Что такое обработка движения?

Что такое обработка движения?

Как человек, который провел бесчисленное количество часов за просмотром спортивных состязаний на разных устройствах и в разных настройках, я могу с уверенностью сказать, что сглаживание движения — это палка о двух концах. С одной стороны, он может сделать динамичные действия невероятно плавными и плавными, что особенно привлекательно при просмотре спортивных состязаний или динамичных сцен в фильмах. Однако при плохой реализации результаты могут быть неудовлетворительными из-за переизбытка цифровых артефактов, которые ухудшают общее впечатление от просмотра.


Обработка движения дисплея — один из самых сложных для понимания аспектов видео, но его легче всего увидеть, когда он выполняется неправильно. Производители телевизоров и проекторов прилагают огромные усилия, чтобы их дисплеи максимально эффективно обрабатывали движение. Так как же создается движение в видео, почему иногда оно выглядит не так, как надо, и что можно сделать, чтобы его улучшить?

Читайте дальше, чтобы узнать все, что вам нужно знать об обработке движений.

Что такое кино и видео движение?

Фильмы и видеоролики создаются аналогичным методом: захватывается последовательность неподвижных кадров или изображений, которые быстро отображаются. Из-за постоянства зрения нашего мозга эти отдельные изображения кажутся нам непрерывным движением. Независимо от того, смотрите ли вы старомодный зоотроп или современный OLED-телевизор, основная концепция остается неизменной.

Когда дело доходит до фильмов, движение создается путем физического продвижения кадров пленки через камеру. С другой стороны, видео захватывает отдельные изображения в виде полей на датчике. Эти захваченные изображения можно отображать с помощью традиционного кинопроектора для фильмов, тогда как в настоящее время их обычно показывают на телевидении или видеопроекторе.

Независимо от того, как фиксируется или отображается движение, существуют ограничения в обработке обоих.

Каковы ограничения при съемке движения?

Что такое обработка движения?

Первоначально, на заре кинематографа, не существовало общепринятой скорости кадров. Однако 18 кадров в секунду (fps) обеспечивали довольно плавное изображение движения. Когда на сцену вышел звук, стало крайне важно стандартизировать частоту кадров для синхронного воспроизведения звука. Следовательно, частота кадров 24 кадра в секунду была принята в качестве отраслевой нормы.

По сути, этот метод обеспечивал баланс: он был достаточно быстрым, чтобы поддерживать достойное качество звука, но достаточно медленным, чтобы избежать ненужного расхода дорогостоящей пленки. Несмотря на широко распространенный кинематографический стиль, он не лишен недостатков. При частоте 24 кадра в секунду вы можете столкнуться с мерцанием и размытием изображения во время быстрых действий, а панорамирование камеры может выглядеть прерывистым или неравномерным.

Еще в раннюю эпоху видео сигналы были чересстрочными и передавались в формате PAL (линия с чередованием фаз) со скоростью 50 раз в секунду в Великобритании и Европе, тогда как NTSC (Комитет национальной телевизионной системы) использовался со скоростью 60 раз в секунду в США. Штаты и Япония. Это несоответствие в частоте обновления напрямую связано с особенностями электрических систем, распространенных в этих регионах.

Объединение переплетенных полей в прогрессивный поток может дать либо 25 кадров в секунду (fps), либо 30 кадров в секунду, в зависимости от используемого телевизионного стандарта. Это не было большим улучшением по сравнению с фильмом со скоростью 24 кадра в секунду, и часто возникали аналогичные проблемы. Сегодня видео обычно записывается со скоростью 50 или 60 кадров в секунду, что обеспечивает заметно более плавное движение с меньшим эффектом мерцания, размытия или дрожания.

Между прочим, как и кино, мир видеоигр претерпел аналогичную эволюцию. От несколько прерывистых движений со скоростью 25 или 30 кадров в секунду они перешли к более плавному движению с частотой кадров не менее 50 или 60 кадров в секунду на современных ПК и консолях.

Каковы ограничения при отображении движения?

При проецировании физических фильмов возникает раздражающее мерцание при частоте 24 кадра в секунду. Чтобы решить эту проблему, внутри проектора установлено вращающееся зеркало. Это зеркало повторяет каждый кадр, эффективно удваивая или даже утраивая частоту кадров. Это не только сводит к минимуму мерцание, но и сохраняет аутентичный вид пленки.

При обсуждении телевизоров и видеопроекторов проблемы уникальны и в основном связаны с процессом генерации изображения. Независимо от того, телевизор ли это (плазма, ЖК-дисплей или OLED) или проектор (ЖК-дисплей, DLP или LCoS), все они используют метод, известный как «выборка и хранение». Этот метод предполагает сохранение каждого кадра в памяти, отображение всего сохраненного изображения на протяжении периода обновления устройства. Это может привести к размытию движущихся объектов или прерывистому движению во время поворота камеры, даже если контент изначально снимается с более высокой частотой кадров, например 50 или 60 кадров в секунду.

