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 размещения аудиодорожки число кадров увеличили до 24 (иначе звук был слишком искажен) , это значение 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 развёртки (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.
Данный обзор является самой обширной инструкцией по настройке частоты кадров средств видеонаблюдения. Для начала нам необходимо будет узнать скорость движения объектов за которыми следят камеры, обычно ими являются люди.
Какую частоту кадров выбрать для видео
Чем быстрее движется человек, тем больше вероятность, что вы пропустите действие. Вы знаете, что такое «скорость» частоты кадров – 1 кадр в секунду, 10 кадров в секунду, 30 и т.д., но сколько кадров вам необходимо для того, чтобы получить качественное изображение?
Человек, идущий прогулочным шагом, проходит около 1,2 м/сек, проходя через поле зрения шириной 6м примерно за 5 секунд. Бегущий человек покрывает 6-метровое поле примерно за 1, 25 сек, т.е. за секунду он пробегает расстояние в 4,6 м.
Например, если у вас установлена скорость 1 кадр/сек, то за это время человек легко может покрыть расстояние от 1,2 м до 4,6 м. Этот факт необходимо держать в уме при выборе частоты кадров.
В данной инструкции мы рассмотрим:
- С какой скоростью движутся люди и как это соотносится с частотой кадров.
- Прогулочный шаг: какие риски существуют при записи спокойно шагающего человека на скорости 1, 10 и 30 кадр/сек.
- Бег: что вы сможете уловить при записи бегущего человека на скорости 1, 10 и 30 кадр/сек.
- Поворот головы: насколько четкий снимок головы вы получите при частоте кадров 1, 10 и 30?
- Карточная игра: что вы упустите при съемке раздачи карт на скорости 1, 10 и 30 кадр/сек.
- Скорость спуска затвора и частота кадров: как соотносятся эти два показателя.
- Пропускная способность и частота кадров: насколько повышается диапазон частот с увеличением частоты кадров?
- Среднестатистическая частота кадров: какой средний показатель средней частоты в данной сфере.
Прогулочный шаг
По мере того, как наш объект проходит через поле зрения мы наблюдаем насколько далеко он продвигается от одного кадра к другому. На уровне 30 и 10 кадр/сек он успевает завершить полный проход. Однако при частоте 1кадр/сек он прошел около 1,2 м между кадрами, что соответствует нашим расчетам прогулочной скорости – 1,2 м/сек.
Бег
Когда наш объект пробегает через поле обзора на уровне 30 кадр/сек камера еще улавливает его в середине пути, тогда как на уровне 10 кадр/сек он пробегает 0,3 м между кадрами. В примере с 1 кадр/сек только один кадр зафиксировал человека, между кадрами поле обзора оставалось пустым, во втором кадре мы смогли увидеть лишь его ногу.
Карточная игра
В данном тесте наш объект выполняет раздачу карт, при этом спуск затвора настроен по умолчанию(1/30).
В примерах с частотой 30 и 10 кадр/сек можно увидеть как каждая карта снимается с колоды и выкладывается на стол. Однако в примере с 1кадр/сек мы успеваем увидеть только тот момент, как карты появляются на столе, а не само движение раздающего, поскольку частота кадров слишком низкая.
Утверждение, что частота кадров вызывает размытость является заблуждением. На размытость изображения влияет скорость спуска затвора.
Для новой раздачи карт мы подняли минимальный уровень спуска до 1/4000 секунды. Внизу можно увидеть размытое движение руки на левом снимке и 2 читаемых карты на снимке, выполненном с максимальной скоростью.
Скорость 1/4000 сек полностью исключает размытость. Скорость на уровне 1/1000 и 1/2000 значительно снижает размытость, но при этом размытость присутствует вокруг пальцев раздающего и по краям карт при просмотре записей кадр за кадром.
Если ваши снимки размыты, то необходимо настроить скорость спуска затвора, а не частоту кадров.
На что влияет частота кадров в видео
Медленный спуск затвора
С другой стороны некоторым пользователям необходимо снизить скорость спуска, а не частоту кадров (например, ¼ сек для камеры с настройками 1/30 сек). Это не только является причиной размытия движущихся объектов, но так же вызывает потерю кадров.
Основной вывод: частота кадров в секунду не может быть выше, чем число выдержки в секунду. Если у вас установлена скорость спуска затвора ¼ сек, то затвор/выдержка открывается и закрывается только 4 раза/сек (т.е. ¼сек + ¼ сек + ¼ сек + ¼ сек = 1 сек). И поскольку это происходит только 4 раза, то вы можете получить только 4 кадра в эту секунду.
Некоторые производители выпускают камеры с медленным спуском, просто копируя одну и ту же частоту снова и снова. Например, если у вас спуск равен 1/15 сек, вы сможете получить только 15 выдержек и, следовательно, 15 кадров. В данном случае увеличивая частоту кадров вы получите 30 кадров, но каждый кадр будет записан дважды.
Будьте осторожны с медленным спуском. Помимо размытого изображения вы можете также потерять кадры или зря потратить гигабайты хранилища.
Диапазон частот видеосигнала
Частота кадров влияет на пропускную способность, но для современных кодеков, например, для Н.264 , она меньше, чем линейная. Поэтому, если вы повышаете частоту кадров в 10 раз, то повышение диапазона частот будет гораздо меньшим, частенько в 3 или 5 раз больше. Причина этому — внутрикадровая компрессия, которая снижает нужды частоты диапазона для некоторых сцен, которые не меняются в каждом кадре.
Для иллюстрации данного момента мы взяли результаты при частоте 30, 10 и 1 кадр/сек, чтобы продемонстрировать изменение битрейта при регулировке настроек в условиях нашего конференц-зала. Средние показатели битрейта были следующие:
- 1 кадр/сек- 0.179 Mбит/сек
- При 30 кадр/сек (в 3 раза больше кадров) использовалась пропускная способность в 2 раза больше, чем при 10 кадр/сек и в 7 раз выше, чем с 1 кадр/сек (1.299 Mбит/сек)
При 10 кадр/сек с увеличенным в 10 раз количеством кадров использовалось в 4 раза больше объема диапазона, чем при 1 кадр/сек (0.693 Мбит/сек)
Данные измерения были проведены на уровне 1 кадр/сек – самая распространенная настройка профессиональных камер наблюдения.
Частота кадров в секунду какая лучше для видео
Средний показатель в данной сфере ~8-10кадр/сек, т.е. основываясь на этом показателе можно сказать, что подобный уровень обеспечивает достаточное количество кадров, чтобы четко передать большинство действий и одновременно минимизировать объем хранилища данных.
Как было сказано выше повышение частоты кадров с 10 до 30 может увеличить объем использования памяти и при этом не слишком повлияет на детали.
Из нашего обзора средняя частота кадров, используемая для записи следует (см. таблицу):
Перевод с сайта www.ipvm.com.
Перевел: Труш Борис Викторович
ООО «Единые Электронные Системы»
«Кино - это правда 24 кадра в секунду.»
Жан-Люк Годар
Здрасте, здрасте! Тема сегодня у нас любопытная, но априори «холиварная». Что лучше 24, 48, 60 или вообще 100500 кадров в секунду? Ответа пока нет, да и нужен ли он? Может, стоит использовать и 24, и 48 fps? Но об этом позже.
Для начала немного истории. Если знаете эти факты, то милости прошу, уважаемые профессионалы, перескочить через два абзаца собственно к самой теме.
Почему большая часть фильмов идет с частотой 24 кадра в секунду? Этот стандарт был введен, как минимальный для соответствия видео и аудио дорожек на заре возникновения звукового кино. Немое кино часто снимали 16-18 fps ,и в этих условиях не было возможности синхронно прикрепить звуковую дорожку. Но на самом деле, зритель видит 48 кадров. Как это получается? Все просто! В кинопроекторе есть такая штука – обтюратор. Он выглядит, как половина диска. Обтюратор вертится и, если он не закрывает свет, то на экран проецируется кадр, и, если свет перекрыт, то на экране черная пустота. И так каждый второй кадр! Вдумайтесь! Половину фильма зритель не получает никакой информации!
На телевидение изначально была кадровая частота, равная 50 или 60 к/с. Это обусловлено системой переменно электрического тока 50гц в Европе и 60гц в Америке. Но на экране телевизора показываются не полноценные кадры, а полукадрики. То есть сначала идет изображение, где видны только четные строки, а затем – нечетные. В итоге получается 25-30 кадров.
Но дальше появляются цифровые видео- и кинокамеры способные снимать полноценные 50, 60 и более кадров в секунду. И, конечно, их сразу начинают использовать в производстве сериалов, тем самым создав для HFR (высокой кадровой частоте) репутацию слишком бытового изображения, которое не может создать особую атмосферу кино. Все получается слишком резко, можно разглядеть множество деталей лица актера, костюма, грима, декораций и прочее. Это отвлекает от самого сюжета.
В кино заговорили о HFR , когда стало известно о съемках «Хоббита» с частотой 48 к/с, и «Аватара 2» с 60 к/с. Фильм Питера Джексона уже вышел, и многим было непривычно видеть новую частоту кадров, у кого-то даже закружилась голова. Но спустя некоторое время все привыкли. Итак, пора разобраться, нужна ли нам HFR в кинопроизводстве.
Один фотограф на своем мастер-классе сказал, что в фотографии самое важное:
- Выделить главное
- Убрать лишнее
- Показать динамику и объем.
Так же и в киноизображении. Многие начинающие фильммейкеры задаются вопросом: «Как получить киношную картинку?». В кино как раз занимаются этими 3 пунктами. Выделяют главное с помощью ГРИП (глубины резкости изображаемого пространства), цветовых и световых акцентов, движения персонажа или камеры и прочими приемами. Убирают лишнее с помощью, представьте себе, тех же приемов: отсекают ненужные объекты оставив их в расфокусе, фон менее освещают, чем всю сцену, кадрируют изображение по законам восприятия человека. Динамику и объем показывают движением камеры, персонажей, выдержкой пленки.
Основная суть атмосферы кино в небольшом подергивании – стробе и легкой нечеткости кадра. Размытость возникает потому, что в кино не используют маленьких выдержек, иначе строб будет сильно заметен. А так фильм течет как река, затягивает за собой, позволяет комфортно себя чувствовать. Неужели злодеи Джексон и Кэмерон хотят отнять у нас такие хорошие условия для просмотра? Но постойте! При использовании HFR плавность «реки» будет достигнута большим количеством кадров - никаких скачков! А вода станет чище, и можно будет различить камушки на дне.
Стюарт Мэшвитц в своем говорит о том, что киношность есть урезание информации. Но давайте вспомним историю. Каждый раз, когда кто-то решал увеличить возможность информативности кино, сообщество кинематографистов было против. Говорили, что новое веяние погубит кинематограф. Впрочем, зрителям нравилось нововведение. Такая ситуация была со звуковым, цветовым, широкоформатным и 3D кино. Видимо, новый шаг - это фильмы, снятые с высокой частотой кадров.
Но ведь нередко кинодеятели возвращаются к старым формам. Черно-белые киноленты, или ч/б вставки в цветные фильмы – вообще, очень частое явление. И немое кино иногда снимают, и даже «Оскары» за это получают. Поэтому, зачем хоронить 24 кадра? Такие фильмы, определенно, будут существовать еще много лет. Стоит принять частоту кадров как инструмент для достижения необходимого результата. Научиться пользоваться им как диафрагмой и выдержкой, цветным и ч/б изображением, широкоугольной и длиннофокусной оптикой.
Годар сказал: «Кино - это правда 24 кадра в секунду.». Сколько правды захотите сказать вы, зависит только от вас, господа начинающие и уже продвинутые фильммейкеры!
Если сравнить два процессора i3 7300 и i5 7400, то разница показателя FPS будет отличаться незначительно, а иногда i3 отличается большим фреймрейтом чем i5. Тем не менее на практике по ощущениям, разница крайне значительная в пользу i5. Другими словами счетчик FPS не показатель плавности в играх. Это проблема, т.к. все мы привыкли судить именно по FPS.
FPS (Frames Per Second) — это число кадров полностью отрисованных за 1 секунду. FPS = кадры в секунду. Предположим что кадров было нарисовано 50. По простой формуле можно посчитать что каждый кадр рисовался 20 мс (1сек/50кадров). Это значение проще называть время кадра , т.е. время в течении которого показывается кадр. Проблема в том, что например если в течении секунды, 5 кадров будут показаны за 100 мс, а остальные 45 кадров со временем 11,1 мс, то в течении секунды будет показаны всё те же 50 кадров. Счетчик кадров покажет 50 FPS.
Естественно 50 кадров которые выводятся равномерно и 50 кадров с периодическими долгими кадрами, ощущаются кардинальным образом поразомну. По счетчику FPS этого совершенно не видно.
Что бы стабильно по 5 раз в секунду были просадки по времени кадра обычно не бывает. Но когда процессор работает на 100%, то любые сторонние задачи (антивирус, открытый браузер и т.д.) могут вызвать затыки в работе. Например общий фреймрейт составляет 50 кадров, но раз в несколько секунд происходят затыки на 100 мс. Что отжирает всего навсего 4 кадра в секунду по счетчику, но делает игру полностью не играбельной и лучше иметь хорошие 25 кадров, чем те 46 с микрофризами. В таких условиях будет очень хорошо видно как игра фризится и становится очень не комфортной.
В реальности это может выглядеть следующим образом. Например у вас 50 FPS, но половина кадров может быть ближе к 30 мс, а вторая половина ближе к 10 мс. В среднем получается 20 мс и 50 FPS, а ощущается это все не на 50 FPS. Больше всего это касается двухядерных процессоров.
Что бы словами описать работу процессора обеспечивающего комфортный уровень плавности, следует в меньшей степени уделять внимание цифрам, а в большей степени таким критериям как плавность, равномерность времени кадра, наличие микрофризов и общая комфортность.
Frame Time (время кадра) лучше отражает плавность в играх, чем FPS. На практике это можно увидеть в программе . Ниже приведены три графика среднего времени кадра и FPS. Верхний, это Pentiuum G4560, средний i5 7400 и нижний i7 7700 с частотой 4,9 ГГц. На графиках показан один и тот же отрезок игры Watch Dogs 2 , это съезд по центральной дороге в городе — это самое требовательное к процессору место, которое удалось найти.
Когда график времени кадра резко ползет вверх — это уменьшение плавности игры. Когда ползет вниз — это увеличение плавности.
Когда процессора не хватает игре и игре надо например подгрузить следующие кварталы в городе, то на недостаточных процессорах начинаются просадки. Это видно на графиках — i5 и i7 хватает игре, время кадра плавно падает и плавно растет в зависимости от происходящего. На четырех поточном Pentium ситуация совсем иная — постоянно что-то куда-то прыгает, тем самым заставляя обращать на это внимание. То есть проблема не в том что низкий фреймрейт (FPS), а проблема в том, что он постоянно меняется. Такое поведение в играх называется неравномерность фреймрейта.
Второй эффект, который не отражают циферки FPS — это распределение времени кадра в секунду. Назовем это неравномерность времени кадра. То есть время кадра постоянно скачет и при достижении определенных амплитуд проявляется в виде микрофризов. Такое явление встречается на всех трех процессорах, но на i5 и i7 значительно реже чем на Pentium.
Выводы
FPS не показатель плавности в играх и что бы лучше понимать насколько плавной и комфортной будет игра на том или ином процессоре, нужно меньше смотреть в сторону FPS и больше в сторону распределения времени кадра в секунде. Так как на практике может быть так, что за одни и те же деньги один процессор покажет по счетчику FPS меньше кадров чем другой процессор, но распределение времени кадра будет равномерным в отличии от второго процессора, то не смотря на более низкий FPS, первый процессор для игр будет более комфортным.
Разговоры о реальной необходимости больших значений FPS в играх и мониторах с повышенной частотой обновления ведутся уже давно. Многие считают, что гонка за герцами и кадрами в секунду не имеет смысла, особенно когда частота монитора не превышает 60 Гц. сайт объяснит, почему больше - это в любом случае лучше и кому это поможет.
На что способен человек
С самого начала развития кинематографа и анимации появился миф о том, что 24 кадра в секунду - максимум, что может распознать человек. Якобы делать больше нет абсолютно никакого смысла, и визуально плавность анимации никак не изменится.
Для человека слайдшоу превращается в анимацию уже на частоте примерно 15 кадров в секунду. Но чем выше частота кадров, тем лучше воспринимается картинка. А 24 кадра никак не связаны с физиологией. В основе такого формата больше лежит экономические и технические моменты - киноплёнка тех времён и оборудование для воспроизведения были наилучшими по соотношению цена-качество.
С развитием технологий люди создали новые носители, аналоговые передачи сменились цифровыми: мы смогли перейти на 30 кадров в секунду и больше. Например, система IMAX воспроизводит 48 кадров в секунду, а трансляции игр на Twitch - до 60 FPS. И только скажите, что не замечаете, как картинка на 60 кадров в секунду становится плавнее, чем на 30!
После 60 FPS разницу на большей частоте при просмотре видео уловить сложнее. Тут больше зависит от индивидуального восприятия каждого человека. Например, в американских ВВС проходил тест среди пилотов истребителей. И те умудрялись не просто заметить самолёт, который отображался за один кадр в видеоряде с частотой 220 кадров в секунду, но и назвать его модель. Так что точного ответа на вопрос, сколько кадров распознаёт человек, не существует.
На что способен монитор
Сейчас у большей части мониторов частота обновления равна 60 Гц. Но технологии ушли вперёд, и мы уже можем делать матрицы, которые будут выдавать и 120 Гц, и 144, и даже 240. Но зачем? Мониторы с большой частотой стоят значительно дороже, а пользу ощущают далеко не все. У современного видео частота не превышает 60 кадров в секунду, а значит, и спрос на мониторы с большей частотой обновления невелик.
Но если мы говорим об играх, то они выдают гораздо большие значения FPS, чем видеоконтент. В Counter-Strike: Global Offensive, например, частота и вовсе не ограничена. А самые искушённые игроки ощущают лаги меньше чем при 300 FPS. Чтобы эти кадры в секунду использовались с максимальной эффективностью, нужен монитор с большей частотой обновления.
Приведём простой пример. В первом случае вы сидите и смотрите со стороны, как кто-то играет в CS:GO на мониторе с частотой обновления 144 Гц и с 300 FPS, а рядом сидит человек с монитором на 60 Гц и 60 FPS в игре. Очевидной разницы в изображении для вас не будет никакой. Но если вы сядете на места игроков, то вы сразу почувствуете, что всё происходит чётче, плавнее и точнее.
Это можно доказать и на цифрах. При частоте 60 Гц кадр меняется каждые 16 мс, а при 144 Гц - каждые 6 мс. Несмотря на то что почти трёхкратная разница вообще не будет заметна глазу, мелкая моторика человека после нескольких лет оттачивания мастерства игры использует эти 10 мс для более точного наведения прицела на голову. Это невозможно объяснить словами, только прочувствовать. Все киберспортсмены, кстати, требуют от организаторов использовать мониторы со 144 Гц.
Во-первых, разница между любым профессиональным игроком и его оппонентом настолько мизерна, что даже такие мелочи могут решить исход сражения. Во-вторых, они играют на такой частоте везде - дома, на буткемпе и на других турнирах. За долгое время они привыкли к 144 Гц. На меньшей частоте они не просто не смогут реализовать свой потенциал и будут чувствовать сильный дискомфорт. Им будет казаться, что всё тормозит и лагает.
Кадры лишними не бывают
Может ли монитор с 60 Гц отобразить больше 60 кадров в секунду? Нет, не может. Другой вопрос, что именно он отобразит. Вывод изображения на экран и рендер кадров на компьютере не происходят одновременно. Существует небольшая задержка, которая называется Input Lag. Когда вы двигаете мышкой или нажимаете клавишу, на экране это применится только в следующем кадре.
Если вы играете на 60 FPS, то минимальная разница между движением и отображением составит примерно 16 мс. Если же частота в два раза больше, то перед показом следующего кадра система успевает зарендерить два, а на экран будет выведен более актуальный. Итого, задержка сокращается вдвое. Исходя из этого напрашивается вывод: больше FPS - это всегда хорошо, вне зависимости от того, какая у монитора частота обновления.
Техника не чит, а инструмент
Что будет, если дать обычному человеку самую крутую кисть, краски, холст и попросить его написать шедевр прямо здесь и сейчас? Очевидно, ничего у него не выйдет. Для того чтобы достичь результата, нужна практика, тренировка и сноровка. Если за тысячу часов в CS:GO на мониторе 60 Гц и с 60 FPS вы так и остались сильвером, то никакие мониторы и показатели FPS не сделают из вас чемпиона мейджора. На результат слишком сильно влияет человеческий фактор - форма, настроение, состояние, реакция и масса других особенностей. Ни в коем случае нельзя сводить всё к техническим аспектам.
Всё зависит от потребностей и возможностей. Некоторых устраивает даже 30 FPS и они не видят смысла тратить несколько тысяч долларов на мощный компьютер с самым новым железом и тем более на монитор с частотой 120 Гц и больше. Другие же чувствуют плохую отзывчивость управления даже на 60 Гц, хотя ни разу не пробовали большую частоту. А на топовом уровне всё должно быть самое лучшее - скилл игроков и условия, в которых они выступают. Для того чтобы они могли реализовать свой потенциал на максимум, им нужны инструменты с максимально возможными характеристиками. Профессионалы в курсе, как реализовывать эти собранные по крупицам миллисекунды, а у равных по скиллу соперников именно они решают исход сражения.
