Katedra didaktiky fyziky : RNDr. Jan Koupil, Ph.D.

Matematicko-fyzikální fakulta UK v Praze

Vyhledat na osobních stránkách:

Zvýšení snímkové frekvence prokládaného videa

Prokládané a progresivní snímkování

Většina dnešních videokamer umožňuje nahrávat videozáznam buďto v tzv. progresivním nebo prokládaném režimu, starší nebo levnější kamery nahrávaly takřka výhradně v režimu prokládaném.

snímek prokládaného videa

Prokládané snímky (anglicky interlaced frames) odpovídají systému, jakým je obraz vykreslován na klasických televizních obrazovkách (katodových trubicích). Každý snímek se skládá ze dvou tzv. půlsnímků (fields). Nejprve se za 1/50 sekundy nasnímají (na televizi vykreslí) pouze sudé řádky tvořící první půlsnímek, potom se za stejný časový okamžik nasmímá druhý půlsnímek z lichých řádků, což vytváří při sledování iluzi plynulejšího obrazu. Situaci při jednoduché videoanalýze ale technologie prokládání obrazu komplikuje, protože každý pohybující se objekt se do jednoho snímku promítne dvakrát, jako je tomu například na obrázku vpravo (obrázek převzat z Wikipedie). V technických zkratkách formátů se informace o prokládaném snímkování uvádí na konci zkratky písmenem i, takže pokud je u kamery uveden výstupní formát videa 576i, pak má obraz 576 řádků a snímkování je prokládané.

Pro běžnou videoanalýzu je z uvedených důvodů vhodnější využít kameru umožňující progresivní snímkování (progressive scanning), což většina moderních videokamer splňuje. Při progresivním snímkování se jednoduše 25 krát za vteřinu sejme a uloží celý obraz. Progresivní snímkování je ve zkratkách videoformátů specifikováno písmenem p na konci, např. 576p.

Z uvedených popisů prokládaného snímkování vyplývá, že je teoreticky možné zvýšit snímkovou frekvenci na dvojnásobek na úkor snížení vertikálního rozlišení videa na polovinu. Pokud bychom děj, který chceme studovat, natočili v prokládaném režimu a pak promítali každý půlsnímek po padesátinu vteřiny s dvojnásobnou šířkou řádky, mohli bychom měřit v obraze i rychlejší děje. To je skutečně možné, je ale nutné videoklip popsaným způsobem upravit a zpětně vyexportovat. Vhodným nástrojem k tomu je kombinace programů Avisynth a VirtualDub, postup ale není dostatečně přímočarý, takže není vhodný pro přímé použití se studenty, ale spíš např. pro přípravu demonstračního klipu nebo klipu, ve kterém budou studenti měřit.

Postup zvýšení snímkové frekvence

Nejprve na počítači nainstalujeme program Avisynth. Avisynth se chová jako tzv. frameserver - čte podle popisného souboru data z videa, aplikuje na ně různé filtry (zesvětlení, ořez, barevná změna a podobně, dokumentace je na webových stránkách projektu) a ta odesílá videopřehrávači. V našem případě použijeme jediný filtr pojmenovaný bob.

Předpokládejme, že chceme zvýšit snímkovou frekvenci rozdělením prokládaných snímků v souboru videoklip.avi. Vytvoříme ve stejném adresáři textový soubor s příponou avs, například videoklip.avs. Soubor bude obsahovat dva řádky.

AviSource("videoklip.avi")
bob

Při poklepání na soubor videoklip.avs by se měl videoklip přehrát v přehrávači. Pokud ne, zkuste jej ve videopřehrávači načíst. Je možné, že se bude videozáznam „cukat“ — obraz se bude pohybovat vždy o dva snímky vpřed a jeden vzad. V tom případě je třeba obrátit pořadí snímků, což může vykonat jeden z příkazů

complementparity
swapfields

zapsaných před příkaz bob.

Tím máme video rozděleno — každý řádek videa je natažen na dvojnásobnou šířku a jednotlivá pole se promítají s frekvencí 50 FPS. Bohužel ale programy pro videoanalýzu nedokážou avs skript načíst, takže z něj musíme znovu vytvořit video v kontejneru avi, s tím nám pomůže VirtualDub. Načteme avs skript (File > Open video file), odstraníme zvuk (Audio > No audio) a nastavíme přepočet videa (Video > Full processing mode) a jeho kompresi (Video > Compression). Kodek zvolíme dle potřeby, např. pro videa která byla uložena ve formátu DV nastavíme znovu formát DV. Po uložení (File > Save as avi) již videosoubor můžeme načíst do libovolného programu pro videoanalýzu, jen je vhodné ověřit, že program správně detekuje snímkovou frekvenci a případně ji ručně přepsat na 50 Hz.

http://kdf.mff.cuni.cz/~koupil
Aktualizováno: 28. 3. 2011