Video · Čas

Video: FPS, vzorkovanie a aliasing

Video je vzorkovanie pohybu v čase – presne ako digitálny zvuk, len namiesto vzoriek zvuku odoberáme snímky. Meňte posuvníky a hneď uvidíte dôsledok. Obsah: 1 FPS · 2 Časové vzorkovanie · 3 Aliasing pohybu · 4 Progresívne vs. prekladané.

1 · FPS – koľko snímok za sekundu

Horná lopta je „realita“ (plynulý pohyb), dolná je to, čo uvidíte vo videu s vybraným počtom snímok za sekundu. Pohyb je rovnaký, mení sa len plynulosť. Pozastavte a krokujte po jednotlivých snímkach.

FPS:
Realita (plynulý pohyb)
Video pri 24 FPS
Úloha: nastavte 5 FPS a 0,6 s. Je ešte jasné, ako sa lopta pohybuje? Skúste ten istý pohyb pri 60 FPS.

2 · Časové vzorkovanie

Modrá krivka je plynulý pohyb („realita“) – poloha lopty v čase. Oranžové body sú odobraté snímky. Červená čiara je to, čo z nich vieme zrekonštruovať. Presne ako pri vzorkovaní zvuku (44,1 kHz): vzorkovať treba aspoň 2× rýchlejšie než je frekvencia pohybu.

Odobraté snímky (prvých 12): poloha lopty v každej
Úloha: pri 12 FPS zvyšujte frekvenciu pohybu. Pri akej hodnote sa začne „klamať“ (zelená krivka)? Porovnajte s fps/2 – tzv. Nyquistova frekvencia.

3 · Aliasing pohybu – kolesá, ktoré stoja alebo idú dozadu

Vľavo je koleso tak, ako sa naozaj točí (pri vysokých otáčkach rozmazané). Vpravo ho vidí kamera, ktorá ho snímkuje vybraným FPS. Skúste otáčky blízko FPS alebo násobku počtu lúčov.

FPS:
Skutočné koleso
Čo zachytí kamera (24 FPS)
Úloha: pri 24 FPS a 8 lúčoch nastavte 3 ot/s – koleso „stojí“ (každá snímka je o 1/8 otáčky). Potom dajte 3,3 ot/s a 2,7 ot/s – ktoré ide dopredu a ktoré dozadu?

4 · Progresívne vs. prekladané video

Progresívne (p) zobrazí celú snímku naraz. Prekladané (i) posiela najprv párne riadky (1. pole) a o 1/50 s neskôr nepárne (2. pole). Pri pohybe sa polia nezhodujú → „hrebeň“ na hranách. Deinterlacing ho odstráni za cenu rozmazania alebo straty detailu.

Obraz na obrazovke
Zväčšený výrez hrany (4×)
Úloha: zmraziť pri rýchlosti 260 a prepínať režimy. Kde presne vidíte „hrebeň“? Čo sa stane s hranou, keď rýchlosť dáte na 0?