Еще раз о частоте кадров

Технология 60fps (60 кадров в секунду) позволяет улучшить восприятие видео. Хотя нет, не так, лучше сказать, что видео с частотой 60 кадров в секунду смотрится совершенно по другому. А уж лучше или хуже — это зрителю решать 🙂 Движения кажутся плавными без подергиваний. Особенно сильно эффект от перевода видео в 60fps наблюдается на сценах с панорамированием, когда камеру ведут, чтобы охватить, как можно больше сцены или на видео снятого с короткой выдержкой, когда весь видеоролик превращается в быстрое, мерцающее слайд-шоу (при короткой выдержке нет смаза, поэтому переход от кадра к кадру идет не плавно). Тут сразу следует оговориться про терминлогию. Почему 60fps, а не 50fps? Проще говоря, когда видео стало широко входить в массы было 2 типа частоты кадров: 25 кадров в секунду (25fps) и 30 кадров в секунду (30fps). В Европе и в Росси были распространены 25, в США — 30.

25/30 fps А теперь, когда появилось мощное оборудование, экраны телевизоров перестали мазать люминофором с обратной стороны (шутка), появились 50fps и 60fps. То есть 25fps перешло в 50fps, а 30fps в 60fps. Для простоты мы будем придерживаться термина 60fps, подразумевая что есть видео 50fps. Сейчас наблюдается тенденция ухода в сторону 60fps. Многие современные видеокамеры могут записывать видео в формате 1080p, 60fps, что уж говорить про профессиональные. Но что делать тем у кого в архиве видео снятое на старый-добрый 25/30fps? Им как быть? Можно все оставить, как есть и не переводить в 60fps. Но если уж захочется, то можно и попробовать 🙂

Как это работает

Существует много технологий перевода видео в формат 60fps. Можно сказать, перевод видео в формат с удвоенной частотой кадров. Но все они сводятся к одному и тому же, нужно между соседними кадрами «втиснуть» еще один. Вопрос в том, откуда этот кадр взять? И вот тут начинается самое интересное. Кто-то предложил в качестве этого кадра взять предыдущий и просто показать его 2 раза. А кто-то предложил этот кадр выстроить заново, взяв за основу предыдущий и последующий кадры старого видео, что оказалось, вобщем-то нетривиальной задачей. А кто-то предложил полукадры интерлейсного видео достроить до полного кадра и тем самым удвоить частоту. Многое что предалагали.

Fpska не показывает видео с удвоенной частотой кадров. Она создает новое видео с удвоенной частотой кадров на основе оригинального.

fpska не показывает, а «перерабатывает» видео из одного формата в другой Конвертацию нужно сделать только один раз, а дальше можно залить на Youtube, загрузить в телефон и так далее. Конвертация заточена под максимальное качество. Для разных типов видео можно подобрать такие параметры создания промежуточных кадров, чтобы процесс пошел быстрее. Но так как заранее не известно какой тип движения будет в кадре, то все настройки выкручены на Max. Можно сказать, что «из пушки по воробьям», зато не надо каждый раз думать про подбор параметров.

Fpska понимает самые распространенные форматы/контейнеры avi, mkv, mp4, mov, 3gp, flv.
Mts, m2v — не подходят.

Пример удвоения частоты для видео с 24 кадрами в секунду (воспроизведите видео один раз, чтобы оно полностью поместилось в память, а затем нажмите Play еще раз, чтобы сравнить 24fps и 48fps):
24fps

48fps

Еще примеры

24fps

48fps

30fps

60fps

24fps

48fps

[свернуть]

Для перевода видео в 60fps мы будем вставлять промежуточный кадр между двумя соседними. Для этого воспользуемся широко известной библиотекой от команды SVP-Team . В завимости от требуемого качества процесс расчета промежуточного кадра может быть очень трудоемким с точки зрения затрачиваемого процессорного времени и памяти. Fpska настроена на максимальное качество поэтому процесс конвертирования может занимать очень много времени. Поэтому если у вас 30-50 минутное видео то лучше оставить скрипт на ночь к утру все будет готово.

Пример восстановленного кадра

Кадр 1

Восстановленый кадр

Кадр 2

Тут всего лишь демонстрируется, что «синтетический» кадр был полностью воссоздан по предыдущим и последующим кадрам и фактически не сильно от них отличается, а это самое главное для алгоритма расчета промежуточного кадра.

