какое бывает качество изображения

Качество и масштабирование цифрового изображения. Сравнение, мифы, способы и экономическая целесообразность

В современном мире существует огромное множество всевозможных качественных измерителей изображения. Неопытный и непросвещенный человек может запросто запутаться в разнообразии узкоспециализированных терминов, попасть на уловки маркетологов или необдуманно лишить себя очередных технологических новшеств.

Данная статья позволит разобраться в большинстве значимых характеристиках, самостоятельно сравнить разные технологии и ухищрения, а так же решить, какой именно девайс необходим Вам в зависимости от требований и экономического достатка.

FPS (Frames Per Second)

FPS – показатель динамического изображения (не статичного), представляющий из себя количество кадров в секунду.

В настоящее время кинематограф и телевидение использует давно установленную норму в 24 кадра в секунду (ранее, во времена немого кино, стандарт составлял 16 кадров). Существуют и исключения, а именно:

Естественно, чем больше этот показатель, тем плавнее изображение. Продемонстрировать разницу можно простейшей гифкой, в которой шар перекатывается за одинаковое время из левого угла в правый.

Как можно увидеть из гифки, разница заметно на любой даже не подготовленный взгляд. Да, разница не огромна, однако то, что плавность изображения на прямую зависит от частоты кадров, полагаю, очевидно всем.

Существуют и ухищрение, называемое интерполяцией кадров. Подобной системой пользуются при создании фанатских переизданий, а так же она встроена в некоторые телевизоры. Её суть в том, чтобы из исходных кадров рассчитывать новые дополнительные кадры, то есть между 2-мя соседними исходными кадрами программа дорисовывает новые, основываясь на данных движения из соседних. Система сей крайне довольно сложна в исполнении, а главное, рождает из себя множество артефактов, мешающих просмотру.

В игровой индустрии норма количества кадров заметно отличается от кино. 30 кадров в секунду – установленный стандарт для комфортного геймплея, но вариаций здесь куда больше. Спортивные симуляторы, файтинги, шутеры от первого лица и киберспортивные мультиплеерные жанры, где крайне важна скорость реакции, предпочтительно должны обладать 60 кадрами в секунду. Достичь подобных показателей часто бывает сложно, т.к. фпс прямо зависит от производительности системы.

Разрушители мифов

Современное информативное пространство породило множество мифов касательно частоты кадров, каждый из которых хотелось бы рассмотреть.

Человеческий глаз не видит больше 24 кадров в секунду

Данный миф родился, скорее всего, из-за стандарта киноиндустрии, но, что самое важное, он в корне ошибочен.

Видеть разницу частоты кадров, превышающей 24, способны абсолютно все, в чём Вы и убедились в уже показанной гифке. Другое дело – вопрос, способен ли мозг осознать информацию, показанную при высокой скорости. Тут уже далеко не всё так однозначно, однако исследования показали, что при должной тренировке, человек способен увидеть разницу картинки, помелькавшей лишь в одном кадре из всех.

Мистический эффект 25 кадра

Данный миф родился в 1957 году, когда американский ученый опубликовал исследование, в ходе которого якобы увеличились продажи попкорна последствием 25 кадра. Спустя 5 лет он признался, что полностью сфабриковал эксперимент. Не смотря на это, миф жив до сих пор, а в интернете можно найти множество роликов и сайтов, предлагающих за деньги чудо эффект 25 кадра (похудение, изучение языков и т.д.).

Никакого эффекта, уж тем более влияющего на разум, здесь попросту нет. В ином случае это бы означало, что абсолютно каждая игра, или тот же «Хоббит» Джексона, каждую секунду имела возможность обработать ваш мозг скрытой информацией. Что, очевидно, ну совсем глупость в чистом виде.

Разрешение изображения

Разрешение – это показатель изображения, на прямую означающий его качество, представляющий из себя количество точек (или пикселей) на единицу площади (или единицу длины).

