6K подписчиков

Почему 24 кадров в секунду недостаточно для HDR фильмов

258 прочитали

В то время как разрешение, цвет и динамический диапазон значительно улучшились, частота кадров осталась на уровне 24 кадров в секунду. Это проблема, не в последнюю очередь связанная с творческим замыслом, которую Голливуд наконец-то начинает признавать.

Многие до сих пор считают кинотеатр самым лучшим способом просмотра фильмов, и в некотором смысле это так и есть. Как прекрасно забыть о своих заботах и смартфоне, сесть поудобнее и перенестись в другой мир через большое полотно с прекрасным звуком.

Однако существует растущий разрыв. Кино уже более века определяется возможностями, а точнее, ограничениями кинопроектора. Например, классическая спецификация
DCI (Digital Cinema Initiative) требует уровень яркости в 14 фут-ламбертов (fL), что эквивалентно 48 нитам. Этот уровень не является каким-то золотым числом, он просто практически достижим проекторами того времени. С тех пор он и закрепился, определяя внешний вид фильмов на протяжении десятилетий.

В 2018 году группа
DCI начала работу над определением кинематографического стандарта для HDR. Окончательная спецификация устанавливает уровень черного в 0,005 нит и пиковую яркость в 300 нит. Это невозможно с помощью современных проекторов. Для этого требуются direct-view LED экраны, но таких инсталляций в кинотеатрах пока очень мало.

Точно так же технические ограничения стали причиной того, что в 1920-х годах Голливуд остановился на частоте 24 кадра в секунду. Это был экономичный способ синхронизировать звук с изображением при съемке на пленку, что позволило создать звуковое кино. С тех пор этот способ прижился, и практически все фильмы с тех пор снимаются с частотой 24 кадра в секунду. Некоторые даже утверждают, что 24 кадра в секунду - обязательное условие для создания кинематографического образа, но так ли это на самом деле?

Эта иллюстрация отражает текущую ситуацию, сравнивая возможности телевизионных дисплеев со стандартами для создания фильмов:

В то время как разрешение, цвет и динамический диапазон значительно улучшились, частота кадров осталась на уровне 24 кадров в секунду.

Не творческий замысел

Фильм, демонстрируемый с частотой кадров 24 кадр/с и яркостью 14 fL (48 нит), достаточно хорошо работает в кинотеатре - в очень темном помещении с тусклым проектором без какой-либо поддержки HDR (High Dynamic Range).

Однако попробуйте посмотреть тот же фильм дома, отрендеренный киностудией в
HDR, на современном дисплее, например OLED или QD-OLED (или на одной из немногих LED стен), и вы заметите чрезмерное дрожание, которое может сильно отвлекать или даже напрягать глаза. Как уже не раз говорилось в обзорах телевизоров, HDR и некоторые яркие SDR-фильмы могут демонстрировать еще худший "стробоскопический эффект" в ярких или высококонтрастных сценах при просмотре на OLED-телевизоре. Мы больше не используем 3D в наших телевизорах, но 3D также может сделать дрожание более заметным.

Вот пример того, как выглядит дрожание:

В то время как разрешение, цвет и динамический диапазон значительно улучшились, частота кадров осталась на уровне 24 кадров в секунду.-2

Теперь может возникнуть соблазн возложить вину на ваш дисплей. Производители телевизоров, решите эту проблему! И они попытались это сделать с помощью сглаживания движения, которое является значительным компромиссом, не учитывающим задуманный режиссером вид движения.

У моего плазменного телевизора не было таких проблем с движением! Нет, потому что он был не намного ярче кинопроектора. Настоящая проблема заключается в том, что время отклика пикселя OLED исключительно быстрое, а яркость относительно высокая, что позволяет увидеть, как на самом деле выглядит движение со скоростью 24 кадр/с, несколько усиленное методом дискретизации и удержания сигнала на OLED-панели.

По мере развития видеотехнологий люди начинают замечать эти проблемы и подвергать сомнению укоренившиеся убеждения. Такой уровень дрожания просто не соответствует тому, как создатели представляют себе свои фильмы и сериалы.

Кинематографично? Да. Чрезмерное дрожание? Определенно нет.

Сдерживает ли кино развитие?

Впервые в истории кинотеатр отстает от технологии телевизионных дисплеев по всем параметрам, кроме размера. Так почему же фильмы и особенно сериалы, которые никогда не выйдут на большой экран, продолжают сниматься на основе сложившихся десятилетиями представлений, сформированных техническими ограничениями проектора?

Этот вопрос часто задается профессионалам индустрии, работающим на стыке кинематографа и телевизионных дисплеев: Сдерживает ли кино прогресс в области видеотехнологий? Является ли проектор таковым? И что делается за кулисами, чтобы решить эту проблему?

Совсем недавно этот вопрос задался руководителям и инженерам компании
Sony в Токио (Япония), поскольку они участвуют во всех процессах - от камеры, мастеринг монитора и до телевизионного дисплея. Sony не дала прямого ответа, но поделилась кое-чем интересным, о чем мы расскажем позже.

Перед
CES 2024 один журналист связался с компанией Pixelworks, активно участвующей в этих дискуссиях и соответствующей технологии, чтобы узнать, можно ли с ними встретиться для обсуждения. К счастью, на тот момент они находились в Лас-Вегасе, хотя и не в самом конференц-центре.

Почему 24 кадр/с недостаточно

Компания Pixelworks объяснила проблему в понятных терминах. Уровень дрожания, считающийся приемлемым при яркости 48 нит (кинотеатр), может стать неприемлемым при более высоких уровнях яркости, как показано на этом графике:

В то время как разрешение, цвет и динамический диапазон значительно улучшились, частота кадров осталась на уровне 24 кадров в секунду.-3

На основе этих знаний они разработали систему под названием TrueCut Motion, которая впервые позволяет режиссерам тонко настраивать дрожание (0-360, где 0 - типичное 24p дрожание, а 360 - не ощутимое дрожание), размытие движения (0-360, где 0 - нет дополнительного размытия движения) и скорость, причем все это происходит в процессе пост-продакшена, от сцены к сцене.

Они называют это "градацией движения", проводя параллель с "цветокоррекцией" - процессом, который стал неотъемлемой частью производства каждого фильма и сериала для обеспечения правильного вида с точки зрения цвета и динамического диапазона.

Демонстрации убедят вас

Как вы помните, фильм Джеймса Кэмерона "Аватар: Путь воды" вышел в прокат в конце 2022 года в формате HFR и 3D с частотой 48 кадров в секунду, что вдвое превышает обычную частоту кадров 24 кадра в секунду. Впервые зрители широко приняли высокую частоту кадров (HFR), в отличие от предыдущих попыток. Фильм "Аватар: Путь воды" был подвергнут моушн-грейдингу с помощью TrueCut Motion.

Во время встречи с Pixelworks, компания продемонстрировала разницу на примере популярных фильмов или демонстрационных роликов с тремя версиями одной и той же сцены: Одна версия с типичным чрезмерным 24p дрожанием, одна версия с чистымы 48fps (сопровождаемая эффектом мыльной оперы) и одна HFR-версия, отградуированная с помощью
TrueCut. Примеры с градацией TrueCut были очень убедительными, с более плавным движением, лишенным чрезмерного дрожания и без эффекта "мыльной оперы". Мы советуем каждому скептически настроенному киноману посмотреть эти примеры при любой возможности.

По словам представителей
Pixelworks, голливудские режиссеры в целом очень положительно реагируют на демонстрацию своих фильмов.

К сожалению, нет фото или видео, но эта иллюстрация может помочь вам понять, в чем преймущество:

В то время как разрешение, цвет и динамический диапазон значительно улучшились, частота кадров осталась на уровне 24 кадров в секунду.-4

Инструменты работают с любой частотой кадров (24-120 кадров в секунду и выше), будь то 2D или 3D. Часто при использовании источника с частотой 24 кадра в секунду целью является улучшение внешнего вида движения, примером чему могут служить HFR-переиздания первого "Аватара" и "Титаника".

Думайте об этом как о контейнере с большей частотой кадров, подобно тому, как формат
HDR служит большим контейнером для цвета и яркости. Он предоставляет кинематографистам больший набор инструментов для большей творческой свободы. Решение о том, как использовать эти инструменты, полностью остается в их руках.

Переломный момент для HFR-фильмов?

Аватар: Путь воды" кажется поворотным моментом для HFR.

На этой неделе Голливуд сделал еще один важный шаг: две крупнейшие киностудии, Disney и Universal, представили инициативы в области HFR. Disney заключила многолетнюю сделку, чтобы впервые представить фильмы в формате HFR домашним зрителям, и это только начало. Фильм "Аргайл" от Apple и Universal дебютирует в кинотеатрах по всему миру в формате HFR. В обоих случаях студии сотрудничают с Pixelworks для грейдинга движения с помощью TrueCut.

Итак,
HFR решена? Мы наблюдаем прогресс в кинематографе, но с развитием EDR (Dolby Cinema) и HDR (direct-view LED стены) Голливуду, вероятно, придется выйти за пределы 48 кадров в секунду в будущем.

Однако более важным шагом, по крайней мере с нашей точки зрения, является бурно развивающийся рынок домашних развлечений, который сейчас во много раз больше, чем кино. Появляются первые признаки экосистемы HDR-кино, которую возглавляют
Apple, Disney и Pixelworks. Однако в начале месяца HFR-контент был представлен только в гарнитуре Apple Vision Pro. Pixelworks сообщает нам, что сейчас ведутся переговоры с основными производителями телевизоров о программе сертификации, которая обеспечит нативное воспроизведение TrueCut Motion фильмов, но этот процесс займет больше времени.

2024 год - это начало, так что следите за новостями.