Standard telewizyjny a PC - problem przeplotu.

 

   Gdy powstawała telewizja uzyskanie "wysokich" rozdzielczości w kineskopach było prawie niewykonalne. Aby zapewnić dobrą jakość odbioru przyjęto że obraz powinien mieć rozdzielczość 625 linii (PAL), z czego na obraz wykorzystuje się  576  linii reszta nie była wykorzystywana przez telewizor (patrz Margines obrazu) na obraz lecz się "marnowała". Obecnie częścią z tych wolnych linii przesyłane są dodatkowe informacje np. teletekst.

   Aby wyświetlić tak wysoką na owe czasy rozdzielczość posłużono się sztuczką, stosowaną wcześniej w technice filmowej : każda klatka wyświetlana jest dwukrotnie, przy czym za pierwszym razem wyświetlane są tylko nieparzyste linie obrazu a za drugim parzyste. W efekcie monitor musiał być w stanie wyświetlić niewiele ponad 250 linii, przy odświeżaniu 50Hz (50 ramek na sekundę) Efekt ten nazywa się przeplotem.

    Liczba pikseli jednej klatki w pionie odpowiada liczbie linii obrazu PAL (576), natomiast liczba pikseli w jednej linii zależy od tego czy mamy do czynienia z pikselami kwadratowymi (768) czy prostokątnymi. (720) Piksel prostokątny ma wymiary 1.067 szerokości piksela kwadratowego, wysokość jest jednakowa ( pomnóżmy więc 720*1.067=768.24). Szerokość obrazu do jego wysokości ma się jak 4:3, czyli jak 768 do 576. Wartość 720 jest czysto umowna i przyjęta jako międzynarodowy standard telewizji cyfrowej.

Oprócz pełnej rozdzielczości PAL istnieją także rozdzielczości zwane połówkowym rozmiarem PAL (358x288) oraz ćwiartkowym rozmiarem (178x144)

Niektóre programy umożliwiają także rejestrację w innych rozdzielczościach np.:

     Gdy wychwytujesz jedną klatkę z "żywego" obrazu wideo powstaje obrazek będący złożeniem dwóch kolejnych półobrazów. Dwa kolejne półobrazy przedstawiają różną od siebie o 1/50 sekundy sytuację, jeśli obraz szybko się poruszał to w efekcie dostaniemy obrazek którego pewne elementy (te dynamiczne) będą przesunięte lekko od siebie. Każde 288 linii (parzyste i nieparzyste) to jeden półobraz

W efekcie dostaniemy taki o to obraz:

a) półobraz pierwszy ooooooooooo   oooXoXoXooo   ooooooooooo

b) półobraz drugi     ooooXXXoooo   ooooooooooo   ooooooooooo

c) złożone dwa półobrazy    ooooooooooo ooooXXXoooo oooXoXoXooo ooooooooooo  ooooooooooo ooooooooooo

 

 

Gdy obiekt jest nieruchomy nic się nie zmienia. Podczas ruchu obiektu powstaje charakterystyczny grzebyk na jego krawędziach  jak widać na przykładowym obrazie 

     Większość programów do komputerowej obróbki wideo oferuje funkcje usuwania jednego półobrazu z wychwyconej klatki (deinterlace). Proces ten polega na usunięciu co drugiej linii obrazka i zastąpieniu powstałych luk sąsiednimi liniami. Inaczej mówiąc oba półobrazy stają się identyczne. Bardziej rozbudowane programy zamiast kopiować linie sąsiednie, w miejsca linii pustych generują linie powstałe w wyniku uśredniania kolorów z sąsiednich linii.

     W pierwszym przypadku w zasadzie otrzymujemy jakość niewiele lepszą jak byśmy nagrywali w rozdzielczości 1/2 PAL ale mamy dużo większą objętość materiału wideo na dysku.

