Оптимальная частота кадров для съемки видео на YouTube канал. Еще раз о частоте кадров

Здравствуйте, уважаемые читатели этой статьи.

Оговорюсь сразу, что на Хабре уже было упоминание того, о чем я буду вещать ниже, но было это вскользь и не слишком заметно. Поэтому, думаю, не будет хуже, если я все разжую и попытаюсь привлечь к этой теме больше людей. Потому что это действительно круто!

Сидя вечером в начале этой недели я случайно, сразу на нескольких сайтах столкнулся с интересной новостью, гласящей «Кэмерон снимет продолжения «Аватара» со скоростью 60 кадров в секунду».
Кэмерон человек далеко не глупый, оттого мне стало интересно, что он хочет извлечь из этих 60 кадров, ведь человеческий глаз различает лишь 24-25 кадров за секунду.
В ходе моих раскопок выяснилось следующее (очевидное, конечно, но о таком мало кто задумывается): на видео в 24 кадра в секунду изображение движущихся объектов получается смазанным из-за того, что выдержка видео объектива на каждый кадр составляет 1/24 секунды. Соответственно, если делать выдержку меньше, то картинка получается в разы четче. Благодаря моему другу и его классному фотоаппарату - вот видео для демонстрации разницы видео на 24 кадрах в секунду и на 60-ти.

Я побоялся заливать видео через youtube или как-то еще, кроме файлообменника, чтобы это не отразилось на качестве, так что вот ссылка
Так же в качестве демонстрации - нарезка из художественного фильма «Аватар» снятых на 60-ти кадрах в секунду .

Видео это я нашел случайно, по ходу разбора информации о сабже, как я понимаю оно является доп материалом к лицензионному диску с фильмом.
Впечатлились? Я тоже. После этого видео я задал закономерный вопрос, есть ли фильмы снятые в аналогичном качестве? Я не нашел ничего, что бы меня так же порадовало как этот ролик из Аватара. НО.

Я нашел очень интересный плагин для видео плееров. Называется он SmoothVideo Project (SVP). Это программа творит необычайную магию - она разбирает кадры видео и добавляет новые, на основе тех что уже есть в видео, да еще и в реальном времени! Таким образом видео можно довести до 60 и больше кадров в секунду.
Скептики, циники, ваши возгласы напрасны - это работает! Но при условии, что у вас достаточно мощный компьютер, что логично.
Как это можно попробовать? Сейчас расскажу.

1. Идем на сайт svp-team.com , где скачиваем полную версию пакета (в нем есть все что необходимо).

2. Устанавливаем все необходимые программы, которые содержатся в полном пакете (просто не меняем настроек при установке и жмем стандартные Далее-Далее-Готово)

3. Настраиваем. О том как настроить сказано в русскоязычном Hеlp к программе, но раз уж обещал разжевать, то разжую.

В Hеlp есть примеры настроек для нескольких видео плееров. Общая суть настройки заключается в принуждении плеера использовать сторонний кодек, с которым как раз работает SVP. Кодек, а вернее декодер, этот стандартный, скорее всего у вас уже установлен, называется он ffdShow.
Рассмотрим настройку плеера на пример идущего в комплекте Media Player Classic:

Открываем плеер, идем в настройки: это либо меню Вид>Настройки, либо просто нажать латинскую «o»

В настройках идем в раздел встроенные фильтры и отключаем все галки в разделе Декодеры:

Далее идем в раздел Внешние фильтры и жмем Добавить. Добавляем фильтр ffdShow raw Video Filter

После добавления фильтра нужно кликнуть на него, а потом поставить точку у надписи Предпочесть.

Чтобы смотреть видео с плавностью, должен висеть в панели уведомлений значок программы SVP Manager. Если треугольник горит зеленым, то все нормально:

Смотрите и наслаждайтесь!

P.S. При нажатии правой кнопкой на значок, вы получается доступ к разным настройкам и профилям проигрывания видео. Так вот у меня лучше всего работает видео, если в режиме эксперта в настройке профиля в строке «Изменение частоты кадров» ставить «24->60 (2.5x)».

UPD2:
Отличный пример различных фреймрейтов привел пользователь Turbo.

Здравствуйте, уважаемые читатели этой статьи.

Оговорюсь сразу, что на Хабре уже было упоминание того, о чем я буду вещать ниже, но было это вскользь и не слишком заметно. Поэтому, думаю, не будет хуже, если я все разжую и попытаюсь привлечь к этой теме больше людей. Потому что это действительно круто!

Сидя вечером в начале этой недели я случайно, сразу на нескольких сайтах столкнулся с интересной новостью, гласящей «Кэмерон снимет продолжения «Аватара» со скоростью 60 кадров в секунду».
Кэмерон человек далеко не глупый, оттого мне стало интересно, что он хочет извлечь из этих 60 кадров, ведь человеческий глаз различает лишь 24-25 кадров за секунду.
В ходе моих раскопок выяснилось следующее (очевидное, конечно, но о таком мало кто задумывается): на видео в 24 кадра в секунду изображение движущихся объектов получается смазанным из-за того, что выдержка видео объектива на каждый кадр составляет 1/24 секунды. Соответственно, если делать выдержку меньше, то картинка получается в разы четче. Благодаря моему другу и его классному фотоаппарату - вот видео для демонстрации разницы видео на 24 кадрах в секунду и на 60-ти.

Я побоялся заливать видео через youtube или как-то еще, кроме файлообменника, чтобы это не отразилось на качестве, так что вот ссылка
Так же в качестве демонстрации - нарезка из художественного фильма «Аватар» снятых на 60-ти кадрах в секунду .

Видео это я нашел случайно, по ходу разбора информации о сабже, как я понимаю оно является доп материалом к лицензионному диску с фильмом.
Впечатлились? Я тоже. После этого видео я задал закономерный вопрос, есть ли фильмы снятые в аналогичном качестве? Я не нашел ничего, что бы меня так же порадовало как этот ролик из Аватара. НО.

Я нашел очень интересный плагин для видео плееров. Называется он SmoothVideo Project (SVP). Это программа творит необычайную магию - она разбирает кадры видео и добавляет новые, на основе тех что уже есть в видео, да еще и в реальном времени! Таким образом видео можно довести до 60 и больше кадров в секунду.
Скептики, циники, ваши возгласы напрасны - это работает! Но при условии, что у вас достаточно мощный компьютер, что логично.
Как это можно попробовать? Сейчас расскажу.

1. Идем на сайт svp-team.com , где скачиваем полную версию пакета (в нем есть все что необходимо).

2. Устанавливаем все необходимые программы, которые содержатся в полном пакете (просто не меняем настроек при установке и жмем стандартные Далее-Далее-Готово)

3. Настраиваем. О том как настроить сказано в русскоязычном Hеlp к программе, но раз уж обещал разжевать, то разжую.

В Hеlp есть примеры настроек для нескольких видео плееров. Общая суть настройки заключается в принуждении плеера использовать сторонний кодек, с которым как раз работает SVP. Кодек, а вернее декодер, этот стандартный, скорее всего у вас уже установлен, называется он ffdShow.
Рассмотрим настройку плеера на пример идущего в комплекте Media Player Classic:

Открываем плеер, идем в настройки: это либо меню Вид>Настройки, либо просто нажать латинскую «o»

В настройках идем в раздел встроенные фильтры и отключаем все галки в разделе Декодеры:

Далее идем в раздел Внешние фильтры и жмем Добавить. Добавляем фильтр ffdShow raw Video Filter

После добавления фильтра нужно кликнуть на него, а потом поставить точку у надписи Предпочесть.

Чтобы смотреть видео с плавностью, должен висеть в панели уведомлений значок программы SVP Manager. Если треугольник горит зеленым, то все нормально:

Смотрите и наслаждайтесь!

P.S. При нажатии правой кнопкой на значок, вы получается доступ к разным настройкам и профилям проигрывания видео. Так вот у меня лучше всего работает видео, если в режиме эксперта в настройке профиля в строке «Изменение частоты кадров» ставить «24->60 (2.5x)».

UPD2:
Отличный пример различных фреймрейтов привел пользователь Turbo.