[свернуть]

Удваивать частоту лучше для progressiv видео. Честно говоря непонятно имеет ли смысл удваивать частоту для interlaced video. Поэтому, если планируете удваивать частоту для видео со старой VHS камеры или запись с телеэфира, то сначала .

Установка

60 fps для новичков

Некоторые из читателей могут сказать: «Хватит! Давай запустим наконец то, не хочется вникать во все эту премудрости!» и будут абсолютно правы. Изначально fpska проектировалась, как скрипт в один клик, все в одном флаконе, чтобы максимально упростить действия по установке и запуску. Чтобы не вникать во все эти кодеки, видеоформаты, настройки кодирования, параметры рассчета промежуточных кадров и так далее. Нажал, кнопку и пошел пить чай (или еще какой-нибудь напиток).
Итак, мы уже установили fpsk’у. Теперь сразу можно запустить конвертирование видео в формт 50/60fps, для этого просто перетащите мышкой видеофайл на скрипт fpska.bat в проводнике:

сразу же запустится процесс конвертации. Появится окно консоли в котором можно наблюдать за текущим статусом конвертирования.

Как только появится надпись:

значит конвертация завершилась успешно и 60fps видео можно забрать из папки, в которую была установлена fpsk’а:

Результат конвертации находится в файле 60fps_video_and_audio.mp4

60 fps для продвинутых

Навыки работы с командной строкой дают больше преимуществ при работе с fpsk’ой, чем работа из проводника в быстром старте.
Методика работы в этом случае выглядит следующим образом.

1. 1. Запускаем любимый file manager (например, Far) и преходим в папку с установленной fpsk’ой.
   2. Копируем в эту папку видеоролик, который надо перевести в 60fps.
   3. Запускаем конвертирование: fpska.bat <файл с видео> <режим> <число процессоров>

      режим : «fast», «slow»:
      fast — проверка установки и настроек,
      slow — чистовое конвертирование

      число процессоров : — тесты показали, что при использовании 6-и процессоров увеличение скорости ковертирования равно 4. То есть эффективность распараллеливания не такая высокая, как хотелось бы. Тем не менее, выгоднее задействовать, как можно больше процессоров в системе.

      Со скриптом поставляется тестовый видеоролик video.mov, запуск перекодирования будет выглядеть так:

      Hi-Quality (высокое качество)

      Fpska.bat video.mov slow 2

      Медленно рассчитывает промежуточные кадры и медленно кодирует, зато качество видео максимальное.

      Low-Quality (низкое качество)

      Fpska.bat video.mov fast 2

      Этот режим используется для проверки установки всего пакета.

      После того, как процесс кодирования закончится в текущей папке появится файл 60fps.mkv — это и будет результирующее видео.

      Важно убедиться, что антивирусное программа не блокирует скрипты и не запускает их в отдельной «песочнице». Я долго разбирался со скриптом, который запускал процесс кодирования, но результирующего файла не появлялось в рабочей папке. Все дело было в Comodo Firewall, который запускал fpsk’у в изолированном пространстве.

Для некоторых может оказаться преимуществом, что fpska работает из командной строки и не требует графического интерфейса. Не составит никакого труда написать скрипт для пакетного конвертирования большой группы файлов.

Видеоинструкция

Записал видюшку о том, как устанавливать fpsk’у на чистую (из коробки) Windows 10.

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.

⇡ 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»).

⇡ 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.

⇡ 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.

⇡ Итого

Все написанные выше слова и названные примеры — ничто по сравнению с вашими личными впечатлениями. Если вы нередкий гость в кинотеатрах, то в обозримом будущем сами убедитесь в преимуществах 48 или 60 кадров/с — уж Питер Джексон и Джеймс Кэмерон найдут способы во всей красе продемонстрировать достоинства технологии.

Если же вы обдумываете покупку нового телевизора (или вдруг на вашей домашней панели уже предусмотрены подобные возможности), то стоит обратить внимание на наличие систем добавления плавности. Можно попросить продавцов в гипермаркете включить демонстрационный режим на интересующей вас модели, желательно динамичный трейлер какого-нибудь фильма или сразу 3D-изображение. По результатам просмотра выводы сделаете уже сами.

