Preprocessing: Filter zur Rauschverminderung

Rauschen ist bei der Videokompression mit modernen Codecs wie H.264 ein ungewollter Störfaktor. Rauschen bringt zusätzliche Veränderungen in das Bild, die nicht zum Original gehören. Diese erhöhte Menge an Informationen muss dann encodiert werden, obwohl das Rauschen eigentlich gar nicht relevant ist.

Eine Möglichkeit, das Resultat beim Videoencoding positiv zu beeinflussen, ist deshalb die Verwendung einer Rauschverminderung. Zur Rauschentfernung gibt es ausgefeilte Filter, die jedoch als Kehrseite eine sehr lange Rechendauer benötigen.

Verfahren zur Rauschentfernung

Um Rauschen in einem einzelnen Videobild zu entfernen werden statistische Methoden verwendet. Dabei wird versucht, das unerwünschte Rauschen von den eigentlichen Bildinformationen zu trennen.

Der Screenshot aus After Effects zeigt den Vorschaumodus des Filters „Körnung entfernen”. Innerhalb des weißen Rechtecks sieht man deutlich, wie der Filter arbeitet.

Zusätzlich ist es bei Videos im Gegensatz zu einem Standbild möglich, das aktuelle Videobild mit den vorigen bzw. nachfolgenden Frames zu vergleichen. So können mithilfe temporaler Methoden auch Rückschlüsse auf verrauschte Stellen gezogen werden.

Das Prinzip beschreibt Uli Plank (Autor des DVD-Studio-Buchs) in seinem Artikel „Wie bekämpft Rauschen per Software?” folgendermaßen:

Noch trickreicher gehen Filter mit temporaler Rauschverminderung vor. Sie vergleichen die Pixel der Nachbarbilder und versuchen, identische Details im Motiv zu finden. Wenn es dann trotzdem einen Unterschied zwischen den Pixeln gibt, muss das wohl Rauschen sein und die Werte werden mit denen der Nachbarbilder angeglichen.

Um die temporale Rauschverminderung im After-Effects-Filter „Körnung entfernen” zu aktivieren, setzt man einfach das Häkchen unter „Zeitliche Filterung”.

Hoher Zeitaufwand

Nachteil des Ganzen: Die Anwendung eines solchen Filters ist sehr rechenaufwändig und dauert dementsprechend lange.

Das Encoding des Beispielvideos aus dem Screenshot dauerte ohne Rauschfilter ca. eine halbe Minute, während der gleiche Vorgang mit aktiviertem Filter mehr als 3,5 Minuten einnahm.

Fazit

Selbstverständlich muss natürlich gesagt werden, dass es immer besser ist, Rauschen im Voraus zu vermeiden (siehe auch Plag/Riempp S.64).

Hat man jedoch bereits verrauschtes Material, kann man entsprechendem Zeiteinsatz mit einem Filter zu Rauschverminderung das Encoding-Ergebnis verbessern.

Link: Wie bekämpft man Rauschen per Software?

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