С каким разрешением лучше снимать видео и важна ли частота кадров

Об исследованиях

Учеными проводилось множество исследований на тему распознания разного количества кадров, которое воспринимает человеческий мозг и органы зрения. Наиболее часто опыты ставили рекламщики, так как считали, что скрытый кадр приведет к подсознательному восприятию, что заставит человека покупать определенный продукт:

  • Разные группы людей садили перед телевизором. Им предоставляли видеоматериал, который содержал дефектные кадры с изображением предмета, являющийся лишним для данного кинофильма. После его просмотра большинство людей рассказывали, что видели какое-то непонятное мелькание на телевизоре. Это достаточно интересно, так как FPS находился за пределами числа 220. То есть означает, что человек может распознавать число кадров намного более 24.
  • Учеными было исследовано периферийное зрение. Обнаружилось, что оно имеет отличие от прямого зрения по частоте изображения. Поэтому при создании шлемов используют значения не 30-60 Герц, как для телевизора, а выше – 90 Герц.
  • В пятидесятых годах прошлого века выпустили американский фильм, в котором во многих кадрах были вставлены надписи «Ешь попкорн, пей Кока-колу». Так встраивали кадры, которые распознавались только на бессознательном уровне. Маркетинговая компания, которая занималась этим исследованием, рассказала, что продажа попкорна и кока-колы после этого выросла во много раз.
  • В американском телевидении было исследование на тему содержания 25 кадра. В одном популярном американском телешоу вставляли 350 раз на высокой скорости слова «Звони прямо сейчас». Но никто так и не позвонил. В конце телешоу ведущий рассказал, что в шоу содержалось послание, и попросил прислать правильный ответ про содержание. Было прислано множество писем, но ни одно из них не содержало правильного ответа.

Американскими торговыми компаниями было разработано множество исследований на тему 25 кадра и внедрения информации в подсознательную область человеческого мозга. Но ни одно из исследований не подтвердило правдивости данной теории. Тем не менее, во многих странах была запрещена реклама на уровне подсознательной деятельности человека. В США применение такого метода может привести к потере лицензии для телевещания.

Комфортное число FPS для игр и кино В чем отличие между fps в играх и кадрами в кино

В кино, в отличии от видеоигр используется постоянная частота кадров, которая неизменна на протяжении всего фильма. Исключение могут составлять сцены с замедленной, либо ускоренной съемкой, которые, как правило, занимают очень малую часть времени.

Из-за сохраняющейся периодичности зрение и мозг адаптируются, тем самым на время утрачивая способность, воспринимать происходящее в виде отдельных кадров, фрагментов.

В видеоиграх все немного иначе. Постоянная чистота кадров невозможна, потому как все игровые локации «места» и сцены генерируются «создаются» в реальном времени. Помимо этого, различные локации обладают разным количеством объектов, качеством детализации.

Кино снято в 2D, то есть обладает только шириной и высотой, а видеоигры предстают перед нашими глазами, в том виде, в котором мы видим, то есть в 3D. В видеоиграх за обработку изображения отвечают два основных компонента — видеокарта (для обработки графики) и процессор (для расчётов).

Игровой мир, неспособен загрузиться полностью сразу. Он подгружается частями, исходя из действий и передвижений игрока. Следовательно, количество объектов меняется в большую или меньшую сторону, что постоянно изменяет используемую мощность и нагрузку на компоненты. Вследствие чего, постоянно изменяется и частота кадров. Фиксированного значения не существует, возможны только рамки, между которыми происходят изменения. Существует минимальное, максимальное и среднее значение, которое будет отличаться в зависимости от игры и сцены.

По причине постоянно изменяющегося количества кадров, мозг неспособен адаптироваться, что позволяет замечать даже незначительные изменения. В данном случае работает правило, чем больше, тем лучше, так как среднее значение может иметь к примеру пределы от 27к.с до 45к.с. Из чего следует, что 27 будет мало, а 40 и более достаточно для комфортного восприятия.

Литература

Е. М. Голдовский. Основы кинотехники / Л. О. Эйсымонт. — М.,: «Искусство», 1965. — 636 с.

Е. М. Голдовский. Кинопроекция в вопросах и ответах. — М.,: «Искусство», 1971. — 220 с.

В. Е. Джакония. Телевидение. — М.,: «Горячая линия — Телеком», 2002. — С. 311—316. — 640 с. — ISBN 5-93517-070-1.

О. Ф. Гребенников. Глава III. Временны́е и пространственно-временны́е преобразования изображения // Основы записи и воспроизведения изображения / Н. К. Игнатьев, В. В. Раковский. — М.,: «Искусство», 1982. — С. 105—160. — 239 с.

Саломатин С. А., Артишевская, И. Б., Гребенников О. Ф. 1. Профессиональная киносъёмочная аппаратура и тенденции её развития в СССР // Профессиональная киносъёмочная аппаратура / Т. Г. Филатова. — 1-е изд. — Л.,: «Машиностроение», 1990. — С. 4—36. — 288 с. — ISBN 5-217-00900-4.

И. Б. Гордийчук, В. Г. Пелль. Раздел I. Системы кинематографа // Справочник кинооператора / Н. Н. Жердецкая. — М.,: «Искусство», 1979. — С. 7—67. — 440 с.

Жорж Садуль. Всеобщая история кино / Б. П. Долынин. — М.,: «Искусство», 1958. — Т. 2. — 523 с.

Какая частота обновления экрана телевизора лучше 60Hz или 120Hz?

Мы видели что содержание трансляции обычно составляет максимум 60 кадров в секунду. Поэтому этот контент отлично смотрится на телевизоре с частотой обновления 60 Гц.

Если это изображение должно отображаться на телевизоре с частотой 120 Гц, каждый кадр необходимо будет повторить дважды (60 кадров в секунду x 2 = 120 кадров в секунду ).

Если у вас есть видеоконтент 30р, телевизор должен повторить содержимое четыре раза (30 кадров в секунду x 4 = 120 кадров в секунду).

Современные телевизоры могут переключаться с частоты обновления 120 Гц на 60 Гц, если входной сигнал видео составляет 60 кадров в секунду. Таким образом, он более или менее равен телевизору с частотой 60 Гц.

Означает ли это теперь, что не стоит покупать телевизор с частотой обновления 120 Гц? Нет, это не так, потому что видеоконтент теперь доступен с более высокой частотой кадров. Особенно игровой.

За что любить аниме

При всех минусах, анимация в Японии имеет множество плюсов. Главный из них — детализация. Отлично прорисованные фона (к слову сказать, еще и по этой причине количество кадров в аниме меньше), яркие и причудливые дизайны персонажей и множество невиданных в западном мире анимационных находок.

Всё, что мы говорили про японскую анимацию в статье, конечно же, правда. И низкая частота кадров аниме, и бесчисленное количество сцен, где ничего, абсолютно ничего не двигается. Даже неоправданное урезание бюджетов при многомиллионной прибыли правда (не без оговорок, конечно). Но аниме делают люди: режиссеры, аниматоры, дизайнеры, — и именно они играют ключевую роль. При нужном угле камеры и темпе сменяемости сцен у зрителя не останется ощущения, что ему пытаются скормить продукт второй свежести. Целостное впечатление от многих сериалов у зрителя остается сильно положительное, а вслед за целостным образом и анимация начинается казаться лучше, чем она есть на самом деле. Поэтому и появляются споры о том, хорошо ли снято аниме.

Надо сказать, что и мы были с вами не до конца честны, говоря, что частота кадров аниме всегда низкая. Мы старательно обходили стороной эту тему в статье, чтобы немного рассказать о том единственном огромном бриллианте, который создали японские аниматоры. Японские студии придумали такой прием, как «сакуга», о котором мы начнем говорить сегодня, а подробно расскажем в одной из будущих статей. Львиную долю всего мизерного бюджета аниме режиссеры бросают на анимирование наиболее важных драматических и напряженных моментов в истории. Такие эпизоды анимируются специальными, высокопрофессиональными художниками, которые стараются максимально выразить свой оригинальный творческий стиль, таким образом, оставляя свой собственный след в эпизоде. Можно сказать, что любой эпизод аниме является прелюдией к этим нескольким фантастическим секундам, потому что именно на них аниме начинает по-настоящему блистать, а зритель остается сидеть перед экраном с чувством неописуемого восторга.

