Плавнее, еще плавнее: о 24 кадрах в секунду и выше

Наверняка многие из вас сталкивались с популярным мнением: дескать, все видеоформаты предусматривают 24 кадра в секунду, что соответствует свойствам восприятия человеческого глаза. На самом деле данный обобщённый тезис является следствием целого ряда заблуждений и мифов. Именно вокруг этой характеристики передаваемого изображения в течение последних двух-трёх лет происходит небольшая революция стандартов, затрагивающая многие сферы — от рынка домашних телевизоров до кинопроизводства.

Наши глаза

Прежде всего, возможности наших органов зрения отнюдь не ограничены пресловутыми 24 кадрами/с. Точным числом «аналоговые» глаза людей вообще сложно выразить, но приблизительный предел, в зависимости от свойств отдельных индивидуумов, колеблется от 60 до 200 кадров/с. Конечно, мы воспринимаем визуальную информацию с некоторой «инертностью», но натренироваться замечать чрезвычайно быстрые детали всё же возможно — например, в этом деле традиционно преуспевают пилоты самолетов. Также существует разница между обычным зрением и периферийным — при взгляде «краем глаза» на монитор с электронно-лучевой трубкой заметно некоторое мерцание, не различимое при прямом контакте с экраном.

Ещё пример, понятный для многих, — видеоигры. Попробуйте поиграть в какой-нибудь свежий шутер от первого лица на компьютере со средненькой конфигурацией — увидите во всей красе «тормоза». С помощью специальной программы (Fraps) можно измерить текущую скорость кадров на дисплее. Комфортный минимум FPS, при котором управление отличается необходимой плавностью, а пользователь окончательно перестаёт замечать подтормаживания изображения, находится на уровне 45-50 кадров в секунду. Ну а если видеоряд передаётся со скоростью ниже 25-30 FPS, то играть, как правило, становится практически невозможно. И разница между 24 кадрами/с и идеальным значением в 60 кадров/с заметна для любого зрячего человека.

Возможно, кто-то сейчас вспомнит про знаменитый 25-й кадр, давнюю страшилку и якобы универсальный инструмент, который используют недобросовестные компании для повышения продаж. В 1957 году идею скрытого кадра, которой прямиком воздействует на подсознание, выдвинул американец Джеймс Вайкери. Но через пять лет сам же автор сомнительного проекта признался, что всё это является не более чем выдумкой и на величину продаж не влияет. Собственно, этот самый 25-й кадр при внимательном взгляде на экран будет вполне заметен для глаза, можно даже успеть прочитать короткие слова или запомнить картинки и узоры. И ни о каком особом воздействии на подсознание, конечно же, и речи не идёт.

Однако после распада Советского Союза отечественная пресса с непонятным упорством взялась за продвижение мифа о 25-м кадре и так здорово расстаралась, что и сейчас многие наши граждане искренне верят в подобный способ манипулирования сознанием. И даже органами государственной власти России и Украины были приняты специальные законопроекты, ограничивающие использование технологий скрытой рекламы (например, ст. 10 № 108-ФЗ «О рекламе»).

В кинозалах

Началось всё с немого кинематографа, где использовалась плёнка с 16 кадрами в секунду. При демонстрации отрывков из довоенных фильмов вы наверняка замечали неестественно высокую скорость происходящего на экране — это следствие соответствующей частоты кадров. Затем, при появлении звука в фильмах для нормальной синхронизации видеоряда с аудиодорожкой (во избежание эффекта «писклявости» голосов актёров) число кадров увеличили до компромиссных 24, что остаётся актуальным по сегодняшний день.

Впрочем, если уж быть точным, то в кинозалах показывают фильмы не с 24, а 48 кадрами в секунду. Это связано с работой одной из деталей проектора, обтюратора — механического устройства для периодического перекрывания светового потока в момент движения кинопленки в кадровом окне. То есть, грубо говоря, каждый второй кадр — просто «пустой», а мелькание практически незаметно. Но даже при одинаковой информативности 24 и 48 кадров/с последний формат является куда более комфортабельным для восприятия человеком. Благодаря «инертности» восприятия визуальной информации нашими глазами, обтюратор нивелирует «рывки» при переходе от одного кадра к другому.

