Сколько кадров в секунду видит человеческий глаз — Александр Навагин — Хайп

Сколько кадров в секунду может видеть человек © All About Vision

Миф про 25-й кадр хоть раз слышал каждый. До сих пор многие уверены, что человеческий глаз способен воспринимать максимум 24 кадра в секунду. Однако это огромное заблуждение. И, что интереснее всего, в байку про 24 кадра люди верили даже лет 15-20 назад, когда повсеместно встречались ЭЛТ-мониторы, наглядно опровергающие это утверждение своим мерцанием.

Откуда взялся миф про 24 кадра

Стандартная кинопленка 35 мм после проявки © Center for Teaching Quality

Миф о том, что человеческий глаз видит максимум 24 кадра в секунду, имеет вековую историю. Он уходит корнями в эпоху зарождения кинематографа. Первые фильмы, снятые в конце XIX века братьями Люмьер, имели 16 кадров в секунду. Эту цифру выбрали потому, что расход стандартной пленки 35 мм при такой частоте составлял ровно 1 фут в секунду. Таким образом упрощались расчеты необходимого количества пленки для съемок.

Потребность в увеличении частоты возникла с переходом от немого кино к звуковому. Дорожка в те времена писалась на пленку рядом с картинкой в виде полосок, каждая из которых соответствовала определенной частоте. Малая длина пленки, прокручиваемой за секунду (всего 30 см), не позволяла записать звук достаточно четко, поэтому длину нужно было увеличивать.

Волнообразные линии вверху — звуковая дорожка © Википедия — Wiki

Увеличить показатели FPS именно до 24 решили тоже не просто так. Секундный расход пленки теперь составлял 1,5 фута, минутный – 90 футов или 30 ярдов. Эти цифры тоже оказались удобными для расчетов при планировании бюджета съемок. Частоту пытались увеличить и больше, до 30, 48 и даже 60 кадров за секунду, но возникли проблемы.

Для такой скорости требовалось более точное и выносливое оборудование (как для съемки, так и воспроизведения в кинотеатрах), а расход пленки существенно увеличивался. Помимо затрат на саму пленку, увеличивались также стоимость монтажа, время на его произведение. В итоге все так и остановились на 24 кадрах, эта частота стала отраслевым стандартом на много десятилетий.

Окончательно утвердили частоту около 25 кадров в секунду тотальная электрификация Европы и появление телевидения. При частоте переменного тока 50 Гц (смен направления в секунду) 24-25 кадров удобно привязывать к параметрам тока. При таком подходе смена кадра происходит один раз на период синусоиды. А вот в США, где вместо привычных нам 220-230 вольт 50 Гц используется 110-120 вольт 60 Гц, телевизионный стандарт NTSC работает с частотой 30 (29,97) кадров в секунду.

Частоту кадров на ТВ привязали к синусоиде тока в сети © SparkFun Electronics

Сколько кадров в секунду в действительности видит глаз

Человеческое зрение – это не дискретная система, возможности которой можно описать простыми цифрами. Это про камеру можно сказать: пишет видео в разрешении 3240х2160 точек, с частотой 60 кадров в секунду. А человеческий глаз видит именно кадры только в том случае, если смотрит на проявленную пленку или раскадровку цифрового видео в редакторе.

Зрительная система воспринимает картинку целостно, замечая только ее изменения. Поэтому никакой конкретной цифры, указывающей на пределы возможностей глаза, нет. Если картинка не меняется – разницы нет, будет за секунду меняться 5 кадров, 25, или 250. Пределы восприятия сильно зависят от особенностей наблюдаемого объекта. Чем быстрее он движется, чем резче эти движения – тем выше предельная частота.

Сравнение 5, 10, 15 и 30 кадров в секунду на медленной картинке

Наблюдая видео, на котором человек медленно идет по прямой, глаз не заметит существенной разницы между 24 и 60 кадров в секунду, так как движения плавные. Если этот человек быстро бежит – разница уже будет, ролик в 60 FPS покажется намного плавнее и приятнее, чем в 24 FPS. А если этот человек не просто бежит, а бежит зигзагом, попутно прыгая через препятствия – то даже разница между 60 и 120 FPS будет заметна, в пользу большей частоты.

Сравнение 12, 18, 25 и 60 кадров в секунду на динамичном видео

Чтобы проверить это, не нужно далеко ходить. Достаточно запустить на компьютере тяжелую игрушку сначала на низких настройках, чтобы FPS был высоким, а потом – на высоких или максимальных, чтобы получить меньше 30 FPS. Вы сразу заметите разницу: в первом случае объекты хоть и будут менее детальными, но движения – гораздо более плавными.

Увидев разницу между 30, 60 и 100 FPS, можно наглядно убедиться, что человеческий глаз видит гораздо больше 24 кадров в секунду. Предел, после которого разница становится не видна, зависит от индивидуальных особенностей зрения, и в случае с видео или игрой составляет 80-150 кадров в секунду, а иногда и больше.

Пределы восприятия зрительной системы

Помимо кадровой частоты, имеют значение и амплитуда смены кадра, резкость цветовых переходов, время показа каждого кадра. Если просто набрать разноцветных картинок, склеить их в видеоролик и менять со скоростью 120 кадров в секунду, человек хоть и не заметит все цвета, но будет испытывать дискомфорт.

Причина дискомфорта – напряжение глаз, которые пытаются зафиксировать каждую смену, и зрительного центра в мозге. Если долго смотреть на такое, могут заболеть глаза и голова, а у человека с эпилепсией может случиться приступ.

При коротком времени показа кадра (1 миллисекунду показывает – 10 мс не показывает) чувствительность глаз становится еще выше. Даже если человек не видит (не воспринимает сознательно) смены кадра, и картинка плавная, резкие цветные вспышки (когда кадр показывается), чередующиеся с черным фоном (кадр не показывается), зрительная система улавливает.

Именно этим обусловлен дискомфорт, который испытывают некоторые люди при наблюдении AMOLED-экранов Samsung на сниженной яркости. Ведь в режиме снижения яркости включается ШИМ-регулятор подсветки, который быстро включает и гасит пиксели. Циклов включения-гашения за секунду происходит 240, то есть их частота – 240 Гц или 240 кадров в секунду.

Полосы на экране — эффект от мерцания, которое замечает камера

Человек вроде и не видит смену кадров с такой частоты, картинка кажется плавной, но чувствительная зрительная система все же фиксирует этот процесс. То есть, сознание хоть и видит за секунду меньше кадров, но глаза способны уловить и больше. Просто из-за очень высокой частоты мозг напрягается, но не обрабатывает эту информацию до конца.

---

Незаметными для людей с высокочувствительным зрением становятся только частоты смены кадра и мерцания порядка 1000 Гц. Именно от 1 кГц (1000 кадров в секунду) – предел восприятия, преодолеть который большинство человеческих глаз не может. Таким образом, при наблюдении движущегося изображения, в большинстве случаев, человеческий глаз видит максимум около 100-150 кадров в секунду, но воспринимать способен на порядок больше.

Призрак мыльной оперы: Почему кино больше не снимают со скоростью 24 кадра в секунду

Питер Джексон, Виктор Косаковский и Энг Ли отказались от старой традиции. К выходу документального водного дока «Акварель» «КиноРепортер» решил разобраться почему.

24 кадра в секунду — не просто технические данные. Это мантра, которая уже почти век вдохновляет все мировое киносообщество. «КиноРепортер» объясняет, почему даже в эпоху сверхвысокой четкости и онлайновых трансляций невозможно расстаться с технологией, которую считал примитивной еще Томас Эдисон.

В начале октября в прокат выйдет документальный проект «Акварель». Фильм интересен тем, что графический рассказ о воде российский режиссер и оператор Виктор Косаковский снимал в экстремально продвинутом формате — с частотой 96 кадров в секунду.

«Акварель» уже отметилась во внеконкурсной программе Венецианского фестиваля, но там не нашлось подходящего оборудования и зала для просмотра. Пришлось перекодировать материал в 48 к/с. Но и в таком виде он наверняка вызовет заметный резонанс, ведь это совершенно иное экранное движение.