В сакуга частота кадров многократно увеличивается, появляются сложные движения, эффекты, которых до этого не было:

Деформация движений и эффект «черной туши», панорамные облеты камеры на 360 градусов.

Динамичная камера, ракурсы, рисование которых занимает много времени.

Анимация деталей: волос, одежды, элементов интерьера. Картинка становится в разы более живой и динамичной.

Стоит ли пользоваться приложениями для съемки видео

Опять же, все зависит от смартфона. Если у вас топовый флагман от Samsung, Huawei, Xiaomi, Apple или других брендов, то я бы не стал заморачиваться. Если вы пользуетесь чем-то более простым, то можно попробовать некоторые варианты. Единого совета нет, так как некоторые приложения отлично работают на одном смартфоне и плохо на другом. В итоге, надо пробовать.

Хорошая камера — залог успеха съемки. Вот только ПО тоже должно ей соответствовать.

Свет проходит через оптику камеры и она должна быть хорошей. Дальше он попадает на матрицу и она должна его хорошо зафиксировать. Но это только половина дела. Куда важнее правильно обработать сигнал. Хорошие производители не экономят на ПО камеры и у них получается отличная картинка. Производители, которые себя не уважают, экономят на этом, и в их случае лучше пользовать сторонними, может быть даже платными, вариантами.

В любом случае, главное понимать, для чего вы снимаете, и на основании приведенных советов выбрать для себя правильный вариант. Если вам есть, чем поделиться, оставляйте свои комментарии ниже или в нашем Telegram-чате.

Нагрузка на мозг

«АКВАРЕЛЬ» Виктора Косаковского. Русский трейлер.

Watch this video on YouTube

На заре кинематографа понятия о качестве изображения были незатейливыми. Проектор крутит так быстро, что кадры сливаются в движущуюся картинку? Вот и отлично! Дальше не разгоняемся, чтобы сэкономить дорогую пленку, даже если на экране появится мерцание. В 1926 году с появлением звукового кино пришлось прийти к стандарту 24 кадра в секунду, дабы не прыгала тональность голосов. Этот формат годами не менялся — никому же хотелось переплачивать за лишние метры пленки. К тому же увеличение размера бобин привело бы к удорожанию их доставки.

Как ни странно, тотальный переход на «цифру» ситуацию не улучшил. Сегодня «лишние» кадры оборачиваются более жесткими требованиями к матрице камеры и мощности монтажных систем, а также большими объемами носителей информации. При этом, время и стоимость создания компьютерной графики напрямую зависят от числа кадров в сцене, а ведь в бюджете современного фильма подобные расходы имеют куда больший вес, чем цена пленки 30 лет назад.

Косаковский на съемках «Акварели»

Так зачем же вообще увеличивать кадровую частоту? Дело в том, что она, мягко говоря, не очень подходит для передачи динамичных сцен. Если непрерывное движение разорвать на кусочки длиной 1/24 секунды, объект на экране непременно будет или мерцать, или размазываться, или и то и другое сразу.

Как именно он себя поведет, зависит от настроек камеры. Обычно летящий предмет или детали пейзажа на панораме несколько смазываются на каждом отдельном кадре, как спортсмен на фото с недостаточно короткой выдержкой. Череда таких картинок создает иллюзию плавности движения, но мелкие подробности на них рассмотреть невозможно.

Единственный способ создать по-настоящему детальное движущееся изображение — снимать и показывать с частотой хотя бы 48 к/с, а лучше еще быстрее. В противном случае финальную обработку визуального ряда вынужден проделывать… мозг зрителя. Он и мерцание постарается не заметить, и размазанные листья на деревьях восстановит по памяти. Но обязательно подаст в подсознание сигнал, что картинка перед глазами ненастоящая, не соответствует восприятию реального мира.

