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 аргументированную статью 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.

003

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.

Для сравнения игровых видеоматериалов 30 fps и 60 fps есть специальный сайт.



13 комментария

  1. 25.12.2014 at 14:08

    Какая-то путаница. Даже если предположить, что осуществляется upsampling, то как это связано с частотой кадров — ведь на ЖК мониторах изображение не исчезает между кадрами? Да, человеческое зрение устроено так, что для выделения объектов используются преимущественно рёбра. Тут в пору было бы задать вопрос попроще: начиная с какого FPS человек уже никак не способен ощутить его увеличение?

  2. 25.12.2014 at 14:31

    Маркетологи придумали новое средство против насыщения рынка дисплеев? 🙂

  3. 25.12.2014 at 14:56

    Посмотрел материалы сравнения, действительно 30 fps заметны — проявляется в виде подергиваний быстро движущихся объектов. Всегда относил это к особенностям работы движков игр. Однако, на 60 fps всё движется гладко, подергиваний нет.

  4. 25.12.2014 at 17:11

    (Может я не прав). Если происходят микро-вибрации то это удобно для восприятия объемных пространственных фигур, но ни как не плоских изображений на экране. По этому улучшения четкости изображения ни как не произойдет при увеличении ФПС. Из-за зрительной памяти низкий ФПС может привести к расплывчатости изображения в движении, или рывкам (это восприятие субъективно). Лично я предпочел бы наиболее оптимальное разрешение нежели ФПС свыше 30 кадров в секунду. Хотя все зависит от того, что происходит на экране, если жанр игры заключается в динамике и скорости (например шутер) то явно ФПС будет критичнее разрешения. Но если это какая то РПГ или стратегия, то на мой взгляд важнее детальная прорисовка нежели супер высокий ФПС…

  5. 25.12.2014 at 20:17

    Не понимаю людей, которые не понимают, что 60fps лучше. Какие исследования, какие ученые? Солнце встает на востоке — менее очевидный факт. Возьмите любой фильм 24fps и посмотрите какой калейдоскоп из картинок начинается, когда идет панорамная съемка. Особенно хорошоо видно, когда есть много вертикальных объектов, как углы зданий, столбы и прочее. Играть в шахматы или смотреть, как размножаются ленивцы можно и в 15fps, но как только дело доходит до съемки движения, то тут уж чем больше fps, тем лучше. Надеюсь Кэмерон не подведет и выпустит второй Аватар в 60fps.

    • 26.12.2014 at 11:11

      К панорамной съемке.
      Замечал, что при одинаковых разрешениях и одиноковой частоте кадров после перекодировки видео (сам перегонял) получал иногда дерганья (не плавные переходы) в подобных моментах.
      Не говорю, что хорошо делал перекодировку видео, но возникает вопрос:
      в каком качестве вы смотрели панораму?

      Помнится на одном форуме была подобня тема с примерами повышения качества. Я разницы не замечал

      • 26.12.2014 at 15:24

        Смотрел разные фильмы на разных компьютерах, ноутбуках, планшетах, смартфонах, у себя и своих друзей, с разным качеством SD, DVD и Blu-Ray с перекодировками и без. Смотрел во всех кинотеатрах своего города. Полагаю проблема именно в 24fps. Самый наглядный пример, это самому сделать видео в Adobe Primiere, например. Сделать обычные титры, которые идут со скоростью больше, чем 24 пикселя в секунду, скажем, 48 пикселей в секунду и отрендерить их в 24fps и 48fps.

      • 26.12.2014 at 23:21

        Зайдите на сайт ихбт, у них есть методика тестирования видеоустройств и там выложены ролики в разных фпс, разница существенная.

    • 15.01.2015 at 05:22

      Так и первый Аватар в 60 fps есть.
      Как раз недавно пересматривал дома на 42 дюймах в 3д, full hd и 60 fps
      Невероятное удовольствие, хотя стоит признать, что в кинотеатре последний Хоббит при таком фпс смотрелся непривычно.

      • 15.01.2015 at 14:35

        Кэмерон не снимал первую часть в 60fps, дополнительные кадры были получены путем временной интерполяции с помощью специальных программ, я и сам такими баловался. Проблема в том, что как бы ты не старался, но получить чистые кадры не получится, всегда будут артефакты на новых кадрах, особенно в сценах где много экшена.

  6. 25.12.2014 at 21:05

  7. 26.12.2014 at 14:42

    Балдею от попыток оценивать «дерганья» чужого монитора глядя их на своём мониторе.

    Про стробоскопический эффект и про «биения» частот никто ничего не знает ??
    И я балдею про «конкретную» (кварцованную?) частоту тремора глаза 83,68 Гц.
    Просто получил кучу эмоций, пока читал это…

Оставить мнение