需要注意的常见视频压缩伪像

作者: Roger Morrison
创建日期: 20 九月 2021
更新日期: 21 六月 2024
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JPEG 有损压缩 离散余弦变换 DCT 一条视频讲清楚
视频: JPEG 有损压缩 离散余弦变换 DCT 一条视频讲清楚

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资料来源:Beror / Dreamstime.com

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视频压缩有时会导致被称为伪影的视觉异常,可以通过在编码管道中正确设置参数来避免这种情况。

所有视觉媒体均已压缩。电子介质的目的是以可打包格式存储信息。数字视频的质量,清晰度和保真度都取决于压缩产生的许多因素。传输速率,文件大小,源质量和源复杂性在视频压缩中都起着至关重要的作用,用于捕获,存储和显示视听媒体数据的硬件设备也是如此。视频伪像通常是指信号处理输出中的像差,在数字视频中,它们可能会分散注意力,在极端情况下,它们可能会破坏整个广播。尽管如此,它们的存在是有原因的,了解不同工件的独特功能可以帮助视频技术人员和工程师识别编码链中的弱点。这是现代数字视频中一些最常见的工件。 (有关视频质量的更多信息,请参见像素的暮色-将焦点转移到矢量图形。)

宏块

宏块是以各种广泛使用的视频格式(例如H.264和MPEG-2)进行图像处理的单位。宏块处理涉及一些数学方程式,这些方程式可以对彩色二次采样的图像进行拍摄,并通过一系列转换将其量化为编码数据。它的存在是为了提高编码效率,但可能会导致视频伪像,称为宏块错误。宏块伪影的视觉特征通常类似于高像素化图像的视觉特征,但具有更清晰定义的盒状像素组,在某种程度上类似于框架中错位的拼图块。

通常,宏块可归因于以下任何或所有因素:数据传输速度,信号中断和视频处理性能。电缆,卫星​​和互联网流媒体服务特别容易受到宏块的影响,因为它们的多通道传输基础结构通常需要过度的视频压缩。但是,伪像也有可能在不太拥塞的信号流中发生(尽管并不常见)。而且,尽管宏块仍然是常见的视频伪像,但高效视频编码(HEVC)逐渐将其淘汰,该技术利用创新的替代方法来宏块处理。

混叠

混叠描述了将信号处理的数据重构为受损输出的过程或效果。它主要影响时空媒体的各个部分,包括复杂且重复的模式,通常可归因于采样率不足。如果没有以适当的速率对信号源进行采样并且发生混叠,则可能会对帧中的图案产生奇怪的拖动效果。锯齿的视觉外观取决于光源的性质,但是其最常见的表现之一看起来像是通常所说的莫尔条纹。

为了描述这种现象,请想象两个相同的炉排彼此堆叠。如果对齐正确,您几乎不会注意到有两个,而不仅仅是一个。但是,如果旋转顶部炉排,即使只是旋转一点,炉排也将不再对齐。现在,未对齐的行和列会在以前只有一个简单而均匀的图案的情况下产生变形,从而形成易于波纹的偏移图案。别名的另一个类比可以是纺车中的自行车辐条。拍摄时以及足够快地转向时,有时看起来轮辐沿其实际转向的反方向旋转。这是因为捕获设备的采样率采样速度不够快,无法准确描绘车轮的旋转速度,从而在其位置产生了不同的视觉图案(或别名)。


梳理/隔行伪像

在开发现代渐进式视频之前,主要的广播视频扫描模式是隔行扫描的,今天仍在有限地使用。对于NTSC视频,最初意味着每帧525条交替扫描的视频行,每秒大约30帧。首先扫描奇数行,然后扫描偶数行,每个组(称为“场”)构成一帧的一半。由于场彼此交织,所以每个场都具有梳状外观。当场扫描的时间或模式被打乱时(通常通过帧速率转换),图像中会出现精巧的梳理伪像,这些伪像会非常微妙或分散注意力。

电影技术在早期的历史中两种突出的格式是电影和视频-两者的标准帧速率互不相同。如上所述,每秒30帧曾经或多或少是视频和电视的标准(在支持NTSC视频的地区),而胶片通常以每秒24帧的速度拍摄和放映。当将一种格式转移到另一种格式时,这会导致六帧差异的处理方式出现差异(此过程称为“电视电影”或“反向电视电影”)。为了解决这个问题,对复杂的时序调整(称为“下拉模式”)进行了标准化,以调整帧速率,同时尽可能减少质量损失。 (有关帧速率的更多信息,请参阅视频技术:将焦点从高分辨率转移到高帧速率。)

这些模式跳过或重复场以补偿输入和输出媒体之间的频率差异,这自然会导致部分帧或残留场产生梳状伪像。这些伪影在描绘运动的帧部分中最为明显,并且通常看起来像水平线尾随任何运动。有可以在一定程度上纠正隔行伪像的反梳化滤波器。

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结论

视频压缩科学每天都在发展,并且变得越来越有效。但是,只要存在各种编解码器,压缩方案和视频格式,它们之间的转换中也会出现伪像。新的视频技术将在转码过程中引起质量损失的新形式,以及解决这些问题的新解决方案。