Пять триллионов кадров в секунду May 5th, 2017

.. просто это замедленная съемка. А я вот вычитал, что скорость разбега трещин около 4,5 тыс метров\сек.

Создана камера, снимающая с частотой пять триллионов кадров в секунду.

Чтобы вы могли себе представить, насколько быстра эта камера, просто вообразите себе, что если снять на неё то, как мы моргаем глазами (примерно 0,3 секунды), а затем прокрутить получившуюся запись с кинематографической частотой 24 кадра в секунду, то на просмотр этого фильма у нас уйдёт около двух тысяч лет.

Еще подробнее...

Существующие на сегодняшний день камеры вроде Phantom Flex снимают видео со скоростью до 330 000 кадров в секунду. Правда, чем выше скорость, тем ниже разрешение. Поэтому лучше всего выбрать частоту кадров, например, на уровне 2800 fps, зато картинка при этом будет в полноценном Full HD. Такие камеры используют быстрые процессоры обработки изображения и продвинутые CMOS-сенсоры. Учёные же из Университета Лунда в Швеции продемонстрировали камеру, способную захватывать изображения с частотой до пяти триллионов раз в секунду. Предыдущий рекорд принадлежал японцам, которым удалось достичь планки в 4,4 триллиона кадров.

Чтобы добиться столь впечатляющей скорости, камера отошла от традиционной модели съёмки. Теперь каждый кадр содержит в себе информацию сразу о нескольких изображениях. Когда затвор камеры открывается, лазерные вспышки несколько раз освещают снимаемый объект. Каждая такая вспышка специальным образом визуально кодируется, позволяя впоследствии выделить конкретное изображение из кадра благодаря специальному шифровальному ключу. Разумеется, подобная технология вряд ли будет применяться в нашем с вами быту, зато для учёных создание подобной камеры открывает совершенно новые возможности. Ведь отныне можно запечатлевать события, которые происходят на протяжении пикосекунд и даже фемтосекунд.

Исследователи планируют использовать свою камеру для того, чтобы запечатлеть поведение плазмы, процессы различных химических реакций, а также захватить в объектив жизненный цикл квантовых состояний.

источники

Если сравнить два процессора i3 7300 и i5 7400, то разница показателя FPS будет отличаться незначительно, а иногда i3 отличается большим фреймрейтом чем i5. Тем не менее на практике по ощущениям, разница крайне значительная в пользу i5. Другими словами счетчик FPS не показатель плавности в играх. Это проблема, т.к. все мы привыкли судить именно по FPS.

FPS (Frames Per Second) — это число кадров полностью отрисованных за 1 секунду. FPS = кадры в секунду. Предположим что кадров было нарисовано 50. По простой формуле можно посчитать что каждый кадр рисовался 20 мс (1сек/50кадров). Это значение проще называть время кадра , т.е. время в течении которого показывается кадр. Проблема в том, что например если в течении секунды, 5 кадров будут показаны за 100 мс, а остальные 45 кадров со временем 11,1 мс, то в течении секунды будет показаны всё те же 50 кадров. Счетчик кадров покажет 50 FPS.

Естественно 50 кадров которые выводятся равномерно и 50 кадров с периодическими долгими кадрами, ощущаются кардинальным образом поразомну. По счетчику FPS этого совершенно не видно.

Что бы стабильно по 5 раз в секунду были просадки по времени кадра обычно не бывает. Но когда процессор работает на 100%, то любые сторонние задачи (антивирус, открытый браузер и т.д.) могут вызвать затыки в работе. Например общий фреймрейт составляет 50 кадров, но раз в несколько секунд происходят затыки на 100 мс. Что отжирает всего навсего 4 кадра в секунду по счетчику, но делает игру полностью не играбельной и лучше иметь хорошие 25 кадров, чем те 46 с микрофризами. В таких условиях будет очень хорошо видно как игра фризится и становится очень не комфортной.

В реальности это может выглядеть следующим образом. Например у вас 50 FPS, но половина кадров может быть ближе к 30 мс, а вторая половина ближе к 10 мс. В среднем получается 20 мс и 50 FPS, а ощущается это все не на 50 FPS. Больше всего это касается двухядерных процессоров.

Что бы словами описать работу процессора обеспечивающего комфортный уровень плавности, следует в меньшей степени уделять внимание цифрам, а в большей степени таким критериям как плавность, равномерность времени кадра, наличие микрофризов и общая комфортность.

Frame Time (время кадра) лучше отражает плавность в играх, чем FPS. На практике это можно увидеть в программе . Ниже приведены три графика среднего времени кадра и FPS. Верхний, это Pentiuum G4560, средний i5 7400 и нижний i7 7700 с частотой 4,9 ГГц. На графиках показан один и тот же отрезок игры Watch Dogs 2 , это съезд по центральной дороге в городе — это самое требовательное к процессору место, которое удалось найти.

Когда график времени кадра резко ползет вверх — это уменьшение плавности игры. Когда ползет вниз — это увеличение плавности.

Когда процессора не хватает игре и игре надо например подгрузить следующие кварталы в городе, то на недостаточных процессорах начинаются просадки. Это видно на графиках — i5 и i7 хватает игре, время кадра плавно падает и плавно растет в зависимости от происходящего. На четырех поточном Pentium ситуация совсем иная — постоянно что-то куда-то прыгает, тем самым заставляя обращать на это внимание. То есть проблема не в том что низкий фреймрейт (FPS), а проблема в том, что он постоянно меняется. Такое поведение в играх называется неравномерность фреймрейта.

Второй эффект, который не отражают циферки FPS — это распределение времени кадра в секунду. Назовем это неравномерность времени кадра. То есть время кадра постоянно скачет и при достижении определенных амплитуд проявляется в виде микрофризов. Такое явление встречается на всех трех процессорах, но на i5 и i7 значительно реже чем на Pentium.

Выводы

FPS не показатель плавности в играх и что бы лучше понимать насколько плавной и комфортной будет игра на том или ином процессоре, нужно меньше смотреть в сторону FPS и больше в сторону распределения времени кадра в секунде. Так как на практике может быть так, что за одни и те же деньги один процессор покажет по счетчику FPS меньше кадров чем другой процессор, но распределение времени кадра будет равномерным в отличии от второго процессора, то не смотря на более низкий FPS, первый процессор для игр будет более комфортным.

В начале кинопленка была очень дорогая – на столько, что для того, чтобы ее экономить, режиссеры пытались использовать наименьшее количество кадров, которое обеспечивало плавность движения. Этот порог колебался от 16 до 24 кадров в секунду и в конечном счете был выбран единый уровень в 24 кадра в секунду. Такой стандарт установился на многие десятилетия и до сих пор используется в кинематографии.

Какое количество кадров выбрать

Выбор количества кадров зависит от творческого видения и эффекта, который Вы хотите получить. Меньшая скорость делает так, что мозг подсознательно признает, что наблюдаемое изображение является «фальшивкой», поэтому выбор 24 кадров в секунду может отлично подчеркнуть концепцию на основе воображения, например, в сказках и других нереальных фильмах.

Чем выше количество кадров, тем более реалистично выглядят сцены, поэтому такая скорость идеально подходит для современных художественных, документальных или фильмов в стиле экшен. Хотя 60 кадров в секунду является лучшим технически решением для достижения плавности, но покадровые анимационные ролики отлично выглядят и при 12 кадрах в секунду, а увидеть мяч во время матча, записанного с частотой 24 кадра в секунду – это уже практически невозможно.

Часто разработчики пытаются придерживаться частоты кадров традиционно используемой в их регионе, т.е. 29,97 кадра в секунду в США и Японии и 25 кадров в секунду в Европе и большинстве стран Азии. Постарайтесь, чтобы ваш выбор был продуман.

Помните, что человеческий глаз является сложным устройством и не распознает отдельных кадров, поэтому эти рекомендации не следует рассматривать в качестве доказанных научно фактов, а, скорее, как результат многолетних наблюдений разных людей.

Ниже вы найдете информацию об общих цифрах кадров, используемых в фильмах и клипах:

• 12 кадров в секунду : абсолютный минимум, необходимый для появления движения. Меньшие скорости будут восприниматься как набор отдельных изображений.
• 24 кадра в секунду : минимальное значение, при котором движение выглядит достаточно плавно. Это неплохой вариант, который подойдет для создания атмосферы старого фильма.
• 25 кадров в секунду : ТВ-стандарт в ЕС и большинстве стран Азии.
• 30 кадров в секунду (точнее 29,97) : стандарт, применяемый в США и Японии.
• 48 кадров в секунду : значение в два раза выше, чем в традиционных фильмах.
• 60 кадров в секунду : в настоящее время наиболее передовая скорость записи. Большинство людей не видит особой разницы в плавности движений при съемке выше 60 кадров в секунду. Это количество кадров, отлично подходит для отображения динамичного экшена.

Анимация с частотой 12 кадров в секунду

Высокая частота кадров может быть также полезна во время затемнения и осветления изображений, когда при более низких значениях может произойти потеря качества изображения.

Конечно, вы не должны использовать одну фиксированную частоту кадров во всем фильме. Например, вы можете выбрать 24 кадра в секунду, чтобы получить романтический эффект, а потом перейти на 60 кадров в секунду, когда это потребуется:

• Взрывы : взрывы в кино, снятые с частотой 24 кадра в секунду, выглядят либо четкими, но прерывистыми, либо размытыми, но плавными. При большем числе кадров в секунду можно отобразить очень быстрые взрывы детально, с высокой плавностью и четкостью..
• Жидкости : при высокой частоте кадров Вы получаете возможность расширенных настроек диафрагмы при съемке быстро движущихся жидкостей.
• Динамические сцены : например, бокс, борьба и т.д.
• Выстрелы и другие быстро движущиеся объекты : размытие движения при более низких частотах кадров делают невозможным отслеживание быстро движущихся объектов. В сценах, снятых с большим количеством кадров в секунду эта проблема не возникает.

Вам не придется выбирать между размытие и низкой детализацией

В сценах с быстрым действием и большим количеством мелких, движущихся объектов, как в этом клипе Nintendo , частота в 60 кадров в секунду позволяет зафиксировать все мельчайшие детали, сохраняя при этом необычайную плавность изображения.

Запишите минутное видео с большим, а потом, с небольшим количеством кадров. Поделитесь этой записью с сообществом и спросите участников, что им понравилось в этих фильмах.

Дата публикации: 05.05.2017

Ученые из Лундского университета (Швеция) создали самую скорострельную в мире камеру, которая делает снимки с частотой пять триллионов кадров в секунду.

Камеру назвали FRAME. По-английски это слово звучит как «кадр», однако является аббревиатурой от «Frequency Recognition Algorithm for Multiple Exposures» (Алгоритм частотного распознавания для множественных экспозиций). Описывая камеру, создатели поясняют, что она может «практически остановить распространение света», запечатлевая события столь короткие, как 0,2 триллионных секунды. Ученые считают, что камера поможет документировать различные явления в химии, физике, биологии и медицине – на невозможном ранее уровне.

Насколько это много – пять триллионов раз в секунду? Это пятерка с двенадцатью нулями – 5000000000000. Для сравнения – если принять продолжительность человеческой жизни за 80 лет, то в ней уложится 2,5 миллиарда секунд. Всего-то два с половиной миллиарда! Шведская суперкамера за одну секунду может сделать в 2000 раз больше кадров, чем количество секунд, которое мы проживаем за всю жизнь.

«До сих пор, единственным способом визуализировать сверхбыстрые процессы была съемки отдельных последовательных кадров», поясняет ученый Элиас Кристенссон (Elias Kristensson). «Дальше вам нужно попробовать повторить идентичные эксперименты, чтобы получить несколько отдельных изображений, которые можно объединить в фильм. Проблема этого подхода в том, что в следующий раз, когда вы повторяете эксперимент, процесс уже не будет идти идентично».

Чтобы продемонстрировать возможности камеры, разработчики из Лунда сделали видео, на котором показаны фотоны света, проходящие дистанцию, равную толщине обычного листа бумаги. Для прохождения такого расстояния свету требуется ничтожно малое время – около пикосекунды, однако камера способна запечатлеть это движение в замедленном виде.

Наверное, вы уже догадываетесь, что новая суперкамера работает не совсем так, как традиционная камера. Разработчики дают следующее упрощенное объяснение:

«Обычные высокоскоростные камеры делают последовательно снимок за снимков. Новая же технология базируется на инновационном алгоритме, когда в одном кадре делается несколько кодированных снимков. В дальнейшем они разделяются на отдельные изображения, из которых можно получить видеоряд. Коротко говоря, метод подразумевает экспонирование снимаемого процесса (например, химической реакции) светом в виде лазерных вспышек, где каждой вспышке присвоен уникальный код. Объект отражает вспышки света, которые складываются в один кадр. Однако потом их можно разделить в последовательность, используя декодирующий ключ».

Справочники