FPS - Frames per Second - у перекладі з англійської означає число кадрів на секунду. Поява і розвиток телебачення неминуче поставило питання - скільки кадрів за секунду сприймає людське око? Від правильності відповіді залежить якість будь-якого відео, що переглядається.
Трохи про будову ока
Сітківка ока складається зі своєрідних паличок і колбочок, які по-різному сприймають інформацію, проте поєднують її в єдине ціле.
Палички майже не відчувають колірних відмінностей, однак здатні швидко вловлювати зміну зображення. З цієї точки зору fps паличок досить високий.
Колбочки, навпаки, відмінно розрізняють кольори, однак роблять це з меншим fps, ніж палички.
Спільно палички і колбочки складають фоторецептори ока, які відповідають за цілісність зображення, що переглядається.
Завдання обчислення максимального fps, що сприймається людським оком, ускладнюється нерівномірним розподілом фоторецепторів на сітківці ока. У центрі кількість різних рецепторів приблизно однакова, а ось ближче до країв сітківки переважають палички.
Така будова має логічне обґрунтування з точки зору природи. Ще в ті часи, коли потрібно було постійно полювати, щоб добути їжу, людині необхідно було добре вловлювати рух бічним зором. Для цього fps очі по краях сітківки збільшено природою природним чином.
Якщо ж брати до уваги прямий погляд, то значення матиме тільки загальне fps фоторецепторів, розташованих по центру сітківки ока.
Результати ранніх досліджень
Десятки вчених протягом багатьох років вивчали це питання. У підсумку були виведені мінімальні, максимальні, а також середні значення fps, які нормально сприймаються людським оком.
Будова людського ока така, що він
«запрограмований» бачити не окремі кадри, а картинку в цілому. Тобто навіть якщо показувати людині по 1 кадру в секунду протягом тривалого проміжку часу, то вона стане сприймати не окремі зображення, а загальну картину руху.
Однак таке fps досить низьке і створює стійке відчуття дискомфорту. До цього висновку прийшли кінематографісти ще за часів німого кіно. Саме тоді частота кадрів за секунду дорівнювала 16. Якщо порівняти німе кіно з сучасними картинами, то буде видно явну різницю - виникне відчуття уповільненої зйомки.
У сучасних картинах визнано загальносвітовий стандарт 24 кадри на секунду. Це fps, в якому людське око бачить загальну картину в цілком комфортних умовах. Але чи це є межею?
Сучасні значення fps
Здавалося б, якщо 24 кадри в секунду достатньо для ока, то чи є практичний сенс домагатися більшого? Виявляється, є. Сьогодні в цьому може переконатися кожен володар комп'ютера, який хоч раз грав в яку-небудь динамічну гру.
При fps рівне 24, людське око бачить не тільки загальну картину на екрані монітора, а й окремі кадри.
Ось тут-то і довелося розробникам ігор старанно, щоб з'ясувати, які ж значення оптимальні в цьому контексті.
Більш сучасні дослідження показали, що людське око бачить і сприймає зображення зі швидкістю до 60 кадрів на секунду!
У цьому випадку всі рухи на екрані монітора виходять найбільш плавними і реалістичними.
Новітні дослідження
Як відомо, більшість вчених - це люди, які не зупиняються на досягнутих результатах і проводять все нові і нові тести та експерименти. Вчені-дослідники можливостей людського ока не є винятком.
Тести проводяться наступним чином: групі людей пропонується переглянути кілька відеозаписів з різною кадровою частотою. У деякі з них у різні проміжки часу додаються кадри з дефектом - на них зображено щось зайве, що не вписується в загальну картину. Так, наприклад, групі випробовуваних показували відео, доповнене летючим об'єктом.
Більше половини учасників експерименту зуміли помітити цей об'єкт. Такий результат не викликав би здивування, якби не одне «але» - fps відео становило 220 кадрів на секунду! І, хоча ніхто не зміг розглянути, що ж саме було зображено, сам факт заперечувати неможливо - людське око може помітити окреме зображення на швидкості 220 кадрів в секунду.
Цікаві факти
Виявляється, за часів перших фільмів, кінопроектори оснащувалися ручним стабілізатором швидкості. Спеціально навчена людина крутив ручку такого кінопроектора, і саме від неї залежала швидкість зміни кадрів у фільмі.
Якщо спочатку швидкість становила 16 кадрів, то потім люди почали довільно змінювати її залежно від поведінки публіки. При показі комедійного зображення і високої активності глядачів fps збільшували до 20-30.
Але це спричинило і негативні наслідки. Під час закінчення Першої світової війни власники кінотеатрів потребували підвищення прибутку і прокручували фільми на високих швидкостях, скорочуючи підсумкову тривалість одного сеансу і збільшуючи кількість сеансів. Це призводило до того, що деякі картини просто не сприймалися людським оком. У результаті уряди деяких країн видали закони, в яких обмежувалася максимальна частота прокрутки кадрів.
Актуальність
На практиці збільшення значення fps допомагає «згладити» зображення - створити ефект безперервного руху.
Актуальність підбору значень обумовлюється метою застосування ефекту згладжування.
- Кінематограф. Для перегляду відео стандартних форматів найкомфортнішим вважається fps у 24 кадри на секунду - саме таку швидкість пропонують кінотеатри, аматорські відеозаписи та сучасні мультфільми;
- Формат IMAX. Це новий широкоформатний кінематограф, який можна зустріти у великих містах. На даному етапі розвитку кінематографа він створює максимальний ефект занурення у віртуальну реальність. Посилити його можуть тільки екрани з підтримкою 3D зображення. Хоча стандартна частота кадру таким системам цілком підходить, новітні фільми для таких екранів створюються з fps, рівним 48 кадрам на секунду;
- Комп'ютерні ігри. Для досягнення максимальної реальності зображення використовують стандартну частоту - 50 кадрів на секунду. Залежно від швидкості Інтернет-з'єднання, завантаженості серверів, а також низки інших факторів, частота ця може змінюватися як у більшу, так і в меншу сторону.
Застосування великих частот на даному етапі розвитку техніки просто не має сенсу, хоча час від часу і практикується фахівцями в різних областях.