Компьютерные игры

В компьютерных играх под кадровой частотой (англ. framerate, часто неверно называемой FPS, frame per second — «кадрами в секунду» — единицей измерения этой величины) понимается частота, с которой процесс игры обновляет изображение в кадровом буфере. При этом игры можно разделить на два класса: игры с постоянной кадровой частотой и игры с переменной кадровой частотой. Игры с постоянной кадровой частотой выдают на слабых и мощных компьютерах одинаковое количество кадров в секунду, а если он не справляется с прорисовкой — замедляется вся игра. Игры с переменной кадровой частотой на слабых компьютерах начинают пропускать кадры, скорость игрового процесса не меняется.

Создаваемый трёхмерным движком кадр обычно резкий (в отличие от кадра видео), плюс игрок управляет происходящим в кадре — потому оптимальная кадровая частота в играх обычно больше, чем в кино, и начинается с 30 кадров в секунду.

Выдаваемая игрой кадровая частота не кратна кадровой частоте монитора. Ещё в ранних видеоадаптерах (CGA/EGA — штатно, VGA — через так называемые X-режимы) была технология двойной буферизации: один кадровый буфер переправляется на монитор, второй заполняется. Такая конструкция исключает попадание на экран недорисованных кадров. Обычно использовалась вертикальная синхронизация (англ. V-sync): после каждого нарисованного кадра игра ожидала обратного хода луча монитора.

С распространением движков с переменной кадровой частотой обнаружился недостаток вертикальной синхронизации: если частота монитора 60 Гц, а игра даёт 59 FPS — ожидание синхронизации сразу же опустит кадровую частоту до 30 FPS. Частое явление на консолях — игра, работающая под 30 FPS; существовали игры (Okami, The Evil Within), перенесённые на ПК с этим ограничением.

Если же вертикальную синхронизацию не делать, получается «рваное» изображение. Типичный кинескоп выдаёт 85…120 Гц развёртки, а типичный офисный ЖК-монитор — 60…72 Гц, потому при прочих равных на ЖК разрывы дольше держатся на экране. А если кадровая частота запредельная (например, 200 FPS) — на ЖК больше разрывов на кадр.

В конце 1990-х годов, когда размер памяти, требуемый для кадровых буферов, стал незначительным по сравнению с другими графическими данными, появилась тройная буферизация: один кадровый буфер выводится на экран, второй готов к выводу и включится по сигналу от монитора, третий отрисовывается. Выяснилось, что если кадровая частота сравнима с частотами монитора, тройная буферизация хороша для технодемо, но не для игр — становится нестабильной задержка от пользовательского ввода до экрана. Существуют технологии AMD и nVidia (так называемая скоростная синхронизация), применяющие тройную буферизацию, если кадровая частота игры больше, чем у монитора, и ничего не делающие, если меньше. При этом, если кадр в заднем буфере прорисовался, скоростная синхронизация не ждёт сигнала гашения, а рисует второй, третий кадр, что сильно снижает задержку от кнопки до изображения.

Кадровая частота ЭЛТ постоянна из-за особенностей развёртки луча. Кадровая частота ЖК также обычно постоянна — интерфейс «видеоплата-монитор» (VGA, DVI и другие) производит виртуальную «развёртку». В середине 2010-х годов сначала nVidia, а потом и AMD разработали стандарты мониторов с адаптивной кадровой частотой (технологии «AMD FreeSync» и «Nvidia G-Sync»). Монитор, оснащённый такой технологией, приспосабливает виртуальную «развёртку» к кадровой частоте игры и выдаёт кадры с той частотой, какую позволяет игра. Видеоплата и монитор должны поддерживать друг друга; изначально они разделились на два несовместимых лагеря. Стандарт DisplayPort 1.2 поддерживает технологию, близкую к FreeSync, и работает как с nVidia (начиная с GeForce 10), так и с AMD. Адаптивная кадровая частота, наоборот, бесполезна, если игра выдаёт кадров больше, чем позволяет монитор. Если есть адаптивная синхронизация, но нет скоростной, игроки ограничивают игру кадровой частотой чуть меньшей, чем позволяет монитор — например, 140 FPS на 144-герцовом мониторе.

