsta ružnih pojava koji se pojavljuju na slici prilikom puštanja videa. Ringing se vidi kao pojava senke ili aure oko bridova objekata na slici. Najviše se primeti kod videa koji je enkodiran sa loše podešenim enkoderom.

Resize filteri (resize metode)

Kada radite resize (menjate dimenzije slike), u programima uvek morate uneti nove dimenzije tj. novu rezoluciju ali takođe možete birati kojom metodom će se obaviti resize. U masovnoj upotrebi su samo tri metoda: bilinear, bicubic i lanczos.

uvecanje dimenzijasmanjenje dimenzijaNa slici desno je prikazan primer uvećavanja slike za 300% sa svakim od popularnih filtera.
Slika označena sa "none" prikazuje kako bi izgledalo uvećanje od 300% kada ne bi bio primenjen nikakav resize filter.
Obratite pažnju da je sa Bilinear metodom slika najmutnija. Sa bicubic metodom je mnogo lepša ali je blago hrapavija od rezultata Lanczos3 metode.



Na slici levo prikazan je primer smanjenja slike na 50% od njene originalne veličine.
Obratite pažnju da je kod smanjivanja slika razlika u rezultatima pojedinih metoda, skoro potpuno neprimetna.

Kada je potreban precizan resize metod a kada nije?

Neki resize metodi  su manje a neki više precizni. Precizniji filtri daju vizuelno lepšu sliku ali takva slika sadrži više detalja i teže ju je kompresovati. Detaljnija slika zahteva veći bitrate.
Manje precizni filtri daju malo mutniju sliku. Mutnija slika malo lošije izgleda ali je jednostavnija i lakše ju je kompresovati pa se u tom slučaju može postići snažnija kompresija.
Pri uvećavanju preciznost je veoma bitna dok je kod smanjivanja skoro nebitna.
Kao i kod odabira ostalih parametara i kod resize filtera je najbolje prvo sa kratkim isečkom snimka napraviti nekoliko proba i videti koji vam se rezultat najviše svidja.

Bilinear

Za smanjivanje slike ovaj filter je u većini slučajeva najbolji izbor.
Pri uvećavanju, ovaj filter najviše zamućuje sliku pa nije dobar. 
Za kompresiju sa veoma malim bitrateom (na primer kod videa namenjenog za internet) bilinear metoda  pomaže da postignete što jaču kompresiju.
U slučajevima videa sa jako mnogo šuma i prljavštine, ovaj filter ponekad daje najprihvatljiviji rezultat jer njegovo blago zamućivanje smekšava nepoželjne pojave sa slike pa slika može biti prijatnija za gledanje.

Bicubic

Bicubic filter je precizniji od bilinear filtra i pruža detaljniju sliku. Za uvećavanje dimenzija obično daje lepši rezultat od bilinear filtra.
U većini slučajeva ovo je dobar filter za uvećavanje jer pruža dobar balans između preciznosti i zamućivanja.
Na slici smanjenoj sa ovom metodom se obično ne primećuje razlika u odnosu na bilinear.

Lanczos (Lanczos3)

Lanczos je je još precizniji od bicubic metode. Sa njim se obično dobija lepša i oštrija slika.
Ponekad, može dati lošiji rezultat ukoliko slika sadrži dosta "prljavštine" jer i takve detalje čini preciznijom.
Ovaj filter je obično najbolji uz kompresiju sa većim bitrateom (veći kvalitet - slabija kompresija).
Pri kompresiji sa veoma malim bitrateom ova metoda može biti loša jer je enkoderu teže da postigne snažnu kompresiju sa detaljnom slikom. Tada dolazi do nepoželjnih pojava kao što je na primer ringing.

Lanczos4

Lanczos4 je još malo precizniji ali pri malom bitrateu prouzrokuje još malo više nepoželjnog ringinga. Retko se koristi.

Postoji li i drugi resize filtri osim ovih?

Postoji još nekoliko resize metoda ali se manje koriste i manje su poznati. Nemojte korsitite tehnike koje nisu navedene osim ako ne znate šta se sa njima postiže. Preporučujemo da za resize uvek izaberete jedan od četiri gore nabrojana filtra.

De-interlace filtri (metode de-interlaceovanja)

Linear blending

Linear blending je obično najbolji deinterlace filter za korišćenje u preprocessingu kada interlaced video želite deinterlaceovati i enkodirati kao progressive. Ovaj filter ne pravi komplikacije, obično daje najlepšu sliku i olakšava posao enkoderu.