Картинка на кинескопе телевизора не показывается на мгновение, как в кино, а рисуется сверху вниз электронным лучом в течение одного кадра - чуть менее 0.02 сек при "европейской" частоте 50 Гц. Причём рисуется сначала одна половина кадра, а потом, через строку, другая. Это уменьшает заметность мерцания. 50 Гц - это частота полей, привязанная к частоте электросети, иначе на старых телевизорах появилась бы помеха в виде горизонтальной полосы (иногда нечто подобное видно на телевизорах в старых фильмах) . В стандарте США - 60 Гц, отсюда и пошла такая частота в мониторах. Но всё равно, действительно, на больших телевизорах, а также на мониторах, которые намного ближе к глазу, мерцание ярких участков заметно, поэтому до перехода на ЖК и плазмы, в больших ЭЛТ-телевизорах искусственно увеличивали частоту до 100 Гц, а в не совсем старых ЭЛТ-мониторах частоту можно было выбирать.
На ЖК особого смысла в увеличении частоты уже нет - там каждая точке сохраняет состояние, пока не придёт сигнал на изменение. Хотя крутые компьютерные игроки могут с этим не согласиться. Вообще, развертка (попросту говоря - это рисование кадра на экране ТВ) бывает не только черезстрочная, но и прогрессивная, то есть кадр рисуется не через строку полями, а весь сразу. Такая картинка лучше для глаз, но есть проблемы с передачей сигнала, так как раньше это требовало более широкой полосы для сигнала, а сейчас - большей скорости цифрового потока. Поэтому сильно увеличивать частоту нельзя. Кстати, увеличение частоты до 100 Гц на ТВ иногда вызывало новые проблемы: например, бегущая строка двоилась.
Кроме того, есть ещё проблемы с плавностью движения. При частоте меньше 20-25 Гц можно забыть о плавности движений: это можно иногда наблюдать на камерах видеонаблюдения, которые работают на частоте 15 Гц (часто и меньше)- тут уже ради экономии места на винчестерах. Но и при увеличении частоты, как ни странно, тоже возникают проблемы с движениями объектов, но теперь уже из-за того, что видеосигнал сейчас кодируется в цифровую форму, и тут туго приходиться разработчикам кодеков - программ для кодирования видео в цифровой формат. Кроме того, увеличение частоты требует увеличения производительности процессоров устройств, как кодирующих, так и декодирующих. Учитывая, что на современных телевизорах проблем с мерцанием нет, с частотой видео особо не экспериментируют: 25(30) Гц для черезстрочной развертки, и 50(60) для прогрессивной. Правда, применение слова "развёртка" для полностью цифрового тракта (от видеокамеры до экрана телевизора) не совсем корректно, его продолжают применять, потому что избавить цифровые форматы от аналогового наследства пока не удалось - надо обеспечивать совместимость со старыми аппаратами.

Кадровая частота , частота кадросмен (англ. Frames per Second (FPS), Frame rate , Frame frequency ) - количество сменяемых кадров за единицу времени в компьютерных играх, телевидении и кинематографе. Понятие впервые использовано фотографом Эдвардом Майбриджем , осуществлявшим эксперименты по хронофотографической съёмке движущихся объектов несколькими фотоаппаратами последовательно. Общепринятая единица измерения - кадры в секунду .

Кадровая развёртка - вертикальная составляющая телевизионной развёртки, применяющейся для разложения изображения на элементы и его последующего воспроизведения. Развёртка может быть механической или электронной. В более узком смысле кадровая развёртка - часть электронной схемы передающей камеры, телевизионного приёмника или монитора компьютера, осуществляющая разложение изображения или его воспроизведение в вертикальном направлении. Чаще всего это понятие употребляется применительно к устройствам, использующим электронно-лучевую трубку для формирования последовательности кадров телевизионного изображения с заданной частотой. Однако, понятие кадровой развёртки применимо и к устройствам с полупроводниковыми матрицами и экранами. Выражается в Герцах (Гц, Hz).

Никогда не путайте два этих понятия т.к. это немного разные вещи. Чтобы вы еще чётче смогли понять разницу – вот упрощение: Вы сможете посмотреть видеофайл с частотой кадров 60fps и на экране с развёрткой 50Гц.

