Описание на плъгин FreqFilter

---

Плъгин BPP_FreqFilter представлява разновидност на честотен филтър и е предназначен за премахване на „периодичен” шум. Такъв вид шум възниква при наслагване на хармонични колебания с различни честоти и фази върху изображението и изглежда на екрана като „муар” (вълнообразни отблясъци), „придърпване” (рус~„рябь”) или диагонални полупрозрачни бавно преместващи се или неподвижни ленти. Причина за възникване на такива смущения е разсинхронизиране в разпределителните кабелни мрежи, използване на некачествени антенни разклонители (сплитери) и/или междинни усилватели.

Поради относително бавно променящата се картина с периодичен шум, темпоралните (временни) филтри за потискане на шум „възприемат” смущения от такъв вид като елементи от изображението, поради което не оказват върху тях сериозно влияние. За да бъдат премахнати такива периодични смущения с помощта на пространствени инструменти за потискане на „шум”, последните трябва да имат достатъчно големи стойности на радиуси и други присъщи за този клас филтри параметри, което неизбежно води до „разрушаване” на изображението.
За борба с подобни видове „периодичен” шум се използват честотни филтри, които обработват изображение в честотната област.
За да бъде понятно как работи даден честотен филтър, трябва да се знае, че всеки (произволен) щрих, всяка една точка на екрана, и цялото изображение може да бъде представено като „разхвърлени” честоти – синусоидални колебания, които имат определена амплитуда и първоначална фаза:
по-ниски честоти участват при формиране на по-големи елементи на изображение,
по-високи – на по-дребни елементи.
Набор от честоти, които участват във формиране на изображение се нарича „спектър на сигнал”, а отделни честоти – „хармонични”. Колкото повече в спектъра присъстват високи честоти, толкова е по-ясно (рус~чётко) изображението и в същото са различими по-малки детайли. Амплитуди на хармонични (честоти), от които се „сглобява” изображение по оси X и Y, могат да бъдат разгледани в прозореца на плъгин BPP_FreqFilter.

 

 

За разлика от динамично променяща се картина на спектъра на основния сигнал, хармонична на периодично смущение повече или по-малко е постоянна по време и по честота, и по правило е силно разграничена на фона на общия спектър. Ако даденото смущение има строго постоянна честота и фаза, то на екран същото ще изглежда като неподвижни или бавно „плуващи” полупрозрачни вертикални ленти. В спектъра такова смущение се проявява като две ярки неподвижни точки Наклонът на лентите на екрана определя положението на точки по ос Y в спектъра.

 

 

Ако смущението представлява модулиран по честота или фаза сигнал, например следи от хармонични на подносещи на звук и цвят на изображение, то точката на спектъра се „размива” във вертикална линия или лента. На екран такова смущение изглежда като „муар”.

 

 

За да бъде премахнато периодично смущение, телевизионният сигнал се прехвърля в честотната област, хармоничната на смущението се локализира и се потиска по амплитуда. След това спектърът се преобразува обратно към сигнал в привичен вид. Тази процедура се нарича филтрация в честотната област. Коефициентът на потискане или усилване на каквато и да е хармонична или участък от спектъра се задава от филтъра. Плъгинът позволява да се построят елементарни филтри от три типа:

 

 

«Dot» - точков филтър Butterworth, предназначен за потискане на отделни хармонични. Параметри на филтъра са:
централна честота на филтриращия прозорец «Fx» и «Fy»,
широчина на филтриращия прозорец по хоризонтал и вертикал «Wx» и «Wy»,
порядък на филтъра «Order» и
дълбочина на филтрация «Strength».

Филтър «Dot» има допълнителна особеност. При задаване на стойност «Strength» равна на нула, прозорецът Butterworth се подменя с адаптивна функция, която не изрязва, а маскира отделената хармонична, като се опира на средното ниво на околния спектър.

 

 

«Win 1D» - лентов филтър Butterworth, предназначен за потискане на периодични смущения с променлива честота и фаза. Този филтър работи само с редове и не оказва никакво влияние върху изображението под неговата вертикална ос. Филтърът се характеризира с
- централна честота на филтриращия прозорец «Fx» (параметър «Fy» се игнорира),
- широчина на филтриращия прозорец «Wx» (параметър «Wy» се игнорира),
- порядък и дълбочина на филтрация.

 

 

«Win 2D» - лентов филтър Butterworth, предназначен за усилване/ потискане на ленти честоти под оси X и Y на изображение. Филтърът може да се използва за повишаване на острота (рус~чёткост) или изглаждане на изображение в неговата хоризонтална и вертикална плоскост. Параметри на филтъра са:
- положение и широчина на лентата на филтъра по ос X,
- положение и широчина на лентата по Y,

- порядък и дълбочина на филтрация.

 

 

Плъгинът позволява да се създадат неограничено количество елементарни филтри и с това да се придаде на общия филтър всякаква желана форма. За да се създаде елементарен филтър трябва да се кликне по бутон «Добавить фильтр»~«Добавяне на филтър» и в прозореца на спектъра да се избере положение за бъдещия прозорец. По подразбиране се създава точков филтър тип «Dot», който впоследствие може да се преобразува в друг тип. При избор на елементарен филтър стойностите на неговите параметри се пренасят в реда за редактиране по-горе над списъка. Включване/изключване на филтъра и избор на нужен параметър за редактиране може да става и с помощта на комбинация от горещи клавиши (hotkey~s) «Ctrl»+«`»…«8».

Работа със спектър на изображение.

Както е отбелязано по-горе, качество и острота (рус~чёткость) на което и да е изображение зависи пряко от широчината и запълването на неговия честотен спектър. Цифровизиране на видеосигнал се осъществява от тунера с честота 13.5 MHz. При това на един телевизионен ред с продължителност 52мкс се падат 702 отброявания (рус~отсчёт). Съответно, максимална широчина на спектъра на цифровизиран телевизионен сигнал по хоризонтал за кадър с размери 704х576 е равна на 13.5 / 2 = 6.75 MHz. При ефирно излъчване обаче за формиране на най-информативна част на видео изображение, на неговата яркостна съставна се отделя далеч не цялата лента от спектъра на телевизионния сигнал. При честоти над 4 MHz се предава информация за цвят и звуков съпровод на телевизионната програма. При възстановяване на телевизионния сигнал, от него се премахва всичко «излишно», след което участъкът от спектъра над 3.5 MHz при система SECAM по правило не съдържа никаква полезна информация.

 

При честоти 4.25 MHz и 4.406 MHz са добре забележими следи на не докрай потиснати подносещи за цвят на телевизионния сигнал. Остатъците от подносещи представлява сами по себе си периодично смущение, което предизвиква потрепване (рус~рябь) в участъци на изображението с наситени и резки цветови преходи. В най-голяма степен този недостатък е присъщ на телевизионната система SECAM. За телевизионни тунери, построени на базата на чипсети серии SAA713x, е достъпен хардуерен «Антиалиас филтър за SECAM», който решава проблеми с подносещи, наистина за сметка на незначителна загуба на острота (рус~чёткост) на изображение.

 

Ако тази функция е недостъпна, може да бъде създаден собствен анти-алиас филтър на базата на «Win 1D» филтър на плъгина.

 

 

Информацията за спектъра на видео изображение може да бъде полезна при запис. На базата на същата може до определена степен да бъдат намалени размерите на кадър и с това да се постигне съществена икономия на битрейт, следователно на размер на окончателния файл. На екранните снимки по-горе са приведени спектрални характеристики на един и същ кадър VHS запис за различни размери видео поток - 704x576, 480x576 и 352x576 съответно.

 

 

Независимо от това, че намаляването на размерите на кадър до 480x576 води до свиване на спектъра, картината за това разрешение не се променя, т.к. с получената широчина на лентата 4.6 MHz е повече от достатъчна за предаване на всички честотни характеристики на видеозапис в стандарт VHS. В дадения случай размер на кадър 704x576 с неговата максимална широчина на спектър 6.75 MHz се явява явно излишен. При желание размерите на кадър могат да бъдат намалени още повече - до 352x576. При това зад пределите на пропускателната лента 3.4 MHz остават остатъци от цветовата подносеща на системата PAL в района 4.5 MHz. От една страна това е добре, но от друга, при такова разрешение вече започва да се засяга спектъра на полезния сигнал, което става видимо за окото.

По такъв начин, без забележимо ощетяване на качеството на изображение, размерите на кадър при запис могат да бъдат намалявани до разрешение 480 точки по хоризонтал. Именно разрешение 480х576 е прието за стандарт SVCD като най-оптимално за цифровизиране на ефирен телевизионен сигнал SECAM и VHS записи.

Ако се разглежда телевизионен SD сигнал по система PAL, взет от видео изхода на DVD плейър, спътников приемник, игрова конзола или DVB приставка, то такъв ще заема почти цялата определена за него честотна лента 6.0-6.5 MHz и тук вече икономия за сметка на размери на кадър няма да се получи.

 

 

Пълно премахване или изменение на амплитудата на някакви хармонични на спектъра не преминава безследно и води док появяване на изкривявания във вид на така наречения «звон» - лъжливи контури по границите на резки преходи на контрастни обекти на екрана. Величината на този ефект зависи от размерите на филтриращия прозорец, неговата близост до началото на координатите на спектъра и порядъка на филтъра. Колкото прозорецът е по-голям, толкова по-гладка е функцията на филтъра и са по-малко изкривяванията. При голям прозорец обаче, заедно със смущенията се прихващат и се потискат съседни честоти, което води до замъгляване на изображението. При настройки на филтъра често няма необходимост от пълно потискане на някаква честота. Ако паразитна хармонична има постоянна амплитуда, може да е достатъчно така да се подбере параметър «Strength» на филтъра, че смущението просто да не се откроява в околния фон. В случая с точково смущение идеален вариант се явява използване на адаптивен филтър, който показва нелоши резултати, ако смущението е разположено в слабоактивна области от спектъра.

 

Плъгини - обща информация Плъгини - интегриране, управление

BPP_Плъгини за процесинг Интерлейсно / Прогресивно изображение BPD_Плъгини за деинтерлейсинг Други & Външни програми За програмисти Допълнения от форума

---