В большинстве случаев OLED-телевизоры и DLP-проекторы известны своим превосходством в управлении движущимися изображениями благодаря более высокой скорости реакции. Это приводит к сокращению периода хранения кадра, что приводит к меньшему количеству артефактов, связанных с движением. С другой стороны, ЖК-телевизоры и проекторы, использующие технологию LCoS (жидкий кристалл на кремнии), имеют тенденцию сохранять кадры в течение более длительного времени, что делает их менее эффективными, когда дело доходит до плавной обработки движения.

Как можно улучшить обработку движений?

Что такое обработка движения?

Как энтузиаст технологий, я всегда в восторге от достижений современных телевизоров и проекторов, особенно когда дело касается улучшения качества изображения. Одной из инновационных особенностей является дублирование кадров, напоминающее традиционные кинопроекторы. Этот метод увеличивает частоту кадров со стандартных 24 кадров в секунду до 48 кадров в секунду, 72 кадров в секунду или даже выше, эффективно устраняя нежелательное мерцание. Тем не менее, он сохраняет подлинное кинематографическое ощущение движения, сохраняя нетронутой суть кинематографического качества.

Другая иногда используемая функция называется «вставка черного кадра» (BFI). Это работает путем создания черной рамки между каждым реальным кадром сигнала — либо путем мерцания (стробирования) подсветки на ЖК-телевизоре, либо путем фактической вставки черных рамок в случае OLED-телевизоров. Этот подход может помочь уменьшить постоянное размытие на быстродвижущихся объектах, не теряя при этом качества кинофильма при 24 кадрах в секунду. Обратной стороной является то, что некоторые люди видят мерцание на ЖК-телевизорах, а добавление черных рамок снижает общую яркость. Это не проблема для контента со стандартным динамическим диапазоном (SDR), но ее лучше избегать при просмотре материала с расширенным динамическим диапазоном (HDR).

Проще говоря, термин, обычно используемый для наиболее широко известного улучшения фильма, — это «сглаживание движения», но его следует правильно называть «интерполяцией кадров». Этот метод включает в себя экранный анализ двух последовательных кадров и предсказание (или оценку), как будет выглядеть промежуточный кадр. Это похоже на то, как масштабирование повышает разрешение изображения, угадывая необходимые дополнительные пиксели.

Количество дополнительных кадров, вставленных между реальными кадрами, может меняться в зависимости от частоты обновления дисплея, но часто оно служит для повышения плавности движения и минимизации размытия, ореолов или заиканий. Со временем сглаживание движения значительно изменилось, и теперь в нем используется искусственный интеллект (ИИ) для более интеллектуальных прогнозов.

Когда следует использовать сглаживание движения?

Многие киноэнтузиасты решительно выступают против сглаживания движения во время просмотра фильмов, утверждая, что оно сохраняет кинематографическую целостность и позволяет избежать «эффекта мыльной оперы» — явления, когда вставляются дополнительные кадры, чтобы содержание фильма выглядело не как традиционный фильм, а как видео. Однако эта точка зрения упускает из виду тот факт, что собственный контент с частотой 24 кадра в секунду может выглядеть более прерывистым на домашнем телевизоре по сравнению с кинопроектором, и что разумное использование сглаживания движения может эффективно уменьшить эту прерывистость, не вызывая эффекта мыльной оперы.

При просмотре фильмов на телевизоре попробуйте поэкспериментировать с настройками обработки движения, чтобы определить, что подходит вам лучше всего. Возможно, вы захотите сначала отключить все сглаживание движения, чтобы проверить, не беспокоит ли небольшое дрожание. Если да, измените настройку на «Минимум» или «Низкий» и посмотрите, насколько вам это удобно. Разные люди по-разному реагируют на обработку движения, и каждый телевизор по-разному управляет движением, поэтому очень важно не торопиться и выбрать то, что кажется вам наиболее естественным. Однако мы редко обнаруживаем, что телевизор работает оптимально с чем-либо, кроме минимального сглаживания движения.

Тем, кто вырос, играя в видеоигры, возможно, не надоест сглаженное движение в фильме, но заядлым геймерам рекомендуется отключить сглаживание движения во время игровых сессий. Это связано с тем, что дополнительная обработка часто приводит к заметному увеличению задержки ввода, из-за чего игра становится менее отзывчивой и более медленной.

При просмотре спортивных состязаний сглаживание движения, по-видимому, дает наибольшее преимущество из-за быстрых движений. Хаотичный характер многих видов спорта, когда мячи быстро движутся, а камеры быстро меняют направление, иногда может усложнять обработку движений дисплея. Добавляя дополнительные кадры, сглаживание движения улучшает четкость движения за счет уменьшения размытия и увеличения воспринимаемой детализации, а также минимизирует дрожание во время поворота камеры.

