Post-processing video

Confronto tra una scena renderizzata senza post-processing (a sinistra) e con l'effetto di occlusione ambientale

Il post-processing video (o semplicemente post-processing, abbreviato in postproc) è l'insieme delle tecniche di elaborazione digitale delle immagini applicate a un video dopo la decodifica per migliorarne la qualità percepita durante la riproduzione. Queste tecniche consentono in particolare di ridurre gli artefatti che la compressione produce a bassi bit rate, senza intervenire sulla codifica. Sono implementate nei dispositivi di riproduzione, come i lettori DVD-Video e i televisori, e in programmi come i lettori multimediali e i software di transcodifica.

Il termine è usato anche nel rendering 3D in tempo reale, in particolare nei videogiochi, per indicare gli effetti applicati all'immagine della scena già renderizzata, prima che venga visualizzata sullo schermo.

Tecniche

Tra le tecniche di post-processing applicate ai video figurano il ridimensionamento dell'immagine, i filtri di deblocking e di deringing, la riduzione del rumore temporale, la correzione automatica dei livelli di luminanza e il deinterlacciamento; i filtri possono agire sulla sola luminanza o anche sulla crominanza. La qualità del video elaborato viene valutata confrontandolo con un video di riferimento, con misure oggettive, come il rapporto segnale/rumore di picco (PSNR), o soggettive, come il mean opinion score (MOS).

Ridimensionamento

Lo stesso argomento in dettaglio: Ridimensionamento dell'immagine.

Un processo fondamentale del post-processing è il ridimensionamento dell'immagine, necessario quando il video deve essere riprodotto su un sistema di visualizzazione con una risoluzione diversa da quella di origine. Il nucleo di uno scaler video è una funzione di interpolazione, generalmente bilineare, bicubica o spline. Il ridimensionamento comporta sempre un compromesso tra velocità di elaborazione, morbidezza e nitidezza dell'immagine.

Deblocking

Il blocking (detto anche quadrettatura) è un artefatto tipico delle tecniche di compressione video basate sulla suddivisione dei fotogrammi in blocchi, come quelle degli standard MPEG-1, MPEG-2 e MPEG-4: si manifesta come discontinuità visibili lungo i bordi dei blocchi, particolarmente evidenti a bassi bit rate. Il filtro di deblocking attenua queste discontinuità smussando i bordi tra i blocchi.

Nei formati precedenti il deblocking è una funzione di post-processing facoltativa e non normativa del decoder; nello standard H.264 il filtro di deblocking è invece parte integrante sia della codifica sia della decodifica (filtro in-loop): i fotogrammi filtrati vengono usati come riferimento per la compensazione del moto, perciò tutti i decoder conformi devono eseguire lo stesso filtraggio. Il filtro H.264 opera sui bordi dei blocchi 4×4 della luminanza e sui bordi corrispondenti della crominanza; a ogni bordo è assegnata un'intensità di filtraggio (boundary strength) da 0 a 4, più elevata dove la presenza di artefatti è più probabile, come tra macroblocchi codificati in modalità intra. Su ogni lato del bordo il filtro può modificare fino a tre campioni di luminanza e uno di crominanza, con soglie che crescono con il parametro di quantizzazione; rispetto alla codifica senza filtro permette risparmi di bit rate superiori al 9% a parità di qualità. Il formato DivX adotta lo standard H.264 a partire dalla versione 7, presentata nel 2009.

I filtri di deblocking sono molto usati nelle videoconferenze, dove il basso bit rate tende a produrre immagini di scarsa qualità.

Deringing

Effetto del filtro di deringing nella parte destra dell'immagine

Il ringing è un artefatto di compressione che si manifesta come oscillazioni spurie (aloni) in prossimità dei contorni netti dell'immagine, per effetto della quantizzazione dei coefficienti ad alta frequenza (fenomeno di Gibbs); il filtro di deringing ha lo scopo di ridurlo. Il difetto è particolarmente evidente nei cartoni animati, lungo i contorni dei personaggi, di solito neri, dove appare come una serie di punti colorati assenti nell'originale; un disturbo affine, tremolante intorno ai contorni degli oggetti, è detto mosquito noise.

