Frame/field vervormingen

Er zijn vervormingen of flitsen/trillingen in beeld zichtbaar, door foutieve framerate conversie of fouten in de field rendering. Hieronder meer informatie over de mogelijke issues van Framerate conversie vervormingen, en meer informatie over fields (Wat zijn fields) en de mogelijke Field issues.

FRAMERATE CONVERSIE VERVORMINGEN

Het kan zijn dat de video beeldvervormingen en haperingen vertoond door framerate conversies. Deze conversies worden toegepast bij het werken in verschillende framerates of het vertragen of versnellen van video in de montage. Meer informatie over frames, framerates en conversies zie 2.10 Framerate conversie haperingen. Voor deze framerate conversies zijn verschillende methoden, elk met hun eigen voor en nadelen. Deze methoden zijn ruwweg onder te verdelen in deze 3:

  1. Frame Sampling of Frame Step: Dit is de meest simpele methode. Hierbij wordt gekeken naar het verschil in het aantal frames in 1 seconde van de bron en wat het resultaat moet zijn. Er worden dan frames herhaald om naar een hogere framerate te gaan, of frames overgeslagen om naar een lagere framerate te gaan. Voordeel: het is heel snel. Nadeel: de beweging is niet meer zo constant als die was in het origineel. Zie dit voorbeeld van een 25fps naar 30fps conversie
  2. Frame Blending of Frame Mix: Deze methode doet precies hetzelfde als de Frame Sampling of Frame Step, maar probeert herhalende frames of overgeslagen frames te verdoezelen, door opeenvolgende frames te mengen. In het voorbeeld hierboven van de 25fps naar 30fps conversie, wordt bij een herhalend frame het beeld van het frame ervoor, én van het frame erna bij gemengd. Voordeel: het is nog steeds heel snel, en al iets vloeiender dan de eerste methode. Nadeel: Bij snellere bewegingen zie je de 2 frames heel duidelijk door elkaar gemixt. Alsof je scheel kijkt. Dit wordt ook wel “Ghosting” genoemd. Zie hiernaast een voorbeeld van frame 116 en 117 die gemixt worden.
  3. Motion Vector, Optical Flow, Fluid Motion, ….: Dit zijn een paar verschillende namen voor verschillende framerate conversie methodes, waarbij met behulp van bewegingsdetectie er compleet nieuwe frames berekend worden. Deze methodes proberen te herkennen hoe kleuren en vormen schuiven door beeld, en proberen dat in de nieuwe framerate na te bootsen. Voordeel: Dit geeft de mees vloeiende resultaten. Nadeel: Kost veel meer rekenkracht van de computer en er kunnen rare beeldvervormingen in de bewegingen ontstaan. Dit worden ook wel ‘Artifacts’ genoemd. Zie een voorbeeld, waarbij het linker originele frame herberekend wordt aan de rechter kant. Kijk wat er bijvoorbeeld bij het logo gebeurt.

Probeer allereerst framerate conversies te voorkomen, zoals uitgelegd in Framerate conversies in het productieproces. Bij versnellingen en vertragingen; werk met verdubbelingen of halveringen. Hierdoor wordt in een heel constant ritme een aantal frames herhaald of weggelaten, wat het minst storend is bij het bekijken van de video. Dus 2x, 4x of 8x zo snel of langzaam. Bijvoorbeeld met deze percentages, waarbij 100% de originele snelheid is: 25%, 50%, 100%, 200%, 400% 800%. Probeer als laatste ook de verschillende framerate conversie methodes uit, en kies de methode met het beste resultaat voor dat beeld materiaal. Zie de handleiding of de helpfunctie van jouw montagesoftware voor meer informatie over mogelijke instellingen omtrent de verschillende framerate conversie methoden.

WAT ZIJN FIELDS

Video is niets anders dan het snel achter elkaar weergeven van losse afbeeldingen; de frames. De snelheid waarop dat gebeurd wordt de framerate genoemd. Meer uitleg hierover zie Wat is framerate. Er zijn een paar soorten framerates als officiële Vastgestelde videostandaarden binnen de broadcast en de film industrie. Bij deze standaarden wordt altijd een getal genoemd; het aantal frames per seconde. Maar er wordt ook na het getal een ‘p’ of ‘i’ genoemd. De ‘p’ staat voor ‘progressive’; Hier gaat het om ‘hele frames’. Het frame bevat volledig, van boven naar beneden, van links naar rechts 1 beeld. Dit hebben we eerder genoemd; 1 beeld wordt een frame genoemd. Maar dat is niet helemaal waar, want 1 frame bevat niet altijd maar 1 beeld. Dat is bij ‘interlacing’ het geval (aangegeven met een ‘i’); Een frame is namelijk weer opgebouwd uit beeldlijnen. Een beeldlijn is 1 horizontale rij van pixels. Dus een videobestand met een resolutie van 1920x1080 heeft 1080 beeldlijnen, met elke beeldlijn 1920 pixels naast elkaar. De video-industrie heeft gekozen om lijn-om-lijn twee verschillende frames te verwerken. Dit wordt ‘interlacing’ genoemd en daar komt de ‘i’ dus vandaan. Alle even genummerde lijnen bevatten een beeld; dus lijn nummer 2, 4 ,6, 8, 10, enz. En alle oneven genummerde lijnen bevatten een beeld; dus lijn nummer 1, 3, 5, 7, 9, 11, enz. 1 zo’n beeld, wordt een ‘field’ genoemd. Zo ziet het er uit wanneer twee beelden als 2 fields ‘geïnterlaced’ worden in 1 frame:

