История рождения кинематографа связана с именами Томаса Эдисона и братьев Люмьер, которые установили стандарты кино, которым их преемники следовали на протяжении десятилетий. Постепенно, с появлением звука, телевизионного вещания и цифрового видео, принципы и подход трансформировались.
Однако, неизменно, каждая новая технология должна была учитывать частоту кадров, которая имеет решающее значение для создания и просмотра фильмов, поскольку количество кадров в секунду, которые может видеть человеческий глаз, ограничено.
Что такое кадровая частота
Принцип кино можно понять на примере работы простого электрооптического проектора. Отдельные изображения на пленке последовательно проходят через механизм проектора. Встроенная лампа направляет на них свет, позволяя оптической системе проецировать изображения на экран одно за другим, создавая иллюзию движения.
На традиционной целлулоидной пленке скорость изображения выражается в кадрах в секунду, или FPS (Frames Per Second). Для цифровых фильмов используется термин «частота кадров», выраженная в герцах (Гц). Чем выше значение, тем быстрее меняются статичные изображения и тем реалистичнее иллюзия движения.
FPS и частота обновления немного отличаются. Например, частота кадров 24 кадр/с может быть выражена как 24 кадр/с или 48 Гц. FPS означает количество независимых кадров, отображаемых в секунду. Частота кадров — это общее число одновременного отображения всех изображений. Идея заключается в том, что для придания видео большей реалистичности и минимизации разрывов один кадр может быть показан два или более раз, что предполагает увеличение частоты кадров.
Механизм восприятия видео человеком
Человеческий глаз начинает распознавать меняющиеся неподвижные кадры в секунду как прерывистое движение, когда их количество достигает 12. Когда частота кадров переходит в диапазон 18-26 кадров в секунду, зритель видит движущуюся сцену и воспринимает ее как видео. Если FPS низкий, анимация выглядит рваной, а если FPS слишком высокий, она имеет гиперреалистичный эффект.
Оцифровка видеокассет в домашних условиях
Одним из основных элементов создания реалистичного видео является размытие движения. Когда мы наблюдаем за окружающими нас объектами, мы упускаем детали, потому что они быстро движутся. Другими словами, мы не успеваем воспринять всю визуальную информацию, и острота зрения теряется. В фильмах этот эффект создается за счет размытия, которое происходит естественным образом при смене кадров. Однако если FPS слишком высок, этот эффект теряется, и наблюдатель видит гиперреалистичное изображение. В результате он не верит тому, что происходит на экране.
Почему на ТВ используют 24 кадра
Сегодня основным отраслевым стандартом является 24 кадр/с, что достаточно хорошо для современных зрителей. Однако он был выбран не по театральным, а по экономическим причинам. На этапе становления кинематографа не было никаких указаний по частоте. Первые фильмы имели 16-20 FPS, которые постепенно увеличивались до 22-26 FPS, так как этот уровень обеспечивал оптимальный звук.
Томас Эдисон считал, что необходимо использовать 46 кадров в секунду, так как меньшая скорость напрягала бы глаза. Однако индустрия решила принять 24 кадр/с, так как это была самая низкая скорость, которая позволяла получить реалистичное изображение и сохранить оптимальный звук при воспроизведении. Режиссеры не хотели подниматься выше из-за возросших финансовых затрат.
В настоящее время отрасль поддерживает три основных стандарта:
- 24 кадр/с используются в американской системе NTSC, обеспечивая четкое изображение и хорошую помехоустойчивость;
- 25 кадров/с используются в европейской системе PAL или PAL/SECAM. Это значение совпадает с NTSC, так как телевизионное вещание в Европе ведется на частоте 50 Гц по сравнению с 60 Гц в Северной Америке;
- 30 кадров в секунду — это стандарт для домашних кинотеатров и персональных видеокамер.
Альтернативные частоты также приемлемы. Например, в фильме «Хоббит» Питер Джексон впервые использовал 48 кадров в секунду, чем вызвал гнев кинокритиков за гиперреалистичность изображения. GoPro Hero, с другой стороны, позволяет снимать со скоростью 90 и 100 кадров в секунду.
Веб-интерфейс — что это такое
Сколько FPS может увидеть человеческий глаз
Физиологически человеческий глаз способен видеть до 1000 кадров в секунду. Это происходит потому, что миелинизированный зрительный нерв способен выстреливать от 300 до 1000 раз в секунду и передавать сигналы со скоростью 90 м/с. Однако эксперименты показывают, что человек обрабатывает и видит в среднем до 150 кадров за определенный промежуток времени. Известны редкие случаи, когда при регулярных тренировках достигался уровень восприятия около 250 FPS. Однако некоторые исследователи считают, что человеческий глаз может воспринимать до 1 000 и более кадров в секунду.
