Noch eine DVD-FAQ: Grundlagenwissen

Mit einer Videokamera aufgenommenes Material besteht meist aus Halbbildern. Zur Darstellung auf einem Vollbild-Gerät (Monitor, Projektor) benötigt man einen Deinterlacer. Es gibt fünf Deinterlacing-Mechanismen: Weave, Bob, Skip Field Video, Average und adaptives Deinterlacing.

Halbbilder

Das meiste Videomaterial besteht aus Halbbildern, genannt "Fields" (Ganzbilder heißen "Frames"). Bei der hiesigen PAL-TV-Norm sind es 50 Halbbilder in der Sekunde, bei NTSC sind es 59,94 Fields per Sekunde.

Im Folgenden nehmen wir mal an, dass das Bildmaterial der PAL-Norm folgt. NTSC-Deinterlacing funktioniert nach dem gleichen Prinzip, nur eben mit weniger Bildzeilen und mit höherer Geschwindigkeit.

Die Fields füllen unterschiedliche Zeilen: Das erste Halbbild enthält "Odd Fields", also ungerade Halbzeilen (1,3,5,7,...575). Das zweite Halbbild enthält "Even Fields", also gerade Halbzeilen (2,4,6,8,...576). Ein Bild sagt mehr als tausend Worte:

Acht Fields von einer Videoquelle (simuliert)

Weave

Die einfachste und dümmste Art, die Halbbilder aufzufüllen, besteht darin, Odd und Even Fields gleichzeitig anzuzeigen -- schließlich füllt ja ein Halbbild die im anderen Halbbild fehlenden Zeilen. Das klappt bei Filmmaterial, wenn beide Fields vom selben Zeitpunkt stammen -- hier verrschränken sich die Halbbilder ohne Auffälligkeiten (bei NTSC muss für den 3:2-Pulldown kompensiert werden, siehe separater Artikel). Bei Videomaterial kommt dagegen dies dabei heraus:

Per Weave ineinander verschränkte Fields, jeweils zweimal angezeigt

Die Halbbilder stammen von unterschiedlichen Zeitpunkten; daher passen die Inhalte nicht zusammen. Bei Bildern mit geringer Bewegung fällt das nicht besonders auf, doch sobald sich etwas tut, entstehen hässliche Kammartefakte. Daher wird diese "Deinterlacing-Methode" auch Weave genannt.

Streng genommen handelt es sich bei Weave um gar kein Deinterlacing, da hier nur Halbbilder ohne Aufwand zusammengepanscht werden. Da Weave die Bildwiederholrate halbiert (aus zwei mach eins), wird jedes zusammengemanschte Bild zweimal angezeigt. Dies werden Sie im Folgenden öfter zu lesen zu bekommen.

Skip Field Video

Die Hauptaufgabe von Deinterlacing besteht also darin, Kammartefakte zu vermeiden. Dazu werden die fehlenden Zeilen jedes Halbbilds per Interpolation aus den vorhandenen umliegenden Zeilen berechnet. Die einfachste Interpolationsmöglichkeit besteht darin, die fehlende Zeile aus den zwei umfassenden Zeilen zu gewinnen. Bessere Deinterlacer berücksichtigen bis zu sechs Zeilen.

Zeigt man die interpolierten Bilder aber nacheinander an, wackelt das Bild merkbar vertikal, weil sich die Deinterlacer verständlicherweise damit schwertun, die jeweils erste oder letzte im Halbbild fehlende Zeile zu interpolieren. Dieses Flackern fällt auch bei horizontalen Linien auf; am schlimmsten bei Jalousien oder ähnlich filigranen Strukturen. Besonders nervt das Flackern bei Texteinblendungen.

Die einfachste Methode, dem Flackern aus dem Weg zu gehen, besteht darin, jedes zweite Halbbild einfach wegzulassen und die fehlenden Zeilen der verbleibenden Halbbilder zu interpolieren, als sei nichts passiert -- genannt "Skip Field Video". Presto, kein Flackern mehr!

Vier per Interpolation ergänzte Fields, jeweils zweimal angezeigt

Der Haken an der Sache: Bewegungen wirken deutlich abgehackt. Alles, was nur in den Even Fields angezeigt wird, geht ganz verloren. Und da Skip Field Video die Bildwiederholrate halbiert, werden die ungeraden interpolierten Bilder jeweils zweimal angezeigt. Also wieder Grütze.

