Pewnego razu, podczas przeglądania archiwum z dość specyficznej instalacji (szybko przesuwająca się prostopadle do obiektywu taśma produkcyjna) zostałem zapytany, dlaczego podczas odtwarzania wszystko wygląda dobrze, natomiast przy oglądaniu pojedynczych klatek widać specyficzne ząbki na przesuwających się elementach? Taki efekt poddawał pod wątpliwość sensowność zamontowania kamer, które na obiekcie się znalazły, gdyż uzyskane nagranie nie spełniało wymagań stawianych przez klienta a mających pomóc w ustaleniu powodu zacinania się tejże taśmy.

Szybki rzut oka w kartę katalogową kamery, rubryka system skanowania, a tam napisano: 2:1, międzyliniowe. I to w zasadzie wszystko wyjaśnia. Klient uzyskał satysfakcjonującą, uproszczoną odpowiedz, tu zaś postaram się pokrótce opisać genezę tego zjawiska.

Skanowanie międzyliniowe.

Sygnał wyjściowy wzmiankowanej powyżej kamery (i każdej innej z tym samym systemem skanowania) tworzony jest w specyficzny sposób. Mianowicie obszar matrycy „dzielony” jest na poziome linie: nieparzyste (1, 3, 5…) i parzyste (2, 4, 6…). Kamera generuje 25kl/s. Dla wytworzenia jednej klatki w takiej kamerze potrzebne jest dwukrotne przeskanowanie przetwornika: raz linii nieparzystych, raz parzystych. Z prostego rachunku wynika więc, że skanowanie odbywa się 50 razy na sekundę (25*2). Po każdym przeskanowaniu uzyskujemy półobraz. Dopiero dwa złożone półobrazy stanowią pełnowartościową klatkę. Proces konwersji nazywa się deinterlacing.

Problem „poząbkowania” obrazu na pojedynczej klatce wynika z faktu, że pomiędzy skanowaniem linii nieparzystych i parzystych istnieje niewielka różnica w czasie. Teraz wystarczy sobie wyobrazić jak naświetlany jest przetwornik w chwili, gdy prostopadle do osi obiektywu porusza się obiekt. Dla linii nieparzystych będzie on w pozycji X, dla parzystych X+pewna odległość (zależna od prędkości poruszania się obiektu). Jeżeli teraz złożymy te dwa półobrazy, to uzyskamy pełną klatkę, jednakże wyraźnie widać na niej będzie wspomnianą różnicę w położeniu (i stąd ząbki).

Czy można uniknąć tego niekorzystnego efektu? Oczywiście tak. Po pierwsze można zastosować deinterlacing nieco bardziej skomplikowany, niż zwykłe zsumowanie półobrazów. Metod jest wiele, ich łączenie pozwala uzyskiwać zadowalające efekty, jednak z jednej strony jest to pewna interpolacja pociągająca za sobą spadek ogólnej ostrości oraz dodatkowe niepożądane efekty (np. „duchy”), z drugiej zaś układy elektroniczne realizujące takie założenia są droższe.

Po drugie można zastosować kamery z przetwornikiem, którego system skanowania określany jest jako…

Skanowanie progresywne.

Tu sprawa jest prosta: w przeciwieństwie do skanowania międzyliniowego w przetwornikach tego typu odczyt odbywa się jednorazowo dla całej klatki, rząd po rzędzie. Problem przesunięcia obiektu między półobrazami nie istnieje. Skąd więc w ogóle pomysł na takie „utrudnianie” życia, skoro można za jednym zamachem przeskanować całą matrycę i dostać pełną klatkę bez żadnych kombinacji?

Sam pomysł na skanowanie międzyliniowe (bądź z przeplotem – z ang. interlaced scan) wywodzi się z początków istnienia odbiorników telewizyjnych. Nie był oczywiście fanaberią szalonych inżynierów, tylko pewnym kompromisem wynikającym z ówczesnych ograniczeń technicznych. Jak łatwo zauważyć, jeden półobraz potrzebuje dwukrotnie mniejszego pasma w porównaniu z pełną klatką, a kiedyś było to istotne. Dodatkowo im mniejsze pasmo, tym mniej skomplikowany (a więc i tańszy) cały system przetwarzania obrazu. Postęp technologiczny zniwelował te mankamenty.

Może zainteresują Cię również poniższe wpisy: