Dlaczego wolimy filmy w 24 kl/s, a gry w 60 fps?

W przypadku filmów każdy z nas jest przyzwyczajony do tzw. kinowego wyglądu obrazu. Aby zrozumieć czym on jest, trzeba poznać różnicę między dwoma podstawowymi parametrami: szybkością migawki oraz liczbą klatek na sekundę. To dwa niezależne od siebie ustawienia.

Posiadacze lustrzanek i innych zaawansowanych aparatów na pewno wiedzą, że przy fotografowaniu można wymusić różne czasy naświetlania. Na zdjęciu z krótkim czasem migawki (np. 1/2000 s) obraz zostanie zamrożony, natomiast przy długim czasie naświetlania (np. 1/2 s) uzyskujemy rozmycie ruchu. Jest to bardzo prosta zależność i wynika z czasu naświetlania zdjęcia.

Można to w prosty sposób zilustrować przykładem fotografii jadącego samochodu. Dajmy na to, że auto jedzie z prędkością 50 km/h, a my robimy mu dwa zdjęcia: pierwsze z czasem 1/2000 s, a drugie z czasem 1/2 s. Podczas wykonywania pierwszej fotografii samochód przejedzie ok. 7 mm, a więc na zdjęciu będzie wyglądał jak zatrzymany w czasie. Podczas wykonywania drugiego zdjęcia auto przejedzie aż 7 metrów, a więc na zdjęciu będzie tylko smugą.

W przypadku zdjęć sprawa jest prosta, ale jakie to ma przełożenie na film, w którym migawka jest przecież otwarta cały czas?Okazuje się, że również w filmie szybkość migawki ma ogromne znaczenie, ponieważ definiuje częstotliwość sczytywania danych przez matrycę. Tym samym w identyczny sposób wpływa na rozmycie ruchu na pojedynczej klatce filmu. Tę zależność świetnie widać na filmie opublikowanym przez Campus MovieFest. Zobaczcie porównanie zaczynające się w 1:38.

Obraz nagrany przy czasie migawki 1/48 s jest w naturalny sposób rozmyty, natomiast przy 1/2000 s ruch jest bardzo dynamiczny, poszarpany i stroboskopowy.

Ten parametr jest znacznie prostszy do zrozumienia. Jest to po prostu częstotliwość wyświetlania, czyli liczba klatek filmowych wyświetlana w ciągu jednej sekundy. Teoretycznie im więcej klatek na sekundę, tym płynniejszy wyda się obraz. Z kolei na niskich wartościach obraz klatkuje i zaczyna przypominać pokaz slajdów.

W Europejskiej telewizji standardem jest 25 kl/s, natomiast w amerykańskiej i japońskiej telewizji standard to 30 kl/s (a konkretnie: 29,97). W grach ta wartość jest zmienna i wynika z możliwości sprzętu, jednak konsole nowej generacji zapewniają najczęściej stałą wartość na poziomie 30 lub 60 kl/s. Z kolei kinowym standardem są 24 kl/s (dokładnie 23,98).

Sama częstotliwość 24 kl/s nie wystarczy jednak do osiągnięcia tego słynnego kinowego wyglądu. Kluczem do sukcesu jest połączenie klatkażu z czasem migawki. „Kinowy look” uzyskamy dla dwukrotnie krótszego czasu migawki, niż wynosi klatkaż. Absolutnym standardem w produkcjach kinowych jest więc szybkość migawki 1/48 s (w niektórych kamerach 1/50 s) przy 24 kl/s. Odpowiada to tradycyjnym analogowym migawkom kołowym, które miały kształt połowy koła (reguła 180 stopni).

Oczywiście zasady są po to, by je łamać, co jest wykorzystywane w kinie. Przy wielu dynamicznych scenach walk, czy np. wybuchach, filmowcy stosują znacznie krótsze czasy migawki, przez co obraz jest dynamiczny i trochę stroboskopowy. Nie ma to jednak nic wspólnego z klatkażem, bo taki efekt można uzyskać zarówno przy 24 kl/s, jak i przy 48 kl/s.