В конце 2010-х началась борьба за задержку от нажатия до изображения, подробнее Лаг (компьютерный сленг).

ЖК против плазмы

У плазменных панелей нет проблем с размытым изображением, поскольку переключением состояния пикселей здесь происходит значительно быстрее. Раньше производители испытывали некоторые сложности с длительным временем послесвечения, но с разработкой новых люминофоров и этот вопрос был решён. Плазменной панели очень высокая кадровая частота попросту не нужна, но необходимость конкурировать с ЖК-телевизорами заставляет производителей также идти на маркетинговые ухищрения. Так появились технологии вроде Sub-field motion или Sub-field drive, позволяющие написать на коробке 480 Гц и даже 600 Гц. Суть их проста: на плазменной панели чередуются не целые изображения, а их фрагменты или точки (dots). Особого практического смысла в том нет, но следует отметить, что разработчики предлагают пользователям реальные способы увеличения кадровой частоты, и преимущества плазмы в этом смысле (особенно для вывода 3D-изображения) очевидны.

В заключении: что дальше?

Последние годы аниме студии стали понимать, что на ограничении бюджета далеко не уехать, — начались первые эксперименты с полной 3D анимацией. Да, пока нелепой, да, еще не очень удачной, но само движение идет в верном направлении. Эксперименты в 3D, скорее всего, связаны с попыткой погнаться за двумя зайцами одновременно, — улучшить качество анимации и не тратить при этом деньги. И пусть зайцев поймать пока не удается, — первый толчок произошел.

Японцы уже показали, что если принести немного старания, то 3D можно умело маскировать под традиционную анимацию, поэтому не стоит ждать начала производства фильмов, как у студии Pixar. Средства выражения японских аниматоров также не пропадут, ведь люди, создающие аниме, не изменятся, не изменятся и традиции. Просто с 3D легче работать, если думать о плавности движения и частоте кадров. Наконец, станет заметно легче играть с ракурсами и движением камерой. При получении должного опыта и при ощутимом, но не колоссальном, увеличении денежных вливаний (мы все еще считаем, что без них никак) уровень анимации в Японии скакнет до таких высот, что мы еще с вами весь рот откроем.

Спасибо за прочтение. Если вам нравится то, что мы делаем — поддержите нас через платформу Patreon. Деньги, собранные там идут на оплату хостинга, гонорары авторам, посещение аниме мероприятий и выставок. Вместе мы сможем больше!

Читайте вторую часть из цикла статей про анимацию — «Мира сакуга — о явлении авторской анимации»

Компьютерные игры

В компьютерных играх под кадровой частотой (англ. FPS, Frame Per Second) понимается частота, с которой процесс игры обновляет изображение в кадровом буфере. Понятие «Фреймрейт» (англ. Framerate) используется, как жаргонное обозначение такой частоты кадров. При этом игры можно разделить на два класса: игры с постоянной кадровой частотой и игры с переменной кадровой частотой. Игры с постоянной кадровой частотой выдают на слабых и мощных компьютерах одинаковое количество кадров в секунду. Если ресурсы компьютера невелики и он не справляется с прорисовкой, то замедляется вся игра. Игры с переменной кадровой частотой на слабых компьютерах начинают пропускать кадры, скорость игрового процесса не меняется.

В любом случае, выдаваемая игрой кадровая частота обычно не кратна кадровой частоте монитора, это приводит к рваному изображению. Для борьбы с этим существует режим вертикальной синхронизации (англ. V-Sync), а также плавающая синхронизация (технологии «AMD FreeSync» и «Nvidia G-Sync»).

Частота кадров в аниме

Идеальным в анимации, как и в кино, считается нахождение в секунде всех 24 уникальных кадров. Такая анимация называется 1s.

1s анимация

Зачастую отрисовка всех 24 кадров в секунду не играет существенной роли на конечный результат, поэтому наблюдать наличие всех 24 кадров в секунду можно редко и очень непродолжительное время. Во всех остальных случаях количество кадров значительно меньше.