В современной гонке технологий этот показатель наиболее знаком каждому рядовому покупателю техники. Любой магазин электроники пестрит всевозможными рекламными знаками «Full HD», «Настоящее 4к Разрешение!», «Кристальная чёткость изображения» и т.д.
Всё далеко не с проста, это самый главный показатель любого устройства для воспроизведения визуальной информации, будь то монитор ноутбука, экран телевизора, дисплей смартфона или электронной книги. Чем выше разрешение – тем чище и детальнее картинка. Прогресс картинки очевиден, стоит только, какое именно изображение мы лицезрели во времена VHS, ну или взглянуть на простейшее сравнение:

Качество изображения зависит так же и от его источника, скорость развития которого абсолютно разное. И во главе его стоит игровая индустрия, которая с каждым днём постоянно увеличивает технологические аспекты. Игровая индустрия не дремлет. Именно она больше всех толкает сейчас прогресс развития качества изображения. Поколения консолей, улучшение производительности систем — всё приводит к тому, что картинка становится реалистичнее, четче и детальнее.

4k разрешение

Когда мода на 3D-телевизоры быстро погасла, но её место пришёл иной технологический аспект — 4k разрешение экрана, рекламируемое со всех сторон.

Скорее всего, у всех Вас по большей части стоит дома Full Hd-телевизор. Нужно ли вам переходить на новое разрешение? Увидите ли Вы разницу?

Всё зависит от того, для чего вы собираетесь использовать его. Подобное разрешение до сих пор редкость. Современное телевидение, особенно в нашей стране, по большей части транслируется в скудном старейшем 480p (720х480 точек), лишь несколько каналов, и то порой за отдельную плату, перешли на HD (720p), и только парочка на FHD (1080p), например, «Первый Канал». Это означает, что, если вы используете телевизор только по прямому назначению, 4к разрешение в этом десятилетии вы не увидите точно.

Для того, чтобы всё-таки хоть как-то использовать возможности нового разрешения, вам понадобится либо покупать 4k blu-ray диски с фильмами (что у нас ещё мало распространено, а главное, недешево), либо искать 4k-стриминговые сервисы (аля Netflix, который, хоть и существует официально в России, не предоставляет локализацию ни одного своего творения), либо смотреть 4k-ролики на YouTube (количество которых крайне малое до сих пор), либо использовать для игровых целей в связке с высокотехнологичным устройством, таким как Xbox One X или Ps4 Pro. Но и в последнем случае использовать все возможности подобного телевизора вам далеко не всегда получится использовать. Существует множество ухищрений (способов), которым пользуются разработчики, т.к. техническая составляющая до сих не полностью подходит для новомодного разрешения.

Все вариации итогового разрешения перечислим:

Нативное разрешение

Нативное разрешение – это настоящее (пиксель в пиксель) разрешение источника, совпадающего с отображающим устройством ( в нашем случае 4k ).

Именно подобное разрешение использует Netflix и 4k-видео в YouTube, однако в игровой индустрии достичь его сложно. На подобную картинку необходимо дорогостоящее оборудование, мощности которого может все равно не хватать для стабильной частоты кадров.

Естественно, именно такое настоящее разрешение даёт наиболее качественную картинку, тогда как использование ухищрений, например, шахматного рендеринга, ухудшает четкость. Особенно это видно по дальности прорисовке при 4-кратном приближении для сравнения. В качестве примера возьмём 4-ёх кратно приближенный скриншот двух версий игры (нативное разрешение 4к – слева, динамическое разрешение с шахматным рендерингом — справа) с прекрасного канала «Digital Foundry», где сравнивается игра «Rise of Tomb Raider».

Суперсэмплинг

Т.к. 4к-телевизоры и мониторы до сих пор не особо распространены (особенно в России, где ещё и половина населения не перешла на HD), а цены на них высоки, существует контингент людей, имеющих лишь FHD-экран, но при этом обладающих более производительным современным устройством. Конечно, любому пользователю хочется получать максимум от возможностей новой технике. Для этого и существует технология суперсэмплинг.