К аким бы качественным ни казалось воспроизведение видео, его всегда можно улучшить. Способов оптимизации видео существует довольно много, но одним из самых важных является настройка плавности. Причины, по которым воспроизведение может показаться недостаточно плавным, могут быть различны, но, как правило, это связано с недостатками производительности компьютера и его графической подсистемы, неправильным порядком чередования полей интерлейсного видео, а также несовпадением частоты кадров и частоты обновления экрана.

Большинство видеофайлов, которое сейчас можно скачать в интернете, имеют частоту 24 FPS . Этот стандарт был принят ещё в 1932 году как компромисс между качеством воспроизведения и расходом киноплёнки. Воспроизведение видео с частотой 24 кадра в секунду можно было бы сделать более плавным, если снизить частоту обновления экрана до 24 Гц . Но сделать это можно только для экранов телевизоров, если же вы откроете настройки монитора компьютера или ноутбука, скорее всего доступными окажутся только два параметра: 50 Гц и 60 Гц . Дисплеи с поддержкой 24p встречаются редко, но если ваш монитор является одним из них, считаете, что вам повезло.

А вот что делать всем остальным? Пойти обратным путём. Если частоту обновления монитора нельзя снизить до частоты кадров видео, то увеличить частоту кадров видео до существующей частоты обновления экрана очень даже возможно. Как?

Методом интерполяции соседних кадров. Суть его заключается в добавлении в видеоряд промежуточных кадров, сгенерированных на основе двух «настоящих» соседних кадров. Для этого мы предлагаем использовать специальную программу или сокращенно SVP . Принцип её работы хорошо демонстрирует рисунок, взятый с официального сайта проекта.

Главное преимущество этой программы в том, что она не нуждается в дополнительных настройках, а поэтому может быть использована даже новичками. SVP включает в себя два основных модуля: SVPflow и SVP Manager . Первый модуль отвечает за расчёт и добавление кадров в видеопоток, второй обеспечивает доступ к настройкам параметров программы. Скачать полную (не Core) версию пакета можно с официального сайта www.svp-team.com/wiki/Download/ru . Для корректной работы SVP вам также понадобится видеоплеер с поддержкой внешних фильтров DirectShow . Лучше всего для этих целей подойдет 32-разрядный(!) Media Player Classic Home Cinema (MPC-HC) . По умолчанию MPC-HC уже входит в инсталляционный пакет SVP, поэтому самым разумным будет установить его стандартную версию с теми параметрами, которые предлагает мастер и не мучиться впоследствии с настройками фильтров. Компонент рендер MadVR для работы SVP не является обязательным, но можно отметить и его.

Если MPC-HC уже установлен

Если у вас уже имеется Media Player Classic Home Cinema , галочку в окне мастера установщика SVP можно снять, но при этом сам плеер придётся немного настроить, в частности, добавить в него компоненты ffdShow и . Для этого переходим в настройки плеера,

В левой колонке находим «Внешние фильтры» , жмём «Добавить».

И в открывшемся окошке выбираем «ffdshow raw video filter» .

Возвращаемся в окно настроек и устанавливаем для добавленного фильтра галочку «Предпочесть» . Для добавления открываем в MPC-HC любой видеофайл, переходим в системный трей, находим там значок ffdshow и двойным кликом по нему открываем настройки .

Отыскиваем в левой колонке пункт и отмечаем его галочкой.

Если же MPC-HC устанавливался вместе с SVP , ничего настраивать не нужно. SVP достаточно умна и все необходимые настройки производит сама с учетом конфигурации конкретного компьютера, и чтобы преобразовать видео 24 FPS в 60 FPS , достаточно просто запустить в MPC-HC на воспроизведение любой видеофайл. При этом в нижней левой части окна плеера у вас должна появиться строка «SVP: Воспроизведение 23.976 * (18:7) = 61.653 fps Автоподрезка: » .

У вас соотношение сторон и FPS могут отличаться, но это не важно. Если такая строка появилась, считайте что всё сделано правильно и плавность воспроизведения вам обеспечена.

Что касается настроек самой SVP, они вам не понадобятся. Впрочем, ознакомиться с ними всё же стоит, только менять ничего не нужно, разве что вы точно знаете, к чему приведут ваши действия.

Возможно, у наших читателей уже возник вопрос, а не скрывается за всем этим какой-то подвох? Уж слишком всё просто. Нет, подвоха здесь нет никакого, однако алгоритм интерполяции SVP не лишён определённых недостатков.

Во-первых , это повышенная нагрузка на центральный процессор на всём протяжении просмотра видео. Объясняется это тем, что расчёт дополнительных кадров и встраивание их в видеоряд программа производит на лету. Во-вторых , при просмотре видео, содержащего сцены с быстродвижущимися объектами, иногда могут проявляться незначительные артефакты в виде туманных ореолов, чьи размытые контуры напоминают перемещающийся объект. И всё же на фоне всех преимуществ, которых даёт использование SVP, эти недостатки кажутся весьма незначительными.

В технических дискуссиях часто возникает вопрос: какую частоту кадров считать достаточной для видео. Некоторые говорят, что вполне хватит 24 кадров/с для кинофильмов и 30 кадров/с для игр, а всё остальное - ненужное излишество.

С этим утверждением в корне не согласен исследователь Саймон Кук (Simon Cooke) из Xbox Advanced Technology Group. Он опубликовал с доказательствами, почему человеческий глаз предпочитает больший фреймрейт.

Ясному ответу на этот вопрос мешает тот факт, что глаз - исключительно сложная конструкция, которая осуществляет предварительную обработку изображения до его передачи в мозг. Это не какой-то аналог камеры, просто фиксирующей изображение. Глаз постоянно изменяет свою чувствительность к цвету, освещению, движению объектов. Во многих случаях воспринимаемая мозгом картина - это иллюзия, специально сконструированная для обмана, а генерация такой картинки осуществляется по сложным и не до конца понятным алгоритмам.

Проведённые эксперименты показывают, что при показе видеороликов с разной частотой кадров люди всегда предпочитают больший фреймрейт, и это правило соблюдается даже на частотах выше 60 fps. Согласно теории Саймона Кука, причина в физической подвижности сетчатки глаза, на поверхности которой и регистрируется изображение. Медицинские исследования показали, что глаз совершает непроизвольные колебания (микротремор) со средней частотой 83,68 Гц, изменяя положение сетчатки на 150-250 нм. Это расстояние примерно соответствует размеру 1-3 фоторецепторов в сетчатке.

Микротремор глаза позволяет зарегистрировать одну и ту же сцену с двух слегка различных позиций. Это помогает чётче определить края объектов, что было жизненно важным для наших предков.

Если это правда, то получается, что глаз как бы искусственно повышает детализацию изображения перед отправкой мозг (upsampling), прямо как это делают компьютерные видеокарты.

Учитывая эту особенность, становится понятной польза от повышения частоты кадров. Частота кадров почти всегда ниже, чем частота микротремора (83,69 Гц). Поэтому чем больше кадров в секунду мы показываем, тем больше дополнительной информации извлечёт глаз.

Нужно учитывать ещё и то, что повышение фреймрейта с 30 fps до 40 fps субъективно воспринимается как более заметное, чем повышение с 40 fps до 60 fps.

Согласно теории Кука, повышение частоты кадров на видеоматериале с низким разрешением субъективно может обеспечить лучшее качество восприятия, чем HD-картинка на 30 fps. То есть разработчикам игр лучше бы сосредоточиться на повышении фреймрейта, а не разрешения. К сожалению, многие не прислушиваются к его доводам и продолжают «тупо» гнаться за размером картинки.

Кадровая частота , частота кадросмен (англ. Frames per Second (FPS), Frame rate , Frame frequency ) - количество сменяемых кадров за единицу времени в компьютерных играх, телевидении и кинематографе. Понятие впервые использовано фотографом Эдвардом Майбриджем , осуществлявшим эксперименты по хронофотографической съёмке движущихся объектов несколькими фотоаппаратами последовательно. Общепринятая единица измерения - кадры в секунду .

Кадровая развёртка - вертикальная составляющая телевизионной развёртки, применяющейся для разложения изображения на элементы и его последующего воспроизведения. Развёртка может быть механической или электронной. В более узком смысле кадровая развёртка - часть электронной схемы передающей камеры, телевизионного приёмника или монитора компьютера, осуществляющая разложение изображения или его воспроизведение в вертикальном направлении. Чаще всего это понятие употребляется применительно к устройствам, использующим электронно-лучевую трубку для формирования последовательности кадров телевизионного изображения с заданной частотой. Однако, понятие кадровой развёртки применимо и к устройствам с полупроводниковыми матрицами и экранами. Выражается в Герцах (Гц, Hz).

Никогда не путайте два этих понятия т.к. это немного разные вещи. Чтобы вы еще чётче смогли понять разницу – вот упрощение: Вы сможете посмотреть видеофайл с частотой кадров 60fps и на экране с развёрткой 50Гц.

Чтобы глубже понять в чём различия Кадровой частоты и Кадровой развёртки окунёмся в историю.
Давным-давно, когда телевидение было аналоговым, а экраны телевизора небольшими сигнал изображения передавался по воздуху или проводам. И был придуман эффективный и простой способ уменьшить затраты на его передачу.

Чересстрочная развёртка - метод телевизионной развёртки, при котором каждый кадр разбивается на два полукадра (или поля), составленные из строк, выбранных через одну. В первом поле развёртываются и воспроизводятся нечётные строки, во втором - чётные строки, располагающиеся в промежутках между строками первого поля.

Поэтому Кадровая развертка (или, что более точнее отражает суть “частота мерцания экрана”) это сколько таких кадров или полукадров ваш экран может отобразить за секунду. Но это было давно и актуально уже только для устаревших типов экранов ЭЛТ и с некоторым натяжением для плазменных экранов.

В современном мире господствуют жидкокристаллические экраны, поэтому они наиболее близко подошли к частоте смены кадров: частота обновления ЖК экрана это частота с которой на матрицу монитора подаются сигналы об изменении цвета пикселей. Если опять же упрощать: видеофайл с частотой кадров 60fps на экране 50 Гц будет показан с потерями.


Или обратный пример: современные видеокарты способны выдавать картинку до 400 Гц. Представьте: вы купили ПК вот с такой картой. А монитор у вас выдает максимум 75Гц. Получается Ваш монитор передаёт вам далеко не всё что на него передаёт видеокарта.

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.
более высокая частота кадров уменьшает количество визуальных артефактов движения - особенно это заметно при просмотре в кино. Движущиеся объекты могут иметь, например, стробоскопический эффект.

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).

Даже Apple представила мобильные устройства с дисплеями в 120Гц – то наверное не стоит брать телевизор на 50-60Гц когда рядом стоит на 100Гц.

1. Развертка обеспечивает плавное изображение, четкую раскадровку движущихся объектов.
2. Разрешение обеспечивает реалистичную прорисовку каждого кадра, когда можно рассмотреть все детали, точно передается цвет, движение воды или людей.
3. Выбирая, какая модель экрана лучше, стоит анализировать все ключевые характеристики в совокупности, чтобы и разрешение экрана, и частота обновления кадров были на уровне.

Влияние частоты на зрение.

В ЖК мониторах, свет возникает в лампах подсветки, которые в любом случае имеют частоту выше 150 Гц. Для LCD мониторов хоть и указывается частота обновления, она означает скорость смены картинки самой TFT матрицы.
ЖК мониторы с LED подсветкой, в частности дешёвые, для регуляции яркости используют - изменение частоты мерцания диодов посредством ШИМ, что иногда приводит к видимому морганию. Это вызывает дополнительную усталость для глаз. Тут 2 варианта – либо увеличивать яркость в большую сторону, нагружая глаза, либо уменьшать, тоже нагружая глаза морганием. Лучше выбрать золотую середину - максимальное, комфортное значение яркости.

Для активных затворных 3D очков и некоторых пассивных, используются ЖК матрицы с частотой обновления ~120Гц, по 60Гц для каждого глаза. Данные мониторы/TV можно использовать на частоте 120 Гц и без очков, что идеально подойдёт игровым энтузиастам, так как количество реальных кадров в секунду будет в два раза выше стандартных 60 к/c. Также в них используются специальные лампы или диоды с повышенной частотой работы, что значительно меньше нагружает глаза. Встретить мерцание на данных мониторах - практически невозможно, но и запас яркости ламп подсветки они имеют значительный.

Популярные видеохостинги, в том числе YouTube, вводят поддержку потокового воспроизведения видео высокого качества на скорости 60fps. Поэтому убедиться в преимуществах такого типа видео вы можете прямо сейчас:

Резюмируя вышесказанное

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 высокой частотой кадров (далее: 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.»