Нагрузка на мозг

На заре кинематографа понятия о качестве изображения были незатейливыми. Проектор крутит так быстро, что кадры сливаются в движущуюся картинку? Вот и отлично! Дальше не разгоняемся, чтобы сэкономить дорогую пленку, даже если на экране появится мерцание. В 1926 году с появлением звукового кино пришлось прийти к стандарту 24 кадра в секунду, дабы не прыгала тональность голосов. Этот формат годами не менялся — никому же хотелось переплачивать за лишние метры пленки. К тому же увеличение размера бобин привело бы к удорожанию их доставки.

Как ни странно, тотальный переход на «цифру» ситуацию не улучшил. Сегодня «лишние» кадры оборачиваются более жесткими требованиями к матрице камеры и мощности монтажных систем, а также большими объемами носителей информации. При этом, время и стоимость создания компьютерной графики напрямую зависят от числа кадров в сцене, а ведь в бюджете современного фильма подобные расходы имеют куда больший вес, чем цена пленки 30 лет назад.

Косаковский на съемках «Акварели»

Так зачем же вообще увеличивать кадровую частоту? Дело в том, что она, мягко говоря, не очень подходит для передачи динамичных сцен. Если непрерывное движение разорвать на кусочки длиной 1/24 секунды, объект на экране непременно будет или мерцать, или размазываться, или и то и другое сразу.

Как именно он себя поведет, зависит от настроек камеры. Обычно летящий предмет или детали пейзажа на панораме несколько смазываются на каждом отдельном кадре, как спортсмен на фото с недостаточно короткой выдержкой. Череда таких картинок создает иллюзию плавности движения, но мелкие подробности на них рассмотреть невозможно.

Единственный способ создать по-настоящему детальное движущееся изображение — снимать и показывать с частотой хотя бы 48 к/с, а лучше еще быстрее. В противном случае финальную обработку визуального ряда вынужден проделывать… мозг зрителя. Он и мерцание постарается не заметить, и размазанные листья на деревьях восстановит по памяти. Но обязательно подаст в подсознание сигнал, что картинка перед глазами ненастоящая, не соответствует восприятию реального мира.

Пионеры ускорения

Кадр из фильма «Акварель»

Первыми сакральный барьер преодолели телевизионщики. Сделали они это не из эстетского максимализма, а по причинам чисто техническим. Во времена кинескопных телевизоров было важно, чтобы частота кадров совпадала с частотой тока в электросети — иначе на экране возникали неприятные помехи. В итоге европейские телезрители смотрят ТВ с частотой 50 к/с, а американские — 60.Именно в таком формате, к которому позже добавилось высокое разрешение, начали снимать масштабные сериалы, но тут произошла очень странная вещь. Непривычно реалистичное изображение с нарочито плавным движением не стало визуальным эталоном, а превратилось в клише, противопоставляющее сериальный фастфуд высокой эстетике большого пленочного кино. «Эффект мыльной оперы» оказался настолько силен, что создатели высокобюджетных телепроектов сочли за благо как можно скорее вернуться к проверенному 24-кадровому формату, а исследованием феномена занялись психологи.

Они склонны считать, что главной причиной конфуза стал устойчивый визуальный стереотип. Проще говоря, зрители подсознательно привыкли наслаждаться киноискусством, разглядывая именно мерцающую картинку. Привычка эта формировалась у нас с рождения и настолько плотно внедрилась в механизмы восприятия, что радикальное изменение картинки, даже ради улучшения, у многих вызывает органическое отторжение.

Голливуд осваивает HFR

У высокой кадровой частоты нашлись сторонники и среди режиссеров. Первым по-настоящему громким проектом в HFR (High Frame Rate) стал «Хоббит: Нежданное путешествие» Питера Джексона. Съемка на 48 к/с действительно сделала картинку живописнее и помогла улучшить качество популярного в 2012 году 3D. Однако, несмотря на миллиардные сборы и три номинации на «Оскара», критики, видевшие картинку в оригинале (а не трансфер 24 к/с), разразились массой негативных отзывов. И жаловались они именно на «мыло».

Питер Джексон на съемках «Хоббита»

С другой стороны, несмотря на раздражение эстетов, мягкая динамика сумела пустить корни в домашнем телепросмотре. Дело в том, что и без того неидеальную передачу движения многие бытовые телевизоры делают еще хуже. Так уж устроены их матрицы. Поэтому инженеры придумали хитрый ход — между реальными кадрами вставляются искусственные, созданные путем анализа изображения. В итоге картинка не дергается, но и ощущения кино в ней остается минимум — как в плохо нарисованном мультике. Впрочем, для спорта и новостей это особого значения не имеет, а потому практически во всех моделях данную функцию включают прямо на заводе. Параллельно расхваливая ее в рекламе как отличный «улучшайзер» картинки.

Дошло до того, что такие именитые режиссеры, как Кристофер Нолан, Райан Джонсон, Джеймс Ганн, и примкнувший к ним Том Круз стали публично призывать разработчиков техники отказаться от этой порочной практики. И, похоже, здравый смысл берет вверх. Буквально на днях UHD Alliance, в который среди прочих входят LG, Panasonic и Vizio, анонсировал появление так называемого «режиссерского режима» — настройки, которая позволит смотреть фильм в его первозданном виде.

Долгий и «мыльный» путь Энга Ли

Однако, пока одни режиссеры сражаются за неприкосновенность вековых традиций, другие пытаются совершить революцию в визуальной эстетике. Знамя HFR подхватил еще один знаменитый голливудский новатор — Энг Ли. «Долгий путь Билли Линна в перерыве футбольного матча» стал первым в истории фильмом, снятым сразу 120 кадров в секунду.

Техническая уникальность и военно-патриотический сюжет сулили ему хорошие шансы в гонке за «Оскарами» 2017 года, но увы — тяжеловесный сценарий и жалобы критиков на пресловутый эффект «мыла» перечеркнули все надежды. Впрочем, труды создателя «Жизни Пи» и других визуальных хитов не прошли даром. «Долгий путь…» издан на дисках Ultra HD Blu-ray в формате 60 к/с, и теперь любой владелец продвинутого домашнего кинотеатра может составить собственное мнение о спорной, но крайне прогрессивной технологии, за которой, возможно, будущее.

Энг Ли на съемках «Долгого пути Билли Линна в перерыве футбольного матча»

Наконец, у сторонников высокой кадровой частоты в запасе имеется весьма серьезный козырь: одним из самых активных сторонников HFR является Джеймс Кэмерон. Он неоднократно заявлял, что в сиквелах «Аватара» данная технология однозначно будет задействована.

И можно не сомневаться, что у таких слов будут крайне серьезные последствия для всей киноиндустрии.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Читайте «КиноРепортер»

Иллюзия движения / Habr

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

Съёмки голливудского фильма 1950 года «Юлий Цезарь» с Чарлтоном Хестоном

Когда первые кинематографисты начали снимать кино, многие открытия делались не научным методом, а путём проб и ошибок. Первые камеры и проекторы управлялись вручную, а плёнка была очень дорогой — настолько дорогой, что при съёмке старались использовать наименьшую возможную частоту кадров, лишь бы сэкономить плёнку. Этот порог обычно находился между 16 и 24 FPS.

Когда на физическую плёнку наложили звук (аудиотрек) и воспроизводили его одновременно с видео, то управляемое вручную воспроизведение стало проблемой. Выяснилось, что люди нормально воспринимают переменный фреймрейт для видео, но не для звука (когда изменяется и темп, и высота тона), так что кинематографистам пришлось выбрать постоянную скорость для того и другого. Выбрали 24 FPS, и сейчас, спустя почти сто лет, он остаётся стандартом в кино. (В телевидении частоту кадров пришлось слегка изменить из-за того, как ЭЛТ-телевизоры синхронизируются с частотой электросети).

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.

Восприятие движения — это процесс выведения скорости и направления элементов сцены на основании зрительных, вестибулярных и проприоцептивных ощущений. Хотя процесс кажется простым для большинства наблюдателей, он оказался сложной проблемой с вычислительной точки зрения и чрезвычайно трудно объяснимым с точки зрения нейронной обработки. — Википедия

Глаз — это не камера. Он не воспринимает движение как серию кадров. Он воспринимает непрерывный поток информации, а не набор отдельных картинок. Почему тогда кадры вообще работают?

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.

Фреймрейт	Восприятие человеком
10-12 FPS	Абсолютный минимум для демонстрации движения. Меньшие значения уже распознаются глазом как отдельные изображения.
< 16 FPS	Создаются видимые заминки, у многих такой фреймрейт вызывает головные боли.
24 FPS	Минимальный терпимый фреймрейт для восприятия движения, экономически эффективный
30 FPS	Намного лучше, чем 24 FPS, но не реалистичный. Это стандарт для видео NTSC из-за частоты переменного тока
48 FPS	Хорош, но недостаточен для истинной реалистичности (хотя Томас Эдисон думал иначе). Также см. эту статью.
60 FPS	Зона наилучшего восприятия; большинство людей не воспримут дальнейшего повышения качества выше 60 FPS.
∞ FPS	К 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, и 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.

Без motion blur

C motion blur

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.

Изображения Hugo Elias. Используются с разрешения.

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.

Обтюратор в действии. Via Википедия

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.

Визуализация захвата Motion Blur. Via Википедия

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.

Затвор кинопроектора в действии. Из Википедии.

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 Википедии.

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.

Разрыв экрана в действии. Из Википедии

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.

3:2 Pulldown в действии. Из Википедии.

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

Вместо того, чтобы бороться с фиксированной частотой обновления, конечно, гораздо лучше использовать переменную частоту обновления, которая всегда синхронизирована с фреймрейтом. Это именно то, для чего предназначены технологии Nvidia G-Sync и AMD Freesync. G-Sync — модуль, встроенный в мониторы, он позволяет им синхронизироваться с выдачей GPU вместо того чтобы заставлять GPU синхронизироваться с монитором, а Freesync достигает той же цели без модуля. Это действительно революционные технологии, которые устраняют необходимость в «телекинопроекторе», а весь контент с переменным фреймрейтом, вроде игр и веб-анимаций, выглядит намного более плавным.

К сожалению, и G-Sync, и Freesync — относительно новые технологии и ещё недостаточно широко распространились, так что если вы как веб-разработчик делаете анимации для веб-сайтов или приложений и не можете себе позволить использовать полноценные 60 FPS, то лучше всего будет ограничить максимальный фреймрейт, чтобы он без остатка делился на частоту обновления — практически во всех случаях наилучшим ограничением будет 30 FPS.

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.

Особенности воспроизведения видеоматериалов 24р (23,976 и 24 кадров/с) на современных аппаратных медиаплеерах

(почти детективная история)

«Кривое не может сделаться прямым,
и чего нет, того нельзя считать.»
Экклезиаст, 1:15

Как известно, любой видеоматериал неразрывно связан с носителями информации, а основным носителем видео высокого разрешения в настоящее время являются Blu-ray-диски. Спецификацией «White paper, Blu-ray Disc Read-Only Format, 2.B Audio Visual Application Format Specifications for BD-ROM Version 2.5» определяется следующее.

Таким образом, видео 1920×1080 на Blu-ray с прогрессивной разверткой может иметь только кадровые частоты 23,976 и 24, поэтому под режимом 24p в общем случае понимается поддержка как 23,976, так и 24 Гц. Несколько слов об истории появления такого странного числа, как 23,976. Дело в том, что материал с кинематографической частотой 24 кадра/с не подходит для телевизионной трансляции аналогового вещания, поэтому большинство выпускаемых HD-фильмов/передач конвертируется в 23,976р для совместимости с NTSC-оборудованием с целью возможности трансляции на частоте 59,94 Гц. Таким образом, основной объем материала Full HD, выпускаемого иностранными кинокомпаниями (отечественные традиционно идут своим путём, допуская в своих изданиях 24p и 25p), имеет формат 1920×[email protected],976p.

Для воспроизведения видеоматериала 23,976/24 кадра/с источник должен поддерживать следующие режимы:

• Для «нативного» (1:1) вывода, т. е. вывода на соответствующей частоте, должны присутствовать как [email protected],976 Гц, так и [email protected] Гц.
• Для ТВ, не поддерживающих на входе сигнал 23,976/24 Гц, и для мониторов предусмотрены режимы [email protected],94 Гц и [email protected] Гц, которые задействуют алгоритм преобразования под названием 3:2 Pulldown (здесь и ниже подразумеваются прогрессивный алгоритм, работающий с кадрами без разложения и последующего смешивания полей, как в случае преобразования сигнала в телестандарт NTSC 59.94i), когда исходные кадры A-B-C-D… выводятся на частоте 59,94/60 Гц с дублированием в соотношении AAA-BB-CCC-DD…, что приводит к неравномерному дрожанию кадров.

Перечисленные режимы относятся к 2D-выводу. 3D-режим источника, согласно приведенной выше спецификации Blu-ray и ограничения пропускной способности интерфейса HDMI v1.4 для Full HD, включает только поддержку [email protected],976 Гц.

Что касается телевизоров, то для отображения материала 24р большинство современных моделей Full HD имеют соответствующий режим, в котором входной сигнал 1080р@24 Гц выводится на кратной частоте обновления экрана 48/72/96/120 Гц методом простого повторения кадров (2:2/3:3/4:4/5:5 Pulldown), что позволяет обходиться без внутреннего преобразования кадров. Например, при отображении на частоте 60 Гц в ТВ без поддержки режима 24p используется описанный выше 3:2 Pulldown, который привносит дополнительное дрожание кадров.

Чтобы лучше представить разницу между режимами, достаточно посмотреть замедленную высокоскоростную съемку (здесь и далее используется Canon PowerShot SX240 в режиме 240 кадров).

Вывод видео 24 кадра/с на частоте 24 Гц и отображение в «нативном» режиме ТВ
Вывод видео 24 кадра/с на частоте 60 Гц и/или отображение на ТВ без поддержки 24p («ненативный» режим)

Как уже было сказано, современные ТВ для «нативного» отображения 24p должны иметь соответствующий режим, в котором работа производится на кратной частоте обновления экрана 48/72/96/120 Гц. Однако с этим режимом в ТВ могут возникнуть сложности, причём создают их именно «улучшайзеры», поэтому заставить некоторые ТВ с их наличием работать в «нативном» режиме можно лишь при соблюдении определенных настроек. Приведем пару примеров.

• LG __LD550 (2010 год выпуска). Отдельная настройка в меню под названием «Реальный кинотеатр» (Real Cinema) отвечает за переключение частоты обновления экрана с 60 до 120 Гц, чем и обеспечивается «нативный» режим работы с сигналом 24p, но этот режим возможен только при полностью отключенной функции вставки промежуточных кадров («уплавнителя») TruMotion. Если просто сдвинуть движки настройки TruMotion «Judder» (степень сглаживания) и «Blur» (степень четкости) в нулевые положения, то ТВ продолжит работать на частоте 60 Гц. В подтверждение сказанного приведем этот обзор (см. абзац Video processing).
• Samsung LE__C750 (2010 год выпуска). Тестирование (см. абзац High Definition) показало совсем другой случай — полное отключение «улучшайзера» движения «Motion Plus» приводит к неестественному дрожанию 24p, и лишь «Пользовательский (Custom)» режим с настройками «Снижение дрожания (Judder Reduction)»=0 и «Снижение размытия (Blur Reduction)»=10 обеспечивает «нативное» отображение.

Сложность для владельцев в таких случаях заключается в том, что без «набитого» глаза даже общее представление о работе «улучшайзеров» не является гарантией быстрого поиска подходящих настроек, даже если владелец ощущает дискомфорт при просмотре. Более того, в некоторых случаях это принципиально невозможно, даже сейчас, если верить результатам тестирований, выпускаются модели без «нативной» поддержки 24p (пример 1, пример 2). Однако устройства отображения являются всего лишь одной из двух необходимых для просмотра аппаратных составляющих, свои подводные камни обнаружились непосредственно у источников, в частности, у медиаплееров. О них мы и поговорим далее по тексту.

Медиаплееры, получающие в последние годы всё большее распространение, позиционируются как всеядное средство воспроизведения материала, в том числе Full HD и 3D. Соответственно, они по определению должны поддерживать перечисленные выше режимы. Продемонстрируем типичные настройки видеорежимов на примере нескольких моделей. Список разрешений/частот кадров обычно стандартен, поэтому приведём типовой вариант для одного устройства.

Apacer AL460 (Realtek RTD1073), FW v. 3.3.0209

Digma HDMP-550 (Realtek RTD1185), FW v. 1.7.0.29

iconBIT XDS1003D (Realtek RTD1186), FW v10.1.1 r9788 (частота процессора 750 МГц, выпущен в начале 2012 года)

AVerLife ExtremeVision (Sigma Designs SMP8655), FW v. 01.15.40

Dune HD TV-101 (Sigma Designs SMP8671), FW 121018_0846

KWorld M120 (Boxchip F10)

Как ни странно, в медиаплеере могут отсутствовать все необходимые частотные режимы (во всяком случае, в меню настроек). Теоретически это может обернуться тем, что в случае несовпадения выходной частоты плеера с кадровой частотой фильма возникнет рассинхронизация с видеопотоком, и как только она превысит длительность одного кадра вертикальной частоты развертки, произойдёт либо дублирование кадра, либо его пропуск для синхронизации в зависимости от значений текущих частот плеера и видео. Проиллюстрируем это на примере вывода видео 23,976 кадра/с на несоответствующей частоте 24,00 Гц.

Рассинхронизация, равная длительности одного кадра 1/24=41,67 мc, «накапливается» за (1/24)/((1/23,976)-(1/24))=999 кадров развертки, и на 1000-м кадре (другими словами, каждые 1000*(1/24)=41,67 с) должно происходить дублирование кадра для синхронизации с видеопотоком.

Внимательные читатели могут задаться вопросом о целесообразности размещения нескольких примеров настроек, на которых частотные режимы либо не представлены вовсе, либо дублируются с предыдущими. Ответом на этот вопрос является наличие (либо, как ни странно, полное отсутствие в одном из устройств) пунктов меню под названиями «1080P 24 Hz», «Auto Sync», «Авто частота кадров» и так далее, как раз и отвечающих за совпадение выходного сигнала с 23,976-кадровым источником.

Насколько хорошо эти настройки справляются со своими обязанностями, мы и рассмотрим на практике. Для этого воспользуемся тестовым набором MotionBars, специально созданным участником AVScience Forum под ником HokeySmoke для демонстрации передачи движения. Для чистоты эксперимента отключим все «улучшайзеры» в ТВ (технологии «100Гц» и «уплавнения» движения).

При тестировании использовались указанные выше проигрыватели и несколько телевизоров. В качестве основного ТВ для тестов был выбран LG LD550, имеющий режим 24p RealCinema. Для выяснения некоторых тонкостей отображения также пригодились Philips PFL5405 и Samsung LE40B530P7W. Проверка 3D-режима производилась на Panasonic ST50.

Отсутствие результатов KWorld M120 в дальнейшем объясняется тем, что эта модель, как выяснилось, физически неспособна к корректному выводу 23,976 кадра/с.

1.1. Режим 24p. Воспроизведение файла с кадровой частотой 23,976 кадра/с (MotionBars_1080p23.976.m2ts) прошло без артефактов на Dune HD TV-101, AVerLife ExtremeVision и Digma HDMP-550, но на iconBIT XDS1003D и Apacer AL460 возникают подёргивания картинки с интервалом 41,6 с (субъективно воспринимается как кратковременное замирание).

Дублирование кадра при выводе 23,976кадра/с на частоте 24,00Гц

1.2. Режим 24p. Воспроизведение файла с кадровой частотой 24 кадра/с (MotionBars_1080p24.000.m2ts) прошло без артефактов на Dune HD TV-101, AVerLife ExtremeVision, iconBIT XDS1003D и Apacer AL460, но у Digma HDMP-550 возникают подёргивания картинки с интервалом 41,6 с (субъективно воспринимается как небольшой скачок).

Пропуск кадра при выводе 24,00 кадра/с на частоте 23,976 Гц

1.3. Режим 3D. Воспроизведение файла с кадровой частотой 23,976 кадра/с (MotionBarsSBS_1080p23.976.m2ts) на iconBIT XDS1003D в режиме 3D SideBySide — возникают подёргивания картинки с интервалом 41,6 с.

Дублирование кадра в 3D при выводе 23,976 кадра/с на частоте 24,00 Гц

2. Режим 60p. Воспроизведение файлов 23,976 и 24,00 кадра/с прошло без явных артефактов на всех плеерах, но с оговоркой — при отображении на Philips PFL5405, на LG LD550 же заметна незначительная периодическая сбивчивость движения. Как выяснится ниже, у iconBIT XDS1003D и Apacer AL460 на файле 23,976 кадра/с каждые 8,3 с происходит сбой вывода кадров, а у Digma HDMP-550 то же самое наблюдается на файле 24 кадра/с, только в зависимости от ТВ на одних моделях сбой в чередовании паттернов 3-2 никак не проявляется и лишний кадр-дубль (у Digma пропуск кадра) длительностью 1/60 с действительно незаметен, тогда как на некоторых других моделях ТВ это всё же приводит к незначительному подёргиванию.

Отображение сбоя последовательности кадров в режиме 60 Гц на Philips PFL5405
Отображение сбоя последовательности кадров в режиме 60 Гц на LG LD550

3. Режим 60р. Дополнительно было проверено воспроизведение файлов с частотой 59,94 кадров/с (MotionBars_1080p59.940.m2ts) и 60 кадров/с (MotionBars_1080p60.000.m2ts). Мелкие запинания на 59,94 кадров/с имеются у iconBIT XDS1003D и Apacer AL460, на 60 кадров/с у Digma HDMP-550. Периодичность 16,6 с.

4. Режим 50p. Файл 50 кадров/с (MotionBars_720p50.000.m2ts) воспроизводится без артефактов на всех плеерах.

Тестирование показывает, что плееры на Realtek RTD1073 и RTD1186 некорректно работают с файлами 23,976 кадра/с и 59,94 (29,97) кадров/с, плеер на Realtek RTD1185 — с 24 кадра/с и 60 кадров/с. Субъективно выявленные подёргивания изображения могут быть заметны в режиме 24p на равномерно движущихся объектах, динамичных сценах, панорамных съемках, титрах и т. п. Все было не так страшно, но для любителей плавной картинки с включенными «улучшайзерами» телевизора ситуация может резко поменяться в худшую сторону, в результате чего, даже в режиме 60 Гц практически невидимое до этого невооружённым глазом подёргивание приводит к хорошо заметным сбоям «уплавнения».

Рывок при выводе 23,976 кадра/с на частоте 24,00 Гц с «уплавнением» в ТВ
Рывок при выводе 23,976 кадра/с на частоте 60,00 Гц с «уплавнением» в ТВ
Замирание в 3D при выводе 23,976 кадра/с на частоте 24,00 Гц с «уплавнением» в ТВ

Помимо синтетического теста на XDS1003D и Apacer AL460, дополнительно был проигран файл The Hong Kong Connection, состоящий из панорамных съемок, и вот что из этого получилось.

Замирание при выводе 23,976 кадра/с на частоте 24,00 Гц
Рывок при выводе 23,976 кадра/с на частоте 24,00 Гц с «уплавнением» в ТВ
Рывок при выводе 23,976 кадра/с на частоте 60,00 Гц с «уплавнением» в ТВ

Особенность, подтверждающая неслучайный характер артефактов, состоит в том, что подёргивания случаются в одних и тех же местах конкретно взятого файла после запуска воспроизведения (без пауз) с начала при заданном видеорежиме.

На высокоскоростной съемке видно, что визуально наблюдаемые подёргивания есть не что иное, как замирание последовательности кадров, то есть имеет место быть «вынужденное» дублирование кадра, а в случае с плеером на RTD1185 возникает пропуск кадра.

Ответом на происходящее в конкретном случае у плееров на RTD1186 и RTD1073 является отсутствие поддержки видеорежимов [email protected],976 Гц и [email protected],94 Гц, вместо которых плеер работает на несоответствующих 24,00 либо 60,00 Гц в зависимости от выбранного режима. Это обстоятельство подтверждается строгой периодичностью артефактов, совпадающей с проведенным выше расчетом. Плеер на RTD1185 наоборот поддерживает режимы [email protected],976 Гц и [email protected],94 Гц, но лишен 24 и 60 Гц. Примечательно, что подобные периодические «застревания» удалось сымитировать на Dune HD TV-101, вручную задав несоответствующие проигрываемому файлу режимы (случай выставления 50 Гц в расчет не берем, так как режим не рассчитан для работы с 24p материалом в принципе).

Как смотрится видео в тот момент, когда во время плавного движения возникает повтор одного кадра, каждый может оценить самостоятельно, скачав ролик с искусственными кадрами-дублями.

Более детальный поиск информации по проблеме воспроизведения 23,976 кадра/с на медиаплеерах подтверждает, что подобная особенность присутствует на многих плеерах с чипами Realtek начиная ещё с 2009 года (подтверждения #1, #2, #3, #4, #5).

В то же время по плеерам на базе Realtek RTD1055/1185 информация об артефактах практически отсутствует, что связано с крайне ограниченным распространением материала, имеющего 24 кадра/с. Не миновала чаша сия и плееры на чипе Sigma. Например, iconBIT HD400L (Sigma Designs SMP8634) имеет исправление былой проблемы автоопределения режима 23,976 Гц в прошивках 2.26 и 2.29, а вот ещё один найденный пример недоработки прошивки у другого производителя, приводящей в свое время к аналогичным результатам.

По снятым с производства чипам известны лишь единичные исправления в плеерах DViCO TVIX HD M-6600 series (RTD1283) и TVIX HD N1 (RTD1073) в FW 2.0.5.

Что мешало изначально реализовать полноценную поддержку всех необходимых режимов в плеерах на чипе Realtek, неизвестно, но в наше время, когда многие устройства, выходящие на рынок, построены на одних и тех же программно-аппаратных платформах с изменениями (зачастую минимальными) в графических интерфейсах, не просматривается причин, препятствующих поддержке дробных частот, если они не кроются в аппаратной части.

Одним из первых производителей, частично решивших проблему для чипа RTD1186, можно назвать HiMedia, выпустившую ещё в декабре 2011 года для плеера HD900 прошивку v1.0.1.13, впоследствии послужившую программистам-энтузиастам в кулуарах нашего форума, так сказать, сырьём для «лекарства». Им оказался видеодрайвер, подменив которым штатный драйвер прошивки другого устройства на базе этого же чипа, можно было активировать заветные 23,976 и 59,94 Гц. На практике же обнаружились некоторые издержки использования «чужих» драйверов, связанные с аппаратными особенностями каждой модели: наблюдалась незначительная нестабильность выходной частоты (при работе плеера без активного охлаждения), приводящая, опять же, к артефактам, хоть и более редким, в некоторых случаях возникали проблемы со звуком DD/DTS в битстрим-режиме, при серьезных различиях в аппаратной части случались непрогнозируемые перезагрузки плеера. Сама по себе прошивка HiMedia v1.0.1.13 просуществовала в доступе недолго, и по неизвестным причинам в последующих версиях исправления в видеодрайвере были убраны.

Следующим шагом в решении проблемы был выход прошивки 1.0.3.9 от Micca, в которой поддерживаются режимы 23,976 и 59,94 Гц, правда по информации от представителя Micca, исправления работали только в новой партии плееров EР950/EP600 G2. Со временем версия «новых партий» подтвердилась, стало известно, что плееры на основе RTD1186 выпускаются с некоторыми изменениями (одним из таковых является недокументированная (!) тактовая частота чипа 800 МГц), позволяющими корректно воспроизводить 23,976/59,94 кадра/с в 2D-режиме. Этот факт производителями не афишировался, тем не менее, по отзывам пользователей можно заключить, что появляться в продаже они стали во второй половине 2012 года. В то же время артефакты в 3D-режиме устранены не были. Однако работы некоторых вендоров над исправлением 3D-режима не прекращаются по сей день, в частности, проблему не скрывают и работают в контакте с пользователями по внедрению прошивок на новом SDK такие производители, как Micca (#1, #2) и Mede8er (бета-версию прошивки v2.0.0 можно найти здесь)

В качестве наиболее показательного примера исправления не только этого, но и других недостатков, силами самих пользователей можно привести пользовательские прошивки Bast Castle от участника нашего форума под ником Секаторушка, в которых реализована поддержка и автоопределение режима 23,976/24 Гц для всех чипов Realtek (!). В частности, в них полностью устранена проблема на плеерах с RTD1186 независимо от ревизии аппаратной платформы для 2D-режима, в чём мы смогли убедиться, установив прошивку на плеер iconBIT XDS1003D из первых партий.

Подведём итоги

0. Особенности человеческого восприятия движущегося изображения и вовлечённость в происходящее на экране в случае обычного пользователя, далёкого от мира видео и компьютерных технологий, во многих случаях компенсируют описанный выше негативный эффект вплоть до полной субъективной незаметности. Таким счастливчикам наш материал строго противопоказан, дабы не пополнять ими список умноживших печали от случайного умножения знаний. Если же говорить серьёзно, читателям, которых полностью устраивает качество работы имеющихся у них устройств, не стоит бросаться выискивать артефакты. Тем же, кто только задумывается о приобретении медиаплеера, эта статья может послужить информацией для размышления.

1. Недостатки воспроизведения видео с кадровой частотой 23,976 медиаплеерами на чипах Realtek, как правило, не являются необратимо аппаратными и вполне могут быть сведены на нет производителями либо энтузиастами. Более того, уже известны заведомо лишённые таких недостатков модели, например, кроме вышеупомянутых Micca EР950/EP600 G2 и Mede8er MED600X3D / MED1000X3D, на момент выхода статьи подтверждена нормальная работа в 2D Inext HD-1 и Inext 3D Kid новых ревизий с частотой процессора 800 MГц. Похоже, за прошедший год в Realtek поработали над устранением недостатков RTD1186 в 2D-режиме на аппаратном уровне, в силу чего выпускаемые в настоящее время модели с большой вероятностью таковых не имеют изначально или позволяют исправить их соответствующими обновлениями прошивок. Так что пострадали только наиболее требовательные обладатели плееров первых ревизий RTD1186. Тем не менее, с 3D-режимом вопрос пока остается открытым.

2. Современные медиаплееры на чипах Sigma Design, как правило, не имеют проблем с воспроизведением такого материала, тем более только в них на текущий момент реализована полноценная автоматическая синхронизация частоты кадров на выходе с частотой кадров материала. Однако информации о нюансах работы процессоров нового поколения пока недостаточно, в частности, Popcorn Hour A-400 на базе Sigma 8911 имеет проблемы с выводом MotionBars_1080p59.940 и MotionBars_1080p60.000 при включенной опции «adaptive deinterlacing & film cadence detection» (опция не переведена на русский).

3. При покупке бюджетных плееров на малораспространённых чипах типа Boxchip F10 вероятность столкнуться с некорректным воспроизведением видео с кадровой частотой 23,976 без какой-либо возможности исправления очень высока. Аналогичная ситуация наблюдается со многими медиацентрами на основе операционной системы Android, с набором достаточной для исследования базы мы постараемся рассмотреть этот вопрос более детально.

4. Корректность воспроизведения видео с кадровой частотой 23,976 зависит не только от проигрывателя, но и в некоторых случаях от модели телевизора/проектора и их настроек. Более того, своё влияние может оказывать и ресивер (!). Так, проблемы со встроенным коммутатором в новых ресиверах от Onkyo (NR818) были обнаружены еще в прошлом году. При подаче на вход материала 23,97 кадра/с на выходах обеспечивались исключительно 24,00 кадра/с вплоть до 28 февраля 2013 когда, когда было выпущено соответствующее исправление. Не исключено, что подобный эффект может встретиться у ресиверов других серий/производителей, поэтому для исключения влияния промежуточных устройств рекомендуется подключать проигрыватель непосредственно к ТВ или проектору.

5. Большинство компьютерных мониторов в принципе не имеет поддержки 23,976 кадров/с на входе, поэтому тестирование корректности вывода такого материала на них не представляется возможным.

В завершение хотелось бы ещё раз напомнить о том, что дробные частоты для цифрового видео фактически стали наследием эпохи аналогового телевещания, которое оказалось проще перенести в новую эру без изменений, нежели пойти на радикальный шаг и отказаться от их поддержки. Однако прогресс не стоит на месте, первые попытки перехода на 48 и 60 кадров в секунду начались ещё в эпоху плёночного кино (выходящие за рамки этого материала подробности о технологии ShowScan от Дугласа Трамбулла несложно найти в сети), совсем недавно на киноэкраны вышел первый высокобюджетный кинофильм «Хоббит: Нежданное путешествие» (The Hobbit: An Unexpected Journey), изначально снятый именно для показа с 48 кадров/с и задуманный (пусть и не без помощи освоивших простую арифметику «2 фильма принесут меньше денег, чем 3» продюсеров) как первая часть трилогии. Несмотря на то, что однозначно тёплого приёма HFR (High Frame Rate) в силу ряда факторов съёмка среди зрителей не получила, не исключено, что со временем распространение её разновидностей на носителях сможет стать одной из причин окончательного решения проблем с воспроизведением 23,976-кадрового материала на бытовых устройствах. Тем не менее, позволим себе поверить в то, что производители медиаплееров успеют раньше.

Автор выражает искреннюю благодарность
участнику форума под ником NanoElement и
всем остальным, помогавшим в подготовке этого материала

25-й кадр — Википедия

25-й кадр (сублиминальная реклама, англ. Subliminal message) — вымышленная методика воздействия на подсознание людей посредством вставки в видеоряд скрытой рекламы в виде дополнительных кадров. Автор метода Джеймс Викери (James Vicary) признал^[1][2][3], что результаты экспериментов, якобы подтверждавших наличие такого воздействия на людей, были им сфабрикованы. Несмотря на это, использование сублиминальной рекламы запрещено во многих странах.

Вверху — кадры на плёнке, внизу — то, что видит человек

Идея заключается в том, что зрение человека якобы^[4] способно различать не более чем 24 кадра в секунду (хотя эта граница зависит от чёткости краёв и скорости движения объектов на экране). Поэтому инородный кадр, показываемый менее чем на 1/24 секунды, якобы минуя сознание, воздействует сразу на подсознание. На самом же деле через подсознание проходит вся информация, поступающая в мозг, а затем для обработки той информации, которая будет воспринята как наиболее важная, подключается сознание. Таким образом отсеивается огромное количество информации, которая по продолжительности восприятия может значительно превышать 1/25 секунды (например, обычная телевизионная реклама), а следовательно, «скрытая» реклама уже в любом случае менее продуктивна, чем обычная.

В действительности 25-й кадр скрытым не является^[4]: каждый кадр отмечается глазом наблюдателя, но из-за инертности зрения сливается с подобными и не выделяется человеком. Однако благодаря этому же эффекту заметить «лишний» кадр не составляет труда. Можно даже прочитать короткое слово, если оно набрано крупным шрифтом и знакомо зрителю — в этом легко самостоятельно убедиться, используя домашний компьютер и программу видеомонтажа (при этом частоту кадров можно поставить значительно выше стандартных 25 кадров/сек, но всё равно уже далеко не «25-й» кадр будет бросаться в глаза).

Что касается психологического эффекта, то его наличие ещё в 1958 году было официально опровергнуто Американской психологической ассоциацией^[1].

Опыты Джеймса Викери[править | править код]

В 1957 году Джеймс Викери заявил, что провёл в кинотеатрах Нью-Джерси следующий эксперимент. Во время показа фильма «Пикник» в моменты смены кадра с помощью дополнительного проектора демонстрировались кадры скрытой рекламы, такие как «Кока-кола», «Ешьте попкорн». Фильмы показывались на протяжении всего лета 1957 года. Продажа кока-колы в буфете кинотеатра, по заявлению Викери, повысилась на 17 %, а попкорна — на 50 %. Затем Джеймс Викери запатентовал эту технологию и открыл компанию по сублиминальной рекламе в фильмах.

Идею этой обманной технологии ему подсказал недавно изобретённый тахистоскоп, прибор, дающий короткие вспышки света до 1/60000 секунды. Столь короткие импульсы человеческое сознание не фиксирует, то есть они ниже порога восприятия. С их помощью фирма «Кодак» получила уникальные фотографии пули в полёте. Викери придумал этим импульсам иное применение.

Сообщения в СМИ привлекли внимание учёных, рекламных агентов и правительственных работников к методике Викери, которые потребовали провести ещё один эксперимент. Викери устроил несколько демонстраций, которые, однако, не привели к желаемому результату. Испытуемые не ощущали особого желания исполнять внушаемые им команды.

В 1958 году Advertising Research Foundation потребовал от Викери предоставить данные и описание эксперимента, проведённого в 1957 году, но получил отказ.

Стюарт Роджерс, студент из Нью-Йорка, приехал в Форт Ли писать реферат по исследованию Викери. Он обнаружил, что кинотеатр, в котором, по утверждению Викери, проводился эксперимент, не мог принять 50 тысяч зрителей за 6 недель, кроме того, директор этого кинотеатра заявил, что вообще впервые слышит о каких-либо экспериментах, проводившихся в его заведении.

Многие учёные пытались повторить эксперимент Викери. Так, в 1958 году рекламное агентство Canadian Broadcasting Corporation во время популярной телепередачи «Close-Up» транслировало вставки с текстом «Звони прямо сейчас!», но количество звонков от этого не увеличилось. Когда же телезрителям сообщили об этом и попросили угадать содержание послания, то ни в одном письме не содержалось правильного ответа. Но почти половина испытуемых утверждала, что во время просмотра им хотелось есть и пить.

А в 1962 году сам Викери признал^[1][2][3], что эксперимент 1957 года вместе со всей статистикой продаж был попросту сфабрикован.

Поздние исследования[править | править код]

Международный научно-популярный журнал New Scientist писал, что в некоторых случаях подсознательная реклама работает^[5]. Для этого сообщение должно быть замаскировано в потоке скачущих букв и цифр и должно появляться на время, на порядок превышающее 1/25 с (ориентировочно 0,3—0,4 с). Испытуемые не просто наблюдали бессмысленный видеоряд, а должны были подсчитывать число букв в мелькавших словах.

Группа учёных университета Неймегена в Нидерландах под руководством Йохана Карреманса провела эксперимент, подтверждающий эффективность сублиминального воздействия при определённых условиях. Результаты были опубликованы в журнале Journal of Experimental Social Psychology.^[6]

Компания BBC также провела эксперимент в целях проверки данного феномена. Эксперты подтвердили, что различия между контрольной группой и группой, получавшей «сублиминальную рекламу», не были статистически значимыми.^[7]

Эксперимент Викери породил множество мифов в средствах массовой информации и вызвал волну возмущений в обществе. В 1957 году Норман Казинис в Saturday Review опубликовал статью «Запятнанное подсознание», в которой пришёл к выводу, что 25-й кадр можно использовать не только в рекламе поп-корна, но и пропаганде^[8].

В 1990-е годы — с опозданием почти на 40 лет — усилиями «жёлтой прессы» в России возрастает интерес к 25-му кадру. В газетах появляются статьи о «зомбировании населения», реклама видеокассет для изучения английского языка, лечения различных заболеваний (например, алкоголизма) с помощью 25-го кадра. Газетные статьи перепечатывались столько раз, что мало у кого возникали сомнения в их истинности^{[1][нет в источнике]}. Более того, были даже приняты соответствующие законы. В то же время по мере развития и популяризации смартфонов, цифровиков и экшен-камер в их настройках легко было обнаружить, что минимальной, впрочем, в большинстве случаев и максимальной, скоростью съёмки является не 24, а 30 кадров в секунду^{[источник не указан 246 дней]}. Скорость экшен-камер среднего и высокого класса, как, например, GoPro или Sony, значительно превышает этот показатель и достигает 120 и более кадров в секунду.

В российском законодательстве использование 25-го кадра, равно как и других методов скрытой рекламы, запрещено. Пункт 9 ст. 5 («Скрытая рекламa») Федерального закона «О рекламе» № 38-ФЗ от 13.03.2006 (вступил в силу с 1 июля 2006) гласит:

Не допускаются использование в радио-, теле-, видео-, аудио- и кинопродукции или в другой продукции и распространение скрытой рекламы, то есть рекламы, которая оказывает не осознаваемое потребителями рекламы воздействие на их сознание, в том числе такое воздействие путём использования специальных видеовставок (двойной звукозаписи) и иными способами.

Специалисты Всероссийского НИИ ТВ и радио (ВНИИТР) разработали прибор, выявляющий, среди прочего, «постороннюю и несанкционированную информацию» в телевизионном сигнале^[9]. С помощью этого устройства, в частности, было обнаружено нарушение требований Федерального закона «О рекламе» екатеринбургской телекомпанией АТН^[10][11].

Законом Украины «О телевидении и радиовещании»^[12] запрещается «использование в программах и передачах на телевидении и радио скрытых вставок, действующих на подсознание человека и/или оказывающих вредное воздействие на состояние их здоровья».

Обвинения в использовании 25-го кадра[править | править код]

• Во время парламентских выборов на Украине в 2006 году руководитель избирательной кампании Партии регионов Евгений Кушнарёв заявил об использовании блоком «Наша Украина» так называемого «25-го кадра» в агитационном фильме «Загроза. Страшна правда», продемонстрированном 10 марта на Первом национальном канале. По его словам, на протяжении всей ленты пять раз по три кадра появляется изображение черепа. Блок «Наша Украина», в свою очередь, опроверг через свою пресс-службу обвинения, назвав череп спецэффектом, упрекнув Партию регионов в раздувании псевдосенсаций для отвлечения внимания от компрометирующих фактов, приведённых в фильме^[13]. При замедленном просмотре видно, что изображение черепа проявлялось в виде вспышки при смене сюжетов и занимало более одного кадра в каждом случае, то есть не являлось 25-м кадром как таковым.
• После инцидента с эпилептическими приступами у японских детей в использовании 25-го кадра был обвинён популярный аниме-сериал «Покемон».^[14]

• В сюжете фильма «Бойцовский клуб» упоминается использование 25 кадра Тайлером Дёрденом: работая в кинотеатре, он вставлял в фильмы кадр с изображением полового члена, что вызывало подсознательное смущение у публики, не заметившей пошлости на уровне сознания; также кадр с изображением мужского полового органа вставлен в конец фильма. В начале фильма присутствуют вставки изображений самого Тайлера Дёрдена до его встречи с главным героем.
• В одном из эпизодов телесериала «Коломбо» убийца использует 25 кадр для того, чтобы заставить жертву оказаться в том месте, где преступник её и поджидал. Позднее лейтенант Коломбо, ознакомившись с этой технологией, воспользовался ей для воздействия на подозреваемого: лейтенант знал только район тайника с орудием преступления (изменителем калибра), но не знал конкретного места, а потому вставил в фильм 25 кадр с изображением местности предполагаемого тайника. Убийца при просмотре этого фильма по непонятной для себя причине занервничал, вышел из кинозала и проверил тайник, около которого его уже ждали полицейские.
• В сериале «Вавилон-5» организация телепатов Пси-корпус использует технологию 25 кадра для увеличения доверия к ней со стороны зрителей рекламы. В 15 серии 2 эпизода, «А теперь — слово» («And now for a word»), выполненной в виде новостной передачи, присутствуют рекламные вставки. В рекламе Пси-корпуса видны мелькающие на экране слова «The Psi Corps is your friend. Trust the Corps» (Пси-корпус — твой друг. Доверяй Корпусу). При монтаже серии длительность этих кадров была сознательно увеличена в 2.5 раза, чтобы соответствовать американским правовым актам в области телевидения^[15], поэтому текст можно прочитать, даже не ожидая его появления. Однако во Франции в соответствии с законодательством эти кадры были вообще вырезаны из трансляции^[16].

1. ↑ ^{1 2 3 4} Репьев А. П. Миф о 25-м кадре. Российская глава
2. ↑ ^{1 2} Boese, Alex (2002). The Museum of Hoaxes: A Collection of Pranks, Stunts, Deceptions, and Other Wonderful Stories Contrived for the Public from the Middle Ages to the New Millennium, E. P. Dutton, ISBN 0-525-94678-0. pages. 137-38.
3. ↑ ^{1 2} Anthony R. Pratkanis. The Cargo-Cult Science of Subliminal Persuasion. The Committee for Skeptical Inquiry. Vol. 16.3, Spring 1992
4. ↑ ^{1 2} Евгений Вотяков. Некоторые результаты исследования вопроса об эффекте «25-го кадра». // Вестник КрасГАСА, вып. 7, 2004
5. ↑ Subliminal advertising may work after all (англ.)
6. ↑ 25-й кадр все-таки воздействует на подсознание
7. ↑ Does subliminal advertising actually work? — BBC News (англ.). BBC News. Дата обращения 12 февраля 2016.
8. ↑ «25-й кадр»: правда и вымыслы
9. ↑ 25-й КАДР ГОРДОНА (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 28 июня 2006. Архивировано 4 марта 2016 года.
10. ↑ Российские рекламщики пользуются 25-м кадром, «citycat.ru», 25 июня 2002
11. ↑ Светлана Немцова, Сергей Никаноров, Леонид Чирков. Скрытое изображение не скрыто (рус.) // «625» : журнал. — 2000. — № 8. Архивировано 26 января 2020 года.
12. ↑ Закон України «Про телебачення і радіомовлення», ст. 6 п. 3
13. ↑ Ющенко обвинили в использовании «25 кадра» с человеческим черепом, \’\’polit.ru\’\’, 16 марта 2006
14. ↑ Вышел монстр из кармана…
15. ↑ eeggs.com. Babylon 5 Easter Egg — PsiCorps Advert Subliminals (неопр.). www.eeggs.com. Дата обращения 27 января 2016.
16. ↑ Guide Page: «And Now For a Word» (неопр.). www.midwinter.com. Дата обращения 27 января 2016.

• Виноградова Е. П., Воловикова М. Л., Канищев К. А., Куприянов А. С., Ковальцов Г. А., Тихонова С. В., Чубур А. А. Краткий справочник понятий лженауки // Лженаука в современном мире: медиасфера, высшее образование, школа: Сборник материалов Международной научно-практической конференции, посвящённой памяти академика Э. П. Круглякова, проходившей в Санкт-Петербургском государственном университете 21—22 июня 2013 г / [редкол.: С. В. Тихонова (отв.ред.) и др.]. — СПб.: Изд-во ВВМ, 2013. — 291 с. — 100 экз. — ISBN 978-5-9651-0742-1.

Кадры в секунду и частота монитора: как они связаны? | Новости

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. Cybersport.ru 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.

Почему верить в миф о 25-м кадре глупо

В чём феномен 25‑го кадра

Он заключается в следующем: человеческие глаза не способны воспринимать больше 24 кадров в секунду, и именно поэтому такая частота заложена в общемировой стандарт. Но если вставить в видеоряд 25‑й кадр и снабдить его каким‑нибудь посланием, то эта информация просочится в подсознание. И человек захочет поступить так, как продиктовано ему этим лишним кадром.

Звучит круто, правда? Если задуматься, то этому эффекту можно найти кучу полезных применений. Например, лечить 25‑м кадром психические заболевания или избавлять людей от вредных привычек. Изменять неприятные черты характера. Пропагандировать здоровый образ жизни и регулярное чтение книг, в конце концов!

Конечно, в неправильных руках 25‑й кадр причинит много бед. Ведь с его помощью злобные корпорации заставят нас покупать ненужные и даже вредные продукты, а нечестные политики — голосовать за них вопреки нашим убеждениям. Страшная штука, не так ли? К счастью, наше законодательство бережёт нас.

Не допускается в радио-, теле-, видео-, аудио- и кинопродукции или в другой продукции использование и распространение скрытой рекламы, то есть рекламы, которая оказывает не осознаваемое потребителями рекламы воздействие на их сознание, в том числе такое воздействие путём использования специальных видеовставок (двойной звукозаписи) и иными способами.

Федеральный закон «О рекламе»

Но ведь злоумышленники на то и злоумышленники, чтобы применять грязные методы в обход любым законам, верно? Так как же защититься от этого невидимого врага — 25‑го кадра?

Правильный ответ — никак. Никакого феномена 25‑го кадра не существует. В него верят только очень глупые или очень доверчивые люди. И вот почему.

Откуда взялся этот миф

В 1957 году хитроумные маркетологи Джеймс Викари и Фрэнсис Тейер провели эксперимент, который должен был поднять рекламу на новый уровень. В одном кинотеатре местечка под названием Форт Ли они в течение шести недель испытывали так называемые подсознательные сообщения (subliminal messages). Всего влиянию этих сообщений подверглось более 45 000 зрителей.

Эксперимент ^{заключался в следующем. Пока зрители смотрели фильм «Пикник» (1955), им демонстрировались текстовые вставки следующего содержания: «Голодны? Ешьте попкорн» и «Пейте Coca‑Cola». По словам Викари, сообщения появлялись и исчезали на экране так быстро, что были незаметны для сознания аудитории, но влияли на подсознание. Вставки вспыхивали на 3/1 000 секунды и отображались раз в 5 секунд.}

Кадр из того самого фильма с наложенной надписью. И правда, почему бы не похрустеть?

После эксперимента Викари сравнил текущие продажи колы и попкорна за шесть недель с показателями за предыдущие шесть. Цифры, как он сказал, удивили его самого: продажи Coca‑Cola выросли на 18,1%, а попкорна — аж на 57%. Впечатляет, правда?

Эффект 25‑го кадра принёс Джеймсу Викари большую известность. Он запатентовал эту технологию и открыл ^{свою компанию James M. Vicary Company, которая начала заниматься «подсознательной рекламой».}

Американцы нешуточно испугались, что какой‑то ушлый бизнесмен будет контролировать их подсознание. ЦРУ даже подготовило доклад ^{об изобретении Викари, после которого Конгресс США чуть было не принял закон, запрещающий встраивание 25‑го кадра в фильмы.}

Поднялась шумиха в прессе. 25‑й кадр и Джеймс Викари стали ещё более известны после выхода в том же году книги писателя и журналиста Вэнса Паккарда «Скрытое убеждение» (The Hidden Persuaders), в которой автор сенсационно клеймил «грязные методы» рекламодателей. Дошло до того, что рекламу с использованием 25‑го кадра запретили  ^{в Великобритании.}

Так история о 25‑м кадре начала шествие по умам миллионов людей.

Тут бы нам всем сесть и смириться с тем, что мы уже глубоко зомбированы, если бы не пара но.

Почему миф о 25‑м кадре — это чушь

1. Сам Викари признался в том, что выдумал свой эксперимент

Одна маленькая деталь. История 25‑го кадра началась с эксперимента Джеймса Викари… который был сфабрикован. В этом он признался в телевизионном интервью 1962 года. Когда президент американской Психологической корпорации, доктор Генри Линк, предложил повторить ^{эксперимент, Викари был вынужден заявить, что результаты были им сфальсифицированы.}

А когда исследователь Стюарт Роджерс спросил ^{менеджера кинотеатра, в котором Джеймс якобы крутил фильм с 25‑м кадром, оказалось, что тот с ним не знаком и никакого эксперимента никогда и не было. По сути, Викари придумал эффект, чтобы наживаться на доверчивых рекламодателях, готовых выкладывать большие суммы за «подсознательную рекламу».}

В январе 1958 года FCC (Федеральная комиссия по коммуникациям) потребовала ^{от Джеймса Викари демонстрации эффекта 25‑го кадра. На конференцию по этому поводу были приглашены конгрессмены, учёные и журналисты. Естественно, никакого воздействия Джеймс на собравшихся оказать не смог.}

Викари оправдывается перед FCC

Позже он решился ещё на один эксперимент (надо же было как‑то восстанавливать подмоченное имя) с помощью телекомпании Canadian Broadcasting Company. В получасовое телешоу вставили сообщение «Позвони сейчас», повторяющееся 352 раза. И… никакого увеличения количества звонков не зафиксировали.

Джеймс Викари скрылся из поля общественного зрения. Позже, 17 сентября 1962 года, в газете Advertising Age появилось интервью с ним. Там он наконец самолично признался ^{, что никакого эксперимента никогда не было и он придумал эффект 25‑го кадра, просто чтобы привлечь к себе внимание и подзаработать.}

2. Научные исследования не подтвердили действия 25‑го кадра

После всех заявлений Викари в 1958 году учёным из Американской психологической ассоциации надоел этот балаган и они опровергли ^{возможность 25‑го кадра как‑либо влиять на зрителей. Правда, верить в миф о «подсознательном воздействии» люди после этого не перестали.}

Ян Циммерман, психолог из Университета Миссури — Колумбия, в своей статье ^{для научного журнала Psychology Today отрицает возможность влиять на людей «подсознательными сообщениями».}

Многие убеждены в том, что подсознательные сообщения — мощный и действенный способ заставить нас делать вещи, которые мы делать не хотим. Но это не так. Это всего лишь миф.

Ян Циммерман

В 2006 году исследователи из Университета Утрехта и Университета Радбуда в Нидерландах провели ещё один эксперимент ^{. Они показывали испытуемым трёхминутный клип группы Spooks с периодически появляющимся в кадре словом Lipton.}

И в итоге значительное количество участников после просмотра клипа заявили, что не хотят пить вовсе — даже несмотря на то, что их перед экспериментом кормили солёным. Те же, кто пить пожелал, разделились на два лагеря: 46% отдали предпочтение чаю Lipton, 54% выбрали просто воду. Исследователи признали, что ожидаемого эффекта 25‑й кадр не оказал.

В статье ^{для BBC маркетолог и психолог Пол Бакли из Кардиффской школы менеджмента также утверждает, что сообщения, передаваемые 25‑м кадром, не работают.}

На практике нет никаких доказательств, что «подсознательные сообщения» имеют какую‑то силу. Конечно, во многих странах мира существуют законы, запрещающие их использование на телевидении. Но никто ещё не смог указать ни на один случай, когда такое сообщение сработало.

Пол Бакли

3. Человеческий глаз прекрасно различает 25‑й кадр

Миф базируется на убеждении, что человеческий глаз не может распознать больше 24 кадров в секунду. Соответственно, 25‑й кадр якобы минует сознание и воздействует на подсознание. Вы его не видите — а он воздействует.

Вот только на самом деле человек может воспринимать больше 24 кадров.

На заре кинематографа, когда фильмы были немыми, братья Люмьер (и все кинорежиссёры, последовавшие за ними) использовали 16‑кадровую съёмку. Такое решение приняли, чтобы экономить: расход 35‑миллиметровой плёнки составлял ровно 1 фут в секунду, так было удобнее вести расчёты.

Для иллюзии плавного движения достаточно и 12 кадров. Но чем их больше — тем лучше.

Потом, с появлением звукового кино, стандартом стала частота, равная 24 кадрам в секунду. А сейчас фильмы в кинотеатре показывают с частотой 48 или 72 кадра в секунду. Каждый из 24 оригинальных кадров повторяют два или три раза, чтобы уменьшить мерцание. Считается, что частоты кадров в 72 Гц достаточно ^{, чтобы изображение стало плавным.}

Но это не совсем так. К примеру, пилоты ВВС могли ^{идентифицировать самолёт по картинке, которая появлялась перед ними только в течение 1/220 секунды, то есть они способны воспринимать 220 кадров в секунду. А ещё есть исследования , подтверждающие, что люди могут улавливать отдельные кадры даже при частоте в 500 Гц!}

Так что, если действительно записать какое‑нибудь сообщение и вставить в него 25‑й кадр, вы его увидите и сможете расшифровать безо всякого подсознания. И фильмы с таким «секретным» кадром у вас смотреть не получится: он будет рябить в глазах и отвлекать от просмотра. Наш ролик тому подтверждение:

Почему люди продолжают верить в эту глупость

25‑й кадр, в который наивно верят простаки, мошенники превратили в выгодный бизнес. Начиная с 80‑х в США стали продаваться разнообразные кассеты со звуко- и видеозаписями, которые были призваны помочь покупателям похудеть, бросить курить, обрести душевное равновесие, прокачать память и самооценку и прочими способами улучшить жизнь. Психологи Энтони Пратканис и Эрик Гринвальд провели ^{масштабное слепое тестирование таких продуктов. Как и ожидалось, никакого эффекта чудо‑кассеты не возымели.}

Но люди продолжают верить. В 90‑х 25‑й кадр пришёл и в Россию. Повсюду стали продаваться всё те же кассеты, с которыми можно и бросить пить, и выучить английский с нуля за месяц, и вылечить любую болезнь. Да что там 90‑е! Даже сейчас существуют разные онлайн‑сервисы, утверждающие, что обучат, исцелят и помогут посредством 25‑го кадра.

Так почему эта глупость ещё жива? Потому что очень многим людям не хватает критического мышления.

Ведь, чтобы потратить немного времени на штудирование исследований, опровергающих очередной глупый миф, нужно приложить некоторые усилия. А вот верить в то, что можно бросить пить или стать миллионером, посмотрев волшебный видеоролик, — просто и приятно. Признать, что ты делаешь глупости сам, — трудно, а вот свалить беды на станции телевещания, «облучающие» население 25‑м кадром, — это запросто.

Просто знайте: нет никаких доказательств влияния 25‑го кадра на сознание, подсознание, душу, энергию ци и другие подобные материи. Сам создатель этого мифа признался, что всё выдумал. Так кем надо быть, чтобы продолжать верить в 25‑й кадр? Ответьте на этот вопрос сами.

Читайте также 🧐