Плавнее, еще плавнее: о 24 кадрах в секунду и выше

Наверняка многие из вас сталкивались с популярным мнением: дескать, все видеоформаты предусматривают 24 кадра в секунду, что соответствует свойствам восприятия человеческого глаза. На самом деле данный обобщённый тезис является следствием целого ряда заблуждений и мифов. Именно вокруг этой характеристики передаваемого изображения в течение последних двух-трёх лет происходит небольшая революция стандартов, затрагивающая многие сферы — от рынка домашних телевизоров до кинопроизводства.

Содержание

Немые фильмы

Представьте себе ленту немого фильма, в которой 1 500 отдельных изображений. Если мы покажем фильм со скоростью 12 кадров в секунду, то увидим

Движение есть, но мерцание в кадре всё портит. Оно появилось из-за того, что мы должны закрыть проектор, чтобы прокрутить ленту дальше и показать новое изображение. По словам Томаса Эдисона, наше зрение не заметит мерцание, если мы будем прокручивать ленту со скоростью 46 кадров в секунду. Но это не лучший вариант, и вот почему.

Сейчас у нас фильм состоит из 1 500 изображений и мы его проигрываем со скоростью 12 кадров в секунду. Получается 1 500 кадров / 12 кадров в секунду = 125 секунд Значит, нам достаточно 1 500 кадров, что создать двухминутный фильм.

Со скоростью 46 кадров в секунду наш фильм будет идти всего 32 секунды. То есть, чтобы восстановить хронометраж мы должны создать не 1 500 кадров, а 5 750 = 125 секунд * 46 кадров в секунду. Кинолента будет длиннее в четыре раза, количество кадров больше, а значит отснять, смонтировать и показать фильм выйдет намного дороже.

Легче изменить конструкцию проектора. Поэтому вместо обычного обтюратора поставили трёхлезвийный.

проектор с трёхлезвийным обтюратором

Теперь один кадр показывают три раза и только потом сменяют на новый. Получается частота кадров (хоть и одинаковых) увеличилась. Количество мерцания увеличилось по количеству, но в три раза сократилось по времени. Таким образом инертность зрения стала «съедать» мерцание в кадре.

Мы сменяем кадры со скоростью 16 FPS, но зрителям показываем один и тот же кадр три раза. И получаем 48 спроецированных кадра в секунду = 16 кадров * 3 повторения. Прямо как и хотел Эдисон, даже лучше.

Мы взяли 16 FPS, а не 12 или 14, так как 16 — минимальное целое число, которое умножается на 3 и в результате даёт число больше 46.

Вот мы и получили первую кадровую частоту — 16 FPS для немых фильмов. Плюс немых фильмов в том, что мы можем легко увеличить или уменьшить количество кадров в секунду, это повлияет только на скорость воспроизведения. Ручку проектора крутил человек и мог варьировать скорость кадров от 14 до 26 FPS.

Этот вопрос, как ни странно, задают не только начинающие, но и достаточно опытные видеографы. Для начала, можете прочитать мою заметку о том, почему я не советую использовать киношный режим 24p в повседневных съемках.

Давайте рассмотрим какие варианты частоты кадров мы имеем на текущий момент на большинстве видеокамер, зеркальных и беззеркальных фотоаппаратов.

Это 24p, 25p, 50p, 100p, 30p, 60p, 120p. Многие ошибочно полагают, что времена PAL и NTSC безвозвратно канули в прошлое и снимают видео в 30p. Для начала, вам следует знать, что кадровая частота в разных регионах планеты была выбрана не «с потолка», а кратно соответствует частоте электросети в том или ином регионе. И, как вы понимаете, частота промышленной генерации электроэнергии образовалась задолго то появления телевидения.

В результате, если вы будете снимать в помещении, где используется освещение с частотой 50 Гц в режимах 30p или 60p, то у вас появится фликер (мерцание). Как с ним бороться (если это все-таки произошло), можете посмотреть в моем видео.

Частота кадров для видеосъемки

Сложность иногда заключается еще и в том, что в одном и том же помещении могут находиться источники света с разной частотой. Например, в некоторых энергосберегающих и светодиодных лампах в схеме управления питанием установлен преобразователь частоты. И лампы работают на 60 ГЦ, хотя включены в нашу 50-ти Гц электросеть.

Я столкнулся с этим, когда снимал презентационное видео в одном из офисов, где настольная лампа работала на одной частоте, на потолке светили люминисцентные лампы со своей собственной частотой пульсации, а также был установлен наш галогенный свет с рассеивателями.

Так с какой частотой кадров все-таки снимать?

Если вы снимаете на открытом воздухе, то без разницы. Снимайте в 60p, это даст вам возможность делать более чем двукратное замедление при последующей конвертации в 24p или в 25p. В Adobe Premiere это осуществляется щелчком по исходнику видео правой кнопкой мыши — Interpret Footage — Assume this framerate. И ставите частоту кадров, какая вам нужна.

Разумеется, смена частоты кадров на посте подойдет только для художественного (не репортажного) видео, например при съемке видеопортретов или музыкальных клипов. Если же вы записываете звук вместе с видео (например, при интервью), то весь проект должен быть с таким же фреймрейтом (либо, к примеру, в 2 раза больше).

Для съемки в помещениях всегда ставьте 25p или 50p, а если в кадре появляется мерцание от, например светодиодного сценического света, — пробуйте изменить выдержку. Т.е. иногда приходится снимать с частотой кадров 25p, но выдержкой 1/60 (такие режимы доступны на фотоаппаратах, но вот некоторые видеокамеры не дают менять выдержку не кратно частоте кадров).

Лично я снимаю всегда в 25p или 50p если есть возможность. Иногда, если камера не поддерживает 50p, я снимаю некоторые эпизоды в 50i исключительно ради возможности последующего замедления в 2 раза. Конечно, это приводит к падению вертикального разрешения в 2 раза и появления гребенки, которая заметна на прямых линиях. Но вообще формат 1080 50i и 60i очень широко распространен на ТВ, и большинство спутниковых HDTV каналов гонят контент именно в этих форматах, т.к. чересстрочная развертка уплотняет спектр и позволяет передавать большее количество каналов на каждом транспондере.

Поэтому, если вы снимаете контент, который в последствии может быть использован на ТВ (не иностранном), то снимать вы должны только в 25p, 50i, 50p.

А вот для стоков рекомендую снимать именно в 30p и 60p, т.к. основные покупатели такого видео расположены преимущественно в США.

Посмотреть полный список оборудования, которое мы используем для съемки видео можно по ссылке.

Звук

Всё сложнее стало со звуком. Теперь нельзя крутить фильм быстрее или медленнее. Нужно соблюдать постоянную кадровую частоту, чтобы скорость, а значит и тембр голоса не изменялся на протяжении фильма. С 16 FPS была проблема, звук не звучал точно, как задумывалось. Нужно было выбрать новую частоту, чтобы она была больше 16 и в итоге давала 48 проецируемых FPS. В итоге, вместо трёхлезвийного обтюратора стали использовать двулезвийный. И утвердили новый фрейм рейт — 24 FPS.

проектор с двулезвийным обтюратором

24 кадра * 2 повторения = 48 проецируемых кадров в секунду. Всё просто и удобно. 24 нацело делится на 2, 3 и 4. То есть мы знаем, что половина секунды — 12 FPS, треть — 8, а четверть — 6.

Тут вроде становится понятно — мы и сейчас используем 24 FPS. Тогда зачем нам 25, 30 и тем более 29,97?

⇡#В кинозалах

Началось всё с немого кинематографа, где использовалась плёнка с 16 кадрами в секунду. При демонстрации отрывков из довоенных фильмов вы наверняка замечали неестественно высокую скорость происходящего на экране — это следствие соответствующей частоты кадров. Затем, при появлении звука в фильмах для размещения аудиодорожки число кадров увеличили до 24 (иначе звук был слишком искажен), это значение остаётся актуальным по сегодняшний день.

Впрочем, если уж быть точным, то в кинозалах показывают фильмы не с 24, а 48 кадрами в секунду. Это связано с работой одной из деталей проектора, обтюратора — механического устройства для периодического перекрывания светового потока в момент движения кинопленки в кадровом окне. То есть, грубо говоря, каждый второй кадр — просто «пустой», а мелькание практически незаметно. Но даже при одинаковой информативности 24 и 48 кадров/с последний формат является куда более комфортабельным для восприятия человеком. Благодаря «инертности» восприятия визуальной информации нашими глазами, обтюратор нивелирует «рывки» при переходе от одного кадра к другому.

Тем не менее в кинематографе уже не одно десятилетие идут разговоры о необходимости перехода с привычного стандарта 24 кадра в секунду. Но этому мешал ряд проблем, связанных в основном с технологическими сложностями. Однако в последние годы, когда фильмы стали всё чаще снимать и показывать в залах при помощи цифрового оборудования, задача в этом плане существенно упростилась.

Но есть ещё один аспект, касающийся кинематографичности видеоряда. Например, при 60 кадрах/с наши глаза получают больше информации, за счет чего меняется восприятие происходящего на экране. Становится заметна искусственность декораций и визуальных эффектов, создаётся впечатление, что вы присутствуете на театральной постановке или прямо в студии, где снимают фильм. Это отрицательным образом влияет на аутентичность кинокартины, зачастую сводя на нет некоторые режиссёрские и операторские приёмы. Зато всё это нисколько не отменяет всех тех положительных свойств, какими обладает видео с высокой частотой кадров. Это и потрясающая плавность изображения, и естественность картинки — прямо как в реальной жизни, что создаёт отличный эффект присутствия и веры в происходящее. И наконец, большее число кадров нивелирует мерцание (особенно заметное по краям экрана), снижая утомляемость глаз.

Джеймс Кэмерон, главный киноноватор на нашей планете, заставивший весь мир полюбить 3D, всерьёз пообещал совершить ещё одну революцию в индустрии. Его следующие проекты «Аватар-2» и «Аватар-3» будут сняты в формате 60 кадров в секунду и наглядно продемонстрируют человечеству все достоинства подобной технологии. Однако Питер Джексон со своим «Хоббитом» собрался опередить режиссёра «Титаника» — уже в конце этого года мы сможем посмотреть картину по роману Толкиена с 48 полноценными кадрами в секунду.

Телевизор

Когда решили транслировать изображение по телевизору возникли новые проблемы. Показывать два раза один и тот же кадр было не вариант, да и технически это было сложновато. Ещё надо передать аналоговый сигнал по радиоволнам. И чем больше кадров, тем больше вес файла — значит канал передачи должен быть шире, а значит и дороже. Поэтому стали передавать кадры по половинкам — полукадрами. Разбиваем изображение на полосы и показываем сначала все нечётные, а потом все чётные. Инертность зрения делает своё дело и мы видим целый кадр.

Кадр из людей в чёрном 3 В телевизоре происходит то же самое, только намного быстрее.

По-умному, это называется чересстрочная развёртка и обозначается буквой «i», от слова «interlaced». Ролик с чересстрочной развёрткой и разрешением 1920 × 1080 будет называтся 1080i. А такой же ролик с прогрессивной развёрткой — 1080p. Это означает «progressive» или то, что кадры передаются целиком.

Чтобы не было лишних шумов и конструкция телевизора была проще, полукадры решили обновлять с частотой электросети. Для Европы это 50 Гц. Получилось 50 полукадров в секунду или 25 целых кадров в секунду. В США частота электросетей 60 Гц, значит полукадров будет 60, а кадров соответственно 30.

И вот вроде как всё хорошо, но тут появляется цвет.

⇡#У вас дома

С телевидением все обстоит немного иначе. В мире распространены три формата телевещания: NTSC, PAL и SECAM. Каждый имеет свои частоты, свойства передачи видеоряда и встречается в строго определённых регионах. NTSC является американским стандартом, в котором предусмотрено 30 кадров/с. Технологически близкие PAL и SECAM используются в других частях света и предусматривают 25 кадров/с.

Как и с обтюратором в кино, количество кадров в телевещании следует умножать на два. Это связано с использованием чересстрочной развёртки (интерлейс), когда один кадр разбивается на два полукадра, каждый из которых состоит либо из чётных, либо из нечётных строчек. В результате эфирное изображение кажется достаточно плавным, что неудивительно при 60 или 50 кадрах/с для NTSC и PAL/SECAM соответственно.

Если вы посмотрите один и тот же фильм на большом телевизоре с DVD-диска и в телеэфире, то легко заметите принципиальную разницу в изображении. При телевещании картинка будет более естественной и даже чем-то похожей на театральную постановку. Обратный эксперимент: попробуйте купить DVD-диск с футбольным или хоккейным матчем. Спортсмены будут двигаться как-то более резко, а трансляция удивит непривычной «рваностью», что особенно заметно при горизонтальном перемещении камеры вдоль стадиона. В цифровых форматах вроде DVD или Blu-Ray используются традиционные 24 кадра в секунду без обтюраторов или чересстрочных кадров, поэтому на телевизорах с большой диагональю в панорамных сценах легко заметить раздражающие подёргивания изображения, в частности по краям экрана — из-за особенностей периферийного зрения.

К сожалению, цифровые носители с 48, 60 или 100 кадрами в секунду в наши дома пока не спешат. Даже Blu-Ray-издание грядущего «Хоббита» уже заявлено в привычном стандарте 24 кадра/с, что, в общем-то, логично — видеоплееры просто не умеют воспроизводить иные форматы. Зато насладиться красотами высокой частоты кадров можно с помощью современных телевизоров, поддерживающих технологию плавности изображения.

Пионером в этой области стала компания Philips со своей патентованной системой Digital Natural Motion, которая позволяет выводить на экран 100 кадров в секунду. Затем подтянулись прочие производители, каждый дал той же концепции собственное название: Motion Plus у Samsung, Motionflow у Sony, Trumotion у LG и Motion Picture Pro у Panasonic. Принцип работы в общих чертах довольно прост: между исходными информативными кадрами видеопроцессор телевизора вставляет промежуточные кадры, которые обеспечивают высокие чёткость и плавность перехода. По заявлениям производителей сейчас некоторые устройства обладают частотой до 400 и даже 800 Гц, то есть рассчитываются несколько сотен искусственных кадров в секунду. Столь высокие значения, на самом деле, полезны лишь при передаче качественного 3D, для обычного же видеоряда уже 120 кадров/с более чем достаточно. Однако при длительном пользовании в домашних условиях вы заметите ряд неудобств, связанных с работой «уплавняловок» на вашем телевизоре.

Во-первых, достаточно распространенной является проблема с подключением компьютера. Например, LED-панели Samsung предпочитают, чтобы частота входящего сигнала точно соответствовала количеству кадров в секунду в проигрываемом видеофайле. То есть видеокарта, как правило, выдает 60 Гц, а в скачанном вами BD-RIP заложены традиционные 24 кадра/с. При выводе картинки на телевизор каждые несколько секунд будут появляться подёргивания и артефакты — система Motion Plus будет пытаться рассчитывать дополнительные кадры исходя из 60 имеющихся, тогда как в самом фильме их только 24.

Можно перевести видеокарту принудительно в режим 24 Гц, но тогда вы будете вынуждены бороться с медленной работой интерфейса операционной системы, да и подёргивания по непонятным причинам (в случае LED-панелей от Samsung) так и не исчезнут до конца. Поэтому лучший результат вы получите, используя проигрыватель Blu-Ray/DVD-дисков (Sony PlayStation 3 — отличный вариант) или HD-медиаплеер — с подобными устройствами никаких проблем быть не должно.

Во-вторых, даже новые технологии расчёта дополнительных кадров в самых навороченных LED-панелях иногда «ошибаются». В некоторых сценах вы будете замечать артефакты и шлейфы. Особенно часто это случается в эпизодах, где объект на крупном плане быстро перемещается вдоль экрана.

И в-третьих, отнюдь не любой контент выигрывает за счёт добавления плавности. Безусловно, это полезно для фильмов и мультфильмов в 3D — тогда объёмность кажется более насыщенной. Хороши системы расчёта новых кадров и для картин, где преобладают панорамные съёмки и высок уровень детализации, вроде того же «Аватара», «Трона: наследие» или «Лабиринта Фавна». А также всё это прекрасно подойдёт для документальных лент, сериалов или спортивных трансляций. Наоборот, с эффектом плавности практически невозможно смотреть некоторые категории фильмов с нарочито «трясущейся» камерой, вроде «Ультиматума Борна», «Монстро» и ряда боевиков — с дополнительными кадрами происходящее на экране выглядит кашей с артефактами.

Наконец, в-четвертых, как мы уже говорили выше, иногда добавление реалистичности и эффекта театральности через системы плавности изображения превращает определённые фильмы в смехотворные спектакли. Сразу видны плохо нарисованные задники, прилепленные во время постпродакшена посредственные спецэффекты, а также прочие радости. Хотите убедиться сами — включите последнюю «Обитель зла» на продвинутой LED-панели, «Человека-паука» Сэма Рэйми или какого-нибудь «Халка». Ну а про старые фильмы и говорить нечего — при просмотре классических «Звёздных войн» вы воочию убедитесь, что все космические корабли — это и в самом деле пластиковые макеты, снятые в комнате с черными обоями.

Кстати, если кому-то вдруг пришла в голову мысль, что системы расчета дополнительных кадров помогут избавиться от тормозов в играх, — это, естественно, не так. Управление станет несколько «ватным» — изображение будет реагировать с некоторой задержкой на действия игрока. В общем, играть с включенной «уплавняловкой» невозможно.

Поэтому у систем добавления плавности есть достаточно много идеологических противников, жалующихся на потерю кинематографичности в некоторых фильмах. И таких людей вполне можно понять. Отсюда простой вывод: использовать «уплавняловки» нужно очень избирательно, в зависимости от проигрываемое контента. Однако в целом существование подобных технологий полностью себя оправдывает — в тех случаях, когда это действительно применимо, картинка на экране телевизора будет просто-таки доставлять вам удовольствие.

Цвет

Теперь через тот же канал нужно донести больше информации. Мы должны передать чёрно-белое изображение для старых телевизоров, цветное изображение и звук. И сделать это было довольно сложно. Потому что как только мы добавляем в электромагнитный спектр информацию о цвете его частота пересекается со звуком и создаёт помехи. Чтобы чётко разделить цвет и звук решили снизить частоту полукадров на 0,1%.

60 полукадров — 0,1% = 59,94 полукадров в секунду 59,94 полукадров в секунду/2 = 29,97 кадров в секунду

Система вещания с такой странной кадровой частотой называется NTSC и использовалась в США и ещё парочке стран.

В Европе таких сложностей не было, в качестве стандарта сразу взяли PAL, который был создан, чтобы решить проблемы с цветом. Поэтому как было 25 кадров в секунду, так и осталось.

Так сколько же всё-таки нужно FPS для комфортной игры?

Классическая гифка показывающая разницу между плавностью частот кадров. Но проблема увы в том, что обычно нет смысла запиливать в сравнение еще и 120фпс, ибо мало кому это надо, потому что те кто знают что такое 120гц и 100+ фпс им это не надо, а те у кого 60гц мониторы ничего и не увидят. Я поясню, посмотрите какие рывки вы замечаете между 60 и 24 кадрами, примерно так же видна разница между 150 и 60.

У меня лично был и 60гц монитор, был и квадратный монитор с 75гц частоты обновления, а сейчас у меня 144 гц монитор, который мне обошелся в 2011ом или 12 году всего за 9к рублей. Сейчас если ничего не изменилось то дешевый игровой монитор с 144гц можно взять минимум за 16к рублей. Однозначно повезло со временем покупки, промедли я год или полтора и покупал бы за 20. Если от себя, то монитор однозначно оправдывает себя более чем полностью. Очень сильно льёт кровь из глаза при работе с 60гц мониторами после домашнего со 144. И играть в игры очень приятно когда частота кадров в них превышает 120-150, к примеру CSGO, Overwatch, DOOM на Vulkan API. Вы четко для себя поймете как плохо на самом деле выглядит плавность изображения и как страдает от этого ощущения от игры при игре в низкой частоте кадров и обновления монитора. Посмотрите она наглядно показывает как высокая частота важна для быстрых и активных игр. Мы видим что чем активней передвижение тем заметней рывковатость. Поэтому всегда стараюсь настраивать игры под FPS, порой жертвуя некоторыми красивостями игр. 60фпс крайне не пригодны для быстрых сетевых игр потипа шутеров или гонок или прочих быстрых игр. В 60 фпс можно играть в сингл против компьютера, тогда да, но в сетевых играх фпс очень важен и его должно быть много, далее я поясню почему.

И тут владельцы 60гц мониторов скажут что да, это комфортно и мы играем с таким во все игры и нам комфортно. А вот владельцы мониторов получше к примеру 120/144 гц скажут что 60fps это курам на смех. А на самом деле курам на смех это ограничивать фпс до значений вашей частоты экрана якобы больше фпс все равно монитор не покажет. Есть одно высказывание которое к кадрам в секунду относится так же как и к деньгам и подходит лучше всего — Чем больше, тем лучше. Независимо от частоты обновления монитора кадров в секунду должно быть максимально много. Можете играть в 300фпс на своем 60гц мониторе — играйте в 300, если вы ограничите частоту кадров вашей частотой к примеру 60, то вашей видеокарте легче от этого ничуть не станет. Поэтому как минимум один повод ограничивать FPS мы отметаем. Идем дальше — монитор всё равно не покажет больше. Да он не успеет показать каждый зарендереный кадр если их очень много, но от этого мы ничуть не пострадаем, а наоборот окажемся в выигрыше. Чем выше фреймрейт (частота кадров) тем плавнее картинка и точнее ваши движения мышью или джойстиком и лучше отзывчивость геймплея в целом. Поэтому получаем что — Не надо ограничивать частоту кадров вашей частотой обновления монитора. Проверено опытным путём что 60fps на 60гц ощутимей хуже смотрятся и играются чем 100fps на 60гц. Пусть кадров будет столь много сколько это возможно. К тому же в любых играх бывают просадки ФПС в зависимости от обилия происходящего или прибытия в новую локацию, и лучше просадка произойдет со 100 до 70, чем с 60 до 30, согласитесь?

Вообще тот миф что 60fps это комфортный фреймрейт для игр впервую очередь выгоден хмм.. давайте попробуем подумать кому же он может быть выгоден? Всё верно если вы догадались, что разработчикам. Чем меньший фпс они вам выдают за комфортный тем меньше работ по оптимизации им придется делать. Миф про комфортные 60фпс активно поддерживается, в том числе и консольщиками которые играют вообще с 30фпс, мол у нас вообще 30 и нам с ними то нормально, а 60 вообще жирно, но у них там отдельная история они обычно играют на телевизорах с небольшой частотой обновления экрана порой вообще 50гц, вдобавок там выручают встроенные фишки в телевизорах для сглаживания резких картинок. В тех же старинных филипсах уже была функция HD Natural Motion, я уже не говорю о современных ТВ. Но вернёмся к нашим баранам. На самом деле поддерживать этот миф выгодно практически всем начиная от производителя мониторов (которым не придется тратиться на поддержку больших частот обновлений экрана) до разработчиков чтобы все играли в 60фпс и на 60гц мониторе, тогда не придется допиливать многие фичи и оптимизировать игру чтобы она выдавала большие фреймрейты при возможностях железа. Сделать порт с консоли в условиях что у всех 144гц мониторы становится еще сложней, ведь люди будут требовать чтобы фреймрейт был не 60, а к примеру 100. Отличный пример порт NFS Rivals, там настолько поленились что-либо менять с фреймрейтом что игра изначально работает в 30фпс и только, и причем не такая уж и большая часть пользователей игры начала негодовать и просить хотя бы 60 (хотя для гонок и 60 маловато). Танцами с бубнами и прописями в параметрах ярлыка запускающего игру можно было сделать заветные 60. Те кто говорят что 60 фпс и меньше это комфортно, либо не играли на нормальном мониторе с фпсом за сотню, либо лукавят и не хотят признавать что у них есть плохой монитор или железо. На самом деле миф что 60фпс это комфортный фремрейт сидит в голове практически каждого и увы бороться с этим очень тяжело. Потому что частОты кадров, частОты обновлений монитора, задержка отклика монитора, вертикальные синхронизации, заранее подготовленные кадры и прочее и прочее настолько сложная сфера что гораздо проще прочно вбить в головы что 60 кадров это комфортно и больше не нужно, и можно дальше жить припеваючи ничего не делая. Однако игровые мониторы набирают популярность, даже уже появляются такие «НЕПОНЯТНЫЕ ШТУКОВИНЫ» как G-Sync и Free-Sync и разработчиками ничего не остается как начинать убирать свои FPS-локи и оптимизировать игры под 100фпс. Вот 100fps это комфортная игра, даже с 60гц, не говоря уже о 144. Поэтому в 2017 году считать 60фпс комфортным даже имея у себя в распоряжении 60гц монитор не очень современно чтоли. На самом деле 60фпс никогда не были комфортными, просто сейчас все больше людей покупают игровые в которых либо Gsync либо просто 120гц и играть в игры где 60фпс лок к примеру или ниже играть просто отвратительно. Поэтому я бы разделил попялурные фреймрейты на вот такие категории:

30 кадров в секунду — никуда не годится вообще, слайдшоу, плохие ощущения от игры

60 кадров в секунду — терпимый минимум, средняя плавность изображения, средние ощущения от игры

100+ кадров в секунду — комфортная частота кадров для современного гейминга, хорошая плавность картинки и приятные ощущения от игры.

