Выбор оптимальной частоты кадров в видеонаблюдении. Кадры в секунду и частота монитора: как они связаны? Оптимальное время секунд на кадр

В качестве предварительного условия требуется знать скорость объектов, которыми чаще всего в системах видеонаблюдения являются люди.

Скорость людей

Чем быстрее движется человек, тем сложнее уследить за его движениями. Нам известна «скорость» частоты кадров - 1 кадр в секунду, 10 кадров, 30 и т.д., однако какая частота кадров требуется для качественной видеозаписи?

С какой скоростью движутся люди.

Человек, идущий неторопливым, обычным шагом, проходит чуть больше одного метра в секунду, т.е. пересекает поле обзора шириной 6 метров примерно за 5 секунд.

Бегущий человек пересекает поле обзора шириной 6 метров примерно за 1,25 секунды, т.е. движется со скоростью почти 5 метров в секунду.

Например, если частота кадров составляет всего 1 кадр в секунду, человек в течение этой секунды может преодолеть от 1 до 5 метров. Это необходимо принимать во внимание при выборе частоты кадров.

Рассмотрим следующие вопросы:

• С какой скоростью движутся люди и как это связано с частотой кадров.
• Шаг: какие существуют опасности при съемке идущего человека с частотой 1, 10 и 30 кадров в секунду.
• Бег: что получается при съемке бегущего человека с частотой 1, 10 и 30 кадров в секунду.
• Поворот головы: сколько четких снимков крупным планом получится при частоте 1, 10 и 30 кадров в секунду.
• Игра в карты: что остается незамеченным при наблюдении за сдачей карт при частоте 1, 10 и 30 кадров в секунду.
• Выдержка затвора и частота кадров: какая между ними связь?
• Полоса пропускания и частота кадров: какова зависимость полосы пропускания от увеличения частоты кадров?
• Средняя частота кадров: какая частота кадров в среднем применяется при видеонаблюдении?

Примеры с идущим человеком

По мере пересечения объектом поля обзора мы наблюдаем за его перемещением кадр за кадром. При частоте 30 и 10 кадров в секунду полный шаг не остается незамеченным. Однако при частоте 1 кадр в секунду объект преодолел более одного метра между кадрами, что совпадает с оценкой скорости идущего человека - чуть более 1 м/с.

Примеры с бегущим человеком

При перемещении объекта через поле обзора бегом, при частоте 30 кадров в секунду каждые полшага фиксировались, при частоте 10 кадров объект пробегал примерно 0,3 метра между кадрами. При частоте 1 кадр в секунду объект зафиксирован только на одном кадре, остальной путь через поле обзора был проделан между кадрами, на втором кадре видна только часть ноги.

Получение изображения лица

Получить четкое изображение лица движущегося человека может быть непросто, так как в движении голова естественным образом движется из стороны в сторону. В эксперименте по сравнению разных частот кадров объект шел по коридору, двигая головой вперед и назад.

Обратите внимание, при частоте 1 кадр в секунду получен только один четкий снимок, при частоте 10 кадров четких снимков намного больше. При частоте 30 кадров четких снимков на один-два больше, однако, это не является существенным улучшением.

Игра в карты

При проведении данного испытания, с помощью видеокамеры с выдержкой затвора по умолчанию (1/30с) проводилось наблюдение за сдачей карт в порядке от туза до пятерки.

При наблюдении с частотой кадров 30 и 10 к/с видно, как каждая карта снимается с колоды и кладется на стол, а при наблюдении с частотой 1 к/с можно увидеть только появляющиеся на столе карты - движения рук раздающего не видны, так как частота кадров слишком низкая.

Выдержка затвора и частота кадров

Частота кадров не является причиной размытости изображения, это неправильное представление. Причиной является автоматическое управление выдержкой затвора камеры.

Наблюдение за следующей сдачей карт от туза до пятерки проводилось с минимальной выдержкой затвора, доведенной до 1/4000 секунды. На следующих двух примерах можно сравнить размытие изображения руки и карты, вызванное движением: двойка намного лучше различима на изображении, полученном при более высоком значении выдержки затвора.

