Desentrelazado

Estos métodos toman los campos pares e impares y los combinan en un solo fotograma. Conservan la resolución vertical completa a expensas de la resolución temporal (velocidad de fotogramas percibida), por lo que 50i/60i se convierte a 24p/25p/30p, lo que puede provocar la pérdida de la fluidez y suavidad del original. Sin embargo, si la señal entrelazada se produjo originalmente a partir de una fuente con una velocidad de fotogramas menor, como una película, no se pierde información y estos métodos pueden ser suficientes.

• El entrelazado es el método más simple y rudimentario, que consiste en intercalar ("entrelazar") los campos consecutivos para formar un solo fotograma. Este método no causa problemas cuando la imagen no ha cambiado entre campos, pero cualquier movimiento produce artefactos conocidos como "peinado", que se producen cuando los píxeles de un campo no coinciden con los del otro, formando un borde dentado.

• La fusión se realiza mediante la combinación o el promedio de campos consecutivos para mostrarlos como un solo fotograma. Se evita el peinado porque las imágenes se superponen. Esto produce un artefacto conocido como efecto fantasma. La imagen pierde tanto resolución vertical como temporal. Aunque el vídeo producido con esta técnica solo requiere la mitad de píxeles verticalmente, a menudo se combina con un redimensionamiento vertical para que la salida no tenga pérdida numérica de píxeles verticales. Cuando se utiliza la interpolación, puede resultar en una imagen aún más suave. La fusión también pierde la mitad de la resolución temporal, ya que se combinan dos campos de movimiento en un solo fotograma.
• La fusión selectiva , también conocida como fusión inteligente o fusión adaptativa al movimiento , es una combinación de entrelazado y fusión. Dado que las áreas que no han cambiado de un fotograma a otro no necesitan procesamiento, los fotogramas se entrelazan y solo se fusionan las áreas que lo requieren. Esto conserva la resolución vertical completa y la mitad de la resolución temporal, y presenta menos artefactos que el entrelazado o la fusión debido a la combinación selectiva de ambas técnicas.
• Telecine inverso : El telecine se utiliza para convertir una fuente de vídeo de 24 fotogramas por segundo a vídeo de televisión entrelazado en países que utilizan el sistema de vídeo NTSC a 30 fotogramas por segundo. Los países que utilizan PAL a 25 fotogramas por segundo no requieren telecine; las fuentes de vídeo simplemente se aceleran un 4 % para alcanzar los 25 fotogramas por segundo necesarios. Si se utilizó telecine, es posible revertir el algoritmo para obtener la grabación original no entrelazada, que tiene una velocidad de fotogramas menor. Para que esto funcione, se debe conocer o estimar el patrón exacto del telecine. A diferencia de la mayoría de los demás métodos de desentrelazado, cuando funciona, el telecine inverso puede recuperar perfectamente el flujo de vídeo progresivo original.
• Algoritmos de estilo telecine: Si el metraje entrelazado se generó a partir de fotogramas progresivos a una velocidad de fotogramas más lenta (por ejemplo, "cartoon pulldown"), entonces los fotogramas originales exactos se pueden recuperar copiando el campo faltante de un fotograma anterior/siguiente coincidente. En los casos en que no hay coincidencia (por ejemplo, secuencias breves de dibujos animados con una velocidad de fotogramas elevada), entonces el filtro recurre a otro método de desentrelazado como la mezcla o la duplicación de líneas. Esto significa que el peor escenario para el telecine son fotogramas ocasionales con imágenes fantasma o resolución reducida. Por el contrario, cuando fallan los algoritmos de detección de movimiento más sofisticados, pueden introducir artefactos de píxeles que no son fieles al material original. Para el vídeo telecine , se puede aplicar la decimación como posprocesamiento para reducir la velocidad de fotogramas, y esta combinación es generalmente más robusta que un telecine inverso simple, que falla cuando se empalman metraje entrelazado diferente.

Estos métodos toman cada campo (con solo la mitad de las líneas) y lo extienden a toda la pantalla para formar un fotograma. Esto puede reducir a la mitad la resolución vertical de la imagen, pero busca mantener la frecuencia de actualización original (50i o 60i se convierte a 50p o 60p).