 

In dit voorbeeld is te zien dat twee opeenvolgende beelden van de bron video/opname samen geweven worden in 1 frame. Als je inzoomt zie je dat op de even genummerde beeldlijnen frame 116 is verwerkt, en frame 117 op alle oneven genummerde lijnen. Je ziet de losse fields lijn om lijn alleen in de gedeelten van de video waar beweging is. Alles wat stil staat, heeft niet die duidelijk lijn om lijn structuur. Hieruit kan je dus duidelijk opmaken dat in geval van interlaced opname, de ene helft van de beeldlijnen ook daadwerkelijk iets eerder geregistreerd wordt dan de andere helft. Men spreek hier over ‘Field Dominance’; welk field wordt als eerst geregistreerd of weergegeven. Om het nog moeilijker te maken zijn hierin ook twee standaarden. 1) ‘Upper Field First (UFF)’ ook wel ‘Top Field First’ genoemd; de even genummerde beeldlijnen worden eerst geregistreerd of weergegeven, en daarna de oneven. En 2) ‘Lower Field First (LFF)’ ook wel ‘Bottom Field First’  genoemd; de oneven genummerde beeldlijnen worden eerst geregistreerd of weergegeven, en daarna de even. Deze techniek is onder andere in het leven geroepen om hoge framerates van 50fps (PAL, Europa) of 59.94fps (NTSC, Amerika) weer te geven in een lagere bandbreedte. Daarnáást konden de oude beeldbuizen niet zoveel verversingen per seconde aan. Want 50i houdt dus in dat er 25 frames per seconde weergegeven worden, maar in ieder frame zitten 2 fields; eerst wordt de ene helft van het frame weergegeven, dan de tweede. Dat is dus maar 25fps, maar tóch een verversing van 50Hz. Deze interlacing kan alleen wel verschillende issues veroorzaken. Hieronder worden deze Field issues uitgelegd.

FIELD ISSUES

Door verkeerde toepassing van interlacing, kunnen de volgende 3 zichtbare issues in beeld ontstaan:

 

  1. Er zijn deïnterlacing sporen zichtbaar. Bij deïnterlacing worden de interlaced frames omgezet naar progressive frames. Voor weergave op een computer scherm of smartphone is dit bijvoorbeeld nodig, omdat deze schermen ‘progressive’ weergeven, en geen interlaced video ondersteunen. Elk field wordt dus omgerekend naar een nieuw frame. Maar elk field heeft natuurlijk maar de helft aan beeldlijnen met beeld informatie. De overige helft aan beeldlijnen moet er dus ‘bij bedacht’ worden. Er zijn goede technieken in de omloop, waarbij de deïnterlacing zó goed wordt uitgevoerd, dat het vrijwel niet zichtbaar is. Maar de meest simpele methode kan wél zichtbare sporen nalaten; de ‘Duplicate Field’ deïnterlacing. Hierbij worden de beeldlijnen van het field gewoon gedupliceerd, wat een heel kartelig resultaat geeft bij scherpe randen, zoals hieronder te zien is. Probeer zo mogelijk in de montage software een betere deïnterlacing methode te kiezen. Of probeer deïnterlacing van interlaced bronmateriaal te vermijden, door de montage én export instellingen op dezelfde interlaced framerate als het bronmateriaal in te stellen. Kijk in de handleiding of de helpfunctie van jouw montagesoftware voor uitleg hoe dat moet. Vermijd verder gebruik van slecht gedeïnterlaced bronmateriaal. Interlaced frame bron: Gedeïnterlaced frame met de ‘Duplicate Field’ methode.

  2. Fields worden verkeerdom weergegeven. Hierdoor trillen en haperen (jittering) alle bewegingen enorm. Daarbij kunnen ook soortgelijke issues ontstaan omtrent kartelingen bij scherpe randen, zoals hierboven omschreven. Deïnterlacing kan een oplossing zijn maar, zoals boven omschreven, wordt de helft van de beeldlijnen per frame weggegooid. Dus dit is niet optimaal. Het échte probleem zit in het feit dat de montage software het bron materiaal verkeerd interpreteert/behandelt. Probeer in de montage software in te stellen hoe het bronmateriaal geïnterpreteerd moet worden (upper of lower field first). Of maak in de montage gebruik van een ‘Reverse Field Dominance’ functie, om de field dominance om te keren. Het heeft geen zin de instellingen van het exporteren of van de tijdlijn anders in te stellen. De software blijft dan het bronmateriaal verkeerd interpreteren en zal dus onnodige en foutieve conversies uitvoeren. Raadpleeg de handleiding of de helpfunctie van jouw montagesoftware voor meer informatie over dit soort instellingen.
  3. Er zijn hele hoge (dikkere) interlacing balken zichtbaar in de bewegingen, ipv interlacing lijnen (zie de afbeelding hier rechts). Wat hier gebeurd is dat er een up- of downscaling (vergroting of verkleining in resolutie) van het bronmateriaal heeft plaats gevonden. Maar hierbij is geen rekening gehouden met de fields van het bronbestand, doordat die als progressive is geïnterpreteerd in plaats van interlaced. De enige oplossing hiervoor is binnen de montagesoftware instellen dat het bron materiaal als interlaced frames geïnterpreteerd moeten worden, en uiteraard de juiste dominantie (upper of lower field first). Bekijk de handleiding of de helpfunctie van jouw montagesoftware om te zien hoe dit moet. Vermijd gebruik van materiaal met deze vervormingen, want dit is niet meer te herstellen en oogt uiteraard heel vreemd voor op zender.