Суперсэмплинг – это технология, в результате которой картинка в игре сначала рендерится в 4K, а затем отображается в 1080p. Это дает возможность увидеть больше деталей на обычном телевизоре Full HD. В сравнение картинка будет в разы проигрывать, но наличие подобной технологии крайне удобно для временного решения. Так же это требует изначального создания картинки в большем разрешении, а значит, это требует приличной производительности системы.

Для примера возьмём скриншот безумно красивой технологической демки «Insects» в свободном доступе от «Microsoft», записанный на Full HD TV. Первый – без применения суперсэмплинга, второй – с использованием.

Как можно увидеть при увеличении, разница не огромна, но присутствует. Да, это и рядом не заменит использование 4к разрешение на таком же 4к экране, но будет приятной мелочью на время.

Шахматный рендеринг

Как можно уже было понять, нативное разрешение требует для себя огромной вычислительной мощности. Т.к. даже самые современные системы далеко не всегда могут его позволить, существуют ухищрения, с помощью которых разрешение добивается при меньших затратах производительности.

Шахматный рендеринг – теxнoлoгия, с помощью которой мoжнo гeнeрировaть изобрaжение бoлee выcoкoгo рaзрeшeния нa oснoве изoбражений меньшегo pазpeшeния и некоторыx дoпoлнительныx дaнных. По сути, она несильно уменьшает итоговое качество картинки за счёт сильного уменьшения необходимой мощности.

Работает технология, как можно понять по названию, за счёт удаления каждого 2 пикселя сцены, последующим склеивании недостающих и, при необходимости, их усреднения.

Для разбора метода возьмём объяснение с интереснейшего, но уже умершего сайта «NeoGAF». В нём рассматривается процесс рендеринга совсем простенького взрыва. На первой картинке изображено обычное (в нашем случае такой, например, используется при нативном разрешении) построение рендеринга.

На второй — с использованием технологии:

Как видим, процесс построения кадра сильно отличается. За счёт убавки пикселей, как на шахматной доске, система нагружается в меньшем количестве, однако это приводит, хоть и не к значительному, ухудшению качестве итогового изображения. Усреднённые пиксели больше всего бросаются во взор, ведь в итоге мы видим небольшое замыливание картинки.

Апскейлинг

Апскейлинг – самый простейший из всех методов преобразования разрешения картинки, в ходе которого процессор (даже рядового теливизора) самостоятельно дорисует дополнительный пиксели, дабы соответствовать собственному разрешению.

Итоговое изображение, хоть фактически и будет иметь соответствующее разрешение, на самом деле будет представлять собой множество новых усредненных пикселей, ужасное качество которых отразится итоговым полным замыливанием изображения, особенно в сравнении с иными методами преобразований картинки и разрешения.

Естественно, в итоге сравнивая все 3 метода построения, можно заявить, что натуральное нативное разрешение в итоге выдаёт наилучшую картинку. При этом, естественно, существует зависимость от необходимой мощности. Чем лучше картинку Вы хотите и чем лучше методом построения разрешения пользоваться, тем производительнее система Вам нужна.

Итоговое сравнение сгенерированной картинки взрыва можно увидеть на финальной картинке:

Экономическая целесообразность

Как уже отмечалось в статье, всё зависит от того, для каких целей вы собираетесь приобретать 4k-телевизор или монитор. Контента подобного качества до сих пор очень мало. Более того, телевиденья в 4k-разрешении не существует ещё в принципе.

При применении телевизора по прямому назначению даже Ваш старый FHD-телевизор до сих пор не реализует все свои возможности. Как много HD-каналов в данный момент вы имеете? Можно с уверенностью сказать, что для перечисления их хватит пальцев одной руки. Из этого стоит сделать простой вывод, приобретать подобную технику Вам не имеет никакого смысла. Это пустая трата денег. Обещания маркетологов абсолютно новых ощущений от просмотра в таком случае чистейшая выдумка.

При применении телевизора в качестве мультимедийного устройства наконец-то появляется видимая разница. Однако стоит учесть, что и в данном случае контента крайне мало. Да, просматривать 4k-сериалы на «Netflix» безумно приятно, однако в России нету локализации, а значит, этим воспользоваться смогут лишь некоторые.

