العيون والدماغ وجودة الفيديو: انعكاسات على 120 إطارًا في الثانية و 8 كيلوبايت و HDR والعصا والمخاريط و "تأثير المسلسل"

لقد كتبت الكثير في هذه المدونة عن دقة إنتاج الصوت ، وتم تجاوز الفيديو بشكل غير عادل ولم يتم لمسه إلا بشكل غير مباشر. قررت إصلاح الموقف - المقال مخصص بالكامل لمشاكل جودة الصورة ، الدقة العالية لتشغيل الفيديو ، بالإضافة إلى ارتباطها بالرؤية البشرية.



بصفتها دقة لا تشوبها شائبة لتشغيل الفيديو ، يمكن للمرء أن يأخذ هذا المستوى التكنولوجي الذي لا يمكن فيه تمييز الصورة على الشاشة عن الواقع المحيط. من المعروف أنه في الوقت الحالي لا يمكن لأجهزة التلفاز وأجهزة العرض التقليدية ، ولا النظارات والخوذات من الواقع الافتراضي أن تكون قادرة على ذلك ، ولكن يتم بالفعل تتبع الأنماط والاتجاهات التي يجعلها منطقية للعمل. تحت هذا الخفض ، سأحاول تحديد أهم المعايير لجودة التكاثر وفقًا للطريقة التي يعمل بها إدراكنا البصري.

الفسيولوجيا العصبية للإدراك البصري

لفهم مدى أهمية هذا المعيار أو ذاك ، تحتاج إلى فكرة عن كيفية عمل الرؤية وكيف يتعرف الدماغ على الإشارات المرئية ويعالجها. توجد على منطقة الشبكية البشرية منطقة مهمة للغاية - الحفرة المركزية للشبكية. هذه المنطقة ، التي تشكل 1 ٪ فقط من إجمالي مساحة المستشعر البصري ، يمكنها رؤية ونقل صور عالية الدقة ومفصلة (أي أنها تحتوي على مستقبلات بصرية كافية: قضبان وأقماع). علاوة على ذلك ، فإن المعلومات الواردة من هذا الموقع تحمل أكثر من نصف الخلايا العصبية في المنطقة البصرية للقشرة الدماغية مع العمل.



في نفس الوقت ، الحفرة البصرية قادرة على تغطية درجتين فقط من المجال البصري. يتم إنشاء صورة مرئية واسعة النطاق للعالم المحيط في المنطقة المرئية من القشرة بسبب أقسام منفصلة من المعلومات "الممسوحة ضوئيًا" ، وكذلك بفضل نظام الذاكرة المرئية. عملية "المسح" البصري سريعة ، لكنها لا تزال تستغرق بعض الوقت. في الوقت الحالي ، لا يوجد إجماع على الاختلاف حول القرار الذي لا تستطيع العين البشرية تحديده.

إن معالجة المعلومات المرئية عن طريق الدماغ سريعة وغير مرئية لنا ، ولكن هذه السرعة العالية للإدراك والمعالجة هي التي تسمح لنا بملاحظة الفرق بوضوح بين معدلات الإطارات المختلفة وعدد من الميزات الأخرى التي تشير إلى الدماغ بأن صورة الزيزفون ليست حقيقة. في الوقت نفسه ، يمكننا القول أن الصورة الكاملة للواقع التي نراها هي نتاج نشاط دماغي منتظم ، متخلف إلى حد ما في الماضي (بالمللي ثانية) من الأحداث التي تحدث في الوقت الحالي. لذا يمكن القول أن أعيننا تعيش في الماضي القريب.



جانب مهم هو معدل الإطار. ينشأ وهم الحركة المستمرة بالفعل بتردد 13-17 إطارًا في الثانية. من المعروف أيضًا أن الرؤية البشرية قادرة على التقاط الأشياء على الشاشة التي تظهر لجزء من الثانية (من 1/16 إلى 1/220 ثانية). هذه القدرة فردية ومتطورة بشكل خاص بين الرياضيين الإلكترونيين ومهندسي الفيديو. وفقا للأستاذ ستيوارت إنستوس ، فإن الدماغ قادر على تقليل "التأخير" في الإدراك البصري إلى 10-15 مللي ثانية.

