数字图像质量和缩放。 比较,神话,方法和经济可行性

在现代世界中,有各种各样的各种高质量图像仪表。 一个缺乏经验和开明的人很容易以各种高度专业化的术语感到困惑,陷入营销人员的trick俩中,或者漫不经心地剥夺了自己的新技术创新。

本文将使您了解最重要的特征,独立比较不同的技术和技巧,并根据需求和经济繁荣来确定所需的设备。

FPS(每秒帧数)


FPS-动态图像(不是静态)的指示器,代表每秒的帧数。

当前,电影院和电视使用已确立的每秒24帧的速率(较早时,在无声电影中,标准是16帧)。 有例外,即:

  • 在某些流媒体服务和频道上的比赛体育转播为60帧
  • 彼得·杰克逊(Peter Jackson)出演的《霍比特人》(The Hobbit),后来出演了48家IMAX电影院
  • 人工插补电影重发(数量不等)
  • 詹姆斯·卡梅隆(James Cameron)的《阿凡达》(Avatar)未来续集,他承诺将以60帧的速度拍摄

24帧的标准之所以诞生是有原因的,它足以保证图像的可见平滑度(任何运动),并且也易于制作,因为任何更改都会大大增加胶片的宽度。 即 这是现代电影业的一种妥协,只有少数人决定摆脱它。

自然,此数字越大,图像越平滑。 您可以使用最简单的GIF来演示这种区别,其中GIF的球在同一时间从左上角向右滚动。

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从gif中可以看到,即使在没有准备好的外观下,区别也很明显。 是的,差异并不大,但是我认为图像的平滑度直接取决于帧频这一事实对每个人都是显而易见的。

还有一个技巧叫做帧插值。 创建粉丝转载时,会使用类似的系统,并且某些电视还内置了该系统。 其本质是从源帧计算新的额外帧,即在2个相邻的源帧之间,程序根据来自相邻帧的运动数据绘制新的帧。 该系统极难实施,最重要的是,它会产生许多干扰观看的工件。

在游戏行业中,帧速率与电影明显不同。 每秒30帧是舒适游戏的既定标准,但这里还有更多变化。 运动模拟,格斗游戏,第一人称射击游戏和电竞多人游戏类型在反应速度极为重要的情况下,最好每秒60帧。 通常很难实现这些指标,因为 FPS直接取决于系统性能。

神话破坏者


现代的信息空间引起了关于帧速率的许多神话,我想对每个神话都加以考虑。

人眼每秒看不超过24帧


这个神话很可能是由于电影行业的标准而诞生的,但是最重要的是,这是根本错误的。

您确信已经显示的GIF,绝对所有内容都能看到超过24的帧率差异。 另一问题是大脑是否能够识别高速显示的信息。 这远非如此简单明了,但是研究表明,经过适当的培训,一个人就能看到图片中的差异,并且只闪烁一帧。

神秘效果25帧


这个神话诞生于1957年,当时一位美国科学家发表了一项研究,据称该研究使爆米花销量增加了25帧。 5年后,他承认自己已经完全完成了实验。 尽管如此,神话仍然存在,在互联网上您可以找到许多视频和网站,这些视频和网站提供了25帧赚钱的奇迹效果(减肥,学习语言等)。

这里根本没有任何影响,更不用说影响思想了。 否则,这意味着绝对每一个游戏或杰克逊相同的“霍比特人”游戏每一秒都有机会利用隐藏的信息来处理您的大脑。 显然,以其最纯粹的形式完全是愚蠢的。

影像解析度


分辨率是图像的指示器,直接指示其质量,代表每单位面积(或单位长度)的点(或像素)数。

在现代技术竞赛中,每个普通设备购买者都最熟悉此指标。 任何一家电子商店都充斥着各种广告标语,例如“全高清”,“真正的4k分辨率!”,“水晶清晰的图像”等。
一切都不简单,它是任何再现视觉信息的设备的最重要指标,无论它是笔记本电脑的显示器,电视屏幕,智能手机还是电子书显示器。 分辨率越高,图片越清晰。 图片的进度很明显,这只是我们在VHS期间看到的图片,或者是最简单的比较:

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图像质量还取决于其来源,其发展速度完全不同。 头顶是游戏产业,它每天都在不断增加技术方面。 游戏行业处于戒备状态。 最重要的是,正是她推动着图像质量发展的进程。 一代又一代的控制台,改进的系统性能-所有这些导致了这样的事实,即画面变得更加逼真,清晰和细致。

4k分辨率


当3D电视的时尚迅速消失时,它的位置出现了不同的技术方面-4k屏幕分辨率,从各个方面进行宣传。

你们大多数人最有可能在家中拥有全高清电视。 您需要切换到新的分辨率吗? 你会看到区别吗?

