Billedhastighed - Frame rate

Billedhastighed (udtrykt i billeder pr. sekund ellerFPS) er denfrekvens(hastighed), hvormed på hinanden følgendebilleder(rammer) tages eller vises. Udtrykket gælder ligeledesfilm-ogvideokameraer,computergrafikogmotion capture-systemer. Billedhastighed kan også kaldesbilledfrekvens og udtrykkes ihertz. Billedhastighed i elektroniske kameraspecifikationer kan referere til den maksimalt mulige hastighed, hvor andre indstillinger (f.eks. Eksponeringstid) i praksis kan reducere frekvensen til et lavere tal.

Menneskelig vision

Den tidsmæssige følsomhed og opløsning af menneskeligt syn varierer afhængigt af visuel stimulans type og karakteristika, og det er forskelligt mellem individer. Det menneskelige visuelle system kan behandle 10 til 12 billeder i sekundet og opfatte dem individuelt, mens højere hastigheder opfattes som bevægelse. Moduleret lys (f.eks. En computerskærm ) opfattes som stabilt af de fleste deltagere i undersøgelser, når frekvensen er højere end 50 Hz. Denne opfattelse af moduleret lys som konstant er kendt som flimmerfusionstærsklen . Men når det modulerede lys er uensartet og indeholder et billede, kan flimmerfusionstærsklen være meget højere i hundredvis af hertz. Med hensyn til billedgenkendelse har det vist sig, at folk genkender et bestemt billede i en ubrudt serie af forskellige billeder, der hver især varer så lidt som 13 millisekunder. Visionsbestandighed tegner sig undertiden for meget kort enkelt-millisekund visuel stimulus med en opfattet varighed på mellem 100 ms og 400 ms. Flere stimuli, der er meget korte, opfattes undertiden som en enkelt stimulus, såsom et 10 ms grønt lysglimt umiddelbart efterfulgt af et 10 ms rødt lysglimt, der opfattes som et enkelt gult lysglimt.

Film og video

Tavse film

Tidlige stumfilm havde angivet billedhastigheder alt fra 16 til 24 billeder i sekundet (fps), men da kameraerne blev håndsvinget, ændrede frekvensen sig ofte under scenen for at passe til stemningen. Projektionister kan også ændre billedhastigheden i teatret ved at justere en reostat, der styrer spændingen, der driver den filmbærende mekanisme i projektoren . Filmselskaber havde ofte til hensigt, at teatre skulle vise deres stumfilm ved højere billedhastigheder, end de blev filmet på. Disse billedfrekvenser var nok til følelsen af ​​bevægelse, men det blev opfattet som en ryk bevægelse. For at minimere det opfattede flimmer brugte projektorer dobbelt- og triplebladede skodder , så hver ramme blev vist to eller tre gange, hvilket øgede flimmerhastigheden til 48 eller 72 hertz og reducerede belastning af øjnene. Thomas Edison sagde, at 46 billeder i sekundet var det minimum, der var nødvendigt for øjet til at opfatte bevægelse: "Noget mindre vil belaste øjet." I midten til slutningen af ​​1920'erne steg billedhastigheden for stumfilm til mellem 20 og 26 FPS.

Lydfilm

Da lydfilm blev introduceret i 1926, blev variationer i filmhastighed ikke længere tolereret, da det menneskelige øre er mere følsomt end øjet for ændringer i frekvens. Mange teatre havde vist stumfilm ved 22 til 26 FPS, hvorfor industrien valgte 24 FPS til lydfilm som et kompromis. Fra 1927 til 1930, da forskellige studios opdaterede udstyr, blev hastigheden på 24 FPS standard for 35 mm lydfilm. Ved 24 FPS bevæger filmen sig gennem projektoren med en hastighed på 456 millimeter (18,0 in) i sekundet. Dette tillod enkle to-bladede skodder at give en projiceret billedserie med 48 pr. Sekund, hvilket opfyldte Edisons anbefaling. Mange moderne 35 mm filmprojektorer bruger tre-bladede skodder til at give 72 billeder i sekundet-hver ramme blinker tre gange på skærmen.

Animation

Denne animerede tegneserie af en galoperende hest vises med 12 tegninger i sekundet, og den hurtige bevægelse er på kanten af ​​at være uanstændigt rykvis.

I tegnet animation skydes bevægende karakterer ofte "to -to", det vil sige, at der vises en tegning for hver to filmrammer (som normalt kører med 24 billeder i sekundet), hvilket betyder, at der kun er 12 tegninger i sekundet. Selvom billedopdateringshastigheden er lav, er flydende tilfredsstillende for de fleste motiver. Men når et tegn er påkrævet for at udføre en hurtig bevægelse, er det normalt nødvendigt at vende tilbage til at animere "on ones", da "toer" er for langsomme til at formidle bevægelsen tilstrækkeligt. En blanding af de to teknikker holder øjet narret uden unødvendige produktionsomkostninger.

Animation for de fleste " lørdag morgen tegnefilm " blev produceret så billigt som muligt og blev oftest optaget på "treer" eller endda "firer", altså tre eller fire billeder pr. Tegning. Dette oversætter til henholdsvis kun 8 eller 6 tegninger i sekundet. Anime tegnes også normalt på treer.

Moderne videostandarder

På grund af netfrekvensen for elektriske net blev analog tv -udsendelse udviklet med billedhastigheder på 50 Hz (det meste af verden) eller 60 Hz (Canada, USA, Japan, Sydkorea). Frekvensen af ​​elnettet var ekstremt stabil, og derfor var det logisk at bruge til synkronisering.

Indførelsen af ​​farve-fjernsynsteknologi gjorde det nødvendigt at sænke denne 60 FPS-frekvens med 0,1% for at undgå " prikgennemgang ", en visningsartefakt, der vises på ældre sort-hvide skærme, der vises på stærkt farvemættede overflader. Det viste sig, at ved at sænke billedhastigheden med 0,1%blev den uønskede virkning minimeret.

Fra 2021 er videotransmissionsstandarder i Nordamerika, Japan og Sydkorea stadig baseret på 60 / 1.001 ≈ 59,94 billeder i sekundet. Der bruges typisk to billedstørrelser: 1920 × 1080 ("1080i") og 1280 × 720 ("720p"). Forvirrende er sammenflettede formater sædvanligvis angivet til 1/2 af deres billedhastighed, 29,97 FPS, og fordobler deres billedhøjde, men disse udsagn er rent tilpassede; i hvert format produceres 60 billeder i sekundet. En opløsning på 1080i producerer 59,94 1920 × 540 billeder, der hver presses til halv højde i den fotografiske proces og strækkes tilbage for at fylde skærmen ved afspilning i et fjernsyn. 720p -formatet producerer 59,94 1280 × 720p billeder, ikke klemt, så ingen ekspansion eller klemning af billedet er nødvendig. Denne forvirring var branchedækkende i de tidlige dage med digital videosoftware, hvor meget software blev skrevet forkert, og koderne troede, at der kun var forventet 29,97 billeder hvert sekund, hvilket var forkert. Selvom det var rigtigt, at hvert billedelement blev pollet og kun sendt 29,97 gange i sekundet, blev pixelplaceringen umiddelbart under det ene pollet 1/60 sekund senere, en del af et helt separat billede for det næste 1/60 sekunders billede .

Film, med dens oprindelige 24 FPS -hastighed, kunne ikke vises uden den nødvendige nedtrapningsproces , hvilket ofte fører til "judder": For at konvertere 24 billeder i sekundet til 60 billeder i sekundet gentages hver ulige ramme, afspilles to gange, mens hver lige ramme er tredoblet. Dette skaber ujævn bevægelse og fremstår stroboskopisk. Andre konverteringer har lignende ujævn rammefordobling. Nyere videostandarder understøtter 120, 240 eller 300 billeder i sekundet, så billeder kan samples ensartet for standard billedhastigheder som f.eks. 24, 48 og 60 FPS film eller 25, 30, 50 eller 60 FPS video. Selvfølgelig kan disse højere billedhastigheder også vises med deres oprindelige hastigheder.

Billedhastighed i elektroniske kameraspecifikationer kan referere til den maksimalt mulige hastighed, hvor andre indstillinger (f.eks. Eksponeringstid) i praksis kan reducere frekvensen til et lavere tal.

Konvertering af billedfrekvens

Opkonvertering af billedhastighed er processen med at øge den tidsmæssige opløsning af en videosekvens ved at syntetisere et eller flere mellembilleder mellem to på hinanden følgende rammer. En lav billedhastighed forårsager aliasing , giver pludselige bevægelsesartefakter og forringer videokvaliteten. Derfor er den tidsmæssige opløsning en vigtig faktor, der påvirker videokvaliteten. Algoritmer til FRC bruges i vid udstrækning i applikationer, herunder visuel kvalitetsforbedring, videokomprimering og slow-motion videogenerering.

Video med lav billedhastighed
Video med 4 gange øget billedhastighed

Metoder

De fleste FRC-metoder kan kategoriseres i optisk flow eller kernebaserede og pixelhallucinationsbaserede metoder.

Flowbaseret FRC

Flowbaserede metoder kombinerer lineært forudsagte optiske strømninger mellem to inputrammer til omtrentlige strømninger fra målets mellemramme til inputrammerne. De foreslår også strømningsomvendelse (projektion) for mere præcis billedeformning . Desuden er der algoritmer, der giver forskellige vægte af overlappede flow vektorer afhængigt af objektdybde af scenen via et flow projektion lag.

Pixel Hallucination-baseret FRC

Pixel-hallucinationsbaserede metoder bruger deformerbar konvolvering til midterrammegeneratoren ved at erstatte optiske strømme med offsetvektorer. Der er algoritmer, der også interpolerer midterrammer ved hjælp af deformerbar foldning i funktionsdomænet. Da disse metoder imidlertid direkte hallucinerer pixels i modsætning til de flowbaserede FRC-metoder, har de forudsagte rammer en tendens til at være slørede, når der er hurtige objekter til stede.

Instrumenter

Værktøj Tilgængelighed Maksimal billedforøgelsesmultiplikator
Adobe Premiere Pro Kommerciel, 7-dages gratis prøveperiode 100
Vegas Pro Kommerciel, 30-dages gratis prøveperiode 100
AviSynth MSU Frame Rate Conversion Filter Kommerciel Ethvert positivt heltal
Avanceret billedfrekvensomformer (AFRC) Gratis Ethvert positivt heltal
Topaz Video Forbedre AI Kommerciel, 30-dages gratis prøveperiode 100
  • Adobe Premiere Pro - Adobe Premiere Pro er et kommercielt videoredigeringssoftwareprogram, der giver dig mulighed for at bremse din video ved hjælp af optisk flow og tidstilpasningseffekter til konventionelt optagede optagelser for at skabe flottere og glattere slowmotion.
  • Vegas Pro - Vegas Pro er også et kommercielt program til videoredigering. Der er også en metode til at lave slowmotion -video. For at udføre det skal du vælge bevægelsesstørrelsen i din video og procentdele af afspilningshastighed.
  • AviSynth MSU Frame Rate Conversion Filter -AviSynth MSU Frame Rate Conversion Filter er et open source- værktøj beregnet til videokonverteringsfrekvens. Det øger billedhastigheden hele tal. Det giver f.eks. Mulighed for at konvertere en video med 15 fps til en video med 30 fps.
  • Advanced Frame Rate Converter (AFRC) - Hovedfordelen ved AFRC -algoritmen er at bruge flere kvalitetsforbedringsteknikker såsom adaptiv artefaktmaskering, sort stribe behandling og okklusionssporing:
    • adaptiv artefaktmaskeringsteknik gør det muligt at gøre artefakter mindre synlige for øjnene og dermed øge integreret kvalitet af forarbejdet video;
    • sort stribe behandling gør det muligt at undgå artefakter, der sædvanligvis optræder i interpolerede rammer i tilfælde af sort stribe præsenteret nær rammekanter;
    • okklusionssporing udfører høj kvalitet restaurering af interpolerede rammer nær kanter i tilfælde af bevægelse med retning til/fra rammekanten.
  • Topaz Video Enhance AI - Topaz Video Enhance AI har Chronos AI -modellen ved hjælp af dyb læring til at øge videobilledhastigheden uden artefakter. Denne algoritme genererer nye rammer, der ofte ikke kan skelnes fra rammer, der er taget i kameraet.

Se også

Referencer

eksterne links

( Wayback maskinkopi )