Interlacciato Vs. Progressivo

Guide     Autore: Ivan Schinella Aggiungi un commento

Riprendo qui un discorso iniziato sul forum, approfondendo un pò la distinzione tra i due tipi di segnale. Spero di aver scritto in modo comprensibile, essendo l’argomento un pò complesso in certi passaggi.

Abbiamo già visto come un segnale possa essere progressivo o interlacciato, ma quali sono le reali differenze?

SEGNALE INTERLACCIATO

La maggior parte delle sorgenti video non lavorano su un immagine completa per ogni frame, lavorano invece su metà dell’immagine, che viene chiamata semiquadro o field (campo). In pratica l’immagine che ne risulterà sarà interlacciata, formata da due semiquadri, uno contenente le righe pari, l’altro le dispari. Al momento della visualizzazione dell’immagine a video, questa andrà ricostruita, cioè deinterlacciata.

Esistono varie tecniche di deintelacciamento, utilizzabili a seconda del tipo di filmato che si andrà a ricostruire; non basta infatti unire i due pezzi dell’immagine, si usano algoritmi specifici. Ma perchè funziona così? Domanda lecita… il fatto è che i filmati sorgenti sono registrati di solito a 24 fps (frame al secondo) e poi adattati allo standard del supporto, quindi verrà operata una conversione (frame rate conversion).

Volendo fare un esemplificazione, ipotizziamo che si abbia una sorgente a 24 fps e un video a 30 fps. Come abbiamo detto prima un frame interlacciato sarà caratterizzato da due fields, quindi si hanno 48 fields al secondo, ma a noi ne servono 60 (per avere 30 fps); a questo punto si effettuerà una duplicazione di un field su cinque, poi ogni due frame viene duplicato ancora uno dei quattro fields risultanti dall’operazione di prima; alla fine si aggiungerà un field su quattro per avere come risultante 60 fields al secondo e quindi 30 fps.

Tutto questo porterà al risultato che il video avrà una cadenza di 2:3 (un frame ha 2 fields, quello successivo ne ha 3, poi ancora 2, poi 3 e così via), chiamata in gergo pulldown 2:3 o telecine (anche se è più corretto dire 2-3, dato che non è un aspect ratio ma una cadenza). Questa cadenza si applica ai filmati NTSC ma bisogna fare un appunto: essendo l’NTSC a 29.97 fps o a 59.94 fps, se volessimo ottenere ad esempio circa 60 fps, prima di applicare il pulldown bisognerebbe rallentare il filmato a 23.97 fps per compensare (cosa che sicuramente non importerà a nessuno ma dato che ci stavo…).

Il pulldown equivalente per il sistema PAL è invece il 2-2 (con uno scarto del 4%, dato che abbiamo sorgente 24fps e PAL a 25fps), che è molto più semplice.

Ho preparato uno schemino sul pulldown 2-3 per fare un pò di chiarezza (a volte si usa invece il 3-2, che è lo stesso ma al contrario):

Esiste ovviamente anche il processo inverso, l’inverse telecine per ritornare ad un segnale a 24 fps. Questi due sono soli i più comuni ma ne esistono molti altri, in relazione al rapporto di conversione tra sorgente e video.

Tipologie di deinterlacciamento

Una volta effettuata la conversione si passa a rimontare l’immagine. A questo proposito esistono diversi metodi differenti; riassumiamo giusto i principali e vediamone i pro e i contro.