Мне будет очень интересно почитать ваши мысли по этому поводу и ваше мнение по поводу комфортных фпс.

>30 FPS

Зачем же тогда делают фильмы в 60 FPS? Дело в том, что камера размывает любое резкое движение в сторону направления объекта. Величина размытия зависит от расстояния, которое объект прошёл за 1 кадр. И чем больше количество кадров в секунду, тем меньше размытие.

1 секунда / 25 фпс = 0,04 1 секунда / 60 фпс = 0,016

Это называется моушн-блюр.

Разница между фильмами с 25 FPS и 60 FPS только в плавности движения. Резкие движения в фильме выглядят менее размытыми. За счёт этого картинка кажется более реалистичной. Вот в этом и смысл.

Мыло — на мыло?

Немногие вспомнят, но все поймут, что в эпоху 8- и 16-бит проблема стояла в сторонке и никого не заботила. Ведь игры, что для NES, что для SEGA Mega Drive, исправно работали на 60 кадрах в секунду, а если и сбоили, то не всё ли равно — при двухмерной-то графике? И только с появлением в виртуальных мирах объёма геймеры узнали, почём фунт рендера — например, Star Fox на SNES и Zelda: Ocarina of Time для Nintendo 64 шевелились ниже планки в 20 FPS. Сегодня это повод купить новое «железо», однако в 90-е впечатляло и такое слайд-шоу, так что многомиллионная аудитория ежесекундно прощала разработчикам по десятку отсутствующих изображений.

PlayStation 2 и Xbox, научившиеся поддерживать нормальный фреймрейт, сняли вопрос с повестки дня — казалось бы, тут и сказке конец. Но с приходом седьмого поколения консолей индустрия, что богатырь из той же сказки, снова пришла к выбору: направо пойдёшь — «мыло» издашь, налево пойдёшь — FPS потеряешь. Как видим, дилемма актуальна до сих пор, и волнует она не только владельцев устройств Sony и Microsoft, но и компьютерных игроков. Поскольку аргументов «за» и «против» примерно поровну, никто не бросается в атаку с заветной цифрой на флаге — так, иногда постреливают из окопа в окоп.

Кадры решают всё: видна ли разница между 30 и 60 FPS?

Сторонники 30 FPS резонно отмечают, что в таком формате глаз уже не видит мельтешения, изображение достаточно стабильно и даже кинематографично — в отличие от 60 кадров в секунду, которые будто удешевляют картинку. Всё равно, что сравнить крупнобюджетный блокбастер и трансляцию футбольного матча. Играть такой фреймрейт не мешает, а если начинает лагать, это не так сильно бросается в глаза, как при 60, где проседание тут же разрушает эффект присутствия. И потом, меньше нагрузка на «железо» — не у всех же в компьютерах стоят топовые видеокарты, да и разработчики могут охватить более широкую аудиторию, чтобы сорвать кассу и спокойно клепать сиквелы с приквелами. Так уж устроен бизнес, шах и мат.

Ха, посмеиваются в ответ «шестидесятники», у вас там как, глаза не устают? Зато мы наслаждаемся более плавной анимацией и даже в подвижных сценах видим больше деталей — даром, что ли, над ними дизайнеры потели? За всё деньги плачены, между прочим, за каждую текстурку. Боевики на тридцати кадрах в секунду вообще дохлый номер, ведь здесь надо попадать по движущимся мишеням, и желательно — в головы. Наконец, именно из-за 30 FPS мы до сих пор плюёмся на размытие движения или Motion blur, которым игровые движки компенсируют недостаток кадров. Да, в динамике это действительно добавляет плавности, но если поставить экшен на паузу, мы отчётливо увидим те «сопли», на которых держится обаяние игры.

Кадры решают всё: видна ли разница между 30 и 60 FPS?

Короче, дело ясное, что дело тёмное. Вот почему популярна формула «чем больше, тем лучше». Реальность-то мы воспринимаем безо всяких кадров, непрерывно и как есть. Но это справедливо лишь отчасти, ведь у наших глаз тоже есть фреймрейт. Чтобы чётче передать края объектов и схватить больше подробностей, они постоянно подрагивают — в науке это называется микротремором. Каждое положение зрачка фиксирует статичную картинку, которая затем поступает в мозг, а за ней ещё одна, и ещё — так они и сыплются в зрительный отдел мозга с частотой около 90 кадров в секунду. А серое вещество дорисовывает недостающие кадры, комбинирует детали разных изображений и склеивает весь этот фотоархив в плавное действо, где незаметна работа монтажёра. Зато порой возникают иллюзии — вам когда-нибудь казалось, что колёса вращаются в сторону, противоположную движению автомобиля?

Эта система чрезвычайно сложна, но устойчива. И даёт маху она только в экстренных случаях, когда что-то травмирует мышцы, отвечающие за пресловутый микротремор. Например, у боксёра после нокаута внутренний FPS проседает вдвое, а значит, «монтажёру» в голове приходится «фотошопить» гораздо больше, и человек начинает видеть странные вещи — от уже упомянутого Motion blur, которым одинаково компенсируют нехватку кадров игровые движки и головной мозг, до откровенной чуши.

Вот почему количество деталей, схваченных нашим зрением, зависит как от разрешения кадров, так и от скорости их воспроизведения. Что 60 FPS в банальном HD даёт больше подробностей, чем 30 в разрешении 2K, отметил Саймон Кук из Microsoft в своём знаменитом исследовании 2014-го года. С другой стороны, как быть с кинематографичностью изображения?

Когда разработчики The Order: 1886 заявили об ограничении в 30 FPS ради эстетики в духе кино, геймерам это казалось подвохом — мол, сбавили обороты в угоду текстурам и модели освещения. Но представьте, что каждая деталь прыгает на вас с экрана, будто кошка на воробья. Внимание рассеивается, всё труднее сосредоточиться на художественных качествах игры. Не забывайте, что формат в 24 кадра оказался живучим не из-за дани традициям, а потому что он достаточно комфортен для восприятия и в то же время позволяет режиссёрам расставлять акценты. А 60 FPS самостоятельно превращают в акцент вообще всё, как в документалке от BBC. Майкл Бэй доволен, Стэнли Кубрик — наоборот.

Слоумоушн и таймлапс

Слоумоушн это, когда мы снимаем видео с большей частотой кадров, а смотрим с меньшей — снимаем в 120, смотрим в 25.

Снимем на айфон 6 секунд в 120 FPS. Это значит, что за секунду он создаст 120 изображений. За 6 секунд — 720. А смотреть мы их будем в 25 FPS. Это значит, что 720 изображений / 25 FPS мы будем смотреть почти 29 секунд. За это время мы и рассмотрим все детали.

А если мы возьмём высокоскоростную камеру, снимем 1 секунду с фреймрейтом 5 000 FPS и посмотрим в 25 FPS.

27 000 * 1 / 25 = 1 080 секунд или 18 минут

Одну секунду реального времени мы смотрим целых 18 минут. Можно в деталях рассмотреть выстрел пистолета под водой.

После таких расчётов становится понятно почему Slow Mo Guys не выкладывают свои ролики в 60 FPS. Мы просто увидим меньше деталей.

27 000 * 1 / 60 = 450 секунд или 7 минут 30 секунд

Также, есть противоположность для слоумоушна — timelapse. Снимаем видео с меньшей частотой, а проигрываем с большей. Ставим штатив на балкон и делаем одну фотографию в день на протяжении года. Получается, что у нас получилось видео с частотой кадров — 1 кадр в день. За год у нас получилось 365 кадров. Теперь мы включаем скорость 25 FPS. В итоге, получаем 365 / 25 = 14,6 секунд в которые уместился целый год.

Настраиваем ПО

Для подготовки камеры HONOR View 20 к работе со спецэффектом нужно войти в раздел дополнительных режимов.

Меню аппарата уже содержит шаблоны разных частот кадров, а подсказки отображаются прямо в видоискателе. Чтобы получить 32-кратное замедление, выбираем 960 fps. Для 8-кратного нужна частота 240 fps, а 4-кратное требует 120. Простая математика.

Надо иметь в виду, что слоу-мо — функция требовательная, поэтому её поддерживает не каждый гаджет. И чем больше визуальной информации помещается в секунду записи, тем ниже качество каждого отдельного кадра.

В штатном режиме HONOR View 20 снимает в 4K с высоким битрейтом, поэтому для слоу-мо доступно сразу несколько режимов. Если включить 960 fps, то разрешение автоматически снижается до 720p (HD). А при использовании от 120 до 240 fps — до 1080p (Full HD). Это неплохо, ведь многие аппараты снимают в заметно худшем качестве при тех же значениях fps.

Определившись со степенью замедления, стоит заранее выбрать режим съёмки. Здесь тоже несколько вариантов. Если нет желания ловить подходящий момент для старта записи, есть смысл включить автоматическое определение движения в кадре. При его активации нужно ориентироваться на квадрат в видоискателе. Как только движущийся объект или какие-то резкие движения попадут в очерченную область, смартфон автоматически включит видеозапись.

Этот режим хорош, например, для болельщика на обочине трассы. Вместо того, чтобы полчаса нависать в томительном ожидании над кнопкой затвора, достаточно один раз грамотно разместить смартфон на штативе — и самое интересное будет запечатлено автоматически.

Подумать о длительности видеоряда лучше заранее. При максимальном замедлении смартфон записывает только короткие отрезки и сразу сохраняет их в готовый файл. С одной стороны, получается убедительное слоу-мо, а с другой — необходимо поймать момент, ведь материал не получится отредактировать. С меньшим же замедлением нет никаких ограничений. Можно самостоятельно выбирать отрезок видео для обработки или замедлить весь ролик целиком — даже если файл очень большой.

Надо иметь в виду, что на заключительном этапе работы с замедленной видеосъёмкой в форматах 120 и 240 fps на HONOR View 20 требуется пересохранить созданный ролик. Отсняв, скажем, спортивное соревнование одним дублем, из полученного файла можно изготовить множество фрагментов с качественным замедлением в нужных моментах. И заодно вырезать вялые вступление и концовку, оставив интересные моменты.

В других ситуациях можно и вовсе обойтись без редактирования, действуя по классическому сценарию: вход в сюжет на привычной скорости, замедленное событие, выход из сюжета на привычной скорости.

Игры

Почему тогда играм недостаточно 25 FPS? А нужно намного больше: 60 или даже 100 FPS.

Как написано в абзаце про фильмы с 60 FPS — камера всегда снимает с небольшим размытием в движении. Компьютер же создаёт абсолютно чёткие изображения. Из-за этого мозгу сложнее складывать их в непрерывную картинку. И чем больше движения в игре, тем больше чётких кадров нам нужно для корректного восприятия.

Для сапёра нам хватит и 2 FPS. Два раза в секунду компьютер будет обновлять изображение на мониторе и показывать попали мы в бомбу или нет. А для Counter-Strike не хватит и 30. Просто потому, что движения там слишком динамичные.

Конечно, игры научились включать искуственное размытие, но оно похоже только мешает игровому процессу. По крайней мере, я не знаю ни одного человека, который включает моушн-блюр в играх. Да и система лишний раз нагружается.

На восприятие также влияет то, что фильмы мы смотрим с постоянной кадровой частотой. В играх же, в зависимости от происходящего, FPS меняется. Как только FPS резко падает, мозг сразу же замечает это. То же самое было бы и с фильмами, если бы кадров в секунду было то 25, то 60.

