探索 FFmpeg Basics 音视频技术（18）：隔行视频

这个系列文章我们来介绍一位海外工程师如何探索 FFmpeg Basics 音视频技术，对于想要开始学习音视频技术的朋友，这些文章是份不错的入门资料，这是第 18 篇：FFmpeg 隔行视频。

—— 来自公众号“关键帧Keyframe”的分享

隔行扫描是在单色模拟电视开发过程中发明的技术，可以消除旧 CRT 显示器的闪烁。视频帧被水平划分为规则线，然后划分为 2 个场，其中第一个场包含奇数行，第二个场包含偶数行。

1、NTSC、PAL 和 SECAM 电视标准

在 NTSC 标准中，帧有 525 行，其中 483 行是可见的，其他帧用于同步、垂直回扫等。帧频 30fps 意味着每秒 60 场，这对应于美国交流电 60Hz 频率，并且防止互调，屏幕上滚动条的可能来源。由于 120 多个国家的 50 赫兹电力频率使用 PAL 或 SECAM 标准（非洲、阿根廷、亚洲、澳大利亚、巴西、欧洲等），这个标准使用 25 帧 / 秒的帧率，50 场和更高的分辨率，625 条扫描线。下表描述了 NTSC 和 PAL / SECAM 标准的比较：

功能	NTSC	PAL, SECAM
扫描的行数	525	625
可见扫描行	483	576
每秒帧数	30	25
每秒场数	60	50

FFmpeg 包含多个过滤器和选项，可以更改帧类型和字段顺序，将视频从隔行转换为渐进等。

下图说明了 NTSC，PAL 和 SECAM 标准的全球使用情况，但近年来它们已被数字电视标准取代，详情请参阅本章的最后一节。

2、隔行帧类型设置

当使用本章描述的 fieldorder和 yadif过滤器时，在使用多个过滤器进行复杂转码时，使用 setfield过滤器设置输出帧的字段类型可能很有用：

描述	在输出帧中标记隔行场的类型，帧的内容不变，只更新其属性。对于下一个使用 fieldorder 和 yadif 等过滤器进行处理的过滤链非常有用。
语法	setfield=type
	类型的数值
auto	不要标记任何东西，默认值
bff	帧首先是底部的场
tff	帧首先是顶部的场
prog	帧是渐进的

例如，要首先将字段类型设置为顶部字段，我们可以使用以下命令：

ffmpeg -i input.vob -vf setfield=tff output.movrs/test2.mp4

3、交错视频的字段顺序更改

以 PAL DV 格式编码的视频先与底部字段交错，而字段顺序滤镜可以在从其他隔行格式转码或转码时改变它。

描述	将隔行扫描视频输入的字段顺序从底部字段首先改变为顶部字段，反之亦然。变换将帧内容向上或向下移动 1 行，并用适当的帧内容填充剩余的行。该方法符合大多数广播场序转换器。如果输入不是交错的，或者其字段顺序与命令中设置的相同，则输入不会被更改。
语法	fieldorder[=order_type]
	order_type 参数值
0 或者 bff	底部区域优先
1 或者 tff	顶部区域优先，默认值

例如，要将隔行视频从 DVD（VOB 格式）转换为 DV（数字视频）格式，我们可以使用以下命令：

ffmpeg -i dvd.vob -vf fieldorder=0 output.dvest2.mp4

4、去隔行

隔行扫描视频是为模拟 CRT 显示器开发的，不能在像 LCD，等离子显示器等渐进式数字显示器上重现。必须使用某些硬件或软件实用工具对其进行去隔行扫描，这意味着将相应的字段合并到完整的视频帧中，到输出视频流。

5、yadif 过滤器

FFmpeg 包含一个名为 yadif 的特殊滤波器（又一个去隔行滤波器），提供对输入的隔行扫描，但是由于隔行扫描源无法完全恢复，所以导致视频质量低于原始扫描。

描述	yadif = Yet Another DeInterlacing Filter
语法	yadif[=mode[:parity[:auto]]]
	参数
mode	隔行扫描模式下，有 4 个整数值可用： 0 – 每帧输出 1 帧，默认值 1 – 为每个字段输出 1 帧 2 – 类似于 0，但空间隔行扫描检查被跳过 3 – 像 1，但是空间隔行检查被跳过
parity	输入隔行视频的图像场奇偶校验，3 个整数值可用： 0 – 顶部场优先，如果交错未知，则为默认值 1 – 底部区域优先 -1 – 启用自动检测，默认值
auto	设置哪些帧是去隔行的，一个布尔值： 0 – 所有帧，默认值 1 – 仅标记为隔行的帧

例如，要对 movie.avi 文件进行去隔行处理，我们可以使用以下命令：

ffmpeg -i movie.avi -vf yadif movie-progressive.mov

6、反隔行选项

此选项没有参数并提供视频帧的解除隔行扫描，但由于质量较差，建议使用 yadif或其他反隔行扫描滤镜。

7、从 MPlayer 项目中去隔行扫描

MPlayer 项目包含多个设计用于解隔行的滤波器，包括 detc，divtc，ivtc，mcdeint，pullup，softpulldown，softskip等。此滤波器使用 mp滤波器的实验包装，质量并非总是最佳。例如，要使用 ivtc过滤器对输入进行隔行扫描，我们可以使用以下命令：

ffmpeg -i input.mpg -vf mp=ivtc output.mp4

8、Pullup 过滤器

MPlayer 项目的 pullup 过滤器的设计要比 detc 或 ivtc 过滤器更健壮，因为它利用了未来的上下文来进行决策。与 ivtc 一样，pullup 是无状态的，因为它没有锁定一个模式来遵循，但是它期待着下面的字段来识别匹配和重建进程框架。

描述	第三代拉低反转（反转电视）过滤器，能够处理混合的硬电视，24000/1001 fps 的进步，和 30000/1001 fps 的进步内容。在编码时，需要使用 softskip 过滤器，以确保 pullup 能够看到每个帧。如果不这样做，将导致错误的输出，并且通常会崩溃，这是由于编解码器 / 过滤层的设计限制。
语法	mp=pullup[=jl:jr:jt:jb:sb:mp]
	参数的描述
jt jl jr jb	这些选项设置“垃圾”的数量分别在图像的左边、右边、顶部和底部。左 / 右为 8 个像素单元，顶部 / 底部为 2 行单元。默认值是每边 8 个像素。
sb	Strick break 选项，将其设置为 1 将减少产生偶尔不匹配的帧的机会，但是它也可能导致在高动作序列中被丢弃的帧数过多。相反，将其设置为 1 将更容易地使 pullup 匹配字段。这可能有助于处理在字段之间有轻微模糊的视频，但也可能导致输出中有交错的帧。
mp	Metric 平面选项，它可以被设置为 1 或 2，以使用色度平面而不是 luma 面来做拉升的计算。这可能提高非常清洁的源材料的准确性，但更有可能降低准确性，特别是如果有色度噪声（彩虹效应）或任何灰度视频。将 mp 设置为 chroma 平面的主要目的是减少 CPU 负载，并在慢速机器上实时地进行拉升。

输入的高度必须能被 4 整除，建议使用 setpts 过滤器来更改表示时间戳。例如，在电影中，把一个电视电影的视频从 film.vob 文件删除，我们可以使用命令：

ffmpeg -i film.vob -qscale 2 -vf ^ mp=pullup=4:4:20:20:-1:0,mp=softskip,setpts=N/(24000/1001*TB) ^ -r 24001/1001 film.avi

9、交错的视频和数字电视

近年来，使用交错视频格式的模拟电视广播被采用一种渐进格式的数字电视标准取代。数字电视提供更高的质量，更多的频道以相同的带宽传输。虽然主要传输格式是 MPEG 传输流（MPEG-2 第 1 部分中指定的容器），但在 ATSC 和 DVB 标准中仍然支持交错视频。下一幅图展示了 2012 年全球数码电视的使用情况：