Если мы извлечем из ролика половину всех кадров, что тогда произойдет? Ролик станет короче в два раза? Логически, да. но в анимации этого не происходит. На практике же нам каждый из оставшихся 12 кадров показывают дважды. Такой прием называется 2 s анимацией.

2s анимация

Соответственно, уменьшение количества кадров втрое приведет к показу одного и того же кадра три раза, что будет называться 3s анимацией, а на практике в секунде останется всего 8 сменяемых друг друга кадров. Как видите, из-за очевидной недостачи кадров в примере ниже, аниматор прибег к приему размытости мячика и его деформации, в результате у нас получился известный «мультяшный эффект», когда объекты перестают выглядеть реалистично.

3s анимация

Если дать каждому кадру порядковый номер, то каждый из видов анимации будет выглядеть примерно так.

1s: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

2s: 1-1 3-3 5-5 7-7 9-9 11-11 13-13 15-15 17-17 19-19 21-21 23-23

3s; 1-1-1 4-4-4 7-7-7 10-10-10 13-13-13 16-16-16 19-19-19 22-22-22

Нужно иметь в виду, что даже в одной секунде могут быть моменты, которые требуют тщательной проработки анимации, поэтому нередки случаи, когда даже внутри одной единственной секунды 1s анимация сменяется на 2s или на 3s.

Чтобы снять 20-минутный эпизод мультфильма в 1s анимации, необходимо нарисовать 28 800 отдельных изображений, что, конечно, потребует много сил и времени. Аниматоры Японии в своей работе ищут баланс между 2s и 3s анимацией, а среднее количество уникальных кадров на один эпизод равняется около 3000 — 4000. Даже дорогостоящие аниме, вроде фильмов студии Ghibli, редко прибегают к 1s. Анимация фонов может иметь совсем крошечную сменяемость кадров, нормой считается 4-6 кадров в секунду, кроме того, анимация большинства фонов зациклена и повторяется столько раз, сколько нужно.

Вы спросите, если аниме содержит три-четыре тысячи кадров на эпизод, то получается, что средняя частота кадров в аниме равна 2,5-3,5 кадра, а это даже не 3s анимация. Но это не совсем так, не зря мы сказали об уникальных кадрах, многие сцены аниме выглядят как камера, движущаяся вдоль одного единственного кадра на протяжении нескольких секунд. Многие сцены не анимированны вовсе. Анимация бега или другого повторяющегося движения в большинстве случаев зациклена. В итоге наши 8-12 кадров в секунду получают только конкретные отрезки аниме.

Уникальные кадры в аниме также не перерисовываются полностью. К, так называемому, ключевому кадру часто добавляются лишь движущиеся элементы. Об этом мы попробуем подробно поговорить в отдельной статье. Но чтобы не оставлять вас совсем в неведении, — хотим показать как такой процесс анимации выглядит на практике.

Ключевой кадр

Один из промежуточных кадров

Результат

Как мы видим, аниме тяготеет к упрощению анимации. Каждый раз, когда вы видите интерьер или пейзаж, на фоне которого разговаривают, не открывая рта две неподвижных фигуры. Каждый новый эпизод, где по небу летают лучи света (героев, которые «сверхбыстро» сражаются). Эпизоды, где вы слышите звуки взмаха меча, а видите лишь героя, застывшего в «я только что совершил коронный добивающий прием» позе. Во всех этих случаях знайте, что главная причина наличия таких сцен лежит в удешевлении процесса производства. Такие эпизоды требуют минимальных затрат сил аниматоров. Подобная упрощенная форма подачи появилась еще на первых порах развития аниме в Японии, и считается культовой особенностью жанра. Но, как бы то ни было, это было и остается упрощением, а, соответственно, ухудшением качества анимации. При прибылях, которые в наши дни приносят аниме сериалы, такие элементы начинают казаться не уникальной особенностью, а банальным обманом зрителя. Разумеется, наша любовь к аниме лежит не здесь, но о любви немного после.

Плавность движения на экране

Видимая на экране плавность движения зависит как от частоты съёмки и отображения, так и от других факторов. Выдержка, получаемая киноплёнкой или передающей трубкой (матрицей) в момент съёмки одного кадра, может повлиять на передачу плавности быстрых движений. При очень коротких выдержках, существенно меньших, чем период смены кадров, быстрое движение на экране может восприниматься прерывистым («стробированным») вследствие отсутствия смазанности изображения каждого кадра, скрывающего временну́ю дискретность. Поэтому в кинематографе принято уменьшать угол раскрытия обтюратора только при специальных комбинированных съёмках. Передающие телевизионные трубки, как правило, имеют фиксированное время развёртки одного кадра, определяемое движением считывающего электронного луча, и лишены возможности изменения «выдержки», соответствующей длительности полукадра за вычетом кадрового гасящего импульса. Однако современные видеокамеры, оснащенные ПЗС- и КМОП-матрицами, обладают такой возможностью за счёт другой технологии считывания изображения. Большинство производителей используют для этой технологии, позволяющей выбирать время считывания кадра, торговое название «электронный обтюратор» (англ. electronic shutter). При установке очень короткой выдержки быстрые движения на экране могут восприниматься отчётливо «дробными» вследствие полного отсутствия смаза изображения отдельных кадров и физиологических особенностей зрительного анализатора.

Компьютерные игры[править | править код]

В компьютерных играх под кадровой частотой (англ. framerate, часто неверно называемой FPS, frame per second — «кадрами в секунду» — единицей измерения этой величины) понимается частота, с которой процесс игры обновляет изображение в кадровом буфере. При этом игры можно разделить на два класса: игры с постоянной кадровой частотой и игры с переменной кадровой частотой. Игры с постоянной кадровой частотой выдают на слабых и мощных компьютерах одинаковое количество кадров в секунду, а если он не справляется с прорисовкой — замедляется вся игра. Игры с переменной кадровой частотой на слабых компьютерах начинают пропускать кадры, скорость игрового процесса не меняется.

Создаваемый трёхмерным движком кадр обычно резкий (в отличие от кадра видео), плюс игрок управляет происходящим в кадре — потому оптимальная кадровая частота в играх обычно больше, чем в кино, и начинается с 30 кадров в секунду.

Выдаваемая игрой кадровая частота не кратна кадровой частоте монитора. Ещё в ранних видеоадаптерах (CGA/EGA — штатно, VGA — через так называемые X-режимы) была технология двойной буферизации: один кадровый буфер переправляется на монитор, второй заполняется. Такая конструкция исключает попадание на экран недорисованных кадров. Обычно использовалась вертикальная синхронизация (англ. V-sync): после каждого нарисованного кадра игра ожидала обратного хода луча монитора.

С распространением движков с переменной кадровой частотой обнаружился недостаток вертикальной синхронизации: если частота монитора 60 Гц, а игра даёт 59 FPS — ожидание синхронизации сразу же опустит кадровую частоту до 30 FPS. Частое явление на консолях — игра, работающая под 30 FPS; существовали игры (Okami, The Evil Within), перенесённые на ПК с этим ограничением.

Если же вертикальную синхронизацию не делать, получается «рваное» изображение. Типичный кинескоп выдаёт 85…120 Гц развёртки, а типичный офисный ЖК-монитор — 60…72 Гц, потому при прочих равных на ЖК разрывы дольше держатся на экране. А если кадровая частота запредельная (например, 200 FPS) — на ЖК больше разрывов на кадр.

В конце 1990-х годов, когда размер памяти, требуемый для кадровых буферов, стал незначительным по сравнению с другими графическими данными, появилась тройная буферизация: один кадровый буфер выводится на экран, второй готов к выводу и включится по сигналу от монитора, третий отрисовывается. Выяснилось, что если кадровая частота сравнима с частотами монитора, тройная буферизация хороша для технодемо, но не для игр — становится нестабильной задержка от пользовательского ввода до экрана. Существуют технологии AMD и nVidia (так называемая скоростная синхронизация), применяющие тройную буферизацию, если кадровая частота игры больше, чем у монитора, и ничего не делающие, если меньше. При этом, если кадр в заднем буфере прорисовался, скоростная синхронизация не ждёт сигнала гашения, а рисует второй, третий кадр, что сильно снижает задержку от кнопки до изображения.

Кадровая частота ЭЛТ постоянна из-за особенностей развёртки луча. Кадровая частота ЖК также обычно постоянна — интерфейс «видеоплата-монитор» (VGA, DVI и другие) производит виртуальную «развёртку». В середине 2010-х годов сначала nVidia, а потом и AMD разработали стандарты мониторов с адаптивной кадровой частотой (технологии «AMD FreeSync» и «Nvidia G-Sync»). Монитор, оснащённый такой технологией, приспосабливает виртуальную «развёртку» к кадровой частоте игры и выдаёт кадры с той частотой, какую позволяет игра. Видеоплата и монитор должны поддерживать друг друга; изначально они разделились на два несовместимых лагеря. Стандарт DisplayPort 1.2 поддерживает технологию, близкую к FreeSync, и работает как с nVidia (начиная с GeForce 10), так и с AMD. Адаптивная кадровая частота, наоборот, бесполезна, если игра выдаёт кадров больше, чем позволяет монитор. Если есть адаптивная синхронизация, но нет скоростной, игроки ограничивают игру кадровой частотой чуть меньшей, чем позволяет монитор — например, 140 FPS на 144-герцовом мониторе.

В конце 2010-х началась борьба за задержку от нажатия до изображения, подробнее Лаг (компьютерный сленг).

Плавность движения в кино и на видео

Минимальная кадровая частота для создания ощущения плавности движения составляет ~12—18 кадров в секунду. Эта цифра установлена экспериментально на заре кинематографа. Эдисон считал необходимой частоту в 30—40 кадров в секунду, однако эта цифра исходила из заметности мельканий при кинопроекции и оказалась завышенной.

Тем не менее, полное устранение «дробления» изображения при быстрых движениях возможно только при использовании частоты съёмки, превышающей критическую частоту заметности мельканий. При частотах, превышающих 48 Гц, изображение становится заметно более плавным и правдоподобным. Это заметно при сравнении на экране телевизора видеозаписи, снятой с большей временно́й дискретностью, и кинофильма. При просмотре видеозаписи (или передачи с телевизионной камеры) зритель видит 50 (или 60) изображений в секунду, каждое из которых отображает отдельную фазу движения, вследствие считывания камерой отдельных полукадров в разные моменты времени. Совсем другая картина наблюдается при просмотре кинофильма, снятого с частотой 24 кадра в секунду. Телевизор, также обладающий чересстрочной разверткой, все равно показывает в секунду только 25 изображений за счет того, что каждый кадрик кинофильма передается дважды: сначала чётным полем, затем нечётным. При этом, в отличие от видеозаписи, в которой каждое поле передает отдельную фазу движения, временная дискретность кинофильма вдвое ниже. Поэтому в кинофильмах движение выглядит более обобщенным, чем в видеозаписи. В некоторых профессиональных видеокамерах существует специальный «кинематографический» режим, обеспечивающий понижение временной дискретности изображения, путём одновременного запоминания матрицей четного и нечетного полей изображения с сохранением разрешающей способности, основанной на полном количестве строк в кадре. В результате, оба поля отображают одну и ту же фазу движения, приближая эффект от восприятия изображения к кинематографическому.

Итоги

С точки зрения кадровой частоты наилучшие результаты показывают плазменные телевизоры, но они обладают одним существенным недостатком: из-за большого размера пикселя устройство с маленькой диагональю сделать невозможно. Если говорить о ЖК-телевизорах, то обеспечить реальную частоту обновления кадров выше 200 Гц производители пока не могут и вынуждены идти на маркетинговые ухищрения с использованием мигающей подсветки. Тем не менее если нужно устройство для просмотра контента высокой чёткости или для игр, то 100 или 200 Гц совершенно необходимы. Если это реальная кадровая частота, что можно проверить только на практике, посмотрев в магазине, как телевизор справляется с отображением динамичных сцен в высоком разрешении. Особенно в 3D. Проще всего с отображением аналогового телесигнала — оно по силам любой модели.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий