Bildrate

"Aktualisierungsrate" und "Burst -Rate" hier umleiten. Zur Messung der Computerleistung siehe Giga-Updates pro Sekunde. Für die Methode zur Messung der Bandbreite basierend auf der maximalen Verwendung siehe Plastbare Abrechnung. Für die Audio -Beispielrate siehe Abtastrate.

Bildrate (ausgedrückt Bilder pro Sekunde oder Fps) ist der Frequenz (Rate), bei welchen aufeinanderfolgenden Bilder (Rahmen) werden erfasst oder angezeigt. Der Begriff gilt gleichermaßen auf Film und Videokameras, Computergrafik, und Bewegungsaufnahme Systeme. Die Bildrate kann auch als die genannt werden Rahmenfrequenz, und ausdrücken in Hertz. Die Bildrate in elektronischen Kameraspezifikationen kann sich auf die maximal mögliche Rate beziehen, wobei in der Praxis andere Einstellungen (z. B. Expositionszeit) die Frequenz auf eine niedrigere Anzahl verringern können.[1]

Menschliche Vision

Weitere Informationen: Bewegungswahrnehmung

Die zeitliche Empfindlichkeit und Auflösung von menschliche Vision Abhängig von der Art und den Eigenschaften des visuellen Stimulus variiert es und unterscheidet sich zwischen Individuen. Der Mensch visuelles System Kann 10 bis 12 Bilder pro Sekunde verarbeiten und sie einzeln wahrnehmen, während höhere Raten als Bewegung wahrgenommen werden.[2] Moduliertes Licht (wie a Computeranzeige) wird von den meisten Teilnehmern an Studien als stabil wahrgenommen, wenn die Rate höher als 50 Hz ist. Diese Wahrnehmung von moduliertem Licht als stetig ist als die bekannt Flackerfusionsschwelle. Wenn das modulierte Licht jedoch ungleichmäßig ist und ein Bild enthält, kann die Flackerfusionsschwelle in Hunderten von Hertz viel höher sein.[3] Hinsichtlich BilderkennungEs wurde festgestellt, dass Menschen ein bestimmtes Bild in einer ungebrochenen Reihe verschiedener Bilder erkennen, von denen jeder nur 13 Millisekunden dauert.[4] Beharrlichkeit des Sehens Manchmal verantwortlich für sehr kurze visuelle Stimulus mit Einzelmillisekunden mit einer wahrgenommenen Dauer zwischen 100 ms und 400 ms. Mehrere Stimuli, die sehr kurz sind, werden manchmal als einzelner Reiz wahrgenommen, wie z.[5]

Film und Video

Stummfilme

Frühzeitig Stummfilme hatte die Bildraten zwischen 16 und 24 Frames pro Sekunde (FPS) angegeben,[6] Aber da die Kameras von Hand überschritten wurden, änderte sich die Rate während der Szene oft, um die Stimmung anzupassen. Projektionisten könnten auch die Bildrate im Theater ändern, indem sie a anpassen Rheostat Steuern der Spannung, die den Filmtransportmechanismus in der betreibt Beamer.[7] Filmunternehmen beabsichtigten oft, dass Theater ihre Stummfilme zu höheren Bildraten zeigen, als sie gedreht wurden.[8] Diese Bildraten waren für das Bewegungsgefühl ausreichend, aber sie wurde als ruckartige Bewegung wahrgenommen. Um das wahrgenommene Flicker zu minimieren, beschäftigten die Projektoren Dual- und Dreifachblatt FensterlädenDaher wurde jeder Rahmen zwei- oder dreimal angezeigt, was die Flackernrate auf 48 oder 72 Hertz erhöhte und die Augenbelastung verringert. Thomas Edison Sagte, dass 46 Bilder pro Sekunde das Minimum waren, das für das Auge zur Wahrnehmung der Bewegung erforderlich war: "Alles weniger wird das Auge belasten."[9][10] Mitte bis Ende der 1920er Jahre stieg die Bildrate für Stummfilme auf 20 und 26 fps.[9]