Чтобы глубже понять в чём различия Кадровой частоты и Кадровой развёртки окунёмся в историю.
Давным-давно, когда телевидение было аналоговым, а экраны телевизора небольшими сигнал изображения передавался по воздуху или проводам. И был придуман эффективный и простой способ уменьшить затраты на его передачу.

Чересстрочная развёртка - метод телевизионной развёртки, при котором каждый кадр разбивается на два полукадра (или поля), составленные из строк, выбранных через одну. В первом поле развёртываются и воспроизводятся нечётные строки, во втором - чётные строки, располагающиеся в промежутках между строками первого поля.

Поэтому Кадровая развертка (или, что более точнее отражает суть “частота мерцания экрана”) это сколько таких кадров или полукадров ваш экран может отобразить за секунду. Но это было давно и актуально уже только для устаревших типов экранов ЭЛТ и с некоторым натяжением для плазменных экранов.

В современном мире господствуют жидкокристаллические экраны, поэтому они наиболее близко подошли к частоте смены кадров: частота обновления ЖК экрана это частота с которой на матрицу монитора подаются сигналы об изменении цвета пикселей. Если опять же упрощать: видеофайл с частотой кадров 60fps на экране 50 Гц будет показан с потерями.


Или обратный пример: современные видеокарты способны выдавать картинку до 400 Гц. Представьте: вы купили ПК вот с такой картой. А монитор у вас выдает максимум 75Гц. Получается Ваш монитор передаёт вам далеко не всё что на него передаёт видеокарта.

Даже если 15 кадров в секунду и достаточно для создания иллюзии движения, то для создания «эффекта погружения» нужно больше кадров. Визуальные исследования показали, что даже если нельзя различить отдельных изображений, частота кадров порядка 60-80 делает видео более реалистичным, усиливая четкость и увеличивая плавность движений.
более высокая частота кадров уменьшает количество визуальных артефактов движения - особенно это заметно при просмотре в кино. Движущиеся объекты могут иметь, например, стробоскопический эффект.

Частоты киносъёмки и кинопроекции

• 16 - стандартная частота съёмки и проекции немого кинематографа;
• 18 - стандартная частота съёмки и проекции любительского формата «8 Супер»;
• 23,976 - частота телекинопроекции в американском стандарте разложения 525/60, применяемая для интерполяции без потерь;
• 24 - общемировой стандарт частоты киносъёмки и проекции;
• 25 - частота киносъёмки, применяемая при производстве телефильмов и телерепортажей для перевода в европейский стандарт разложения 625/50;
• 29,97 - точная кадровая частота цветного телевизионного стандарта NTSC;
• 30 - частота киносъёмки раннего варианта широкоформатной киносистемы «Tодд-AO»;
• 48 - частота съёмки и проекции по системе IMAX HD;
• 50 - частота полукадров европейского стандарта разложения. Используется в электронных камерах для ТВЧ;
• 59,94 - точная полукадровая частота цветного телевизионного стандарта NTSC;
• 60 - частота киносъёмки в американском стандарте ТВЧ и системе «Шоускан» (англ. Showscan).

Даже Apple представила мобильные устройства с дисплеями в 120Гц – то наверное не стоит брать телевизор на 50-60Гц когда рядом стоит на 100Гц.

1. Развертка обеспечивает плавное изображение, четкую раскадровку движущихся объектов.
2. Разрешение обеспечивает реалистичную прорисовку каждого кадра, когда можно рассмотреть все детали, точно передается цвет, движение воды или людей.
3. Выбирая, какая модель экрана лучше, стоит анализировать все ключевые характеристики в совокупности, чтобы и разрешение экрана, и частота обновления кадров были на уровне.

Влияние частоты на зрение.

В ЖК мониторах, свет возникает в лампах подсветки, которые в любом случае имеют частоту выше 150 Гц. Для LCD мониторов хоть и указывается частота обновления, она означает скорость смены картинки самой TFT матрицы.
ЖК мониторы с LED подсветкой, в частности дешёвые, для регуляции яркости используют - изменение частоты мерцания диодов посредством ШИМ, что иногда приводит к видимому морганию. Это вызывает дополнительную усталость для глаз. Тут 2 варианта – либо увеличивать яркость в большую сторону, нагружая глаза, либо уменьшать, тоже нагружая глаза морганием. Лучше выбрать золотую середину - максимальное, комфортное значение яркости.

