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Grundlagen : Hocus Bogus - Super-Resolution

von Fr, 11.August 2006 | 2 Seiten | diesen Artikel auf einer Seite lesen

  Einleitung
  Die Idee
  Was taugt es?
  Fazit

Eigentlich klingt die ganze Sache ja eher wie ein April-Scherz: Mit Super-Resolution soll es gelingen, die Auflösung von einzelnen Videoframes spürbar zu erhöhen. Dabei kommen auch Bilddetails zum Vorschein, die bei reiner (zb. bikubischer) Interpolation nicht zu sehen sind.
Seit geraumer Zeit werden auf diversen Kongressen immer wieder Demonstrationen dieses Algorithmus gezeigt, die einen erst einmal ungläubig den Kopf schütteln lassen: Da werden unscharfe und vermatschte Schriften plötzlich klar lesbar, oder unscharfe Strukturen zeigen plötzlich nie erwartete Details.



Die Idee



Die Idee ist so einfach, wie genial. Betrachtet man einen Videoframe nicht einzeln sondern auch seine Vorgänger und seine Nachfolger im Clip, so werden alle bewegten Objekte pro Bild leicht verschoben aufgezeichnet. Bei einem fahrenden Auto ist dies klar, jedoch passiert natürlich ähnliches auch bei einem (lebendigen) Gesicht oder einer Kameraaufnahme ohne Stativ.
Die Objekte verschieben sich höchstwahrscheinlich jedoch nicht pixelweise vor dem CCDCCD im Glossar erklärt, sondern sie bewegen sich im sogenannten Subpixelbereich. Von der perspektivischen Verzerrung einmal abgesehen, kann man sich so die Informationen aus verschiedenen Bildern zunutze machen und erhält über die Zeit mehr Detailinformation zu einem Objekt. Um die einzelnen Objekte zu verfolgen kann man sich die Bewegungsschätzung moderner Codec-Forschung zunutze machen.
Wie in der folgenden Abbildung vereinfacht dargestellt errechnet der Super-Resolution-Algorithmus aus drei unscharfen, aber im Subpixel-Bereich verschobenen Bildern ein scharfes Bild:


Aus verschiedenen Aufnahmen mit Verschiebungen im Subpixel-Bereich berechnet Super-Resolution ein scharfes Bild.




Das ganze klingt jetzt etwas unglaubwürdig, jedoch haben unter anderem einige Microsoft-Ingineure herausgefunden, dass sich die Bildinformation bei diesem Verfahren im optimalem Fall tatsächlich um den Faktor 1,6 erhöhen lässt. Oder in Zahlen: Ein DV-Bild (720 x 576 Pixel) könnte mit der zusätzlichen Information auf die Größe 1152 x 921 aufgeblasen werden, was ja schon ziemlich nah an 720p liegen würde.

Wer sich für die näheren Details zu Super-Resultion interessiert stößt über Google auf die gesamten mathematischen Grundlagen. Hier oder hier kann man auch über die Ergebnisse staunen, die unter "Laborbedingungen" erzielt worden sind (man achte besonders auf die Verbesserung von schrägen Linien). Sollte dieser Algorithmus tatsächlich auch in der Praxis derart fantastische Ergebnisse liefern -die übrigens enorme Rechenleistung verschlingen- dürfte es sicherlich nicht mehr lange dauern, bis dieser Algorithmus sich auch in Standard-Videoschnitt- und Compositing-Programmen wieder findet. Sei es zur Extraktion von Standbildern aus Videofilmen (z.B. Für den Posterdruck), oder als hochqualitativer HDV-Upscaler für DV-Material. Oder natürlich als verbesserter Schärfefilter.


Was taugt es? / Fazit


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Einleitung / Die Idee
Was taugt es? / Fazit
    

[6 Leserkommentare] [Kommentar schreiben]   Letzte Kommentare:
Anonymous    20:58 am 13.6.2007
na ja, aber gerade da müsste doch das verhältnis: 1,55 mio pixel hdv (1440x1080) gegen 0,42 mio pixel sd (720x576) klar genug reserven haben um die fehlenden informationen...weiterlesen
robbie    20:05 am 13.6.2007
Ja, aber nur dann, wenn du auch TOP - HD - Material hast. Denn HD(V) wird schon so stark komprimiert, dass viele Farbinformationen verloren gehen... Schöne...weiterlesen
Anonymous    18:25 am 13.6.2007
hmm, ich habe gerade diesen artikel gefunden und frage mich was im umgekehrten fall nicht alles möglich ist um aus mittelmäßigen hdv aufnahmen top sd aufnahmen zu machen, das...weiterlesen
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