При выдержке затвора 1/4000 секунды все следы размытости, вызванной движением, полностью исчезли. При выдержке затвора 1/1000 и 1/2000 секунды размытость существенно снижается, но все еще заметна в области пальцев и краев карт при покадровом просмотре записи.

Причиной размытости изображения является неправильная установка выдержки затвора, а не частота кадров.

Низкое значение выдержки затвора и частота кадров

С другой стороны, по желанию пользователей или производителей камер, иногда случается, что максимальное значение выдержки затвора ниже, чем частота кадров (например, при выдержке затвора 1/4 секунды, частота кадров составляет 1/30 секунды). При этом не только возникает размытие движущихся объектов, но и происходит потеря кадров.

Ключевой урок: частота кадров не должна превышать количество экспозиций в секунду. Если выдержка затвора составляет 1/4 секунды, затвор открывается и закрывается (выполняется экспозиция) всего 4 раза в секунду (т.е., 1/4 + 1/4 + 1/4 + 1/4 = 1). Поскольку это происходит всего 4 раза в секунду, то в течение этой секунды можно получить только 4 кадра.

Некоторые изготовители фальсифицируют кадры при низких значениях выдержки затвора путем простого многократного копирования одного и того же кадра. Например, при выдержке затвора 1/15 в течение одной секунды выполняется всего 15 экспозиций и, следовательно, получается 15 кадров. Для создания видимости того, что получается 30 кадров, каждый кадр дублируется.

Выдержке затвора следует уделять внимание, так как при ее низких значениях, помимо размытия изображения, может произойти потеря кадров или нерациональное использование объема хранения.

Полоса пропускания и частота кадров

Частота кадров оказывает влияние на полосу пропускания, однако при наличии современных кодеков, например, H.264, влияние нелинейно. Таким образом, при увеличении частоты кадров в 10 раз, ширина полосы пропускания увеличивается намного меньше, обычно только в 3 - 5 раз. Зачастую об этом имеют неправильное представление.

Это возможно благодаря межкадровому сжатию, которое снижает требования к полосе пропускания за счет повторяющихся на кадрах неизменных частей изображения.

В целях дальнейшего иллюстрирования данного факта были проведены измерения при частоте кадров 30, 10 и 1 к/с с целью демонстрации изменений в скорости передачи данных при осуществлении видеонаблюдения в конференц-зале. Были получены следующие средние значения скорости передачи:

• 1 к/с - 0,179 Мбит/с,
• 10 к/с, частота увеличена в 10 раз, а полоса пропускания - в 4 раза (0,693 Мбит/с),
• 30 к/с, частота увеличена еще в 3 раза, полоса пропускания - еще в два раза; при увеличении частоты кадров в 30 раз, полоса пропускания увеличивается в 7 раз (1,299 Мбит/с)

При испытаниях использовалась камера Axis Q1604 (встроенное ПО версии 5.50.3) с тремя потоками (30/10/1) записываемыми с помощью ExacqVision 6.2.7.63216

Усредненная применимая частота кадров

В среднем применяется частота кадров, равная примерно 8-10 к/с, такое значение обеспечивает достаточное количество кадров для съемки большинства действий, изображение получается дискретным, но стоимость хранения информации минимизируется.

Как показано выше, увеличение частоты кадров с 10 до 30 к/с может удвоить стоимость хранения информации, но детализацию съемки улучшает в самой малой степени.

Следующая таблица построена на основе результатов исследования «Средняя частота кадров, используемая при видеозаписи».

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.»

Разговоры о реальной необходимости больших значений FPS в играх и мониторах с повышенной частотой обновления ведутся уже давно. Многие считают, что гонка за герцами и кадрами в секунду не имеет смысла, особенно когда частота монитора не превышает 60 Гц. сайт объяснит, почему больше - это в любом случае лучше и кому это поможет.

На что способен человек

С самого начала развития кинематографа и анимации появился миф о том, что 24 кадра в секунду - максимум, что может распознать человек. Якобы делать больше нет абсолютно никакого смысла, и визуально плавность анимации никак не изменится.

Для человека слайдшоу превращается в анимацию уже на частоте примерно 15 кадров в секунду. Но чем выше частота кадров, тем лучше воспринимается картинка. А 24 кадра никак не связаны с физиологией. В основе такого формата больше лежит экономические и технические моменты - киноплёнка тех времён и оборудование для воспроизведения были наилучшими по соотношению цена-качество.

С развитием технологий люди создали новые носители, аналоговые передачи сменились цифровыми: мы смогли перейти на 30 кадров в секунду и больше. Например, система IMAX воспроизводит 48 кадров в секунду, а трансляции игр на Twitch - до 60 FPS. И только скажите, что не замечаете, как картинка на 60 кадров в секунду становится плавнее, чем на 30!

После 60 FPS разницу на большей частоте при просмотре видео уловить сложнее. Тут больше зависит от индивидуального восприятия каждого человека. Например, в американских ВВС проходил тест среди пилотов истребителей. И те умудрялись не просто заметить самолёт, который отображался за один кадр в видеоряде с частотой 220 кадров в секунду, но и назвать его модель. Так что точного ответа на вопрос, сколько кадров распознаёт человек, не существует.

На что способен монитор

Сейчас у большей части мониторов частота обновления равна 60 Гц. Но технологии ушли вперёд, и мы уже можем делать матрицы, которые будут выдавать и 120 Гц, и 144, и даже 240. Но зачем? Мониторы с большой частотой стоят значительно дороже, а пользу ощущают далеко не все. У современного видео частота не превышает 60 кадров в секунду, а значит, и спрос на мониторы с большей частотой обновления невелик.

Но если мы говорим об играх, то они выдают гораздо большие значения FPS, чем видеоконтент. В Counter-Strike: Global Offensive, например, частота и вовсе не ограничена. А самые искушённые игроки ощущают лаги меньше чем при 300 FPS. Чтобы эти кадры в секунду использовались с максимальной эффективностью, нужен монитор с большей частотой обновления.

Приведём простой пример. В первом случае вы сидите и смотрите со стороны, как кто-то играет в CS:GO на мониторе с частотой обновления 144 Гц и с 300 FPS, а рядом сидит человек с монитором на 60 Гц и 60 FPS в игре. Очевидной разницы в изображении для вас не будет никакой. Но если вы сядете на места игроков, то вы сразу почувствуете, что всё происходит чётче, плавнее и точнее.

Это можно доказать и на цифрах. При частоте 60 Гц кадр меняется каждые 16 мс, а при 144 Гц - каждые 6 мс. Несмотря на то что почти трёхкратная разница вообще не будет заметна глазу, мелкая моторика человека после нескольких лет оттачивания мастерства игры использует эти 10 мс для более точного наведения прицела на голову. Это невозможно объяснить словами, только прочувствовать. Все киберспортсмены, кстати, требуют от организаторов использовать мониторы со 144 Гц.

Во-первых, разница между любым профессиональным игроком и его оппонентом настолько мизерна, что даже такие мелочи могут решить исход сражения. Во-вторых, они играют на такой частоте везде - дома, на буткемпе и на других турнирах. За долгое время они привыкли к 144 Гц. На меньшей частоте они не просто не смогут реализовать свой потенциал и будут чувствовать сильный дискомфорт. Им будет казаться, что всё тормозит и лагает.

Кадры лишними не бывают

Может ли монитор с 60 Гц отобразить больше 60 кадров в секунду? Нет, не может. Другой вопрос, что именно он отобразит. Вывод изображения на экран и рендер кадров на компьютере не происходят одновременно. Существует небольшая задержка, которая называется Input Lag. Когда вы двигаете мышкой или нажимаете клавишу, на экране это применится только в следующем кадре.

Если вы играете на 60 FPS, то минимальная разница между движением и отображением составит примерно 16 мс. Если же частота в два раза больше, то перед показом следующего кадра система успевает зарендерить два, а на экран будет выведен более актуальный. Итого, задержка сокращается вдвое. Исходя из этого напрашивается вывод: больше FPS - это всегда хорошо, вне зависимости от того, какая у монитора частота обновления.

Техника не чит, а инструмент

Что будет, если дать обычному человеку самую крутую кисть, краски, холст и попросить его написать шедевр прямо здесь и сейчас? Очевидно, ничего у него не выйдет. Для того чтобы достичь результата, нужна практика, тренировка и сноровка. Если за тысячу часов в CS:GO на мониторе 60 Гц и с 60 FPS вы так и остались сильвером, то никакие мониторы и показатели FPS не сделают из вас чемпиона мейджора. На результат слишком сильно влияет человеческий фактор - форма, настроение, состояние, реакция и масса других особенностей. Ни в коем случае нельзя сводить всё к техническим аспектам.

Всё зависит от потребностей и возможностей. Некоторых устраивает даже 30 FPS и они не видят смысла тратить несколько тысяч долларов на мощный компьютер с самым новым железом и тем более на монитор с частотой 120 Гц и больше. Другие же чувствуют плохую отзывчивость управления даже на 60 Гц, хотя ни разу не пробовали большую частоту. А на топовом уровне всё должно быть самое лучшее - скилл игроков и условия, в которых они выступают. Для того чтобы они могли реализовать свой потенциал на максимум, им нужны инструменты с максимально возможными характеристиками. Профессионалы в курсе, как реализовывать эти собранные по крупицам миллисекунды, а у равных по скиллу соперников именно они решают исход сражения.

В начале кинопленка была очень дорогая – на столько, что для того, чтобы ее экономить, режиссеры пытались использовать наименьшее количество кадров, которое обеспечивало плавность движения. Этот порог колебался от 16 до 24 кадров в секунду и в конечном счете был выбран единый уровень в 24 кадра в секунду. Такой стандарт установился на многие десятилетия и до сих пор используется в кинематографии.

Какое количество кадров выбрать

Выбор количества кадров зависит от творческого видения и эффекта, который Вы хотите получить. Меньшая скорость делает так, что мозг подсознательно признает, что наблюдаемое изображение является «фальшивкой», поэтому выбор 24 кадров в секунду может отлично подчеркнуть концепцию на основе воображения, например, в сказках и других нереальных фильмах.

Чем выше количество кадров, тем более реалистично выглядят сцены, поэтому такая скорость идеально подходит для современных художественных, документальных или фильмов в стиле экшен. Хотя 60 кадров в секунду является лучшим технически решением для достижения плавности, но покадровые анимационные ролики отлично выглядят и при 12 кадрах в секунду, а увидеть мяч во время матча, записанного с частотой 24 кадра в секунду – это уже практически невозможно.

Часто разработчики пытаются придерживаться частоты кадров традиционно используемой в их регионе, т.е. 29,97 кадра в секунду в США и Японии и 25 кадров в секунду в Европе и большинстве стран Азии. Постарайтесь, чтобы ваш выбор был продуман.

Помните, что человеческий глаз является сложным устройством и не распознает отдельных кадров, поэтому эти рекомендации не следует рассматривать в качестве доказанных научно фактов, а, скорее, как результат многолетних наблюдений разных людей.

Ниже вы найдете информацию об общих цифрах кадров, используемых в фильмах и клипах:

• 12 кадров в секунду : абсолютный минимум, необходимый для появления движения. Меньшие скорости будут восприниматься как набор отдельных изображений.
• 24 кадра в секунду : минимальное значение, при котором движение выглядит достаточно плавно. Это неплохой вариант, который подойдет для создания атмосферы старого фильма.
• 25 кадров в секунду : ТВ-стандарт в ЕС и большинстве стран Азии.
• 30 кадров в секунду (точнее 29,97) : стандарт, применяемый в США и Японии.
• 48 кадров в секунду : значение в два раза выше, чем в традиционных фильмах.
• 60 кадров в секунду : в настоящее время наиболее передовая скорость записи. Большинство людей не видит особой разницы в плавности движений при съемке выше 60 кадров в секунду. Это количество кадров, отлично подходит для отображения динамичного экшена.

Анимация с частотой 12 кадров в секунду

Высокая частота кадров может быть также полезна во время затемнения и осветления изображений, когда при более низких значениях может произойти потеря качества изображения.

Конечно, вы не должны использовать одну фиксированную частоту кадров во всем фильме. Например, вы можете выбрать 24 кадра в секунду, чтобы получить романтический эффект, а потом перейти на 60 кадров в секунду, когда это потребуется:

• Взрывы : взрывы в кино, снятые с частотой 24 кадра в секунду, выглядят либо четкими, но прерывистыми, либо размытыми, но плавными. При большем числе кадров в секунду можно отобразить очень быстрые взрывы детально, с высокой плавностью и четкостью..
• Жидкости : при высокой частоте кадров Вы получаете возможность расширенных настроек диафрагмы при съемке быстро движущихся жидкостей.
• Динамические сцены : например, бокс, борьба и т.д.
• Выстрелы и другие быстро движущиеся объекты : размытие движения при более низких частотах кадров делают невозможным отслеживание быстро движущихся объектов. В сценах, снятых с большим количеством кадров в секунду эта проблема не возникает.

Вам не придется выбирать между размытие и низкой детализацией

В сценах с быстрым действием и большим количеством мелких, движущихся объектов, как в этом клипе Nintendo , частота в 60 кадров в секунду позволяет зафиксировать все мельчайшие детали, сохраняя при этом необычайную плавность изображения.

Запишите минутное видео с большим, а потом, с небольшим количеством кадров. Поделитесь этой записью с сообществом и спросите участников, что им понравилось в этих фильмах.

Одна из самых злободневных тем, которая постоянно всплывает в игровой и видео-индустрии – какую скорость передачи кадров можно считать оптимальной. По одну сторону баррикад стоят поборники традиций, которые считают, что 24 кадра в секунду для фильмов и 30 кадров в секунду для игр – это магические числа, и превышать эти значения нет никакого смысла. С другой стороны, существует масса объективных свидетельств несостоятельности этой теории, и целая армия квакеров употребляющих seta sv_fps «120».

В этой статье авторства Саймона Кука из Microsoft Xbox Advanced Technology Group мы постараемся объяснить, почему человеческому глазу приятнее более высокая скорость передачи кадров.

Обсуждение этого вопроса может быть немного проблематичным, так как человеческий глаз представляет собой невероятно сложный инструмент, который производит независимую обработку изображения еще до того, как сигнал достигнет мозга. Нам нравится думать, что то, что мы видим, является непреложной истиной, и вся наша визуальная система построена на этом утверждении. Тем не менее, это заблуждение. Чувствительность глаза к цвету, движению, свету и ускорению/замедлению уникальна для каждого человека. Ситуация еще больше осложняется тем фактом, что мы часто сравниваем наши глаза с камерами и говорим о зрении так же, как если бы мы говорили о компьютерной графике, однако ни одна из этих аналогий не описывает истинных процессов, которые позволяют глазам получать и обрабатывать информацию. На сайте представлен короткий ролик , который показывает разницу между 60 и 30 кадрами в секунду при разной скорости движения объекта.

При всем при этом, если человеку предоставляется возможность поиграть в игру с более высокой скоростью передачи кадров, он ей непременно воспользуется. Порой предпочтение отдается скорости передачи кадров даже выше 60 кадров в секунду (60 Гц); все зависит от множества потенциальных причин, включая жанр игры, ее графику, технические особенности и скорость геймплея.

Теория Саймона Кука заключается в том, что подобное предпочтение высокой скорости передачи кадров объясняется одним интересным механическим аспектом нашего зрения: даже если зафиксировать взгляд на одной неподвижной точке, сетчатка все равно не будет полностью неподвижной. Колебания сетчатки, которые в научных кругах называют микротремором глаза, происходят со средней частотой 83,68 Гц, а область сдвига составляет примерно 150-250 нм, что примерно соответствует размеру 1-3 фоторецепторов в сетчатке.

В чем смысл этих колебаний? Кук считает, что ему это известно. Легкое колебание сетчатки помогает вам увидеть одну и ту же сцену с двух немного разных ракурсов. Между тем, в самом глазе существует два разных типа ганглионарных клеток сетчатки: клетки с on-центром, которые откликаются, когда центр рецепторного поля освещен, и клетки с off-центром, которые откликаются, когда центр рецепторного поля не освещен.

Благодаря колебаниям сетчатки свет попадает как на клетки с on-центром, так и на клетки с off-центром, стимулируя оба типа клеток. Кук считает, что это улучшает нашу способность видеть очертания объектов. По словам ученого, все это также как-то связано с эффектом «зловещей долины».

Если теория Кука верна, это значит, что человеческая сетчатка увеличивает разрешение окружающего мира, как и видеокарты и игровые консоли, которые используют внутренние ресурсы для создания более четкой картинки, которую они затем выдают на дисплей. Представленное ниже изображение является примером того, как несколько вариантов изображения из одного источника при объединении дают более качественные результаты.

Но эта возможность извлекать дополнительную информацию из увиденного зависит от того, с какой скоростью нам подается информация. Если частота выборки (30 Гц, 30 кадров в секунду) ниже половины частоты микротремора сетчатки, то изображения не сменяются достаточно быстро, чтобы глаз мог извлечь дополнительную информацию.

Если вы следите за полемикой в области так называемого микро-«заикания» и задержки кадров в играх, то знаете, что одна из причин, по которой микро-«заикание» является менее интуитивным объективным показателем производительности по сравнению со скоростью передачи кадров, – это снижение преимущества более низкого времени смены кадров по мере того, как постоянная скорость передачи кадров приближается к 60 кадрам в секунду. Уменьшение задержки кадров с 33,3 мс (30 кадров в секунду) до 25 мс (40 кадров в секунду) более заметно, чем увеличение количества кадров в секунду с 40 до 60, и это несмотря на то, что во втором случае происходит более значительный сдвиг.

Если Кук прав, этот феномен объясняется тем, что собственная супер-разрешающая способность глаза наиболее эффективно работает на отметке примерно 43 кадра в секунду. Еще одним интересным аспектом наблюдений ученого является то, что более высокая скорость передачи кадров при более низком разрешении может обеспечить лучшие результаты, чем популярный в наши дни показатель 1080p @ 30 fps. Поверят ли в это разработчики или нет – пока что вопрос открытый. Большинство тайтлов для Xbox не смогли добиться показателя 1080p @ 30 fps и предпочли , нежели опускаться до свойственного прошлому поколению показателя 720p.

Если вы хотите увидеть наглядное сравнение картинки при 60 и 30 кадрах в секунду, посетите специальный веб-сайт , где выложено по паре игровых сцен в формате MP4. Это не YouTube-ролики, и мы подтверждаем, что видео слева действительно имеет частоту 30 кадров в секунду, а видео справа – 60 кадров в секунду.

К сожалению, пока нет никаких признаков того, что исследования Кука будут использованы в игровой индустрии, даже если их подвергнут тщательному анализу. Игровая индустрия зациклена на разрешении, а не на скорости передачи кадров, и если показатель 720p @ 60 fps в наше время политически недееспособен, то практически нет надежды на то, что показатель 1080p @ 60 fps ( @ 30 fps) имеет больше шансов на жизнь в будущих игровых продуктах. Конечно, у игр на ПК есть преимущество, так как перечисленные выше режимы там доступны, однако для их использования могут потребоваться довольно мощные видеокарты. ПК-мониторы с активированной вертикальной синхронизацией поддерживают только частоту обновления экрана 60 Гц, но если скорость передачи кадров в игре упадет, то монитор автоматически снизит частоту обновления до 30 Гц или 20 Гц. Таким образом, панели с частотой обновления 120 Гц могут скомпенсировать падение частоты обновления и положительным образом использовать возможности нашей сетчатки.

Подобные исследования и понимание человеческой физиологии могут сыграть важную роль в попытках извлечь максимум из возможностей нашего зрения. Новое поколение умных контактных линз, приборы ночного видения, периферийные устройства типа Oculus Rift – существует масса крупных исследовательских проектов, которые посвящены беспрецедентному взаимодействию технологий и человеческого зрения. Я считаю, что самыми жизнеспособными окажутся те проекты, которые будут максимально приближены к природным навыкам наших глаз и смогут наиболее точно имитировать функции человеческого зрения.