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Definition: Was ist MEMC / Motion Interpolation / MCFI / Bewegungsinterpolation?

Bewegungsinterpolation oder bewegungskompensierte Bildinterpolation (MCFI) ist eine Form der Videoverarbeitung, bei der Zwischenbilder zwischen vorhandenen durch Interpolation erzeugt werden, um die Animation flüssiger zu machen. Damit soll Bewegungsunschärfe in der Anzeige kompensiert werden. Auf Englisch heißt die Technik Motion Interpolation (MEMC). Sie lässt sich auch für gefälschte Zeitlupeneffekte nutzen.

Inhalt

1. Hardwareanwendungen
2. Softwareanwendungen
3. Nebenwirkungen

1. Hardwareanwendungen

Bewegungsinterpolation ist eine häufige, optionale Funktion verschiedener moderner Anzeigegeräte wie HDTVs und Smartphones, die darauf abzielt, die wahrgenommene Bildrate zu erhöhen beziehungsweise die Bewegungsunschärfe des Displays zu verringern, ein häufiges Problem bei LCD-Flachbildschirmen.

Die Framerate eines Displays entspricht nicht immer der des angezeigten Inhalts (der Datenquelle, wie einer Datei oder DVD). Mit anderen Worten ein Display, welches mit einer hohen Bildrate arbeitet, muss nicht zwingend auch eine Bewegungsinterpolation durchführen. Beispielsweise zeigt ein Fernseher mit 120 Hz und 24 FPS-Daten einfach jeden Frame fünfmal an. Nach fünf Mal 24 Bildern sind 120 Anzeigebilder pro Sekunde erreicht. Dies hat keine Auswirkung auf das Bild, da 120 gleichmäßig durch 24 teilbar ist.

Die angekündigte Bildrate eines bestimmten Displays kann sich entweder auf die maximale Anzahl von Frames beziehen, die pro Sekunde angezeigt werden können, oder auf die Häufigkeit, mit der die Anzeige unabhängig vom Inhalt auf irgendeine Weise aktualisiert wird. Im letzteren Fall kann das tatsächliche Vorhandensein oder die tatsächliche Stärke einer Bewegungsinterpolationsoption variieren. Darüber hinaus bedeutet die Fähigkeit eines Displays, Inhalte mit einer bestimmten Framerate anzuzeigen, nicht, dass das Display Inhalte akzeptiert, die mit dieser Rate ausgeführt werden. Die meisten Consumer-Displays über 60 Hz akzeptieren kein Signal mit höherer Frequenz, sondern verwenden die zusätzliche Bildfunktion, um Ruckeln zu beseitigen, Geisterbilder zu reduzieren oder interpolierte Bilder zu erstellen.

Beispielsweise kann ein Fernseher als „240 Hz“ beworben werden, was eines von zwei Dingen bedeuten würde:

1. Das Fernsehgerät kann nativ 240 Bilder pro Sekunde anzeigen und eine erweiterte Bewegungsinterpolation durchführen, bei der zwischen 2 und 8 neue Bilder zwischen vorhandenen Bildern eingefügt werden (für Inhalte mit 60 bis 24 FPS). Bei aktivem 3D würde sich diese Framerate halbieren.
2. Der Fernseher kann nativ nur 120 Bilder pro Sekunde und eine grundlegende Bewegungsinterpolation anzeigen, bei der zwischen 1 und 4 neue Bilder zwischen vorhandenen eingefügt werden.

Typischerweise ist der einzige Unterschied zu einem „120 Hz“-Fernseher in diesem Fall das Hinzufügen einer blinkenden Hintergrundbeleuchtung, die bei 240 Hz einmal nach jedem 120 Hz-Bild ein- und ausgeschaltet wird. Der Sinn einer blinkenden Hintergrundbeleuchtung besteht darin, die scheinbare Ansprechrate zu erhöhen und somit Geisterbilder zu reduzieren, was insgesamt zu einer gleichmäßigeren Bewegung führt. Diese Technik hat jedoch nichts mit der tatsächlichen Framerate zu tun. Für aktives 3D wird diese Framerate halbiert, und normalerweise kommt keine Bewegungsinterpolation oder Pulldown-Funktionalität zum Einsatz. 600 Hz ist eine häufig beworbene Zahl für Plasmafernseher, und obwohl sie technisch korrekt ist, bezieht sie sich nur auf eine Reaktionszeit zwischen den Frames von 1,6 Millisekunden. Dies kann Geisterbilder erheblich reduzieren und somit die Bewegungsqualität verbessern, steht jedoch in keinem Zusammenhang mit Interpolation und der Framerate von Inhalten. Es gibt weder Consumer-Filme, die mit 600 Bildern pro Sekunde aufgenommen wurden, noch Fernsehprozessoren, die 576 interpolierte Bilder pro Sekunde erzeugen können.

Softwareanwendungen

Bewegungsinterpolationsfunktionen sind in mehreren Video-Player-Anwendungen enthalten:

– WinDVD verwendet Philips TrimensionDNM für die Frame-Interpolation
– PowerDVD verwendet TrueTheater Motion zur Interpolation von DVD- und Videodateien auf bis zu 72 Bildern pro Sekunde
– Splash PRO verwendet die Mirillis Motion-Technologie für die Interpolation von Videos bis zu Full HD
– DmitriRender verwendet einen GPU-Algorithmus zur Konvertierung der Bildrate mit nativer DXVA-Unterstützung für die Bildinterpolation
– Bluesky Frame Rate Converter ist ein DirectShow-Filter, der die Framerate mit AMD Fluid Motion konvertieren kann
– SVP (SmoothVideo Project) ist standardmäßig in MPC-HC integriert

Auch einige Videobearbeitungssoftware und Plugins bieten Bewegungsinterpolationseffekte, um digital verlangsamte Videos zu verbessern. FFmpeg ist ein nicht interaktives Tool für freie Software mit solchen Funktionen. Adobe After Effects bietet dies in einer Funktion namens „Pixel Motion“. Das Effekt-Plugin „Twixtor“ ist für die meisten großen Videobearbeitungssuiten verfügbar und bietet ähnliche Funktionen.

Am 6. Oktober 2016 gab Oculus VR bekannt, dass die Verwendung der Bewegungsinterpolation auf dem Oculus Rift Virtual-Reality-Headset über die Implementierung von Funktionen wie Asynchronous SpaceWarp und Asynchronous TimeWarp ermöglicht wird. Dadurch konnte das VR-Headset auf Computern verwendet werden, deren Hardware zuwenig Leistung bot, um mit 90 Bildern pro Sekunde auf dem Headset zu rendern.

Nebenwirkungen

Die Bewegungsinterpolation auf bestimmten Fernsehmarken wird manchmal von visuellen Anomalien im Bild begleitet, die für Bruchteile einer Sekunde auftreten. Der Effekt ist am deutlichsten, wenn die Technologie plötzlich während eines schnellen Kameraschwenkens einsetzt. Hersteller von Fernsehgeräten und Displays bezeichnen dieses Phänomen als eine Art digitales Artefakt. Aufgrund der Verbesserung der zugehörigen Technologie im Laufe der Zeit treten solche Artefakte bei modernen Consumer-TVs seltener auf, obwohl sie noch nicht vollständig beseitigt wurden.

Als Nebenprodukt der wahrgenommenen Erhöhung der Bildrate kann die Bewegungsinterpolation einen „Video“-Look (gegenüber „Film“) verursachen. Dieser Look wird allgemein als Soap Opera-Effekt / Seifenoper-Effekt (SOE) bezeichnet, in Bezug auf das unverwechselbare Erscheinungsbild der meisten Fernsehseifenopern oder Multicam-Sitcoms aus der Zeit vor 2000, die in der Regel im günstigen 60i-Videoformat aufgenommen wurden. Viele beklagen, dass der Seifenoperneffekt das theatralische Erscheinungsbild von Videomaterial ruiniert, indem er den Eindruck erweckt, der Betrachter sei am Set. Fast alle Hersteller bieten Möglichkeiten zum Deaktivieren der Funktion an. Da sich jedoch Methoden und Terminologie unterscheiden, schlug die UHD Alliance vor, dass alle Fernseher über eine „Filmmaker Mode“-Taste auf Fernbedienungen verfügen, um die Bewegungsglättung zu deaktivieren.

Sportfans schätzen die Bewegungsinterpolation, da sie die von Kameraschwenks und verwackelten Kameras erzeugte Bewegungsunschärfe verringert. Sie kann auch verwendet werden, um die scheinbare Framerate von Videospielen für ein realistischeres Gefühl zu erhöhen, obwohl das Hinzufügen einer Anzeigeverzögerung ein unerwünschter Nebeneffekt sein kann. Dieser „Video-Look“ wurde absichtlich mit der VidFIRE-Technik erstellt, um Archivmaterial wiederherzustellen. Die Hauptunterschiede zwischen einer künstlichen (interpolierten) und einer natürlichen (in der Kamera) hohen Bildrate bestehen darin, dass die Kamera keinem der oben genannten Artefakte ausgesetzt ist und genauere Bilddaten enthält. Nachteile sind der höhere Bedarf an Speicherplatz und Bandbreite.

Foto: Xiaomi

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