Тем не менее в кинематографе уже не одно десятилетие идут разговоры о необходимости перехода с привычного стандарта 24 кадра в секунду. Но этому мешал ряд проблем, связанных в основном с технологическими сложностями. Однако в последние годы, когда фильмы стали всё чаще снимать и показывать в залах при помощи цифрового оборудования, задача в этом плане существенно упростилась.

Но есть ещё один аспект, касающийся кинематографичности видеоряда. Например, при 60 кадрах/с наши глаза получают больше информации, за счет чего меняется восприятие происходящего на экране. Становится заметна искусственность декораций и визуальных эффектов, создаётся впечатление, что вы присутствуете на театральной постановке или прямо в студии, где снимают фильм. Это отрицательным образом влияет на аутентичность кинокартины, зачастую сводя на нет некоторые режиссёрские и операторские приёмы. Зато всё это нисколько не отменяет всех тех положительных свойств, какими обладает видео с высокой частотой кадров. Это и потрясающая плавность изображения, и естественность картинки — прямо как в реальной жизни, что создаёт отличный эффект присутствия и веры в происходящее. И наконец, большее число кадров нивелирует мерцание (особенно заметное по краям экрана), снижая утомляемость глаз.

Джеймс Кэмерон, главный киноноватор на нашей планете, заставивший весь мир полюбить 3D, всерьёз пообещал совершить ещё одну революцию в индустрии. Его следующие проекты «Аватар-2» и «Аватар-3» будут сняты в формате 60 кадров в секунду и наглядно продемонстрируют человечеству все достоинства подобной технологии. Однако Питер Джексон со своим «Хоббитом» собрался опередить режиссёра «Титаника» — уже в конце этого года мы сможем посмотреть картину по роману Толкиена с 48 полноценными кадрами в секунду.

У вас дома

С телевидением все обстоит немного иначе. В мире распространены три формата телевещания: NTSC, PAL и SECAM. Каждый имеет свои частоты, свойства передачи видеоряда и встречается в строго определённых регионах. NTSC является американским стандартом, в котором предусмотрено 30 кадров/с. Технологически близкие PAL и SECAM используются в других частях света и предусматривают 25 кадров/с.

Как и с обтюратором в кино, количество кадров в телевещании следует умножать на два. Это связано с использованием чересстрочной развёрстки (интерлейс), когда один кадр разбивается на два полукадра, каждый из которых состоит либо из чётных, либо из нечётных строчек. В результате эфирное изображение кажется достаточно плавным, что неудивительно при 60 или 50 кадрах/с для NTSC и PAL/SECAM соответственно.

Если вы посмотрите один и тот же фильм на большом телевизоре с DVD-диска и в телеэфире, то легко заметите принципиальную разницу в изображении. При телевещании картинка будет более естественной и даже чем-то похожей на театральную постановку. Обратный эксперимент: попробуйте купить DVD-диск с футбольным или хоккейным матчем. Спортсмены будут двигаться как-то более резко, а трансляция удивит непривычной «рваностью», что особенно заметно при горизонтальном перемещении камеры вдоль стадиона. В цифровых форматах вроде DVD или Blu-Ray используются традиционные 24 кадра в секунду без обтюраторов или чересстрочных кадров, поэтому на телевизорах с большой диагональю в панорамных сценах легко заметить раздражающие подёргивания изображения, в частности по краям экрана — из-за особенностей периферийного зрения.

К сожалению, цифровые носители с 48, 60 или 100 кадрами в секунду в наши дома пока не спешат. Даже Blu-Ray-издание грядущего «Хоббита» уже заявлено в привычном стандарте 24 кадра/с, что, в общем-то, логично — видеоплееры просто не умеют воспроизводить иные форматы. Зато насладиться красотами высокой частоты кадров можно с помощью современных телевизоров, поддерживающих технологию плавности изображения.

Пионером в этой области стала компания Philips со своей патентованной системой Digital Natural Motion, которая позволяет выводить на экран 100 кадров в секунду. Затем подтянулись прочие производители, каждый дал той же концепции собственное название: Motion Plus у Samsung, Motionflow у Sony, Trumotion у LG и Motion Picture Pro у Panasonic. Принцип работы в общих чертах довольно прост: между исходными информативными кадрами видеопроцессор телевизора вставляет промежуточные кадры, которые обеспечивают высокие чёткость и плавность перехода. По заявлениям производителей сейчас некоторые устройства обладают частотой до 400 и даже 800 Гц, то есть рассчитываются несколько сотен искусственных кадров в секунду. Столь высокие значения, на самом деле, полезны лишь при передаче качественного 3D, для обычного же видеоряда уже 120 кадров/с более чем достаточно. Однако при длительном пользовании в домашних условиях вы заметите ряд неудобств, связанных с работой «уплавняловок» на вашем телевизоре.

Во-первых, достаточно распространенной является проблема с подключением компьютера. Например, LED-панели Samsung предпочитают, чтобы частота входящего сигнала точно соответствовала количеству кадров в секунду в проигрываемом видеофайле. То есть видеокарта, как правило, выдает 60 Гц, а в скачанном вами BD-RIP заложены традиционные 24 кадра/с. При выводе картинки на телевизор каждые несколько секунд будут появляться подёргивания и артефакты — система Motion Plus будет пытаться рассчитывать дополнительные кадры исходя из 60 имеющихся, тогда как в самом фильме их только 24.

Можно перевести видеокарту принудительно в режим 24 Гц, но тогда вы будете вынуждены бороться с медленной работой интерфейса операционной системы, да и подёргивания по непонятным причинам (в случае LED-панелей от Samsung) так и не исчезнут до конца. Поэтому лучший результат вы получите, используя проигрыватель Blu-Ray/DVD-дисков (Sony PlayStation 3 — отличный вариант) или HD-медиаплеер — с подобными устройствами никаких проблем быть не должно.

Во-вторых, даже новые технологии расчёта дополнительных кадров в самых навороченных LED-панелях иногда «ошибаются». В некоторых сценах вы будете замечать артефакты и шлейфы. Особенно часто это случается в эпизодах, где объект на крупном плане быстро перемещается вдоль экрана.

И в-третьих, отнюдь не любой контент выигрывает за счёт добавления плавности. Безусловно, это полезно для фильмов и мультфильмов в 3D — тогда объёмность кажется более насыщенной. Хороши системы расчёта новых кадров и для картин, где преобладают панорамные съёмки и высок уровень детализации, вроде того же «Аватара», «Трона: наследие» или «Лабиринта Фавна». А также всё это прекрасно подойдёт для документальных лент, сериалов или спортивных трансляций. Наоборот, с эффектом плавности практически невозможно смотреть некоторые категории фильмов с нарочито «трясущейся» камерой, вроде «Ультиматума Борна», «Монстро» и ряда боевиков — с дополнительными кадрами происходящее на экране выглядит кашей с артефактами.

Наконец, в-четвертых, как мы уже говорили выше, иногда добавление реалистичности и эффекта театральности через системы плавности изображения превращает определённые фильмы в смехотворные спектакли. Сразу видны плохо нарисованные задники, прилепленные во время постпродакшена посредственные спецэффекты, а также прочие радости. Хотите убедиться сами — включите последнюю «Обитель зла» на продвинутой LED-панели, «Человека-паука» Сэма Рэйми или какого-нибудь «Халка». Ну а про старые фильмы и говорить нечего — при просмотре классических «Звёздных войн» вы воочию убедитесь, что все космические корабли — это и в самом деле пластиковые макеты, снятые в комнате с черными обоями.

Кстати, если кому-то вдруг пришла в голову мысль, что системы расчета дополнительных кадров помогут избавиться от тормозов в играх, — это, естественно, не так. Управление станет несколько «ватным» — изображение будет реагировать с некоторой задержкой на действия игрока. В общем, играть с включенной «уплавняловкой» невозможно.

Поэтому у систем добавления плавности есть достаточно много идеологических противников, жалующихся на потерю кинематографичности в некоторых фильмах. И таких людей вполне можно понять. Отсюда простой вывод: использовать «уплавняловки» нужно очень избирательно, в зависимости от проигрываемое контента. Однако в целом существование подобных технологий полностью себя оправдывает — в тех случаях, когда это действительно применимо, картинка на экране телевизора будет просто-таки доставлять вам удовольствие.

Итого

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

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