Для активных затворных 3D очков и некоторых пассивных, используются ЖК матрицы с частотой обновления ~120Гц, по 60Гц для каждого глаза. Данные мониторы/TV можно использовать на частоте 120 Гц и без очков, что идеально подойдёт игровым энтузиастам, так как количество реальных кадров в секунду будет в два раза выше стандартных 60 к/c. Также в них используются специальные лампы или диоды с повышенной частотой работы, что значительно меньше нагружает глаза. Встретить мерцание на данных мониторах - практически невозможно, но и запас яркости ламп подсветки они имеют значительный.

Популярные видеохостинги, в том числе YouTube, вводят поддержку потокового воспроизведения видео высокого качества на скорости 60fps. Поэтому убедиться в преимуществах такого типа видео вы можете прямо сейчас:

Резюмируя вышесказанное

Когда впервые появились компакт диски, многие критиковали их за то, что музыка стала слишком чистой и отсутствовал характерный звук виниловой пластики. Это очнеь похоже на ситуацию с высокой частотой кадров (далее: HFR). Проще говоря, низкой частоте кадров всегда найдется применение, но использование HFR предпочтительней т.к. всегда можно вернуться к более низкой частоте. Однако, как уже говорилось выше не везде необходимо использование HFR, так что со временем, технология может просто стать инструментом подобно тому, как сейчас используют угол затвора.
Огромный шаг был сделан и в отношении разрешения - с развитием 4к кино - что тоже заслуживает детального рассмотрения и исследования. Но в конечном счете, наши глаза получают изображение окружающей среды с бесконечным количеством кадров, бесконечным разрешением, в 3D; наш мозг обрабатывает получаемую информацию и превращает либо в видео, либо в отдельные кадры. Более высокая частота, 4к+ разрешение все больше и больше приближают нас к отражению реальности в кино.

Недавно вышел фильм Питера Джэксона «Хоббит», снятый при 48 кадрах в секунду (что в 2 раза больше стандарта киношной съемки в 24). Питер тогда сказал:
«Многие кинокритики холодно отнесутся к отсутствию размытие при движении и стробоскопическим артефактам, но вся наша съемочная команда-многие из которых являются экспертами в кино –после выхода фильма поддерживают меня. К новой частоте кадров быстро привыкаешь и начинаешь воспринимать более естественно. Это похоже на то время, когда CD-диски вытеснили виниловые пластинки. Я считаю что то же самое будет в кино и мы очень быстро приближаемся к тому моменту, когда фильмы с высокой частотой кадров будут выпускаться массово.»

Но есть и другой взгляд на эту ситуацию. Например, Найм Сезерлэнд (Naim Sutherland) так относится к высокой частоте кадров:
«Цель кинематографа не в том, чтобы зеркально отразить нашу реальность или детально показать ее. Я, например, хочу создать небольшую физическую связь между вами и моими фильмами. Я хочу погрузить зрителя в мир самой истории, чтобы он поверил в нее и забыл о себе, своей жизни и был только с фильмом наедине.
Не показывая достаточно информации визуально, мы заставляем мозг работать и самому заполнять пробелы информации… что еще больше погружает зрителя в фильм. И это является частью того, когда зритель смеется, плачет, или пугается.»

К аким бы качественным ни казалось воспроизведение видео, его всегда можно улучшить. Способов оптимизации видео существует довольно много, но одним из самых важных является настройка плавности. Причины, по которым воспроизведение может показаться недостаточно плавным, могут быть различны, но, как правило, это связано с недостатками производительности компьютера и его графической подсистемы, неправильным порядком чередования полей интерлейсного видео, а также несовпадением частоты кадров и частоты обновления экрана.

Большинство видеофайлов, которое сейчас можно скачать в интернете, имеют частоту 24 FPS . Этот стандарт был принят ещё в 1932 году как компромисс между качеством воспроизведения и расходом киноплёнки. Воспроизведение видео с частотой 24 кадра в секунду можно было бы сделать более плавным, если снизить частоту обновления экрана до 24 Гц . Но сделать это можно только для экранов телевизоров, если же вы откроете настройки монитора компьютера или ноутбука, скорее всего доступными окажутся только два параметра: 50 Гц и 60 Гц . Дисплеи с поддержкой 24p встречаются редко, но если ваш монитор является одним из них, считаете, что вам повезло.