  • Weave: è il più semplice, i due fields vengono visualizzati insieme nello stesso frame senza alcun procedimento.
  • Blend o a campi combinati: è il più usato, i due fields vengono sovrapposti e sfumati. Si può usare se siamo in presenza di immagini statiche o poco movimentate. Al contrario è sconsigliato usarlo quando ci sono movimenti veloci, perchè restituirebbe un output con un marcato effetto blur (sfocatura). Ne esiste anche una versione migliorata, ma quasi ma usata che è il “Motion blur”.
  • Discard: si toglie una linea su due; l’immagine risulterà nitida ma perderà metà della qualità originale, oltretutto la riproduzione risulterà piuttosto scattosa.
  • Deinterlacciamento adattativo: in pratica basato su un algoritmo che dovrebbe eliminare le scanlines (quelle linee orizzontali che si vedono a intervalli regolari) nelle immagini statiche e sfumarle in quelle in movimento; tuttavia non sempre funziona a dovere e in certi filmati rischia di eliminare alcune linee dell’immagine o sfumarle eccessivamente.
  • Bob: questo funziona differentemente, mostra entrambi i fields uno dopo l’altro ma con frame rate doppio rispetto all’originale. Questo porta ad una rimozione delle scanlines e ad una riproduzione molto fluida, ma porta anche ad un ingrandimento dei difetti (dato che mostra un solo field per volta ingrandito alla risoluzione di entrambi) e ad una perdita di qualità nelle immagini statiche (dato che sono la metà dell’originale). Occupa poi più spazio degli altri.
  • Progressive Scan o Bob+Weave: uno dei metodi migliori; in parole povere analizza i due fields e deinterlaccia solo quello che serve (in teoria). Il filmato sarà molto fluido e anche la qualità è piuttosto buona, inoltre a differenza del bob non c’è un ridimensionamento dell’immagine con ovvie conseguenze. L’unico neo è che è sensibilmente più oneroso in termini di spazio.
  • Motion Compensation: è il metodo migliore ma necessita di un hardware di alto livello; consiste nel tracciare ogni oggetto presente in un gruppo di frames, per poi deinterlacciare a seconda dei movimenti. Per contro, non è uno standard casalingo.

Per fare una prova pratica, proviamo a registrare un filmato TV e poi apriamolo con il classico Virtualub, se salviamo la sequenza delle immagini, ci accorgeremo subito come, in quelle che erano in movimento veloce, si noteranno delle sfocature dovute allo sdoppiamento in semiquadri.

SEGNALE PROGRESSIVO

Alcuni adesso si saranno posti la domanda: ma perchè tutto questo lavoro? Non si farebbe prima a fare tutti i segnali non interlacciati? La risposta è no; se prendiamo un filmato a 25 fps p (progressivi) e lo confrontiamo con uno 25 fps i (interlacciato) noteremo che il secondo risulta più fluido. Si potrebbe usare un frame rate progressivo più alto per risolvere il problema, ma se ne creerebbe un altro, quello cioè dell’ampiezza di banda che occuperebbe e la difficoltà della maggior parte degli apparecchi di usare un frame rate troppo elevato. Quindi interlacciare il filmato, a meno di non usare una compressione digitale, è stato il miglior metodo che è stato trovato per avere una buona velocità senza perdere troppo a livello qualitativo.
Il deinterlacciamento è utile solo se siamo di fronte ad una sorgente interlacciata, altrimenti deinterlacciando un segnale progressivo i risultati sarebbero peggiori dell’originale.
Il tipo progressivo è sicuramente preferibile dal punto di vista qualitativo dell’immagine, ma comporta un maggior consumo di banda che lo porta ad essere inutilizzabile ad alte risoluzioni.
Questo succede perchè l’immagine viene trasmessa nella sua interezza e non scissa in due tempi diversi, quindi necessita di una potenza doppia rispetto all’interlacciato per essere inviata.
Per questo motivo si stanno studiando interfacce sempre più potenti in grado di soddisfare questo bisogno di un transfer rate elevato, in particolare sono quelle digitali ad avere le maggiori possibilità.

Anche qui si può fare una verifica pratica, proviamo a registrare da una sorgente progressiva e, facendo lo stesso procedimento di prima, vedremo questa volta che l’immagine risulta qualitativamente buona (un pò di effetto blur nel movimento è normale!) e senza quell’effetto “persiana” caratteristico dell’interlacciato.

Riassumendo, il tipo interlacciato sarà qualitativamente inferiore ma più veloce, data la richiesta di banda minore. La scansione progressiva sarà invece migliore dal punto di vista qualitativo ma peggiore come velocità a meno di non disporre di una connessione con grande ampiezza di banda. Il trend è ormai quello di sfruttare sempre più il progressivo, spesso accompagnato da codifiche digitali per ridurlo di dimensioni e adattarlo così anche ad apparecchi non modernissimi.

Giusto per completezza d’informazione, dobbiamo dire che esiste anche un formato chiamato Progressivo a frame segmentati (PsF). E’ stato pensato per far si che certi apparecchi che non consentono di registrare in progressivo possano farlo tramite un artificio. In pratica verranno registrati fotogrammi progressivi ma divisi per due e messi in semiquadri come se fossero interlacciati; una volta che prenderemo il segnale, trasformandolo in progressivo verrà rimontato aggiungendo 2 semiquadri per ogni frame, riottenendo un segnale progressivo.

di Federico Piccirilli

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