Averaging

Microsoft hat Skip Field Video als "unacceptable" gebrandmarkt und gibt keinem DVD-Decoder sein WHQL-Siegel, das wiederum für Hardware-Bundling-Deals unabdingbar ist (es gibt trotzdem Player, die Skip Field Video machen...). Folglich mussten sich die DVD-Player-Hersteller etwas anderes ausdenken.

Das Ergebnis ist alles andere als berauschend, wird aber von den meisten DVD-Playern verwendet, sofern sie im Software-Modus arbeiten. Man nehme zwei Halbbilder mit Odd und Even Fields, interpoliere bei jedem dieser Halbbilder die fehlenden Zeilen und mische die beiden Halbbilder dann gleichberechtigt ineinander, um Flackern zu vermeiden.

Acht interpolierte und miteinander vermischte Fields, jeweils zweimal angezeigt

Dieser Ansatz hat mehrere Schönheitsfehler. Bewegte Elemente verwischen deutlich -- und das bekommt man auch noch zu sehen. Schließlich halbiert auch Averaging die Bildwiederholrate und zeigt jedes der zusammengematschten Bilder zweimal an. Von der Bewegung bleibt also wieder nur die Hälfte übrig.

Bobbing

Wie bereits weiter oben beschrieben (hallo liebe Querleser...) gibt es nur ein Problem mit dem an sich vielversprechenden Ansatz, für jedes Halbbild die fehlenden Zeilen zu interpolieren und diese Bilder dann bei voller Bildwiederholrate auszugeben: horizontale Strukturen.

Die Ergebnisse eines Interpolationsalgorithmus, dessen Wirkung sich auf das gerade aktuelle Bild beschränkt, bleiben prinzipbedingt stets geringfügig hinter der Qualität echter Vollbilder zurück -- schließlich werden die fehlenden Zeilen "hinzugedichtet". Besonders unangenehm fällt dies in der ersten und letzten Zeile des Bildes auf -- bei deren Berechnung kann die Interpolation wirklich nur noch raten. Aber horizontale Strukturen und eingeblendete Schriftzüge zeigen stets ein leichtes auf und ab -- daher heißt das Verfahren "bobbing" (to bob = wackeln). 

Acht interpolierte Fields, nacheinander angezeigt

Warum zeigt die obenstehende Grafik die flackernden Zeilen nicht? Weil der Grafiker am Steuer geschlafen hat. Immerhin: Bobbing erhält die Bildwiederholrate des Originalmaterials. Viele Hardware-Deinterlacer arbeiten mit Bobbing.

Adaptives Deinterlacing

Ein adaptiver Deinterlacer berücksichtigt bei der Ergänzung der fehlenden Zeilen nicht nur die vorhandenen Zeilen des aktuellen Halbbilds, sondern auch die Zeilen der umliegenden Halbbilder. Der Algorithmus vergleicht die Inhalte des aktuellen Halbbilds mit denen der umliegenden Fields und ergänzt die Bereiche, für die er dort Entsprechungen findet, mit den gefundenen Informationen. Bereiche, für die der adaptive Deinterlacer keine Gegenstücke findet, werden per Interpolation ergänzt.

Acht per Deinterlacing vervollständigte Fields, nacheinander angezeigt

Die obenstehende Grafik zeigt einen Idealzustand, in dem alle fehlenden Bereiche aus den umliegenden Fields ergänzt werden konnten. Das Ergebnis ist gestochen scharf und operiert mit derselben Bildwiederholrate wie das Originalmaterial.

Einige Grafikkarten arbeiten mit adaptivem Deinterlacing, berücksichtigen dabei aber oft nur die beiden Halbbilder aus der unmittelbaren Umgebung. Bild zwei entstünde also aus Field 1, 2 und 3, Bild drei aus Field 2, 3, und 4 usw. Gute Adaptive Deinterlacer sehen bis zu fünf Bilder in die Zukunft und in die Vergangenheit. Ein Manko sei nicht verschwiegen: Je mehr Bilder der Algorithmus berücksichtigt, desto mehr verzögert sich die Ausgabe. Wenn der DVD-Player die Tonausgabe nicht entsprechend verzögert, kann es zu merklichen Verschiebungen kommen.

• MS Knowledgebase zum Thema DVD
• Adaptives Deinterlacing, Vor- und Nachteile
• Eine Deinterlacing-Demo
• Prioritäten bei der DVD-Wiedergabe
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• Was ist Alpha-DVD und wie werde ich es los?
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• Die Unterschiede zwischen NTSC und PAL
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• DVD-FAQ - Überblick
• "Wiedergekäutes aus dem Web" zum Thema DVD - entschieden kein Blog

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