这完全取决于您将使用它的目的。 类似的分辨率仍然很少。 例如,现代电视,尤其是在我们国家,大部分时间是在最古老的480p(720x480像素)电视中播放的,只有几个频道切换到HD(720p),有时需要付费(例如收费),而只有几个频道切换到FHD(1080p),第一频道 这意味着,如果您仅将电视用于其预期目的,那么在此十年中将无法看到4k分辨率。

为了仍然以某种方式使用新分辨率的功能,您将需要购买带有电影的4k蓝光光盘(这在我们中并不普遍,而且最重要的是,不便宜),或者寻找4k流媒体服务(ala Netflix) ,尽管它正式存在于俄罗斯,但不提供其任何作品的本地化),或者在YouTube上观看4k视频(到目前为止,其数量非常少),或者将其与Xbox等高科技设备结合用于游戏目的一个X或Ps4 Pro。 但是,在后一种情况下,您将无法始终使用此类电视的所有功能。 开发人员可以使用许多技巧(方法),因为 该技术组件仍不完全适合新的分辨率。

我们列出了最终解决方案的所有变体:

原始分辨率


原始分辨率是与显示设备匹配的信号源的实际(像素到像素)分辨率(在我们的示例中为4k)。

Netflix和4k视频在YouTube上使用的就是这种分辨率,但是在游戏行业却很难实现。 这样的图像需要昂贵的设备,其功率可能仍然不足以保持稳定的帧频。

自然,这是提供最高品质图片的真实分辨率,而象棋渲染之类的技巧的使用会损害清晰度。 在绘制范围内,以4倍近似值进行比较时尤其明显。 例如,从出色的Digital Foundry频道获取游戏两个版本的4倍近似屏幕截图(左侧为4k原始分辨率,右侧为国际象棋渲染的动态分辨率),在此处比较了《古墓丽影:崛起》游戏。

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超采样


因为 4K电视和显示器仍然不是很普遍(尤其是在俄罗斯,那里一半的人口还没有切换到高清),而且价格很高,有一小部分人只有FHD屏幕,但同时拥有更高效的现代设备。 当然,任何用户都想充分利用新技术的功能。 为此,有超采样技术。

超级采样是一种使游戏中的图片首先以4K渲染然后以1080p显示的技术。 这样就可以在常规的全高清电视上查看更多详细信息。 相比之下,图片有时会丢失,但是这种技术的存在对于临时解决方案而言非常方便。 它还需要以更高的分辨率初始创建图片,这意味着它需要良好的系统性能。

例如,拍摄全高清电视上录制的Insan疯狂漂亮的技术演示的屏幕快照,该演示可从Microsoft免费获得。 第一个-没有超采样,第二个-使用。

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如您所见,差异不是很大,而是当前。 是的,这不会代替在同一4k屏幕上使用4k分辨率,但是一段时间内这将是一件令人愉快的事情。

国际象棋渲染


正如您已经了解的那样,本机分辨率需要巨大的处理能力。 因为 即使是最现代的系统也远不能总是允许它;有一些技巧可以以较低的生产成本实现分辨率。

国际象棋渲染是一种技术,通过该技术,可以在分辨率较低的图像和一些其他数据的基础上生成分辨率较高的图像。 实际上,由于所需功率的极大降低,它会稍微降低图片的最终质量。

顾名思义,该技术的工作原理是删除场景的每2个像素,然后将丢失的像素粘合在一起,如有必要,对它们进行平均。

为了分析该方法,我们将从有趣但已故的NeoGAF站点中进行解释。 它讨论了一个非常简单的爆炸的渲染过程。 第一张图片显示了常规的渲染构造(在我们的示例中,例如,以本机分辨率使用)。

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第二-使用技术:

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如您所见,构建框架的过程非常不同。 由于象棋盘上象素的减少,系统的装载量减少了,但这虽然不显着,但却导致最终图像质量的下降。 平均像素最有可能看起来,因为最后我们看到图片略微模糊。

升级


放大是所有转换图像分辨率的方法中最简单的,在此方法中,处理器(甚至是普通电视机)独立绘制其他像素以匹配其自身的分辨率。

最终图像尽管实际上将具有相应的分辨率,但实际上将是许多新的平均像素,其可怕的质量将反映在图像的最终完全模糊中,特别是与其他转换图像和分辨率的方法相比。

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自然地,通过比较所有三种构造方法的结果,可以说自然的自然分辨率最终可以提供最佳的图像。 在这种情况下,当然取决于所需的功率。 您想要的图片越好,建立使用许可的方法越好,您需要的系统就越高效。

在最终图像中可以看到生成的爆炸图像的最终比较:

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经济可行性


如前所述,这完全取决于您打算购买4k电视或显示器的目的。 这种质量的内容仍然很少。 而且,原则上尚不存在4k分辨率的电视。

当将电视用于预期目的时,即使您的老式FHD-TV仍然无法实现其所有功能。 您目前有几个高清频道? 可以肯定地说,一只手的手指足以列出它们。 由此值得得出一个简单的结论,为您掌握这种技术毫无意义。 这是浪费金钱。 在这种情况下,从全新的角度出发,营销人员的承诺是纯粹的发明。

当将电视用作多媒体设备时,最终会出现明显的差异。 但是,值得考虑的是,在这种情况下,内容非常小。 是的,在Netflix上观看4k系列节目非常好,但是在俄罗斯没有本地化,这意味着只有少数人可以利用它。

现在,新分辨率的主要和最普遍的应用是游戏行业。 但是在这种情况下,值得考虑的是,您将需要高性能(因此价格昂贵)的设备(PC,ps4 pro或Xbox One X)以及使用4k屏幕所有功能的本机分辨率,您将不会总是看到。 在大多数情况下,仅对于此类应用程序,新分辨率才有意义。

从以上所有内容可以得出,新的4k分辨率分布仍然非常差。 不要迷恋营销人员的花招,而要购买新设备。 真正需要的唯一东西是流媒体服务和现代游戏,数量非常有限。 在后一种情况下,您需要详细考虑这些小的优势是否值得您花钱。

全新的4k电视平均价格为60,000卢布,高性能游戏设备为40,000卢布,4k Bluray电影为2,000卢布(他仍然需要单独的播放器),订阅4k流媒体服务“ Netflix”每月需支付10欧元(不要忘记这里仍然需要高速Internet。 值得吗? 由您决定。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN408915/


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