FPS для игр важен не только для комфортного восприятия игры. Частота кадров равна частоте обновления физической модели. Это значит, чем больше FPS, тем чаще компьютер проверяет сделали вы выстрел или нет. Иногда эти доли секунды важны.

Похоже, что всё, что хотел рассказать — рассказал. Вот кратко все тезисы этой заметки.

⇡#Наши глаза

Прежде всего, возможности наших органов зрения отнюдь не ограничены пресловутыми 24 кадрами/с. Точным числом «аналоговые» глаза людей вообще сложно выразить, но приблизительный предел, в зависимости от свойств отдельных индивидуумов, колеблется от 60 до 200 кадров/с. Конечно, мы воспринимаем визуальную информацию с некоторой «инертностью», но натренироваться замечать чрезвычайно быстрые детали всё же возможно — например, в этом деле традиционно преуспевают пилоты самолетов. Также существует разница между обычным зрением и периферийным — при взгляде «краем глаза» на монитор с электронно-лучевой трубкой заметно некоторое мерцание, не различимое при прямом контакте с экраном.

Ещё пример, понятный для многих, — видеоигры. Попробуйте поиграть в какой-нибудь свежий шутер от первого лица на компьютере со средненькой конфигурацией — увидите во всей красе «тормоза». С помощью специальной программы (Fraps) можно измерить текущую скорость кадров на дисплее. Комфортный минимум FPS, при котором управление отличается необходимой плавностью, а пользователь окончательно перестаёт замечать подтормаживания изображения, находится на уровне 45-50 кадров в секунду. Ну а если видеоряд передаётся со скоростью ниже 25-30 FPS, то играть, как правило, становится практически невозможно. И разница между 24 кадрами/с и идеальным значением в 60 кадров/с заметна для любого зрячего человека.

Возможно, кто-то сейчас вспомнит про знаменитый 25-й кадр, давнюю страшилку и якобы универсальный инструмент, который используют недобросовестные компании для повышения продаж. В 1957 году идею скрытого кадра, которой прямиком воздействует на подсознание, выдвинул американец Джеймс Вайкери. Но через пять лет сам же автор сомнительного проекта признался, что всё это является не более чем выдумкой и на величину продаж не влияет. Собственно, этот самый 25-й кадр при внимательном взгляде на экран будет вполне заметен для глаза, можно даже успеть прочитать короткие слова или запомнить картинки и узоры. И ни о каком особом воздействии на подсознание, конечно же, и речи не идёт.

Однако после распада Советского Союза отечественная пресса с непонятным упорством взялась за продвижение мифа о 25-м кадре и так здорово расстаралась, что и сейчас многие наши граждане искренне верят в подобный способ манипулирования сознанием. И даже органами государственной власти России и Украины были приняты специальные законопроекты, ограничивающие использование технологий скрытой рекламы (например, ст. 10 № 108-ФЗ «О рекламе»).

Итоги

1) Первый фрейм рейт — 16 FPS 2) Звук увеличил кадровую частоту и сделал её постоянной — 24 FPS 3) Частота электросети определила новую кадровую частоту для телевизоров — 25 FPS и 30 FPS 4) Цвет превратил 30 FPS в 29,97 FPS из-за того, что не дружил со звуком 5) Фильмы в 60 FPS плавнее 6) Слоумоушн — снимаем с бóльшим FPS, смотрим с меньшим. В таймлапсе наоборот 7) Игры генерируют абсолютно чёткие кадры, поэтому нужно больше FPS, чтобы создать плавное движение 8) В фильмах кадры в секунду постоянные, в играх зависят от ситуации

Так важно или нет?

Кто скрупулёзно считает кадры, так это киберспортсмены. Поскольку на кону карьера и призовые, здесь принят общий стандарт: берём частоту монитора, умножаем на два и добавляем ещё кадр для верности. То есть, имея дело с шестидесятигерцовым экраном, профессиональный игрок в Counter-Strike добивается 121 FPS. Причём тема «30 против 60» давно закрыта не только в огнестрельных дисциплинах, но и в таких, казалось бы, стратегических вещах как Dota 2 или League of Legends.

Кадры решают всё: видна ли разница между 30 и 60 FPS?

«Относительно LoL разница большая. Глаз не особо замечает всё, что выше 60 FPS, но между 30 и 60 — видит, ведь картинка довольно нечёткая и подлагивает. Зато на шестидесяти игра работает прекрасно», — отвечает на вопрос 4PDA Иван Paranoia Типухов, профессиональный игрок в League of Legends из команды Virtus.pro.

Что же касается рядовых геймеров, то взвешенное и окончательное мнение пока в проекте, ведь его пытаются сформулировать как минимум с 2009 года. Тогда директор Insomniac Games Майк Эктон после ряда исследований заявил, что фреймрейт не влияет ни на продажи игр, ни на оценки критиков. И если перед разработчиком стоит выбор между высоким FPS и качественной графикой, лучше сделать упор на последнюю. С тех пор утекло много воды, а воз и ныне там. За 60 кадров сегодня активно ратуют поклонники боевиков, особенно мультиплеера со стрельбой. Почему? Вот поэтому:

Кажется, что «тридцатка» ездит медленнее, хотя на самом деле это не так. И, возможно, вы постоянно мажете в шутерах не из-за плохого зрения или кривых рук, а потому, что пора раскошелиться на новую начинку для компьютера. У поклонников других жанров фреймрейт кушать не просит — здесь точка зрения Майка Эктона актуальна до сих пор. Поэтому вопрос по-прежнему открыт, и начинать ответ на него логичнее со слов «я предпочитаю…». Так что же предпочитаете вы и какой выбор сделали для себя — 30 или 60?

Функциональный софт

Фирменное приложение SJCam Zone даёт возможность превратить экран смартфона в видоискатель для экшн-камеры и управлять записью прямо с него. Но этим функциональность приложения не исчерпывается.

С его помощью удастся просматривать отснятый материал и переключаться между настройками камеры. Локализация хромает, но разобраться во всём нетрудно — интерфейс наглядный. Также в программу встроено подобие социальной сети, где пользователи экшн-камер от SJCam делятся результатами съёмок.

Редактирование

При редактировании замедленных кадров не переборщите. Не спешите использовать как можно больше замедленных кадров (если только вы не делаете все видео в замедленном движении). Часто, замедленные видосы хорошо смотряться только на паре моментах в готовом ролике. Если же стараться каждую минуту использовать этот прием, то 1.Хронометраж вашего видео сильно увеличится и 2.Ваш ролик будет скучно смотреть, уж поверьте! Лучшего всего, если в вашем ролике будет 1-2 момента, которые будут цеплять зрителя по-настоящему и такой прием, как slow motion будет отлично смотреться!

Дополнительный совет

Перед съемкой лучше все 100 раз проверить. Особенно, если у вас только одна попытка получить заветный результат. Не надо надеяться на случай, и если у вас в голове мысли типа «Да че вы паритесь?! Щас все получится!», то вы заведомо получите фуфло. Выставите свет, настройте камеру, продумайте движение, если оно должно быть и тогда все получится! Удачи, друзья.

За красивые анимации благодарим крутых ребят из digitalrev

Как проводят исследования?

Эксперименты в области выявления возможностей органов зрения человека проводятся постоянно, и ученые не собираются останавливаться на достигнутом. Например, проводят такое тестирование: контрольная группа людей просматривает предложенные видеозаписи с различной частотой кадров. В определенные фрагменты в разных промежутках времени вставлены кадры с каким-либо дефектом. Они изображают какой-то лишний, не вписывающийся в общую канву предмет. Это может быть быстро движущийся летящий объект. Во всех группах более 50% испытуемых замечают летящий объект. Это обстоятельство не вызывало бы такого удивления, если бы не знать, что это видео демонстрировали с частотой 220 кадров в секунду. Конечно, рассмотреть подробно изображение никто не смог, но даже тот факт, что люди просто смогли заметить мелькание на экране при такой кадровой частоте, говорит сам за себя.

Видели ли вы те видео, которые обычно вирализар, где человек берет большой блок листьев, рисует на них и идет пальцем, создавая что-то рядом с мультфильмом? Теперь становится легче ментализовать приведенное выше объяснение, то есть: видео состоит из нескольких кадров, которые упорядочены в больших количествах и короткие промежутки времени, генерируют ощущение движения.

Человеческий мозг интерпретирует эту последовательность изображений как нечто непрерывное и дает ощущение движения. Это похоже на видео, с играми, фильмами и т.д. то, что делает парень с пальцем в видео выше, выполняется кинопроектор или его компьютер.

Сколько кадров в секунду видит человек, интересно многим. Более любопытные подробности рассмотрим далее.

Свет

Как уже многие из вас поняли, чтобы снимать при такой скорости затвора нужно много света!

Для 1000 кадров/с с выдержкой в 1/2000 вам нужно очень много света. То, что кажется хорошо освещенным невооруженным глазом, не обязательно будет достаточно ярким при съемке замедленного движения.

Задача добавить больше света не всегда является легкой! Многие лампы и осветительные приборы при высоком количестве кадров начинают мерцать или бликовать при съемке, что хорошо можно заметить в старых кинофильмах. Так что будьте аккуратны при выборе своего освещения.

Научное обоснование

Ученые доказали, что при 24-кратной частоте кадров человек воспринимает не только общую картинку на мониторе, но на подсознательном уровне отдельные кадры. Для разработчиков игр эта информация стала стимулом к проведению дальнейших исследований возможностей органов зрения человека. Поразительно, но глаз человека может воспринимать видеоряд со скоростью 60 кадров в секунду и более. Способность к восприятию большего количества изображений увеличивается, когда вы концентрируетесь на чем-либо. В этом случае человек способен воспринимать до ста кадров в секунду, не теряя семантической нити видеоизображения. А в случае, когда внимание рассеивается, скорость восприятия может упасть до 10 кадров в секунду.

В то время, когда этот пост проветривается, несколько карт захвата на рынке делают захват со скоростью 60 кадров в секунду. Сегодня это разница в продукте, и цена тех, которые улавливаются со скоростью 60 кадров в секунду, очень высока. Тенденция заключается в популяризации с течением времени, в большей степени моделирование при 60 кадрах в секунду и снижение цен.

Требуется больше инвестиций в запись со скоростью 60 кадров в секунду?

Это также следует учитывать при принятии решения. Как интересно, чтобы вы делали 60 кадров в секунду? Насколько эти видео будут отличаться от вашего канала и привлечь больше аудитории, только потому, что они на 60 кадров в секунду? Тем не менее, тенденция заключается в том, что со временем эти видео станут популярными, поскольку ресурсы, необходимые для того, чтобы они стали популярными, а также технологические достижения.

Видео состоит из нескольких кадров, которые в последовательности в больших количествах и коротких промежутках времени генерируют ощущение движения.

Отвечая на вопрос о том, сколько fps видит человеческий глаз, можно смело назвать цифру 100.

Неожиданные факты

Не все знают о таком интересном факте: эксперименты с показом видеоизображения с разной частотой начались более ста лет назад в эпоху немого кино. Для демонстрации первых фильмов кинопроекторы снабжались ручным регулятором скорости. То есть фильм показывали с той скоростью, с которой крутил ручку механик, а он, в свою очередь, ориентировался на реакцию зала. Изначальная скорость показа немого фильма составляла 16 кадров в секунду.

Рамки в секунду и человеческий мозг

Как видно, человеческий мозг интерпретирует последовательность изображений через небольшие промежутки времени как нечто непрерывное и создает иллюзию движения. Если вы видите что-то со скоростью 70 кадров в секунду и 100 кадров в секунду, это не будет иметь большого значения, так как ваш мозг не будет обрабатывать по-другому.

Различия между различными типами кадров в секунду

На практике окажется, что вы видите одно и то же.

Сначала вы можете себе представить, что чем больше кадров в секунду, тем быстрее будут движения, и чем быстрее мы увидим, что происходит на экране. На практике это отражается на текучести определения изображения во время движений.

Но при просмотре комедии, когда публика проявляла высокую активность, до 30 кадров в секунду. Но такая возможность самовольно регулировать скорость показа могла иметь и отрицательные последствия. Когда владелец кинотеатра хотел заработать больше, он, соответственно, сокращал время показа одного сеанса, но увеличивал количество самих сеансов. Это приводило к тому, что кинопродукция не воспринималась человеческим глазом, а зритель оставался недовольным. В результате во многих странах на законодательном уровне запретили демонстрацию фильмов с ускоренной частотой и определили норму, в соответствии с которой работали киномеханики. Вообще, для чего изучаются fps и человеческий глаз? Поговорим об этом.

Движение, производимое со скоростью 24 кадра в секунду, будет иметь меньшую текучесть и может иметь больше «размытости движения», чем у одного, сделанного со скоростью 60 кадров в секунду. Размытие движения — это «размытие движения». Вместо того, чтобы оставаться здесь, пытаясь объяснить вам словами и абстрактным образом, лучше всего понимать на практике.

Вы можете играть с элементами, выбирая количество кадров в секунду, чтобы заметить, как это влияет на движение мяча. Если вы сравните одно и то же движение со скоростью 25 и 60 кадров в секунду, вы заметите, что когда вы делаете это с частотой 25 кадров в секунду, это дает вам ощущение «медленного», имея меньше деталей, в то время как движение 60 кадров в секунду дает вам ощущение «быстрее», И будьте более подробными.

Сколько кадров в секунду видит глаз человека?

Если вы покажете человеку один кадр в секунду на протяжении длительного периода времени, со временем он станет воспринимать не изображения по отдельности, а картину движения в общем. Однако демонстрация видеоизображения в таком ритме дискомфортна для человека. Еще во времена немого кино частота кадров доходила до 16 в секунду. При сравнении кадров немого кино и современных фильмов остается ощущение, что в начале 20-го века снимали в замедленном темпе. При просмотре так и хочется немного поторопить экранных героев. В настоящее время стандарт для съемки — 24 кадра в секунду. Это та частота, которая комфортна для человеческих органов зрения. Но предел ли это, что там за границами этого диапазона?

Также обратите внимание, что если ваш канал запущен, есть разные параметры, исходящие от широкой публики, за исключением исключений: если вы стреляете со скоростью 60 кадров в секунду, и человек наблюдает за ними, они могут критиковать вас, потому что это «странно».

Теперь вы видели разницу, вам уже есть о чем подумать. Конечно, убедитесь, что ваша камера снимается со скоростью 60 кадров в секунду!

Использование игровых плагинов со скоростью 60 кадров в секунду — это нечто, сперва, сенсационное. Прежде, чем это было так просто.

Сколько кадров в секунду видит человек, теперь вам известно.

Иллюзия движения

История о чувстве зрения, восприятии кадров и частоты обновления, размытости движущегося объекта и телевизионных экранах.

(также см. перевод статьи того же автора «Иллюзия скорости» — прим. пер.) Вы могли слышать термин
кадры в секунду
(FPS), и что 60 FPS — действительно хороший ориентир для любой анимации. Но большинство консольных игр идут на 30 FPS, а кинофильмы обычно записывают на 24 FPS, так зачем же нам стремиться к 60 FPS?

Ранние времена кинопроизводства

Кадры и человеческий глаз

Но если 24 FPS еле приемлем для кино, то какой оптимальный фреймрейт? Это хитрый вопрос, потому что оптимальной частоты кадров нет.

Два важных феномена объясняют, почему мы видим движение, когда смотрим на быстро сменяющиеся картинки: инерция зрительного восприятия

и
фи-феномен
(стробоскопическая иллюзия непрерывного движения — прим. пер.).

Большинство кинематографистов думают, что единственной причиной является инерция зрительного восприятия, но это не так; хотя и подтверждённая, но не доказанная с научной точки зрения инерция зрительного восприятия является феноменом, согласно которому остаточное изображение, вероятно, сохраняется примерно 40 миллисекунд на сетчатке глаза. Это объясняет, почему мы не видим тёмное мерцание в кинотеатрах или (обычно) на ЭЛТ.

Фи-феномен в действии. Заметили движение на картинке, хотя на ней ничего не двигается?

С другой стороны, многие считают именно фи-феномен истинной причиной того, что нам видится движение за отдельными изображениями. Это оптическая иллюзия восприятия непрерывного движения между отдельными объектами, если их быстро показывают одно за другим. Но даже фи-феномен подвергается сомнению, и учёные не пришли к единому мнению.

Наш мозг очень хорошо помогает подделывать движение — не идеально, но достаточно хорошо. Серия неподвижных кадров, имитирующих движение, создаёт разные перцептивные артефакты в мозге, в зависимости от частоты кадров. Таким образом, частота кадров никогда не будет оптимальной, но мы можем приблизиться к идеалу.

Стандартные фреймрейты, от плохих к идеальным

Чтобы лучше понять абсолютную шкалу качества фреймрейта, предлагаю посмотреть обзорную таблицу. Но помните, что глаз — сложная система и он не распознаёт отдельные кадры, так что это не точная наука, а просто наблюдения разных людей за прошедшее время.

ФреймрейтВосприятие человеком
10-12 FPSАбсолютный минимум для демонстрации движения. Меньшие значения уже распознаются глазом как отдельные изображения.
< 16 FPSСоздаются видимые заминки, у многих такой фреймрейт вызывает головные боли.
24 FPSМинимальный терпимый фреймрейт для восприятия движения, экономически эффективный
30 FPSНамного лучше, чем 24 FPS, но не реалистичный. Это стандарт для видео NTSC из-за частоты переменного тока
48 FPSХорош, но недостаточен для истинной реалистичности (хотя Томас Эдисон думал иначе). Также см. эту статью.
60 FPSЗона наилучшего восприятия; большинство людей не воспримут дальнейшего повышения качества выше 60 FPS.
∞ FPSК настоящему времени наука не смогла доказать или наблюдением обнаружить теоретический лимит человека.

Примечание: Несмотря на то, что 60 FPS считаются хорошим фреймрейтом для плавной анимации, этого ещё недостаточно для отличной картины. Контраст
и
резкость
всё ещё можно улучшить за пределами этого значения. Для изучения, насколько наши глаза чувствительны к изменению яркости, был проведён ряд научных исследований. Они показали, что испытуемые способны распознать белый кадр среди тысячи чёрных кадров. Если хотите копнуть поглубже, вот несколько ресурсов, ещё.

Демо: как выглядит 24 FPS в сравнении с 60 FPS?

60vs24fps.mp4 Благодарю своего друга Марка Тёнсинга за создание этого фантастического сравнения.

HFR: перемонтаж мозга с помощью «Хоббита»

«Хоббит» был популярным кинофильмом, снятым на двойном фреймрейте 48 FPS, который называется HFR (high frame rate). К сожалению, не всем понравился новый вид. Этому было несколько причин, главная из них — так называемый «эффект мыльной оперы».
Мозг большинства людей обучен воспринимать 24 полных кадра в секунду как качественное кино, а 50-60 полукадров (чересстрочные телесигналы) напоминают нам телеэфир и разрушают «эффект плёнки». Схожий эффект создаётся, если активировать интерполяцию движения на вашем ТВ для материала 24p (прогрессивная развёртка). Она многим не нравится (несмотря на то, что современные алгоритмы довольно хороши в рендеринге плавных движений без артефактов, что является главной причиной, почему критики отвергают эту функцию).

Хотя HFR значительно улучшает изображение (делает движения не такими прерывистыми и борется со смазанностью движущихся объектов), непросто найти ответ, как улучшить его восприятие. Это требует переобучения мозга. Некоторые зрители не замечают никаких проблем после десяти минут просмотра «Хоббита», но другие абсолютно не переносят HFR.

Камеры и CGI: история motion blur

Но если 24 FPS называют едва переносимым фрейрейтом, то почему вы никогда не жаловались на прерывистость видео, выходя из кинотеатра? Оказывается, в видеокамерах есть встроенная функция — или баг, если хотите — которой не хватает в CGI (в том числе в анимациях CSS!): это motion blur, то есть размытие движущегося объекта.
После того, как вы видели motion blur, его отсутствие в видеоиграх и в софте становится до боли очевидным.

Motion blur, как определяется в Википедии, это

… видимая тянучка быстро движущихся объектов в неподвижном изображении или последовательности изображений, таких как кинофильм или анимация. Она происходит, если записываемое изображение изменяется во время записи одного кадра либо из-за быстрого движения, либо при длительной экспозиции.

В данном случае картинка лучше тысячи слов.

Изображения от Evans & Sutherland Computer Corporation, Солт-Лейк-Сити, Юта. Используются с разрешения. All rights reserved.

Motion blur использует хитрость, изображая много движения в одном кадре, жертвуя детализацией

. Вот причина, почему кинофильм на 24 FPS выглядит относительно приемлемо, по сравнению с видеоиграми на 24 FPS.

Но как изначально появляется motion blur? Согласно описанию E&S, которая впервые применила 60 FPS для своих мега-купольных экранов:

Когда вы снимаете фильм на 24 FPS, камера видит и записывает только часть движения перед объективом, а затвор закрывается после каждой выдержки, чтобы перемотать плёнку к следующему кадру. Это значит, что выдержка закрыта в течение такого же времени, что и открыта. При быстром движении и действии перед камерой частота кадров недостаточно высока, чтобы успеть за ними, а изображения размываются в каждом кадре (из-за времени экспозиции).

Вот графика, упрощённо объясняющая процесс.

Классические кинокамеры используют обтюратор (вращающийся секционированный диск — прим. пер.) для захвата motion blur. Вращая диск, вы открываете затвор на контролируемый промежуток времени под определённом углом и, в зависимости от этого угла, изменяете время экспозиции. Если выдержка маленькая, то на плёнку запишется меньше движения, то есть motion blur будет слабее; а если выдержка большая, то запишется больше движения и эффект проявится сильнее.

Если motion blur — такая полезная вещь, то почему кинематографисты стремятся от него избавиться? Ну, при добавлении motion blur вы теряете детализацию; а избавившись от него — теряете плавность движений. Так что когда режиссёры хотят снять сцену с большим количеством деталей, вроде взрыва с большим количеством вылетающих частиц или сложной сцены с действием, они часто выбирают маленькую выдержку, которая уменьшает размытие и создаёт чёткий эффект кукольной мультипликации.

Так почему бы его просто не добавить?

Motion blur значительно улучшает анимацию в играх и на веб-сайтах даже на низких фреймрейтах. К сожалению, его внедрение слишком дорого обходится. Для создания идеального motion blur вам понадобилось бы снять в четыре раза больше кадров объекта в движении, а затем осуществить временнýю фильтрацию или сглаживание (вот отличное объяснение от Хьюго Элиаша). Если для выпуска приемлемого материала на 24 FPS вам нужно делать рендеринг на 96 FPS, то вместо этого вы можете просто поднять фреймрейт, так что зачастую это не вариант для контента, который рендерится в реальном времени. Исключениями являются видеоигры, где заранее известна траектория движения объектов, так что можно рассчитать приблизительный motion blur, а также системы декларативной анимации вроде CSS Animations и, конечно, CGI-фильмы как у Pixar.
Примечание: герц (Гц) обычно используется, когда говорят о частоте обновления, в то время как показатель кадров в секунду (fps) — устоявшийся термин для покадровой анимации. Чтобы не путать их, мы используем Гц для частоты обновления и FPS для фреймрейта.
Если вы задаётесь вопросом, почему на вашем ноутбуке так некрасиво выглядит воспроизведение дисков Blu-Ray, то часто причина в том, что фреймрейт неравномерно делится на частоту обновления экрана (в противоположность им, DVD конвертируются перед передачей). Да, частота обновления и фреймрейт — не одно и то же. Согласно Википедии, «[..] частота обновления включает в себя повторное рисование идентичных кадров, тогда как фреймрейт измеряет, как часто исходный видеоматериал будет выдавать полный кадр новых данных на дисплей». Так что фреймрейт соответствует количеству отдельных кадров на экране, а частота обновления соответствует числу раз, когда изображение на экране обновляется или перерисовывается.

В идеальном случае частота обновления и фреймрейт полностью синхронизированы, но в определённых ситуациях есть причины использовать частоту обновления в три раза выше фреймрейта, в зависимости от используемой проекционной системы.

Новая проблема у каждого дисплея

Кинопроекторы
Многие думают, что во время работы кинопроекторы прокручивают плёнку перед источником света. Но в таком случае мы бы наблюдали непрерывное размытое изображение. Вместо этого для отделения кадров друг от друга здесь используется затвор, как и в случае с кинокамерами. После отображения кадра затвор закрывается и свет не проходит до тех пор, пока затвор не откроется для следующего кадра, и процесс повторяется.

Однако это не полное описание. Конечно, в результате такого процессы вы увидите-таки фильм, но мерцание экрана из-за того, что экран остаётся тёмным 50% времени, сведёт вас с ума. Эти затемнения между кадрами разрушат иллюзию. Для компенсации проекторы на самом деле закрывают затвор два или три раза на каждом кадре.

Конечно, это кажется нелогичным — почему в результате добавления дополнительных

мерцаний нам кажется, что их стало
меньше
? Задача в том, чтобы уменьшить период затемнения, который оказывает непропорциональный эффект на зрительную систему. Порог слияния мерцания (тесно связанный с инерцией зрительного восприятия) описывает эффект от этих затемнений. Примерно на ~45 Гц периоды затемнения должны составлять менее ~60% времени показа кадра, вот почему эффективен метод двойного срабатывания затвора в кино. Более чем на 60 Гц периоды затемнения могут составлять более 90% времени показа кадра (необходимо для дисплеев вроде ЭЛТ). Вся концепция в целом немного сложнее, но на практике вот как можно избежать мерцания:

  • Использовать иной тип дисплея, где нет затемнения между кадрами, то есть он постоянно отображает кадр на экране.
  • Применить постоянные, неизменяемые фазы затемнений с продолжительностью менее 16 мс

Мерцающие ЭЛТ
Мониторы и телевизоры ЭЛТ работают, направляя электроны на флуоресцентный экран, где содержится люминофор с низким временем послесвечения. Насколько мало время послесвечения? Настолько мало, что вы никогда не увидите полное изображение! Вместо этого в процессе электронного сканирования люминофор зажигается и теряет свою яркость менее чем за 50 микросекунд — это 0,05 миллискунды

! Для сравнения, полный кадр на вашем смартфоне демонстрируется в течение 16,67 мс.
Обновление экрана, снятое с выдержкой 1/3000 секунды. Из .
Так что единственная причина, почему ЭЛТ вообще работает — это инерция зрительного восприятия. Из-за длительных тёмных промежутков между подсветками ЭЛТ часто кажутся мерцающими — особенно в системе PAL, которая работает на 50 Гц, в отличие от NTSC, работающей на 60 Гц, где уже вступает в действие порог слияния мерцания.

Чтобы ещё более усложнить дело, глаз не воспринимает мерцание одинаково на каждом участке экрана. На самом деле периферийное зрение, хотя и передаёт в мозг более размытое изображение, более чувствительно к яркости и обладает значительно меньшим временем отклика. Вероятно, это было очень полезно в древние времена для обнаружения диких животных, прыгающих сбоку, чтобы вас съесть, но это доставляет неудобства при просмотре фильмов по ЭЛТ с близкого расстояния или под странным углом.

Размытые ЖК-дисплеи

Жидкокристаллические дисплеи (LCD), которые классифицируются как устройства выборки и хранения, на самом деле довольно удивительные, потому что у них вообще нет затемнений между кадрами. Текущее изображение непрерывно демонстрируется на нём, пока не поступит новое изображение.

Позвольте повторить: На ЖК-дисплеях нет мерцания, вызванного обновлением экрана, независимо от частоты обновления

.

Но теперь вы думаете: «Погодите, я недавно выбирал телевизор, и каждый производитель рекламировал, чёрт побери, более высокую частоту обновления экрана!» И хотя в основном это чистый маркетинг, но ЖК-дисплеи с более высокой частотой обновления решают проблему — просто не ту, о которой вы думаете.

Зрительное размытие в движении

Производители ЖК-дисплеев всё повышают и повышают частоту обновления из-за экранного или зрительного motion blur. Так и есть; не только камера способна записывать размытие в движении, но ваши глаза тоже могут! Прежде чем объяснить, как это происходит, вот две сносящие крышу демки, которые помогут вам почувствовать эффект (нажмите на изображение).

В первом эксперименте сфокусируйте взгляд на неподвижном летающем инопланетянине вверху — и вы будете чётко видеть белые линии. А если сфокусировать взгляд на движущемся инопланетянине, то белые линии волшебным образом исчезают. С сайта Blur Busters:

«Из-за движения ваших глаз вертикальные линии при каждом обновлении кадра размываются в более толстые линии, заполняя чёрные пустоты. Дисплеи с малым послесвечием (такие как ЭЛТ или LightBoost) устраняют подобный motion blur, так что этот тест выглядит иначе на таких дисплеях».

На самом деле эффект отслеживания взглядом различных объектов никогда невозможно полностью предотвратить, и часто он является такой большой проблемой в кинематографе и продакшне, что есть специальные люди, чья единственная работа — предсказывать, что именно будет отслеживать взгляд зрителя в кадре, и гарантировать, что ничто другое ему не помешает.
Во втором эксперименте ребята из Blur Busters пытаются воссоздать эффект ЖК-дисплея по сравнению с экраном с малым послесвечием, просто вставляя чёрные кадры между кадрами дисплея — удивительно, но это работает.

Как показано ранее, motion blur может стать либо благословением, либо проклятием — он жертвует резкостью ради плавности, а добавляемое вашими глазами размытие всегда нежелательно. Так почему же motion blur — настолько большая проблема для ЖК-дисплеев по сравнению с ЭЛТ, где подобных вопросов не возникает? Вот объяснение того, что происходит, если краткосрочный кадр (полученный за короткое время) задерживается на экране дольше, чем ожидалось.

Следующая цитата — из отличной статьи Дейва Марша на MSDN о временнóй передискретизации. Она удивительно точна и актуальна для статьи 15-летней давности:

При адресации пикселя он загружается с определённым значением и остаётся с этим значением светового выхода до следующей адресации. С точки зрения рисования изображения это неправильно. Конкретный экземпляр оригинальной сцены действителен только в конкретное мгновение. После этого мгновения объекты сцены должны быть перемещены в другие места. Некорректно удерживать изображения объектов в неподвижных позициях, пока не придёт следующий образец. Иначе выходит, что объект как будто внезапно перепрыгивает в совершенно другое место.

И его вывод:

Ваш взгляд будет пытаться плавно следовать за передвижениями интересующего объекта, а дисплей будет удерживать его в неподвижном состоянии весь кадр. Результатом неизбежно станет размытое изображение движущегося объекта.

Вот как! Получается, что нам нужно сделать — так это засветить изображение на сетчатку, а затем позволить глазу вместе с мозгом выполнить интерполяцию движения.

Дополнительно: так в какой степени наш мозг выполняет интерполяцию, на самом деле?

Никто не знает точно, но определённо есть много ситуаций, где мозг помогает создать финальное изображение того, что ему показывают. Взять хотя бы для примера этот тест на слепое пятно: оказывается, существует слепое пятно в том месте, где оптический нерв присоединяется к сетчатке. По идее, пятно должно быть чёрным, но на самом деле мозг заполняет его интерполированным изображением с окружающего пространства. Как было упомянуто ранее, существуют проблемы, если фреймрейт и частота обновления экрана не синхронизированы, то есть когда частота обновления не делится без остатка на фреймрейт.

Проблема: разрыв экрана

Что происходит, когда ваша игра или приложение начинают рисовать новый кадр на экране, а дисплей находится посередине цикла обновления? Это буквально разрывает кадр на части:

Вот что происходит за сценой. Ваш CPU/GPU выполняет определённые вычисления для составления кадра, затем передаёт его в буфер, который должен ждать, что монитор вызовет обновление через стек драйверов. Затем монитор считывает этот фрейм и начинает его отображать (здесь вам нужна двойная буферизация, чтобы всегда одно изображение отдавалось, а одно составлялось). Разрыв происходит, когда буфер, который
в данный момент
выводится на экран сверху вниз, заменяется
следующим
кадром, который выдаёт видеокарта. В результате получается, что верхняя часть вашего экрана получена из одного кадра, а нижняя часть — из другого.

Примечание: если быть точным, разрыв экрана может произойти, даже если частота обновления и фреймрейт совпадают! У них должна совпадать и фаза, и частота

.

Это явно не то, что нам нужно. К счастью, есть решение!

Решение: Vsync

Разрыв экрана можно устранить с помощью Vsync, сокращённо от «вертикальная синхронизация». Это аппаратная или программная функция, которая гарантирует, что разрыва не произойдёт — что ваше программное обеспечение может отрисовать новый кадр только тогда, когда закончено предыдущее обновление экрана. Vsync изменяет частоту изъятия кадров из буфера вышеупомянутого процесса, чтобы изображение никогда не изменялось посередине экрана.
Следовательно, если новый кадр ещё не готов для отрисовки на следующем обновлении экрана, то экран просто возьмёт предыдущий кадр и заново отрисует его. К сожалению, это ведёт к следующей проблеме.

Новая проблема: джиттер

Хотя наши кадры больше не разрываются, воспроизведение всё равно далеко не плавное. На этот раз причина в проблеме, которая настолько серьёзна, что каждая индустрия даёт ей свои названия: джаддер, джиттер, статтер, джанк или хитчинг, дрожание и сцепка. Давайте остановимся на термине «джиттер».
Джиттер происходит, когда анимация воспроизводитеся на другой частоте кадров по сравнению с той, на которой её снимали (или предполагали воспроизводить).

Часто это означает, что джиттер появляется, когда частота воспроизведения нестабильная или переменная, а не фиксированная (поскольку бóльшая часть контента записывается с фиксированной частотой). К сожалению, именно это происходит при попытке отобразить, например, контент 24 FPS на экране, который обновляется 60 раз в секунду. Время от времени, поскольку 60 не делится на 24 без остатка, приходится один кадр показывать дважды (если не использовать более продвинутые преобразования), что портит плавные эффекты, такие как панорамирование камеры.

В играх и на веб-сайтах с большим количеством анимации это даже более заметно. Многие не могут воспроизводить анимацию на постоянном, делящемся без остатка фреймрейте. Вместо этого частота смены кадров у них сильно изменяется по разным причинам, таким как независимая друг от друга работа отдельных графических слоёв, обработка ввода пользовательских данных и так далее. Вас это может шокировать, но анимация с максимальной частотой 30 FPS выглядит гораздо, гораздо лучше, чем та же анимация с частотой, которая изменяется от 40 до 50 FPS.

Необязательно мне верить на слово; посмотрите своими глазами. Вот эффектная демонстрация микроджиттера (микростаттера).

При преобразовании: «телекинопроектор»

«Телекинопроектор» — метод преобразования изображения на киноплёнке в видеосигнал. Дорогие профессиональные конвертеры вроде тех, что используются на телевидении, осущестьвляют эту операцию в основном с помощью процесса, который называется управление вектором движения
(motion vector steering). Он способен создавать очень убедительные новые кадры для заполнения промежутков. В то же время по-прежнему широко используются два других метода.

Ускорение

При преобразовании 24 FPS в сигнал PAL на 25 FPS (например, ТВ или видео в Великобритании) обычной практикой считается просто ускорить оригинальное видео на 1/25 секунды. Так что если вы когда-нибудь гадали, почему «Охотники за привидениями» в Европе на пару минут короче, то вот ответ. Хотя метод работает на удивление хорошо для видео, он ужасно отражается на звуке. Вы спросите, насколько хуже может быть ускоренный на 1/25 звук без дополнительного изменения высоты тона? Почти на полтона хуже.

Возьмём реальный пример крупного провала. Когда Warner выпустила в Германии расширенную Blu-Ray коллекцию «Властелина колец», они использовали для немецкого дубляжа уже скорректированную PAL-версию звуковой дорожки, которая была предварительно ускорена на 1/25 с последующим понижением тона для исправления изменений. Но поскольку Blu-Ray идёт на 24 FPS, им пришлось выполнять обратное преобразование видео, так что они снова его замедлили. Конечно, с самого начала плохой идеей было выполнять такое двойное преобразование, из-за потерь, но что ещё хуже, после замедления видео для соответствия частоте кадров Blu-Ray они забыли изменить обратно тон на звуковой дорожке, так что все актёры в фильме внезапно стали звучать сверхдепрессивно, разговаривая на полтона ниже. Да, это реальная история и да, она очень оскорбила фанатов, было много слёз, много плохих копий и много потерянных денег после большого отзыва дисков.

Мораль истории: изменение скорости — не самая лучшая идея.

Pulldown

Преобразовать киноматериал для NTSC, американского телевизионного стандарта, не получится простым ускорением, потому что преобразование 24 FPS в 29,97 FPS соответствует ускорению на 24,875%. Если только вы по-настоящему не любите бурундучков, это будет не лучшим вариантом.

Вместо этого используется процесс под названием 3:2 pulldown (среди прочих), который стал самым популярным методом преобразования. В рамках этого процесса берут 4 оригинальных кадра и преобразуют их в 10 чересстрочных полукадров или 5 полных кадров. Вот иллюстрация, которая описывает процесс.

На чересстрочном дисплее (то есть ЭЛТ) видеополя посредине отображаются в тандеме, каждый в чересстрочном варианте, поэтому они состоят из каждой второй строки пикселей. Оригинальный кадр A разбивается на два полукадра, оба из которых отображаются на экране. Следующий кадр B тоже разбивается, но нечётное видеополе отображается дважды, так что этот кадр распределяется по трём полукадрам. И, в сумме, мы получаем 10 распределённых по видеополям полукадров из 4 оригинальных полных кадров.

Это работает достаточно хорошо при показе на чересстрочном экране (таком как ЭЛТ-телевизор) примерно с 60 видеополями в секунду (практически полукадрами), поскольку полукадры никогда не показываются вместе. Но такой сигнал выглядит ужасно на дисплеях, которые не поддерживают полукадры и должны составить вместе 30 полных кадров, как в самом правом столбце на иллюстрации вверху. Причина провала в том, что каждый третий и четвёртый кадры слепляются из двух разных кадров оригинала, что приводит к тому, что я называют «Франкенфрейм». Это особенно ужасно выглядит на быстром движении, когда имеются значительные отличия между соседними кадрами.

Так что pulldown выглядит изящно, но это тоже не универсальное решение. Тогда что? Неужели нет идеального варианта? Как выясняется, он таки есть, и решение обманчиво простое!

При показе: G-Sync, Freesync и ограничение максимальной частоты кадров

Так как достичь пристойного баланса с учётом всех желаемых эффектов — минимального размытия в движении, минимального мерцания, постоянной частоты кадров, хорошего отображения движения и хорошей совместимости со всеми дисплеями — без особого обременения GPU и дисплея? Да, сверхбольшие фреймрейты могут снизить размытие в движении, но большой ценой. Ответ ясен и после чтения этой статьи вы должны его знать:
60 FPS
.

Теперь, когда вы умнее, приложите все усилия, чтобы запустить весь анимированный контент со скоростью 60 кадров в секунду.

a) Если вы веб-разработчик

Сходите на jankfree.org, где разработчики Chrome собирают лучшие ресурсы о том, как сделать все ваши приложения и анимации безупречно плавными. Если у вас есть время только для одной статьи, то выберите отличную статью Пола Льюиса The Runtime Performance Checklist
.

b) Если вы Android-разработчик

Сверьтесь с нашими «Лучшими практиками для производительности» в официальном разделе Android Training, где мы собрали для вас список самых важных факторов, узких мест и хитростей оптимизации.

c) Если вы работаете в киноиндустрии

Записывайте весь контент на 60 FPS или, ещё лучше, на 120 FPS, чтобы можно было свести его к 60 FPS, 30 FPS и 24 FPS в случае необходимости (к сожалению, для добавления поддержки 50 FPS и 25 FPS (PAL) придётся поднять частоту кадров до 600 FPS). Воспроизводите весь контент на 60 FPS и не извиняйтесь за «эффект мыльной оперы». Эта революция потребует времени, но она случится.

d) Для всех остальных

Требуйте 60 FPS для любых движущихся картинок на экране, а если кто спросит почему, отправьте его к этой статье.

Эффект в действии

От технических данных смартфона мало толку, если нет подходящего события или движущегося объекта. А ведь сюжет диктует методы работы с камерой.

Брызги воды — отличный выбор: даже при средней скорости восприятие сцены сильно меняется. При максимальном замедлении с 960 fps прекрасно видно поведение отдельных капель. Но не забывайте, что в этом режиме есть ограничение по времени — записывается только короткий отрезок.

Макросъёмка в слоу-мо — тоже неплохая идея. Только фокус лучше зафиксировать вручную, не приближаться и не отдаляться относительно натуры. Дополнительный визуальный интерес создаёт оптическое размытие заднего плана — объектив HONOR View 20 обеспечивает эффектную картинку.

Ловить в кадр можно не только линейное движение. В «Суперзамедлении» даже незначительные колебания и малейшее дрожание превращаются в занимательное действо.

На поверхности лежит и всё, что связано с подвижным спортом. Остановив мгновение в таких сюжетах, можно не только любоваться плавностью происходящего, но и оценить технику выполнения какого-нибудь трюка, разобрать ошибки.

Слоу-мо позволяет разглядеть нюансы, которые обычно ускользают от внимания. Например, заметить мимолётную эмоцию на лице уличного музыканта или понять, из каких элементов состоит замысловатое танцевальное па.

Формат подходит и для сюжетов с хаотичным движением существ или предметов. Скажем, выхватить взглядом чайку в стае непросто, но слоу-мо открывает новое измерение даже в банальной сцене.

SkillVille

Немного истории

Что такое частота кадров? Ка́дровая частота́ (fps-frames per second)— количество сменяемых кадров за единицу времени в телевидении и кинематографе.
Хотя современное кино и использует 24 кадра в секунду, ранние фильмы производили с довольно разнообразной частотой кадров. В 1930х многие немые фильмы выпускались с частотой 15-20fps, и с этого самого момента развитие иллюзии движущихся картинок и началось. Затем, с развитием звука, частота кадров увеличилась до стандарта в 24 кадра, из-за того что это было минимальным количеством кадров, которое требовалось для нормального воспроизведения звука с 35 мм кинопленки. Пример 5fps. То же видео, но 15fps.

В любом случае, общей стратегией было использовать минимальное количество кадров. И не появлялось никаких идей вроде: «Давайте сделаем фильм более реалистичным!» — материал просто должен был быть приемлимого качества и цены. Однако, с появлением цифрового видео, мы больше не загнаны в рамки «старых правил». Новые фильмы начинают использовать высокую частоту кадров(HFR). Уже сейчас HFR используется в трансляции спортивных программ и в кино — Аватар 2 будет, а Хоббит уже использует.

Частоты киносъёмки и кинопроекции

  • 16 — стандартная частота съёмки и проекции немого кинематографа;
  • 18 — стандартная частота съёмки и проекции любительского формата «8 Супер»;
  • 23,976 — частота телекинопроекции в американском стандарте разложения 525/60, применяемая для интерполяции без потерь;
  • 24 — общемировой стандарт частоты киносъёмки и проекции;
  • 25 — частота киносъёмки, применяемая при производстве телефильмов и телерепортажей для перевода в европейский стандарт разложения 625/50;
  • 29,97 — точная кадровая частота цветного телевизионного стандарта NTSC;
  • 30 — частота киносъёмки раннего варианта широкоформатной киносистемы «Tодд-AO»;
  • 48 — частота съёмки и проекции по системе IMAX HD;
  • 50 — частота полукадров европейского стандарта разложения. Используется в электронных камерах для ТВЧ;
  • 59,94 — точная полукадровая частота цветного телевизионного стандарта NTSC;
  • 60 — частота киносъёмки в американском стандарте ТВЧ и системе «Шоускан» (англ. Showscan).

Для чего все это?

Даже если 15 кадров в секунду и достаточно для создания иллюзии движения, то для создания «эффекта погружения» нужно больше кадров. Визуальные исследования показали, что даже если нельзя различить отдельных изображений, частота кадров порядка 60-80 делает видео более реалистичным, усиливая четкость и увеличивая плавность движений. HFR уменьшает количество визуальных артефактов движения — особенно это заметно при просмотре в кино. Движущиеся объекты могут иметь, например, стробоскопический эффект.
Стробоскопический эффект (греч. strobos кружение, вихрь + skopeo рассматривать, наблюдать) — возникновение зрительной иллюзии неподвижности или мнимого движения предмета при его прерывистом (с определенной периодичностью) визуальном наблюдении.

Прерывистость в визуальном наблюдении может быть вызвана мерцанием лампы, как вариант. Эффект даже может быть опасен т.к. движущийся предмет может казаться обездвиженным или двигаться в другую сторону.

Если частота кадров в фильме слишком низкая, то будет казаться что фильм дергается(стробоскопический эффект). Говорят, что человеческий глаз не может различить 30 и 60 кадров в секунду. И они, в общем-то, правы — глаз не может, а вот мозг может! Можете взглянуть на еще один отличный пример разницы в частоте кадров здесь. Анимация при 15 кадрах в секунду достаточно дерганная, при 30 выглядит довольно хорошо, а вот при 60 вообще великолепна. Motion blur — это естественный эффект, получаемый при съемке окружающего мира через равные отрезки времени(т.е. стандартная видеосъемка). Когда фильм записан при 25 кадрах в секунду, то выдержка у каждого снимка около 40 миллисекунд т.е. 1/25ая секунды). Все изменения произошедшие перед камерой за эти 40 миллисекунд в конечном счете окажутся в кадре. Без motion blur, анимация не была бы такой плавной, казалось бы, что изображение «прыгает». По этой ссылке вы можете перейти на сайте, где симулируется различная частота кадров и получаемое при этом изображение. Кроме того, не для кого не секрет, что из HFR видео можно вытащить более четкие кадры. В будущем это может оказаться полезным, скажем, для фэшн показа, где из видеоряда просто будут извлекаться необходимые фото для журналов или рекламы. Если же нет необходимости в HFR, то при съемке в 48fps, и последующей обработке с пропуском кадров, можно легко получить 24fps.

10 fps

24 fps

60 fps

Еще HFR может сделать просмотр видео более комфортным, благодаря уменьшению напряжения и усталости глаз. Т.к. система визуального восприятия человека устроена так, что безостановочно анализирует получаемую информацию, то прерывистое видео при длительном просмотре может быть очень утомительным — так же как глаза утомляются при мерцании ЭЛТ мониторов или флюрорисцентных ламп. С эффектом 3D в особенности, просмотр сопровождается утомлением глаз и является одной из главных причин, почему многие не снимают фильмы в 3D. Теоретически, проекторы станут ярче с использованием HFR. При 24fps, обычно проекторы показывают каждый кадр 2-3 раза при общей частоте обновления 48-72 Hz. Однако, если вспышки слишком яркие, то будет казаться, что каждый кадр мерцает. С HFR, кадр мерцает меньшее количество раз — предотвращая более яркое отображение, которое вызывает мерцание. Это особенно актуально для 3D т.к. традиционная техника проектирования изображения достаточно тусклая.

Яркость при 2D

Яркость при 3D

Во время продолжительного экшна на экране, наша система визуального восприятия часто находится в возбужденном состоянии, что в свою очередь, притупляет чувство времени и повышает восприимчивость к визуальной информации. Гонки на машинах, сцены боя, съемка от первого лица и с воздуха особенно важны. HFR наделяет такие типы сцен четкостью, плавностью т.е. тем, что невозможно достигнуть при обычной съемке: 24 fps 60 fps

Обратите внимание, пример с HFR — видео более плавное, особенно когда мотоцикл в воздухе. Такие улучшения часто намного лучше смотрятся на большом экране. Восприятие еще зависит и от самого содержания сцены. Так, в сценах ниже разница четче выражена из-за типа съемки и количества моушн блера.

По-просту, экшн, сцены от первого лица и другие динамические кадры только выигрывают от HFR.

Другие стороны HFR

Но несмотря на обилие плюсов, HFR вызывает противоречия. За последние 80 лет, зрители привыкли к 24 fps и для них традиционное кино выглядит именно так. Обычно такие фильмы сопровождает более выраженный моушн блер и сниженный темп, вместе с определенными техниками съемки для избежания появления артефактов движения. Многие, однако, начали использовать понятие «супер реалистичный» для HFR съемки. И это понятно, ведь HFR и была так задумана, чтобы быть отличной от стандартной съемки. Однако, некоторые противоречия были вызваны ложными исследованиями, основанными на технологиях не являющихся действительным HFR. Например, современное телевидение часто старается симулировать HFR, добавляя дополнительные кадры(интерполяция) между реально существующими. Здесь обычное видео, снятое при 24fps. А здесь видео с интерполяцией.
В отличие от HFR, в подходе с интерполяцией отсутствует моушн блер и изображение может иногда быть смазанным т.е. аналогично видео, когда используют угол затвора в 360 градусов или видео на экране ранних LCD экранов с эффектом шлейфа. Более того, HFR не так важен для домашнего телевизора как для кинотеатра с большим экраном. На ранних стадиях, технология HFR так же столкнулась с сопротивлением по разным причинам. Изначально цена была слишком завышена, не было так много камер и проекторов(для многих достаточно просто обновить прошивку) поддерживающих эту технологию. Сейчас одним из сдерживающих факторов может являться время для рендеринга (которое иногда может быть в 2 раза больше положенного), но и этот минус вскоре уйдет с появлением более мощных компьютеров.