Soundfilme

Wann Soundfilm wurde 1926 eingeführt, die Variationen der Filmgeschwindigkeit wurden nicht mehr toleriert, da das menschliche Ohr empfindlicher ist als das Auge für Veränderungen der Frequenz. Viele Theater hatten Stummfilme von 22 bis 26 fps gezeigt, weshalb die Branche 24 fps für Soundfilme als Kompromiss ausgewählt hatte.[11] Von 1927 bis 1930, als verschiedene Studios die Ausrüstung aktualisierten, wurde die Rate von 24 fps für 35 mm Soundfilm Standard.[2] Mit 24 fps reist der Film mit einer Rate von 456 Millimetern pro Sekunde durch den Projektor. Dies erlaubte einfache Zweiklinge Fensterläden Um eine projizierte Reihe von Bildern mit 48 pro Sekunde zu geben, erfüllen die Empfehlung von Edison. Viele moderne 35-mm-Filmprojektoren verwenden Drei-Blatt-Fensterläden, um 72 Bilder pro Sekunde zu ergeben. Der Rahmen des Forts wird dreimal auf dem Bildschirm geblitzt.[9]

Animation

Dies Animierter Cartoon von a galoppierendes Pferd wird in 12 Zeichnungen pro Sekunde angezeigt, und die schnelle Bewegung liegt am Rande des unangenehmen Rucks.

In gezeichnet Animation, bewegende Charaktere werden oft "auf zwei" gedreht, dh eine Zeichnung wird für alle zwei Filmrahmen (die normalerweise bei 24 Frame pro Sekunde läuft) gezeigt, was bedeutet, dass nur 12 Zeichnungen pro Sekunde vorhanden sind.[12] Obwohl die Bildaktualisierungsrate niedrig ist, ist die Fluidität für die meisten Probanden zufriedenstellend. Wenn ein Charakter jedoch eine schnelle Bewegung ausführen muss, muss normalerweise "zwei" zu langsam animieren, da "zwei" zu langsam sind, um die Bewegung angemessen zu vermitteln. Eine Mischung aus den beiden Techniken hält das Auge ohne unnötige Produktionskosten täuschen.[13]

Animation für die meisten "Samstagmorgen Cartoons"wurde so billig wie möglich produziert und am häufigsten auf" Dreier "oder sogar" Viers "geschossen, d. H. Drei oder vier Frames pro Zeichnung. Dies führt zu nur 8 bzw. 6 Zeichnungen pro Sekunde. Anime wird normalerweise auch auf Dreier gezeichnet.[14][15]

Moderne Videostandards

Siehe auch: Liste der Broadcast -Videoformate

Aufgrund der Hauptfrequenz Von elektrischen Gittern wurde eine analoge Fernsehsendung mit Rahmenraten von 50 Hz (den größten Teil der Welt) oder 60 Hz (Kanada, USA, Japan, Südkorea) entwickelt. Die Häufigkeit des Stromnetzes war extrem stabil und daher logisch für die Synchronisation.

Die Einführung der Farbfernseher -Technologie machte es erforderlich, die Frequenz von 60 FPS um 0,1% zu senken, um sie zu vermeiden. "Dot kriechen", ein Display-Artefakt, das auf älteren Schwarz-Weiß-Displays auftritt und auf hochfarbigen Oberflächen zeigt. Es wurde festgestellt, dass der unerwünschte Effekt durch Senkung der Bildrate um 0,1%minimiert wurde.

Ab 2021, Videoübertragungsstandards in Nordamerika, Japan und Südkorea basieren immer noch auf 60/ 1,001 ≈ 59,94 Bildern pro Sekunde. Zwei Bildergrößen werden typischerweise verwendet: 1920 × 1080 ("1080i/p") und 1280 × 720 ("720p"). Verwirrend, verschachtelt Formate werden üblicherweise mit 1/2 ihre Bildrate, 29,97/25 fps und angegeben, und doppelt ihre Bildhöhe, aber diese Aussagen sind rein individuell; In jedem Format werden 60 Bilder pro Sekunde erzeugt. Eine Auflösung von 1080i produziert 59,94 oder 50 1920 × 540 Bilder, die jeweils im fotografischen Prozess auf halb hohe Höhe gedrückt wurden, und streckte sich zurück, um den Bildschirm bei der Wiedergabe in einem Fernsehgerät zu füllen. Das 720p -Format erzeugt 59,94/50 oder 29,97/25 1280 × 720p -Bilder, die nicht gepresst sind, so dass keine Ausdehnung oder Drücke des Bildes erforderlich ist. Diese Verwirrung war in den frühen Tagen der digitalen Video-Software branchenweit, wobei viele Software falsch geschrieben wurden. Die Entwickler glaubten, dass jeweils nur 29,97 Bilder erwartet wurden, was falsch war. Während es wahr war, dass jedes Bildelement befragt und nur 29,97 Mal pro Sekunde gesendet wurde, wurde der Pixelort unmittelbar darunter 1/60 einer Sekunde später befragt .

Film konnte bei seiner nativen 24 -fps -Rate nicht ohne die erforderlichen angezeigt werden Pulldown Prozess, der oft zu "Judder" führt: Um 24 Bilder pro Sekunde in 60 Bilder pro Sekunde umzuwandeln, wird jeder merkwürdige Rahmen wiederholt und spielt zweimal, während sich jeder gleichmäßige Rahmen verdreifacht. Dies schafft eine ungleiche Bewegung, die stroboskopisch erscheint. Andere Konvertierungen haben eine ähnliche ungleiche Rahmenverdopplung. Neuere Videostandards unterstützen 120, 240 oder 300 Bilder pro Sekunde, sodass Frames gleichmäßig für Standard -Bildraten wie 24, 48 und 60 fps Film oder 25, 30, 50 oder 60 fps Video abgetastet werden können. Natürlich können diese höheren Bildraten auch zu ihren nativen Raten angezeigt werden.[16][17]

Die Bildrate in elektronischen Kameraspezifikationen kann sich auf die maximal mögliche Rate beziehen, wobei in der Praxis andere Einstellungen (z. B. Expositionszeit) die Frequenz auf eine niedrigere Anzahl verringern können.

Bildrate Up-Conversion

Bildrate-Up-Conversion ist das Erhöhen der Erhöhung der Erhöhung der zeitliche Auflösung einer Videosequenz durch Synthese eines oder mehrere Zwischenrahmen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Frames. Eine niedrige Bildrate verursacht Aliasing, liefert abrupte Bewegungsartefakte und verschlechtert die Videoqualität. Folglich ist die zeitliche Auflösung ein wichtiger Faktor, der die Videoqualität beeinflusst. Algorithmen für FRC werden in Anwendungen häufig verwendet, einschließlich der Verbesserung der visuellen Qualität, der Videokomprimierung und der Lupe-Motion-Videogenerierung.

Video mit niedriger Bildrate
Video mit einer 4 -fachen erhöhten Bildrate

Methoden

Die meisten FRC -Methoden können in kategorisiert werden optischer Fluss oder Kernelbasis[18][19] und Pixel Halluzinationsbasierte Methoden.[20][21]

Flow-basierte FRC

Durchflussbasierte Methoden kombiniert linear die vorhergesagten optischen Flüsse zwischen zwei Eingangsrahmen, um die Flüsse vom Ziel-Zwischenrahmen zu den Eingangsrahmen zu approximieren. Sie schlagen auch die Durchflussumkehr (Projektion) für genauere vor Bildverzerrung. Darüber hinaus gibt es Algorithmen, die je nach dem unterschiedlichen überlappenden Durchflussvektoren unterschiedlich sind Objekttiefe der Szene über eine Flussprojektionsschicht.

Pixel Halluzinationsbasierte FRC

Pixel Halluzinationsbasierte Methoden verwenden deformierbar Faltung zum Mittelrahmengenerator durch Ersetzen optischer Strömungen durch Offset -Vektoren. Es gibt Algorithmen, die auch mittlere Rahmen mit Hilfe einer deformierbaren Faltung in der Feature -Domäne interpolieren. Da diese Methoden jedoch im Gegensatz zu den fließbasierten FRC-Methoden die Pixel direkt halluzinieren verschwommen Wenn sich schnell bewegende Objekte vorhanden sind.

Instrumente

Werkzeug / Programm Übereinheitbarkeit Max. Rahmen erhöhen Multiplikator
AVISYNTH MSU -Bildrate -Konvertierungsfilter kommerziell Jede positive Ganzzahlzahl
Adobe Premiere Pro kommerziell 100
Vegas Pro kommerziell 100
Topaz Video verbessern KI kommerziell 100
Advanced Frame Rate Converter (AFRC) frei Jede positive Ganzzahlzahl
Flowframes Video AI Interpolation Frei Bis zu 8x
AVISYNTH MSU -Bildrate -Konvertierungsfilter
Der Avisynth MSU -Bildrate -Konvertierungsfilter ist ein Open Source Tool für Videodrandrate Up-Conversion. Es erhöht die Bildrate um einen Ganzzahlfaktor. Es ermöglicht beispielsweise ein Video mit 15 fps in ein Video mit 30 fps.
Adobe Premiere Pro
Adobe Premiere Pro ist ein kommerzielles Videobearbeitungssoftwareprogramm, mit dem Sie Ihr Video mit dem optischen Fluss und zeitlichem Remapping -Effekten verlangsamen können, um herkömmlicherweise aufgenommenes Filmmaterial zu erstellen, um besser aussehende und reibungslosere Zeitlupe zu erstellen.
Vegas Pro
Vegas Pro ist auch ein kommerzielles Video zur Bearbeitung von Videobearbeitungssoftware. Da ist ein Methode Auch Zeitlupenvideo machen. Um dies auszuführen, müssen Sie die Bewegungsgröße in Ihrem Video und die Prozentsätze der Wiedergabegeschwindigkeit auswählen.
Topaz Video verbessern KI
Topaz Video Enhance AI hat das Chronos AI -Modell verwendet Deep Learning, um die Videodrandrate ohne Artefakte zu erhöhen. Dieser Algorithmus generiert neue Frames, die oft nicht von Rahmen zu unterscheiden sind, die in der Kamera aufgenommen wurden.
Advanced Frame Rate Converter (AFRC)
Der Hauptvorteil des AFRC -Algorithmus besteht darin, verschiedene Qualitätsverbesserungstechniken wie adaptive Artefaktmaskierung, schwarze Streifenverarbeitung und Okklusionsverfolgung zu verwenden:
  • Die adaptive Artefaktmaskierungstechnik ermöglicht es, Artefakte für die Augen weniger wahrnehmbar zu machen, wodurch die integrale Qualität des verarbeiteten Videos erhöht wird.
  • Die schwarze Streifenverarbeitung ermöglicht es, Artefakte zu vermeiden, die üblicherweise in interpolierten Rahmen bei schwarzem Streifen in der Nähe von Rahmenkanten auftreten.
  • Durch die Verfolgung der Okklusion führt die qualitativ hochwertige Wiederherstellung interpolierter Frames in der Nähe von Kanten bei der Anwesenheit einer Bewegung mit einer Richtung zum/vom Rahmenkante.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Whaley, Sean (21. November 2018). "Was ist die Bildrate und warum ist es für PC -Spiele wichtig?". Abgerufen 5. August 2021.
  2. ^ a b Lesen, Paul; Meyer, Mark-Paul; Gamma Group (2000). Wiederherstellung des Filmfilms. Erhaltung und Museologie. Butterworth-Heinemann. S. 24–26. ISBN 978-0-7506-2793-1.
  3. ^ James Davis (1986), "Menschen nehmen Flicker -Artefakte bei 500 Hz wahr", Sci. Rep., 5: 7861, doi:10.1038/srep07861, PMC 4314649, PMID 25644611
  4. ^ Potter, Mary C. (28. Dezember 2013). "Bedeutung in RSVP bei 13 ms pro Bild erkennen" (PDF). Aufmerksamkeit, Wahrnehmung und Psychophysik. 76 (2): 270–279. doi:10.3758/S13414-013-0605-Z. HDL:1721.1/107157. PMID 24374558. S2CID 180862.
  5. ^ Robert Efron (1973). "Erhaltung zeitlicher Informationen durch Wahrnehmungssysteme". Wahrnehmung und Psychophysik. 14 (3): 518–530. doi:10.3758/bf03211193.
  6. ^ Brown, Julie (2014). "Audio-visuelle Palimpsests: Neusynchronisierende Stummfilme mit" besonderer "Musik". In David Neumeyer (Hrsg.). Das Oxford -Handbuch für Filmmusikstudien. Oxford University Press. p. 588. ISBN 978-0195328493.
  7. ^ Kerr, Walter (1975). Stille Clowns. Knopf. p.36. ISBN 978-0394469072.
  8. ^ Karte, James (1994). Verführerische Kino: Die Kunst des Stummfilms. Knopf. p.53. ISBN 978-0394572185.
  9. ^ a b c Brownlow, Kevin (Sommer 1980). "Stummfilme: Was war die richtige Geschwindigkeit?". Visier & Sound. 49 (3): 164–167. Archiviert von das Original am 8. Juli 2011. Abgerufen 2. Mai 2012.
  10. ^ Elsaesser, Thomas; Barker, Adam (1990). Frühes Kino: Raum, Rahmen, Erzählung. BFI Publishing. p. 284. ISBN 978-0-85170-244-5.
  11. ^ Twit Netcast Network (2017-03-30), Wie 24 fps Standard wurden, archiviert vom Original am 2021-11-04, abgerufen 2017-03-31
  12. ^ Chew, Johnny. "Was sind in der Animation, zwei und Dreier?". Lebenswire. Abgerufen 8. August, 2018.
  13. ^ Whitaker, Harold; Sito, John Halas; Aktualisiert von Tim (2009). Timing für Animation (2. Aufl.). Amsterdam: Elsevier/Focal Press. p. 52. ISBN 978-0240521602. Abgerufen 8. August, 2018.
  14. ^ "Schuss auf Dreier (eins, zwei usw.)". Anime News Network.
  15. ^ Clip Studio (12. Februar 2016). "Clip Studio Paint アニメーション 機能 の 使い 方". Archiviert vom Original am 2021-11-04-über YouTube.
  16. ^ Fernseher mit hohem Rahmen, BBC White Paper von 169, September 2008, M. Armstrong, D. Flynn, M. Hammond, Pawan Jahajpuria S. Jolly, R. Salmon.
  17. ^ Jon Fingas (27. November 2014), "James Camerons 'Avatar' Fortsetzungen halten sich an 48 Bilder pro Sekunde.", Engadget, abgerufen 15. April, 2017
  18. ^ Simon, Niklaus; Lang, Mai; Feng, Liu (2017). Videorahmeninterpolation durch adaptive trennbare Faltung. ICCV. Arxiv:1708.01692.
  19. ^ Huaizu, Jiang; Deqing, Sonne; Varun, Jampani; Ming-Hsuan, Yang; Erik, gelehrter Miller; Jan, Kautz (2018). Super SLOMO: Hochwertige Schätzung mehrerer Zwischenrahmen für die Video -Interpolation. ICCV. Arxiv:1712.00080.
  20. ^ Shurui, GUI; Chaoyue, Wang; Qihua, Chen; Dacheng, Tao (2020). FeatureFlow: Robuste Video-Interpolation über Struktur-zu-Text-Generierung. IEEE. doi:10.1109/CVPR42600.2020.01402. ISBN 978-1-7281-7169-2.
  21. ^ Myungsub, Choi; Heewon, Kim; Boyung, Han; Ning, xu; Kyoung, Mu Lee (2020). Kanalaufmerksamkeit ist alles, was Sie für die Interpolation von Videos benötigen. Aaai. doi:10.1609/aaai.v34i07.6693.

Externe Links

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