А вот что делать всем остальным? Пойти обратным путём. Если частоту обновления монитора нельзя снизить до частоты кадров видео, то увеличить частоту кадров видео до существующей частоты обновления экрана очень даже возможно. Как?

Методом интерполяции соседних кадров. Суть его заключается в добавлении в видеоряд промежуточных кадров, сгенерированных на основе двух «настоящих» соседних кадров. Для этого мы предлагаем использовать специальную программу или сокращенно SVP . Принцип её работы хорошо демонстрирует рисунок, взятый с официального сайта проекта.

Главное преимущество этой программы в том, что она не нуждается в дополнительных настройках, а поэтому может быть использована даже новичками. SVP включает в себя два основных модуля: SVPflow и SVP Manager . Первый модуль отвечает за расчёт и добавление кадров в видеопоток, второй обеспечивает доступ к настройкам параметров программы. Скачать полную (не Core) версию пакета можно с официального сайта www.svp-team.com/wiki/Download/ru . Для корректной работы SVP вам также понадобится видеоплеер с поддержкой внешних фильтров DirectShow . Лучше всего для этих целей подойдет 32-разрядный(!) Media Player Classic Home Cinema (MPC-HC) . По умолчанию MPC-HC уже входит в инсталляционный пакет SVP, поэтому самым разумным будет установить его стандартную версию с теми параметрами, которые предлагает мастер и не мучиться впоследствии с настройками фильтров. Компонент рендер MadVR для работы SVP не является обязательным, но можно отметить и его.

Если MPC-HC уже установлен

Если у вас уже имеется Media Player Classic Home Cinema , галочку в окне мастера установщика SVP можно снять, но при этом сам плеер придётся немного настроить, в частности, добавить в него компоненты ffdShow и . Для этого переходим в настройки плеера,

В левой колонке находим «Внешние фильтры» , жмём «Добавить».

И в открывшемся окошке выбираем «ffdshow raw video filter» .

Возвращаемся в окно настроек и устанавливаем для добавленного фильтра галочку «Предпочесть» . Для добавления открываем в MPC-HC любой видеофайл, переходим в системный трей, находим там значок ffdshow и двойным кликом по нему открываем настройки .

Отыскиваем в левой колонке пункт и отмечаем его галочкой.

Если же MPC-HC устанавливался вместе с SVP , ничего настраивать не нужно. SVP достаточно умна и все необходимые настройки производит сама с учетом конфигурации конкретного компьютера, и чтобы преобразовать видео 24 FPS в 60 FPS , достаточно просто запустить в MPC-HC на воспроизведение любой видеофайл. При этом в нижней левой части окна плеера у вас должна появиться строка «SVP: Воспроизведение 23.976 * (18:7) = 61.653 fps Автоподрезка: » .

У вас соотношение сторон и FPS могут отличаться, но это не важно. Если такая строка появилась, считайте что всё сделано правильно и плавность воспроизведения вам обеспечена.

Что касается настроек самой SVP, они вам не понадобятся. Впрочем, ознакомиться с ними всё же стоит, только менять ничего не нужно, разве что вы точно знаете, к чему приведут ваши действия.

Возможно, у наших читателей уже возник вопрос, а не скрывается за всем этим какой-то подвох? Уж слишком всё просто. Нет, подвоха здесь нет никакого, однако алгоритм интерполяции SVP не лишён определённых недостатков.

Во-первых , это повышенная нагрузка на центральный процессор на всём протяжении просмотра видео. Объясняется это тем, что расчёт дополнительных кадров и встраивание их в видеоряд программа производит на лету. Во-вторых , при просмотре видео, содержащего сцены с быстродвижущимися объектами, иногда могут проявляться незначительные артефакты в виде туманных ореолов, чьи размытые контуры напоминают перемещающийся объект. И всё же на фоне всех преимуществ, которых даёт использование SVP, эти недостатки кажутся весьма незначительными.