Livelli di post-processing nei decoder DivX

Nei decoder DivX il post-processing poteva essere regolato su più livelli, per bilanciare la qualità dell'immagine e il carico di calcolo: il livello minimo non applica alcun filtro ed è il più veloce. Nel decoder OpenDivX, secondo la documentazione di MPlayer, i livelli successivi attivano progressivamente il deblocking orizzontale e verticale della luminanza, il deblocking orizzontale e verticale della crominanza e infine il deringing della luminanza e della crominanza. I filtri agiscono sulla luminanza prima che sulla crominanza perché l'occhio umano è meno sensibile alle componenti di crominanza del segnale video (vedi sottocampionamento della crominanza). A partire dalla versione 6 il decoder DivX offre impostazioni semplificate, come il deblocking automatico o il deblocking e il deringing completamente automatici.

Filtri attivati ai diversi livelli di post-processing del decoder OpenDivX
Valore del livello Deblocking orizzontale della luminanza Deblocking verticale della luminanza Deblocking orizzontale della crominanza Deblocking verticale della crominanza Deringing della luminanza Deringing della crominanza
0
1-9X
10-19XX
20-29XXX
30-39XXXX
40-49XXXXX
50-59XXXXXX

Nel rendering 3D

Nel rendering 3D in tempo reale, soprattutto nei videogiochi, il post-processing consiste nell'applicare effetti all'immagine di una scena già renderizzata, prima che venga mostrata sullo schermo; questi effetti permettono, tra l'altro, di simulare le proprietà fisiche delle macchine da presa e delle pellicole. Anziché inviare direttamente allo schermo il risultato del rendering, la scena viene prima disegnata in un buffer nella memoria della scheda video; programmi shader elaborano poi l'immagine, utilizzando eventualmente le informazioni di profondità dello Z-buffer, senza dover renderizzare nuovamente la scena. Ciò permette di realizzare effetti che richiedono la conoscenza dell'intera immagine, mentre normalmente ogni oggetto 3D viene renderizzato separatamente.

Tra gli effetti di post-processing più diffusi figurano l'antialiasing (come il FXAA), l'occlusione ambientale calcolata nello spazio dello schermo, i riflessi nello spazio dello schermo, la profondità di campo, il mosso (motion blur), il bloom, la mappatura tonale (tone mapping), l'aberrazione cromatica, la grana della pellicola e la vignettatura, ai quali si aggiungono la correzione del colore (color grading), il lens flare e la simulazione dell'adattamento dell'occhio alla luminosità della scena. Nello sviluppo di un videogioco gli effetti di post-processing contribuiscono a definire lo stile visivo complessivo e vengono generalmente regolati nelle fasi finali del lavoro.

Note

  1. 1 2 3 Malepati
  2. 1 2 3 4 (EN) Mei-Yin Shen e C.-C. Jay Kuo, Review of Postprocessing Techniques for Compression Artifact Removal, in Journal of Visual Communication and Image Representation, vol. 9, n. 1, 1998, pp. 2-14, DOI:10.1006/jvci.1997.0378.
  3. 1 2 (EN) MPlayer(1) – The Movie Player, su MPlayer. URL consultato il 27 ottobre 2026.
  4. 1 2 3 (EN) Unity Technologies, Understanding post-processing, su Unity Documentation. URL consultato il 27 ottobre 2026.
  5. ↑ (EN) Peter List, Anthony Joch, Jani Lainema, Gisle Bjøntegaard e Marta Karczewicz, Adaptive deblocking filter, in IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, vol. 13, n. 7, 2003, pp. 614-619, DOI:10.1109/TCSVT.2003.815175.
  6. ↑ (EN) Alun Taylor, DivX rolls out DivX 7, in The Register, 9 gennaio 2009. URL consultato il 27 ottobre 2026.
  7. 1 2 (EN) OpenDivX support in MPlayer, su GitHub. URL consultato il 27 ottobre 2026.
  8. ↑ (EN) DivX Plus Codec Pack Version History, su DivX. URL consultato il 27 ottobre 2026.
  9. ↑ Rosado
  10. ↑ (EN) Post Process Effects in Unreal Engine, su Epic Developer Community, Epic Games. URL consultato il 27 ottobre 2026.
  11. ↑ (EN) Sami Laukkanen, Post-processing in video games, su Theseus, Turku University of Applied Sciences, 2018. URL consultato il 27 ottobre 2026.

Bibliografia

Voci correlate

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