Главное и самое распространенное применение нового разрешения сейчас – игроиндустрия. Но и в этом случае стоит учесть, что Вам потребует высокопроизводительное (а значит недешевое) устройство (ПК, ps4 pro или Xbox One X), да и нативного разрешения, использующего все возможности вашего 4k-экрана, Вы увидите далеко не всегда. По большей части только для подобного применения новое разрешение будет иметь смысл.

Из всего выше сказанного следует, что новомодное 4k-разрешение ещё очень слабо распространено. Не стоит вестись на уловки маркетологов и бежать покупать новые устройства. Единственное, для чего это действительно востребовано, это сильно ограниченные в количестве стримминг-сервисы и современный гейминг. В последних случаях Вам надо детально рассмотреть, стоят ли такие небольшие преимущества тех денежных средств, которых потребуется потратить.

Новенький 4k-телевизор обойдётся в среднем в 60000 рублей, высокопроизводительное устройство для гейминга в 40000 рублей, 4k bluray-фильм в 2000 рублей (а ведь ему ещё потребуется отдельный проигрыватель), подписка на 4k-стримминговые сервис «Netflix» 10 евро за месяц (не забудьте, что тут ещё потребуется высокоскоростной интернет). Стоит ли это того? Решать Вам.

Источник

Разрешение экрана — что это такое и какое лучше

Содержание

Содержание

Смартфоны, ноутбуки, телевизоры: при покупке этой техники важно обращать внимание на одну из ключевых характеристик — разрешение экрана. Что это такое, какие форматы существуют и как этот параметр соотносится с диагональю экрана?

Разрешение экрана — это размер дисплея в пикселях. Указывается двумя числами — количество пикселей по горизонтали и по вертикали. Практически все современные экраны состоят из матрицы пикселей — маленьких элементов, каждый из которых способен изменять свой цвет, яркость, а в некоторых дисплеях еще и прозрачность.

Как правило, один пиксель состоит из триады субпикселей — красного, зеленого и синего. Комбинацией этих цветов получаются все остальные оттенки.

Разрешение экрана напрямую влияет на качество изображения. Однако этот параметр не соотносится с физическими размерами экрана. Например, есть два монитора разрешением 1920х1080, но один из них имеет диагональ 24 дюйма, а второй — 27. Несмотря на одинаковое разрешение, детализация будет разной.

Все дело в еще одном важном параметре — плотность пикселей на дюйм (PPI – pixel per inch). Чем выше этот параметр, тем выше будет детализация картинки.

Однако PPI существенно различается для разных классов устройств. На плотность влияет точность метода ввода (сенсор или курсор), физические размеры экрана и расстояние пользователя от дисплея. Если телефон мы используем на расстоянии 10–20 сантиметров от глаз, то для телевизора это несколько метров. В связи с этим, и плотность пикселей будет существенно отличаться.

Делать выводы о качестве картинки по PPI для разных классов устройств будет не совсем корректно. В сети также можно встретить утверждение, что человеческий глаз не способен распознать плотность пикселей выше 300 ppi. Различия между 500 ppi и 300 ppi на самом деле заметить смогут только люди с высокой остротой зрения, да и отличия будут настолько несущественные, что в повсеместном использовании разница просто незаметна.

Однако для одной категории товаров с идентичным разрешением плотность будет напрямую влиять на качество картинки.

Большинство производителей указывают PPI в характеристиках экрана. Но вы можете высчитать показатель и самостоятельно. Для этого вам понадобится знать разрешение и диагональ экрана в дюймах. Используйте формулу:

Wp — количество пикселей по горизонтали, Hp — количество пикселей по вертикали, а dp — разрешение по диагонали. Остается только поделить полученное значение на диагональ в дюймах:

Например, у нас есть монитор разрешением 1920х1080 и диагональю 24 дюйма. Тогда по формуле определим dp:

dp = √(1920^2+1080^2) = 2203. Далее делим полученное разрешение на диагональ: PPI = 2203/23,8 = 93.