Выводы

Когда впервые появились компакт диски, многие критиковали их за то, что музыка стала слишком чистой и отсутствовал характерный звук виниловой пластики. Это очнеь похоже на ситуацию с HFR. Проще говоря, низкой частоте кадров всегда найдется применение, но использование HFR предпочтительней т.к. всегда можно вернуться к более низкой частоте. Однако, как уже говорилось выше не везде необходимо использование HFR, так что со временем, технология может просто стать инструментом подобно тому, как сейчас используют угол затвора. Огромный шаг был сделан и в отношении разрешения — с развитием 4к кино — что тоже заслуживает детального рассмотрения и исследования. Но в конечном счете, наши глаза получают изображение окружающей среды с бесконечным количеством кадров, бесконечным разрешением, в 3D; наш мозг обрабатывает получаемую информацию и превращает либо в видео, либо в отдельные кадры. Более высокая частота, 4к+ разрешение все больше и больше приближают нас к отражению реальности в кино.
Недавно вышел фильм Питера Джэксона «Хоббит», снятый при 48 кадрах в секунду(что в 2 раза больше стандарта киношной съемки в 24). Питер тогда сказал:

«Многие кинокритики холодно отнесутся к отсутствию размытие при движении и стробоскопическим артефактам, но вся наша съемочная команда-многие из которых являются экспертами в кино —после выхода фильма поддерживают меня. К новой частоте кадров быстро привыкаешь и начинаешь воспринимать более естественно. Это похоже на то время, когда CD-диски вытеснили виниловые пластинки. Я считаю что то же самое будет в кино и мы очень быстро приближаемся к тому моменту, когда фильмы с высокой частотой кадров будут выпускаться массово.»

Но есть и другой взгляд на эту ситуацию. Например, Найм Сезерлэнд(Naim Sutherland) так относится к высокой частоте кадров:

«Цель кинематографа не в том, чтобы зеркально отразить нашу реальность или детально показать ее. Я, например, хочу создать небольшую физическую связь между вами и моими фильмами. Я хочу погрузить зрителя в мир самой истории, чтобы он поверил в нее и забыл о себе, своей жизни и был только с фильмом наедине. Не показывая достаточно информации визуально, мы заставляем мозг работать и самому заполнять пробелы информации… что еще больше погружает зрителя в фильм. И это является частью того, когда зритель смеется, плачет, или пугается.»

Взято с www.red.com/

Немного о строении глаза

Сетчатка глаза состоит из своеобразных палочек и колбочек, которые по-разному воспринимают информацию, однако совмещают её в единое целое.

Палочки почти не чувствуют цветовых различий, однако способны быстро улавливать смену изображения. С этой точки зрения fps палочек довольно высок.

На практике, если они выбрали 60 кадров в секунду, им пришлось бы удалить другой контент из игры, чтобы он работал. Не так просто подвести итог «покса», может поставить 60 кадров в секунду, верно?

Международный стандарт для кино — 24 кадра в секунду.

Это число, которое вызывает комфорт и что мы все привыкли видеть в кино. Движения более «кинематографичны» и менее реалистичны. Это дает определенную «магию» для фильма. Когда вы выбираете что-то из нормы, это вызывает странность в том, кто наблюдает.

Колбочки, напротив, отлично различают цвета, однако делают это с меньшим fps, чем палочки.

Совместно палочки и колбочки составляют фоторецепторы глаза, которые отвечают за целостность просматриваемого изображения.

Задача вычисления максимального fps, воспринимаемого человеческим глазом, усложняется неравномерным распределением фоторецепторов на сетчатке глаза. В центре количество различных рецепторов примерно одинаково, а вот ближе к краям сетчатки преобладают палочки.

Недавняя разногласия, связанные с этим вопросом, произошли с фильмом «Хоббит». Его режиссер Питер Джексон решил снимать со скоростью 48 кадров в секунду. Некоторые быстро привыкли и любили, другие критиковали. Пресса была посередине, несколько веб-сайтов распространяли новости.

Питер Джексон сказал, что он считает, что фильмы в кадрах размером более 24 кадров в секунду станут будущим кино, и это придало бы более плавность сценам, более реализму. Люди критиковали выбор, сказав прямо противоположное: более «реализм» причудливого фильма, такого как «Хоббит», перепутался бы.

Такое строение имеет логичное обоснования с точки зрения природы. Ещё в те времена, когда нужно было постоянно охотиться, чтобы добыть пищу, человеку необходимо было хорошо улавливать движение боковым зрением. Для этого fps глаза по краям сетчатки увеличено природой естественным образом.

Если же брать во внимание прямой взгляд, то значение будет иметь только общее fps фоторецепторов, расположенных по центру сетчатки глаза.

Результаты ранних исследований

Десятки учёных на протяжении множества лет изучали этот вопрос. В итоге были выведены минимальные, максимальные, а также средние значения fps, которые нормально воспринимаются человеческим глазом.

Строение человеческого глаза таково, что он «запрограммирован»

видеть не отдельные кадры, а картинку в целом. То есть даже если показывать человеку по 1 кадру в секунду в течение длительного промежутка времени, то он станет воспринимать не отдельные изображения, а общую картину движения.

Однако такое fps довольно низкое и создаёт стойкое ощущение дискомфорта. К этому выводу пришли кинематографисты ещё во времена немого кино. Именно тогда частота кадров в секунду была равна 16. Если сравнить немое кино с современными картинами, то будет видна явная разница – возникнет ощущение замедленной съёмки.

В современных картинах признан общемировой стандарт 24 кадра в секунду. Это fps, в котором человеческий глаз видит общую картину во вполне комфортных условиях. Но является ли это пределом?

Современные значения fps

Казалось бы, если 24 кадра в секунду достаточно для глаза, то есть ли практический смысл добиваться большего? Оказывается, есть. Сегодня в этом может убедиться каждый обладатель компьютера, который хоть раз играл в какую-либо динамическую игру.

Вот тут-то и пришлось разработчикам игр поусердствовать, чтобы выяснить, какие же значения оптимальны в этом контексте.

Более современные исследования показали, что человеческий глаз видит и воспринимает изображения со скоростью до 60 кадров в секунду!

В этом случае все движения на экране монитора получаются наиболее плавными и реалистичными.

Новейшие исследования

Как известно, большинство учёных – это люди, которые не останавливаются на достигнутых результатах и проводят всё новые и новые тесты и эксперименты. Учёные-исследователи возможностей человеческого глаза не являются исключением.

Тесты проводятся следующим образом: группе людей предлагается просмотреть несколько видеозаписей с различной кадровой частотой. В некоторые из них в различные промежутки времени добавляются кадры с дефектом – на них изображено что-то лишнее, не вписывающееся в общую картину. Так, например, группе испытуемых показывали видео, дополненное летящим объектом.

Более половины участников эксперимента сумели заметить этот объект. Такой результат не вызывал бы удивления, если бы не одно «но»

– fps видео составляло 220 кадров в секунду! И, хотя никто не смог рассмотреть, что же именно было изображено, сам факт отрицать невозможно – человеческий глаз может заметить отдельное изображение на скорости 220 кадров в секунду.

Оказывается, во времена первых фильмов, кинопроекторы оснащались ручным стабилизатором скорости. Специально обученный человек крутил ручку такого кинопроектора, и именно от него зависела скорость смены кадров в фильме.

Если изначально скорость составляла 16 кадров, то потом люди начали произвольно изменять её в зависимости от поведения публики. При показе комедийного изображения и высокой активности зрителей fps увеличивали до 20-30.

Но это повлекло за собой и негативные последствия. Во время окончания Первой мировой войны владельцы кинотеатров нуждались в повышении прибыли и прокручивали фильмы на высоких скоростях, сокращая итоговую длительность одного сеанса и увеличивая количество сеансов. Это приводило к тому, что некоторые картины попросту не воспринимались человеческим глазом. В итоге правительства некоторых стран издали законы, в которых ограничивалась максимальная частота прокрутки кадров.

Полный «фарш» и два экрана

Покупка всех необходимых аксессуаров к экшн-камере — затратное удовольствие, любители путешествий и активного образа жизни знают об этом не понаслышке. SJCAM SJ8 Pro прямо из коробки предлагает богатый набор комплектующих: сразу несколько креплений на разные поверхности, кабель для подключения, аквабокс со специальной крышкой, поддерживающей работу с сенсорным экраном. Не забыли положить даже салфетку для очистки объектива и крышку для него.

Вынимая SJCAM SJ8 Pro из упаковки, сразу обращаешь внимание на её внешний вид. Сбоку от объектива находится дополнительный монохромный дисплей. В процессе работы камеры на нём отображается вспомогательная информация: заряд батареи, время записи, режим съёмки. Такое решение очень удобно для видеоблогеров, ведь им часто требуется снимать самих себя.

Основной дисплей диагональю 2,33 дюйма может похвастаться отличными углами обзора как по горизонтали, так и по вертикали — качество, присущее далеко не каждой экшн-камере. Экран быстро отзывается на касания, а изображение на нём хорошо читается даже на улице при солнечном свете. При необходимости яркость и цветопередачу можно настроить вручную. Реализация обоих дисплеев на высоком уровне — управлять камерой легко даже на ходу.

Строение

Человеческий глаз воспринимает визуальную информацию с помощью колбочек и палочек, из которых состоит сетчатка. Эти колбочки и палочки по-разному воспринимают видеоряд, но имеют способность к совмещению разрозненной информации в единую картинку. Палочки не улавливают цветовых отличий, но способны уловить смену изображений. Колбочки же, наоборот, прекрасно различают цвета. В целом сочетание колбочек и палочек представляет собой фоторецепторы человеческого глаза, отвечающие за то, чтобы просматриваемое изображение выглядело целостно.

Кук рекомендует отображать содержимое выше 41 Гц или примерно половину скорости колебаний человеческого глаза. При 48 Гц вы сможете извлекать больше деталей, чем 24 Гц, как с точки зрения движения, так и с пространственными деталями. Вот почему в сценах с большим количеством движения у вас будут намного лучшие результаты рядом с аудиторией с более высокой частотой кадров. К сожалению, вы также обнаружите, что зрители получат гораздо больше деталей с этой сцены, чем на частоте 24 Гц.

Таким образом, более высокие частоты кадров выглядят более реальными, но это оставляет вещи, которые не являются реальными даже менее реальными. Либо Голливуд вкладывает больше средств в лучшие спецэффекты, либо зрители, которые ходят в театры, должны будут поднять свое недоверие.

Сколько кадров в секунду видит человек? Это частый вопрос. На сетчатке глаз фоторецепторы располагаются относительно неравномерно, в центре их примерно одинаковое количество, а вот ближе к краю сетчатки палочки составляют большинство. Именно такое имеет очень логичное объяснение с точки зрения природы. В те времена, когда человек охотился на мамонта, его боковое зрение должно было быть приспособлено для улавливания малейшего движения с правой или левой стороны. Иначе, пропустив все на свете, он рисковал остаться голодным, а то и мертвым, поэтому такое строение глаза является самым естественным. Таким образом, устройство человеческого глаза таково, что он видит не отдельные кадры, как в раскадровке для мультфильма, а совокупность картинок в целом.

Целью здесь является создание сообщений и обсуждение вопросов простым и объективным способом. Это очень широкая тема, и многое можно обсуждать по-разному, тогда мы придерживаемся основ, и мы не будем излишне входить в теоретические области. Таким образом, съемка со скоростью 60 кадров в секунду приведет к большей текучести в ваших видео движениях, что может быть или не быть интересным в соответствии с вашими целями.

Если вы хотите, чтобы изображение было ближе к тому, что у вас в кинотеатре, например, лучше снимать со скоростью 24 кадра в секунду и оставлять 60 кадров в секунду. Обычно это хорошо работает в спортивных видеороликах, где люди снимают себя, делая тропы, занимаясь серфингом, прыгая с парашютов, скейтбординга и т.д. Разумеется, все будет зависеть от способа создания видео и его целей.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий