Поля, интерлейс, прогрессивная и чересстрочная развертка.

Здравствуйте, юные друзья!
Сегодня мы поговорим о полях, интерлейсе и развёртке

 Итак, являясь счастливым обладателем видеокамеры, Вы, наконец, нашли способ сбросить свое видео на компьютер для дальнейшей обработки. И вдруг, разглядывая видео на мониторе, Вы замечаете искажения на границах движущихся объектов, очень похожие на гребенку (Рис.1)


Рис.1. Искажения границ
 
   Не пугайтесь, с Вашей камерой, кабелями, картой и программой захвата, а так же софтовым плеером все в порядке. Так и должно быть! Вы столкнулись с интерлейсом (Interlace) - следствие чересстрочной развертки.
 
   Так в чем же собственно дело? Рассмотрим принцип формирования обыкновенного телевизионного кадра. ТВ кадр состоит из 625 строк, 576 из которых являются видимыми (несущими информацию об изображении), а 49 – служебными. Строки выводятся (отображаются) на экран не последовательно (1-я, 2-я, 3-я и т.д.), как естественно было бы предположить, а через одну – в начале выводятся нечетные строки (1-я, 3-я, 5-я и т.д.), а затем четные (2-я, 4-я, 6-я и т.д.), или наоборот, что называется чересстрочной разверткой. Т.о. кадр делится на два полукадра состоящих из нечетных и четных строк. Каждый такой полукадр называется полем. Причем, поле, состоящее из нечетных строк, называется нечетным или верхним, а поле, состоящее из четных строк – четным или нижним (Рис.2). Очередность вывода полей может быть разной, для DV формата (следовательно, для всех miniDV видеокамер) первым полем является нижнее/четное.  Т.е. телевизионное изображение обновляется не 25 раз в секунду (частота кадров), а 50 раз в секунду (здесь и далее имеется ввиду формат PAL).
 
Рис.2. Поля ТВ-кадра.
 
   Теперь мы подошли к самому главному. Видеокамеры, в отличие от кинокамер, снимающих на кинопленку, со скоростью 24 кадра в секунду, снимают 50 полей (полукадров) в секунду и кадр формируется путем сложения обоих полей. Т.е. каждую 1/50 секунды с матрицы видеокамеры считываются и записываются по переменно четные и нечетные строки. (Ради справедливости стоит заметить, что на сегодняшний день появились сравнительно недорогие видеокамеры, реализующие функцию прогрессивной съемки – фиксирующие полный кадр каждые 1/25 секунды.)

   Но, рассмотрим процесс видеосъемки подробнее на примере уже знакомого колобка. Пусть колобок катится слева направо, видеокамера неподвижна. В первый момент времени видеокамера фиксирует на матрице изображение и считывает четные строки, формируя нижнее поле. Через 1/50 секунды видеокамера считывает нечетные строки, формируя верхнее поле. Сложим два поля – получим кадр (Рис.3).
 
 
Рис.3. Видеосъемка.
 
 
   Вот оно! За 1/50 секунды колобок успел переместиться относительно положения зафиксированного в нижнем поле и верхнем поле оказался правее! Ну, как? Похожа картинка на то, что Вы видите на своем видео?
Для подтверждения теории рассмотрим фрагмент кадра реального видео - “Рука в прощальном жесте” (Рис.4).

Рис.4. Разложение по полям.
 
   Слева фрагмент исходного кадра, в котором присутствуют оба поля. Далее, я накладывал маску из черных строк. Сначала, закрыв все нечетные строки, я получил нижнее поле, затем закрыв все четные строки – верхнее. И если в кадре не ясно, в каком положении находятся пальцы руки, то в полях четко зафиксированы два различных их положения.

   Итак, видеокамеры используют чересстрочный режим съемки – по полям, телевизоры выводят изображение по полям, и никаких искажений границ мы не замечаем. Вдобавок, получаем выигрыш в плавности движений – фиксация положения движущегося объекта каждые 1/50 секунды против 1/25 или в киносъемке – 1/24. И если Вы готовите свое видео для будущего просмотра на телевизоре (SVCD, DVD или видеокассета), вам надо беспокоиться лишь о правильном чередовании полей. Но в мониторах компьютеров используетсяпрогрессивная (построчная) развертка - кадр отображается полностью, т.е. поля складываются и выводятся одновременно за один проход, вот тут мы и наблюдаем описанные выше искажения. Что же делать, если мы хотим создать фильм, предназначенный для просмотра на ПК? Выход есть! Но это отдельная тема, которую мы рассмотрим в следующий раз.
 
материал любезно предоставлен Александром Шустиковым