• La reducción a la mitad muestra cada campo entrelazado por separado, lo que resulta en un video con la mitad de la resolución vertical del original, sin escalar. Si bien este método conserva todos los píxeles originales y toda la resolución temporal, es comprensible que no se utilice para la visualización habitual debido a su relación de aspecto falsa. Sin embargo, puede utilizarse con éxito para aplicar filtros de video que requieren un fotograma no entrelazado, como aquellos que aprovechan la información de los píxeles vecinos (por ejemplo, el enfoque).

• La duplicación de líneas o "bobbing" toma las líneas de cada campo entrelazado (que consta únicamente de líneas pares o impares) y las duplica, llenando todo el fotograma. Esto da como resultado que el vídeo tenga una velocidad de fotogramas idéntica a la velocidad del campo original, pero cada fotograma tiene la mitad de la resolución vertical, o una resolución igual a la de cada campo del que se creó el fotograma. La duplicación de líneas evita los artefactos de peinado y mantiene un movimiento suave, pero puede causar una reducción notable en la calidad de la imagen debido a la pérdida de resolución vertical y anomalías visuales en las que los objetos estáticos pueden parecer que se mueven hacia arriba y hacia abajo a medida que las líneas impares y pares se alternan. Por esta razón, estas técnicas también se denominan desentrelazado bob y desentrelazado lineal . Una variante de este método descarta un campo de cada fotograma, reduciendo a la mitad la resolución temporal.

La duplicación de líneas a veces se confunde con el desentrelazado en general, o con la interpolación ( escalado de imagen ), que utiliza filtrado espacial para generar líneas adicionales y, por lo tanto, reducir la visibilidad de la pixelación en cualquier tipo de pantalla. ^{[ 4 ]} El término «duplicador de líneas» se usa con más frecuencia en la electrónica de consumo de alta gama, mientras que «desentrelazado» se usa con más frecuencia en el ámbito de la informática y el vídeo digital.

Los algoritmos de desentrelazado más avanzados combinan los métodos tradicionales de combinación de campos (tejido y mezcla) y los métodos de extensión de fotogramas (doblaje de línea o de línea) para crear una secuencia de vídeo progresiva de alta calidad. Una de las pistas básicas sobre la dirección y la magnitud del movimiento serían la dirección y la longitud de los artefactos de peinado en la señal entrelazada.

Los mejores algoritmos también intentan predecir la dirección y la magnitud del movimiento de la imagen entre campos consecutivos para lograr una mejor fusión entre ellos. Pueden emplear algoritmos similares a la compensación de movimiento por bloques utilizada en la compresión de vídeo. Por ejemplo, si dos campos contienen el rostro de una persona moviéndose hacia la izquierda, el entrelazado generaría un efecto de peinado, mientras que la fusión generaría un efecto fantasma. La compensación de movimiento avanzada (idealmente) detectaría que el rostro en varios campos es la misma imagen, simplemente desplazada a una posición diferente, e intentaría detectar la dirección y la magnitud de dicho movimiento. El algoritmo intentaría entonces reconstruir el detalle completo del rostro en ambos fotogramas de salida combinando las imágenes y desplazando partes de cada campo en la dirección detectada según la magnitud del movimiento detectado. Los desentrelazadores que utilizan esta técnica suelen ser superiores porque pueden usar información de muchos campos, en lugar de solo uno o dos; sin embargo, requieren hardware potente para lograrlo en tiempo real.

La compensación de movimiento debe combinarse con la detección de cambios de escena (que presenta sus propios desafíos); de lo contrario, intentará detectar movimiento entre dos escenas completamente diferentes. Un algoritmo de compensación de movimiento mal implementado interferiría con el movimiento natural y podría generar artefactos visuales que se manifiestan como partes que "saltan" en lo que debería ser una imagen estática o en movimiento fluido.