القضبان غير معرضة عمليًا للزهور ، والأقماع أبطأ من القضبان. تقريبًا ، يمكننا القول أن "الحد الأقصى من FPS" في الرؤية البشرية يمتلكها العصي. في وسط الشبكية ، تتركز كل من القضبان والمخاريط ، مما يسمح لك بالحصول على صورة كاملة ، بينما تشكل المخاريط "البطيئة" درجة أكبر من إدراك اللون ، وتسجل القضبان الحركة بشكل أساسي.

يعتبر القصور الذاتي لمستقبلات الشبكية (القضبان والمخاريط) الحد المادي الرئيسي لسرعة الإدراك البصري ؛ فهي تحدد بشكل أساسي التأخير الزمني عند نقل المعلومات من العين إلى الدماغ. قام معهد ماساتشوستس التكنولوجي بقياس الحد الأدنى من القصور الذاتي للمستقبلات الضوئية لنقل المعلومات المرئية - كان 13 مللي ثانية (وهو ما يعادل 77 إطارًا في الثانية) ، مما يؤكد بيانات Enstos. من المعروف أيضًا أن الحد الأدنى من القصور الذاتي "مخروط العصا" هو 20 مللي ثانية (وهو ما يعادل 50 إطارًا في الثانية). ببساطة ، الحد الفسيولوجي لسرعة الإدراك البصري هو 77 إطارًا في الثانية ، وإدراك اللون هو 50 إطارًا في الثانية.

ومع ذلك ، هناك ملاحظات تجريبية تشير إلى أن صورة 50 إطارًا في الثانية ، على سبيل المثال ، 96 إطارًا في الثانية تختلف بصريًا في كثافة الألوان وتقييم ذاتي لوضوح الصورة. يبرر هذا الاختلاف إنشاء أفلام ومحتويات أخرى بتردد أعلى من 77 إطارًا في الثانية.

يكتب بعض المؤلفين أن الدماغ مجهز بخوارزمية معينة تعالج المعلومات البصرية ، وحتى تقارنها بخوارزميات معالجة الكاميرا. في الواقع ، فإن المقارنة غير صحيحة ، ومفهوم الخوارزمية قابل للتطبيق فقط عند سحب الشبكية إلى الكرة الأرضية. إن دماغنا ، كما أعتقد ، يعرف ، هو نظام تناظري ، وتحدث فيه عمليات كهروكيميائية وكيميائية حيوية تحدد نتائج نشاطه. يمكن أن يسمى هذا خوارزمية ، لكنها ستكون بعيدة جدًا عن خوارزميات معالجة البيانات الرقمية.

وبالتالي ، ترتبط المعايير المسؤولة عن دقة التكاثر بشكل مباشر بكيفية تلقينا للمعلومات المرئية وكيف يدركها الدماغ ويعالجها. سيكون من الإنصاف أن نقول أن سر الواقعية يكمن في مستوى خلق مثل هذا الوهم الذي لا يمكن للدماغ تحديده كصورة مزيفة. وهناك مشكلة كبيرة ، البيانات حول سرعة إدراك الحقيقة وتكوين صورة بصرية خيالية غير مفهومة جيدًا ، يمكن أن تختلف بشكل فردي ضمن نطاق واسع. وتعتمد على مئات العوامل الفسيولوجية. لهذا السبب ، عادة ما يتم تحديد معايير الصور عالية الجودة تجريبيًا ، من خلال الطريقة الأكثر دقة للنشر العلمي.

الدقة

في كثير من الأحيان ، يعتقد الأشخاص الذين بدأوا للتو في الخوض في مشكلات جودة الصورة الرقمية أن المعيار الوحيد المهم هو الدقة. جزئيًا ، يمكننا أن نتفق معهم ، لأن تفاصيل الصورة تعتمد عليها في المقام الأول. اليوم ، هناك جدل حول مقدار الحياة التي تحتاج إلى تنسيقات بدقة أعلى من FullHD. من الواضح أنه لا يمكن تحقيق الواقعية في الفيديو بدون دقة عالية ، على الرغم من أنها ليست الشرط الوحيد لدقّة عالية في التكاثر.