Weave

Weave je deinterlaced metod koji u stvari ne radi ništa. Prikazuje odjednom i top (gronji/neparni) i bottom (donji/parni) field. Weave stvara frame zbrajanjem dva fielda ali pri tome ne vrši nikakvo filtriranje. Jednostavno neparne linije ostaju neparne i ne menjaju se, parne linije ostaju parne i ne menjaju se. Ono što je različito u odnosu na pravi interlaced prikaz je to što se fieldovi ne prikazuju u različitim vremenskim trenucima jedan po jedan nego po dva odjednom.
Kod weave metoda uglavnom se kod pokrenih delova slike pojavljuju vodoravne linije nalik na češalj.

Bob

Prikazuje svaki field kao frejm tako što udvostručuje framerate (broj prikazanih frejmova u sekundi). Pri tome se ne primenjuje nikakvo napredno filtriranje nego se field jednostavno razvuče preko cele površine slike. Pošto field-ovi inače imaju dvostruko manji broj vodoravnih linija, pri ovakvom "razvlačenju" dobija se slika sa dvostruko manjim brojem pixela po visini. Naravno zbog tga se gubi oštrina.
Jednostavno rečeneo, pošto je framerate udvostručen, prikaz pokreta je prirodniji i mekši ali je slika mutnija zbog prepolovljenog broja linija u svakom frejmu.
Ponekad ga zovu "Progressive scan" mada je to tehnički netačno, zbog nekih razliika.

Postoje li druge de-interlace metode osim ovih?

Postoji još nekoliko poznatih de-interlace metoda, ali nema potrebe da ih objašnjavamo. Objasnili smo one koje su najzanimljivie jer sa njima možete postići sve što vam može zatrebati.

Prepolovljavanje rezolucije kao De-interlace metod

Ako se vertikalna rezolucija (visina slike) umanji za tačno 50% tada se field (poluslika) 1 i field 2 praktično stapaju u jedan frejm. To ujedno znači da je obavljen i deinterlace pa nije potrebno koristiti još i poseban deinterlace filter. Nedostatak ove metode je što prepolovljavanjem rezolucije, gubite i oko 50% oštrine slike. Prednost je što na ovaj način možete obaviti de-interlace čak i u programima koji nemaju ugrađene de-interlace filtre.
Na primer, ako je video pomoću TV kartice snimljen u rezoluciji 384x576 tada ga pri enkodiranju možete resajzovati na 384x288 i tretirati ga kao Progressive. Na konačnom rezultatu neće biti znakova inerlaced videa.

Kako smanjivanje rezolucije utiče na interlaced video?

U principu što više smanjite rezoluciju to su znakovi interlaced videa manje vidljivi. Kada smanjujete rezoluciju za otprilike polovinu ili za još više tada se skoro ne mogu primetiti nikakvi ostaci interlaced videa. Znači kod velikog smanjivanja slike (na primer kada pripremate video za mobilne telefone), de-interlace filtriranje verovatno nije potrebno.

Filtri za primenu efekata i ostalo

Grain, Film effect (filmski grain)

Kod nekih dekodera ovaj filter se zove Grain, kod nekih, film grain. kod DivX dekodera ovaj filter se naziva Film effect.
Grain su zrnca koja dodaju osećaj prirodne hrapavosti slike. Kreatori nekih videa su preterali sa filtriranjem ili sa kompresijom pa slika deluje prejednostavno i nerealno čisto. U takvim situacijama, Grain filter može pomoći da film dobije realističniji prikaz i da deluje oštrije.
Ovaj filter najviše pomaže kod mutnih snimaka. Kada gledamo mutnu sliku naše oko stalno pokušava da sliku nekako izoštri a pošto je nemoguće, oči se brzo zamore. Kada se filmu doda grain, zrnca deluju oštro i naše oči više ne pokušavaju da izoštre i gledanje postaje prijatnije.

Filtri za prikaz subtitla

Ovi filtri su obično ugrađeni u plejere i nemaju poseban naziv. Oni služe da učitaju subtitl iz posebnog subtitl fajla i prikažu ga preko slike na ekranu. Obično se ovi filtri mogu podesiti tako da izaberete položaj subtitla na ekranu, željeni font, veličinu slova, boju slova, debljinu obruba itd.
 video majstor, 25.9.2009
Vrati se na početnu stranicu