    W drugim przypadku i tak powstaje efekt zamazania szybko poruszających się obiektów (nazywany często "ghost efect" - efekt "ducha"). Jest to problem trudny do usunięcia. Niemal wszystkie rejestratory cyfrowe, karty telewizyjne itp. posiadają ten efekt. Efektu tego nie będą miały materiały nagrane w:

• materiale uzyskanym z cyfrowej kamery DV -obraz będzie tam już odpowiednio dopasowany.
• nagraniach na zwykłych magnetowidach - obraz nagrywany i wyświetlany jest z przeplotem.
• nagraniach na autonomicznych rejestratorach cyfrowych gdzie nagrywane są nie klatki(25 na kamerę w przeciągu sekundy) lecz półobrazy (50 na kamerę w przeciągu sekundy), a także obraz wyświetlany jest na telewizorach z przeplotem

Innym sposobem jest nagrywanie w rozdzielczości 1/2 PAL w efekcie eliminujemy "niepotrzebne" linie, a uzyskana jakość jest zbliżona do urządzeń klasy VHS (VHS dla koloru ok. 250 linii)

Załóżmy że rejestrujemy teraz 2 klatki (25/sekundę) czyli 4 półobrazy, oznaczymy sobie półobraz pierszy1.1 półobraz drugi 1.2, półobraz trzeci 2.1, półobraz czwarty 2.2. ( X.Y - gdzie X określenie kolejności klatki, Y - określenie kolejności półobrazu ) Prawidłowo wyświetlony obraz powinien być w kolejności:

1.1 ; 1.2; 2.1; 2.2 - w tym przykładzie wyświetli się film składający się z 4 półobrazów następujących po sobie w odstępach 1/50 sekundy) i to jest właściwa kolejność wyświetlania i rejestracji. Obraz będzie ostry i łagodny dla oka.

Teraz gdy obraz zarejestrowano niewłaściwie  (nie zgodnie ze swoją kamerą) to w efekcie otrzymamy:

1.2; 1.1; 2.2; 2.1 tu będzie obraz rozmyty dlatego ze jeśli sobie wyobrazisz piłkę lecącą w prawo to w powyższym przykładzie na każdej z następujących po sobie półobrazach będzie się przemieszczać w prawo, tu ta piłeczka w pierwszym położeniu będzie bardziej w prawo czyli na drugim półobrazie się cofnie (w lewo), potem z początkowej fazy przeskoczy aż do końcowego położenia i znów wróci w lewo. obraz będzie drgał i straci ostrość!!!

Przeplotem więc nazywamy kolejność w jakiej zapisywane są linie obrazu.

 Niestety często nie ma możliwości określenia który półobraz jest pierwszy. O ile podczas domowych nagrań możemy posłużyć się metodą prób to obraz rejestrowany przez systemy telewizji przemysłowych nie da się wypróbować. W systemach tych przeplotu albo wcale się nie eliminuje - w przypadku konieczności można go później obrabiać doświadczalnie dobierając kolejność ramek ; albo stosuje się algorytmy przeplotu równo uśredniające różnice pomiędzy liniami - nieco większe rozmycie obrazu.

Przy nagrywaniu poklatkowym np. 6 klatek na sekundę każda każda klatka może mieć inną kolejność półobrazów ze względu na to że niektóre klatki są pomijane i zależy na który półobraz jako pierwszy natrafi rejestrator.

Podczas cyfrowego przetwarzania obrazów które zarejestrowane zostały z magnetowidu czy innych urządzeń VHS, lub z telewizji występują problemy z marginesami. W obrazie na komputerze pojawią się pionowe po bokach lub poziome na górze i na dole zakłócenia obrazu, których nie widać na ekranie telewizora. Wielu ludzi dopatruje się  w tym awarii lub złej konfiguracji czy złych sterowników swego urządzenia, czy też winny oprogramowania. Nic bardziej błędnego. W rzeczywistości te zakłócenia występują na telewizorze jednak nie są wyświetlane!!! i dlatego ich nie widać!!!Nazywa się to Margines Obrazu!!!Dopiero cyfrowa rejestracja takiego obrazu pozwala na zobaczenie pełnej klatki!!! wraz z krawędziami które są pomijane przez odbiornik TV.

 

Oprogramowanie w urządzeniach do cyfrowej rejestracji kamer przemysłowych w większości posiada już wbudowane funkcje eliminacji przeplotu jak i odpowiednio przycinają obraz aby uniknąć poszarpanych fragmentów na krawędziach ekranu.