Este análisis compara ocho métodos de desentrelazado diferentes en un vídeo sintético. El vídeo presenta una curva de Lissajous tridimensional en movimiento para poner a prueba los métodos de desentrelazado modernos. Los autores utilizaron MSE y PSNR como métricas objetivas. Además, midieron la velocidad de procesamiento en FPS . Para algunos métodos, la comparación fue solo visual; para otros, solo objetiva. ^{[ 5 ]}

Este benchmark comparó más de 20 métodos en 40 secuencias de vídeo. La longitud total de las secuencias es de 834 fotogramas. Sus autores afirman que la característica principal de este benchmark es la comparación exhaustiva de métodos mediante herramientas de comparación visual, gráficos de rendimiento y ajuste de parámetros. Los autores utilizaron PSNR y SSIM como métricas objetivas. ^{[ 7 ]}

El autor de VapourSynth TDeintMod afirma que es un desentrelazador adaptativo de movimiento bidireccional. El método NNEDI utiliza una red neuronal para desentrelazar secuencias de vídeo. El filtro de desentrelazado Bob Weaver de FFmpeg forma parte de un conocido marco de trabajo para el procesamiento de vídeo y audio. Vapoursynth EEDI3 es la abreviatura de "interpolación dirigida de borde mejorada 3"; los autores de este método afirman que funciona encontrando la mejor deformación no decreciente entre dos líneas según una función de coste. Los autores de Real-Time Deep Video Deinterlacer utilizan una CNN profunda para obtener la mejor calidad de vídeo de salida.

El desentrelazado es necesario para los programas de archivo entrelazados cuando el formato de transmisión o el formato de medios es progresivo, como en la transmisión EDTV 576p o HDTV 720p50, o la transmisión móvil DVB-H; hay dos maneras de lograr esto.

• Producción : El material de vídeo entrelazado se convierte a escaneo progresivo durante la producción del programa. Esto suele ofrecer la mejor calidad posible, ya que los videógrafos tienen acceso a equipos y software de desentrelazado potentes y costosos, y pueden desentrelazarlo con la mejor calidad posible, probablemente seleccionando manualmente el método de desentrelazado óptimo para cada fotograma.
• Radiodifusión : El hardware de desentrelazado en tiempo real convierte los programas entrelazados a escaneo progresivo justo antes de la transmisión. Dado que el tiempo de procesamiento está limitado por la velocidad de fotogramas y no hay intervención humana, la calidad de la conversión suele ser inferior a la del método de preproducción; sin embargo, los equipos de desentrelazado costosos y de alto rendimiento pueden ofrecer buenos resultados si se ajustan correctamente.

Cuando el formato de transmisión o el formato multimedia está entrelazado, el desentrelazado en tiempo real debe realizarse mediante circuitos integrados en un decodificador, televisor, procesador de vídeo externo, reproductor de DVD o DVR, o tarjeta sintonizadora de TV . Dado que los equipos electrónicos de consumo suelen ser mucho más baratos, tienen una potencia de procesamiento considerablemente menor y utilizan algoritmos más sencillos en comparación con los equipos de desentrelazado profesionales, la calidad del desentrelazado puede variar ampliamente y los resultados típicos suelen ser deficientes incluso en equipos de alta gama.

El uso de un ordenador para la reproducción y/o el procesamiento permite potencialmente una mayor variedad de reproductores de vídeo y/o software de edición, sin limitarse a la calidad que ofrece el dispositivo electrónico de consumo integrado, por lo que, al menos en teoría, es posible una mayor calidad de desentrelazado, especialmente si el usuario puede convertir previamente el vídeo entrelazado a escaneo progresivo antes de la reproducción y utilizar algoritmos de desentrelazado avanzados y que consumen mucho tiempo (es decir, empleando el método de "producción").

Sin embargo, la calidad del software gratuito y comercial para el consumidor puede no estar a la altura del software y los equipos profesionales. Además, la mayoría de los usuarios no tienen formación en producción de vídeo, lo que suele derivar en malos resultados, ya que muchos desconocen el desentrelazado y no saben que la velocidad de fotogramas es la mitad de la velocidad de campo. Muchos códecs y reproductores ni siquiera realizan el desentrelazado automáticamente, sino que dependen de la tarjeta gráfica y la API de aceleración de vídeo para lograrlo.