Każdą część Hobbita można obejrzeć w 48 kl/s, co ma zapewnić nadzwyczajną płynność obrazu. Problem polega na tym, że trudno się do takiego obrazu przyzwyczaić. W moim odczuciu wygląda on jak nagrany starą kamerą z lat ’70. Efekt wygląda trochę jak przyspieszony film. Bardzo podobne wrażenie uzyskamy w nowych telewizorach o częstotliwości 120 Hz, kiedy włączymy tryb interpolacji materiału z 24 kl/s do 120 kl/s (np. TrueMotion).

W Hobbicie nakładają się na siebie obie zmienne. Po pierwsze, obraz z 48 kl/s jest po prostu płynniejszy od 24 kl/s, do którego jesteśmy przyzwyczajeni oglądając film. Po drugie, Peter Jackson przy nagrywaniu Hobbita świadomie zrezygnował z "kinowego wyglądu" i zasymulował migawkę o kącie 270 stopni. Innymi słowy – zamiast zastosować czas migawki o połowę krótszy od klatkażu (1/96 s dla 48 fps) Jackson zastosował czas 1/64 s. To całkowicie zaburza kinowy wygląd filmu. Mamy więc zarówno inny poziom rozmycia typu motion blur, jak i inny stopień płynności całego obrazu.

Dlaczego Hobbit nie został nagrany z migawką 1/96 s? Chodzi tu prawdopodobnie o dostosowanie się do obecnych standardów. Bardzo niewiele sal kinowych potrafi wyświetlić obraz w 48 fps, a więc film musi być dostępny również w 24 fps. 1/64 s jest więc kompromisem między 1/48 s (standard dla 24 fps) a 1/96 s (standard dla 48 fps).

Obraz w grze komputerowej jest renderowany na bieżąco, a więc rządzi się zupełnie innymi prawami, niż zapis wideo prawdziwego świata. W grze każda klatka jest renderowana osobno, tak jakby była zdjęciem. Wobec tego każda ma jednakową ostrość. W grach właściwie nie występuje efekt motion blur na takiej zasadzie, jak widzimy go w kinie. Ta nienaturalna ostrość obrazka doprowadziła do tego, że deweloperzy nakładają sztuczny efekt motion blur, który aktywuje się np. przy szybkich obrotach widoku na boki. Efekt jest jednak nakładany na wyrenderowane, ostre klatki, a więc trudno go w jakikolwiek sposób porównać z tym, jak kamera nagrywa rzeczywisty obraz.

Wobec tego obraz w 60 kl/s w grze jest po prostu płynniejszy, natomiast nie ma tego specyficznego efektu „przyspieszenia” wideo, ani „stroboskopu”. Porównanie obrazu 30 fps i 60 fps w różnych grach można znaleźć pod tym adresem.

W grach 60 kl/s staje się standardem, a w przyszłości doczekamy się pewnie jeszcze wyższych częstotliwości. A co z filmem? Wszyscy zdają sobie sprawę z faktu, że 24 kl/s to pokłosie archaicznej,  analogowej technologii. 24 kl/s były potrzebne do zsynchronizowania obrazu z dźwiękiem i był to skok z wartości 16 kl/s, która była najbardziej rozpowszechnionym standardem w kinie niemym.

Czy kolejny skok na 48 kl/s jest w ogóle potrzebny? I tak i nie. Dynamiczne filmy aż się proszą o lepszą płynność obrazu. Z kolei wszyscy jesteśmy przyzwyczajeni do 24 lub 25 kl/s, które większość z nas ogląda codziennie od dziecka, chociażby w telewizji. Filmowcy będą więc mieli bardzo trudne zadanie, by przekonać widza do wyższego klatkażu.

Zdjęcie w nagłówku: Shutterstock.