И наоборот, беспорядочные движения, распространенные в спорте, могут создать сложную дилемму для систем обработки движений, что иногда приводит к необычным искажениям или артефактам при изображении спортсменов и зрителей. В отличие от фильмов, которые часто снимаются со скоростью 24 кадра в секунду, спортивные видеоролики обычно транслируются со скоростью 50 или 60 кадров в секунду, что снижает воспринимаемый эффект дрожания. Как и в случае с фильмами, рекомендуется настроить индивидуальные настройки обработки движения вашего телевизора или проектора, чтобы найти то, что лучше всего подходит для вашего личного просмотра.

Есть ли еще какие-либо недостатки у сглаживания движения?

Что такое обработка движения?

Давайте углубимся в еще один аспект сглаживания движения, который мы обсуждали ранее — проблему артефактов. Эта проблема, наряду с «эффектом мыльной оперы» и большей задержкой ввода, является важным моментом, который следует учитывать при оценке влияния сглаживания движения.

Эффективность любого сглаживания движения во многом будет зависеть от сложности алгоритмов интерполяции и вычислительной мощности дисплея. В наши дни сглаживание движения известных брендов зачастую очень эффективно благодаря интерполяции с улучшенным искусственным интеллектом и достаточной вычислительной мощности, чтобы гарантировать сведение артефактов к абсолютному минимуму.

Однако, когда сглаживание реализовано плохо, либо из-за менее эффективных алгоритмов интерполяции, либо из-за недостаточной вычислительной мощности, движение может страдать от таких артефактов, как ореолы, цифровой шум на заднем плане или размытие по краям движущихся объектов, а также заикание при панорамировании камеры. В результате плохое сглаживание движения может быть хуже, чем присущая дисплею обработка движений, особенно на современных огромных экранах.

В качестве исследователя я подчеркивал важность персонализации настроек сглаживания движения в соответствии с вашими визуальными предпочтениями. К сожалению, каждый производитель реализует эту функцию по-своему и использует для нее разную терминологию. Однако потраченное время на понимание возможностей управления вашим дисплеем определенно принесет полезные результаты.

Повышает ли более высокая частота кадров обработку движения?

С моей точки зрения, по мере увеличения скорости отображения изображений появляется плавный поток движения. Этот принцип лежит в основе сглаживания движения — речь идет о вставке дополнительных кадров для создания более плавного впечатления. Однако эти добавленные кадры по сути являются обоснованными догадками, и даже самые лучшие реализации могут непреднамеренно привести к нежелательным артефактам.

В моем анализе повышение частоты кадров контента, с которым я работаю, дает массу информации. Это означает, что движение в кадре становится заметно более плавным и сложным благодаря повышенной детализации.

Были предприняты попытки снимать фильмы с более высокой частотой кадров, например, «Хоббит» снимается со скоростью 48 кадров в секунду (fps) и «Человек-Близнецы» снимается со скоростью 120 кадров в секунду. Однако реакция на эти фильмы с более высокой частотой кадров была в лучшем случае неоднозначной. Хотя движение кажется более плавным, отсутствует характерный вид традиционного фильма со скоростью 24 кадра в секунду, в результате чего этим фильмам не хватает того необходимого кинематографического качества, которое они когда-то имели.

В современных играх, особенно на таких консолях, как PlayStation 5 и Xbox Series X, более высокая частота кадров значительно улучшила игровой процесс. Благодаря этим новым системам, а также дисплеям, совместимым с HDMI 2.1, способным обрабатывать 4K со скоростью до 120 кадров в секунду, игры теперь обеспечивают невероятно плавное, детальное и динамичное движение. Многие телевизоры также поддерживают технологию переменной частоты обновления (VRR), которая регулирует частоту кадров в зависимости от игровых действий, что обеспечивает плавное воспроизведение без разрывов кадров или других мешающих артефактов движения.

Перспективной областью применения технологии высокой частоты кадров (HFR) является прямая трансляция спортивных трансляций, хотя мы пока только царапаем поверхность. Однако проблема возникает из-за увеличения объема данных, которые необходимо передать или передать в потоковом режиме, поскольку повышение частоты кадров удваивает объем данных.

Улучшенные методы сжатия могут значительно уменьшить размеры данных, делая их более управляемыми. Запись спортивных состязаний, таких как футбол или теннис, с высокой частотой кадров (HFR) 120 кадров в секунду обеспечивает исключительные впечатления от просмотра благодаря превосходным возможностям обработки движения. Это обеспечивает невероятно детализированное движение мяча, естественные действия игроков и исключительно плавные маневры камеры. Наблюдение за спортивными событиями в прямом эфире в разрешении 4K, расширенном динамическом диапазоне (HDR) и HFR почти так же захватывающе, как и просмотр, особенно на большом экране.

Смотрите также

2024-11-06 14:38