IVTC

出自NMM Doc
於 2011年3月31日 (四) 12:26 由 Dgwxx對話 | 貢獻 所做的修訂
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IVTC(Inverse Telecine)意為反膠捲過帶,是通過場匹配(Field Match)和刪除重複幀(Decimate)兩個過程,將經過Telecine的視頻信號消除交錯並恢復到原始幀率的過程。由於Telecine基本用於NTSC制式,因此在製作卡通動畫和少部分電影的DVDRIP甚至是BDRIP的時候,都要涉及到IVTC這個過程。 深刻理解IVTC的原理有助於幫助使用IVTC濾鏡的高級功能,獲得更加準確的結果。

注意
本項目中的計數方式為0起算。計數中0為第一個項目,1為第二個項目,以此類推。

奇數:0, 2, 4, 6, 8...
偶數:1, 3, 5, 7, 9...


Telecine(膠捲過帶)

要說明IVTC的原理,首先要從Telecine說起。 為了將電影(24fps)轉換到NTSC電視(30fps)上能夠正常播放的格式,需要作Telecine(膠捲過帶)。其做法是先把電影的一幀拆成兩個場,擁有全部奇數(從0起算0、2、4、6...)掃描線的場叫top field(頂場),也叫odd field(奇數場),擁有全部偶數(從0起算1、3、5、7...)掃描線的場叫bottom field(底場),也叫even field(偶數場)。0t和0b兩個場可以組成完整的第0幀。

取出前4幀為例,講4幀拆成了8個場:

0 1 2 3
TopField 0t 1t 2t 3t
BottomField 0b 1b 2b 3b

(表1)

通過頂場在先(TFF,top field first)的方式將這8個場進行重複輸出和排列組合之後變成下面這樣:

A B C D E
TopField 0t 1t 1t' 2t 3t
BottomField 0b 1b 2b 3b' 3b

(表2) (註:表中1t和1t'、3b和3b'內容完全相同,但實際上已經是不同的場,是經由3:2 pulldhwon過程產生的複製品。為了進行區別加__'__表示)

這樣8個場又以這種方式組成了5幀。24幀中每4幀都如此組合,24 * 5 / 4 = 30,就成了30fps的影片。因為原來的顯像管電視本來就是交錯顯示的,這種方式看起來並不會有問題但是電腦顯示器或液晶電視是逐行掃描的,其中的C和D幀由於是由兩個來自不同幀的場組成的,因此看起來可能就有交錯,有人稱為梳狀波紋。

以上這個過程叫做3:2 pulldown。做過3:2 pulldown的電影就變成30fps的了,在NTSC的電視上播放就沒有同步問題了,NTSC的DVD也用此種方式的視頻。但是在電腦上播放每5張畫面會有2張有交錯,有人稱之為「5爛2」。這種DVD處理起來就需要做IVTC。

電影要在pal的電視上播放,需要做2:2 pulldown。不過沒有NTSC那樣的複雜組合,只是將播放速度加快5%,既把24fps的畫面以25fps播放,聲音也加快5%,保持同步。

24fps的源就是通過上述方式轉換為30fps灌製成DVD。因此在DVDRIP過程中要做IVTC才能還原原本的幀率。

Field Match(場匹配)

通過將場重新匹配、組合的方式,可以將視頻恢復至無交錯狀態。通常做法如下。 以表2為準,首先以0t為準,分別和0b、1b進行匹配。

0t -
0b 1b

從中選擇交錯程度較低的組合輸出(本例中自然是原配的0t0b組合)。 然後重複這個過程:

- 1t -
0b 1b 2b

(輸出1t1b)

- 1t' -
1b 2b 3b'

(輸出1t'1b)

- 2t -
2b 3b' 3b

(輸出2t2b) 最後對3t進行匹配:

- 3t - 重複該過程→
3b' 3b 4b 重複該過程→

(輸出3t3b或3t3b') (表3)

Decimate(刪除重複幀)

經由以上操作,通過將場重新拆分、組合,已經將視頻回復成如下狀態:

A B C D E
TopField 0t 1t 1t' 2t 3t
BottomField 0b 1b 1b 2b 3b

(表4) 可以看出C幀出現了重複,這時需要通過刪除重複幀這個操作,將B或C中的以幀刪除。重複這個過程,每5幀中刪除1幀:

5 * 6 = 30fps
4 * 6 = 24fps

將幀率從30fps恢復為24fps。

至此IVTC過程完成。

實際應用中的IVTC

以上說明的是理論上最基礎的IVTC原理,實際應用過程中只靠單純的場匹配是不足以完全消除交錯的。其原因就源自場匹配這個過程的準確率問題。 場匹配並不是100%準確的。由於源在Telecine之後可能還會經過其他編輯(加字幕、加特效等),造成畫面無法通過場匹配消除交錯。或者由於畫面本身的屬性問題導致場匹配誤判,輸出了錯誤的匹配。

所以通常實際應用IVTC的時候,通常會有一些手段來提高場匹配精確度,或者採取一些輔助手段來彌補場匹配的失誤。下面進行簡要的介紹。

色度信號檢測

CrossColor干擾IVTC Postprocessing判斷的例子。

由於DVD的色度信號解像度只有亮度信號的一半,所以進行IVTC的時候一些濾鏡將色度信號忽略,直接通過信息量較大的亮度信號來計算匹配結果。

而AviSynth的IVTC插件TIVTC則允許用戶將色度信號也列入場匹配和後處理中交錯度計算的參考範圍,來提高精度。

但同時,如果片源的色度信號存在問題(如彩虹等),則需要將色度信號檢測關閉,以免影響匹配和後處理檢測結果。

後處理

後處理稱為post-processing。為了防止錯誤的場匹配結果和無法通過場匹配還原的交錯幀直接輸出造成結果殘留交錯,IVTC濾鏡通常會在場匹配完成之後對輸出的幀進行獨立的交錯度檢測。如果該幀被判定為交錯,則對該幀進行Deinterlace處理,防止輸出交錯結果。

然而,就像場匹配一樣,後處理對交錯的檢測並不是100%準確。後處理同樣會出現誤判。將不交錯的幀判定為交錯,或者漏掉交錯的幀,都有可能發生。因此,為了實現完美的結果輸出,一些IVTC濾鏡內置了允許用戶直接干預場匹配和後處理判定結果的手動修正功能。

手動修正

手動修正稱為Override(簡稱OVR),英文意為推翻、廢除,允許用戶通過一個腳本文件推翻濾鏡的場匹配和後處理判定。通過使用OVR功能,理論上可以實現100%正確的IVTC。

但由於全手動修正結果需要大量的時間和精力,因此實現起來相對困難。在具體的IVTC應用中,可以通過一些OVR的技巧來來減少修正所需要的時間,達到相對較好的輸出結果(但不是100%準確)。這點在TIVTC的說明中將會進行詳細的解釋。