Представленные характеристики соответствуют монитору Acer KA242Ybi, и, если вы изучите его параметры, то обнаружите, что PPI действительно составляет 93 пикселя на дюйм.

Откуда взялись 2К, 4К, 8К

Существуют больше 30 разнообразных форматов разрешений, начиная от QVGA 240х320 px и заканчивая ошеломляющим 10K с разрешением 10240×5760 px. Самые распространенные разрешения экрана вы можете изучить ниже.

Внимательные читатели заметили, что в таблице есть пара разных строк с обозначениями 2К. Аналогичная ситуация и с разрешением 4К. На самом деле под формат 4К существуют сразу несколько разных разрешений:

По горизонтали практически все они приближены к четырем тысячам пикселей, а вот разрешение по вертикали напрямую зависит от соотношения сторон. Истинным 4К в данном случае называют DCI 4К, используемый в кинематографе. Однако соотношение сторон такого формата не подходило для мониторов и телевизоров. Именно поэтому Ассоциация потребительской электроники (CEA) в 2012 году утвердила единый 4К формат для цифровой электроники, который и получил название Ultra HD 4K.

Это означает, если на коробке монитора или телевизора указано 4К, то согласно принятой спецификации он будет иметь разрешение именно 3840х2160.

Аналогичная ситуация и с 2К — истинным считается DCI 2K 2048×1080, однако среди мониторов и телевизоров под 2К понимают форматы UWHD (2560×1080) или QHD (2560×1440).

По аналогии с уже установившимися 2К и 4К, формату 8К соответствует разрешение 7680×4320 пикселей.

Соотношение сторон экрана

Соотношение сторон показывает отношение горизонтальной и вертикальной стороны экрана друг к другу. Например, формат 1:1 — квадратное изображение. Как правило, конкретным разрешениям соответствуют определенные соотношения сторон.

Какое соотношение лучше — зависит непосредственно от формата фильма или игры. С играми обычно проблем не бывает, поскольку они легко адаптируются под разные форматы, а вот при просмотре кино неподходящего разрешения по краям экрана могут появиться черные линии.

Самые популярные соотношения сторон, под которые адаптирована большая часть мультимедийного контента — 16:10 и 16:9.

Про разрешения экрана смартфонов

С мобильной электроникой все намного сложнее, поскольку разнообразия форм-факторов куда больше. Если рассмотреть линейку смартфонов от Apple, то здесь ситуация следующая:

Разрешения FullHD 1920х1080 разработчикам удалось добиться при диагонали 5,5 дюйма, а максимальное 2688х1242 доступно на смартфонах диагональю 6,5 дюйма. Условно его можно назвать приближенным к 2К.

Для Android-гаджетов все еще сложнее, поскольку рынок представляют сотни разнообразных моделей. Условно можно выделить общую классификацию из пяти категорий:

Выпускаются и смартфоны с 4К дисплеем. Например, Xperia XZ2 Premium оснащен IPS-дисплеем с диагональю 5,8 дюйма и разрешением 3840×2160. Фактически, это «классический телевизионный» стандарт Ultra HD 4K, а плотность пикселей доходит до впечатляющих 765 ppi. Если вы ожидаете беспрецедентной четкости, то вас может ждать разочарование. Проблема в том, что увидеть разницу между FHD+ и 4К практически невозможно, особенно, в рамках дисплеев на 5-6 дюймов.

При подборе монитора для гейминга согласовывайте разрешение с железом. Не стоит гнаться за 2К и 4К мониторами, если у вас слабая видеокарта и процессор. Телевизоры для просмотра кино лучше брать с разрешением от 2К и соотношением сторон 16:9 или 16:10, чтобы в полной мере наслаждаться детализированной картинкой.

При покупке смартфона определяющим является плотность пикселей на дюйм, поскольку дисплей всегда находится перед глазами и «зернистость» увидеть проще всего. Ищите смартфоны с 300-450 ppi. Большую плотность ваш глаз уже не различит.

Источник