من التجربة الذاتية ، يمكننا أن نستنتج أنه إذا نظرت عن كثب وانتبهت إلى التفاصيل ، خاصة عندما يتعلق الأمر بأجهزة العرض وأحجام الشاشة الكبيرة حقًا ، فإن استخدام 4K أمر له ما يبرره. علاوة على ذلك ، تتحول 4K اليوم إلى نوع من المعايير للأشخاص الذين يهتمون بجودة الصورة ، كما يقولون ، مع دقة أقل من ذلك ، فمن غير اللائق أن تشتريها. إن الشركات التجارية ، بما في ذلك شركتنا ، سعيدة للغاية بهذا النمط النمطي - وهذا يسمح لنا بكسب المزيد.



بالفعل ، يعتبر العديد من المشترين اليوم أن 8K شر لا بد منه. كقاعدة ، لا تنشأ هذه الرغبة من حقيقة أن الفرق ملحوظ بالفعل للمشتري. غالبًا ما يريدون فقط شراء جهاز لن يشكوا فيه ، أي من أجل معرفة أن التلفزيون أو جهاز العرض الذي تم شراؤه تم إنشاؤه في حدود القدرات التكنولوجية في وقته. يكتسب القرار أهمية خاصة في أنظمة الواقع الافتراضي ، حيث يحاول تحقيق غمر المستخدم ويسعى إلى خلق الوهم الأكثر موثوقية للواقع.

خلافا لتوقعات خبراء عاقلين ، ولكن ليس داهية جدا ، بدأ البث في 8K بالفعل. يتم بث RED و NHK بهذا التنسيق ، وربما شخص آخر لا أعرفه ، ولكن هؤلاء أصبحوا روادًا. استنادًا إلى البحث في مجال VR ، يتوقع البعض مستقبل 8K ويكتب أن هذا التنسيق له قيمة عملية كبيرة. لا أشارك هذا التفاؤل الصريح ، على الرغم من أنني مقتنع بأنني سأتمكن عاجلاً أم آجلاً من العثور على بعض الاختلافات من 4K وحتى 8K لن تكون الأخيرة في سباق الدقة.



هذا ليس من حقيقة أن 8K ضرورية حقًا ، ولكن فيما يتعلق بهذا ، يجب ألا يتوقف التقدم. تعتمد القدرة التكنولوجية على زيادة الدقة على حجم البكسل الفعلي ، ومن المنطقي أن تكون الأخيرة أصغر ، كلما كانت الدقة أعلى. أشك في إمكانية تقليل وحدات البكسل إلى أجل غير مسمى ، عاجلاً أم آجلاً ستصل هذه العملية إلى حد مادي.

مشكلة الدقة العالية هي الحجم المتزايد للفيديو ، وبالتالي ، الحاجة إلى زيادة عرض النطاق الترددي لقنوات البيانات باستمرار. عندما يتعلق الأمر بالتلفزيون والبث المنتظم ، تتسبب الأحجام الهائلة للبيانات عالية الدقة (حتى 4K) في بعض الأحيان في التأخيرات والتشوهات ، والتي ترتبط بقناة غير كافية للبث.

مدى ديناميكي

شكلت قدرة رؤيتنا على إدراك الضوء والألوان بكثافة مختلفة ، لتمييز عدد كبير من الظلال معيارًا آخر لجودة صورة الفيديو - النطاق الديناميكي. ميزة تلتقط نسبة اللون الأكثر سطوعًا إلى اللون الأقل سطوعًا (ولكن ليس أسود بعد) في محتوى الفيديو. النطاق الديناميكي العالي والتقنية التي توفرها اليوم تسمى HDR. من المقبول عمومًا أن تكون العين البشرية قادرة على تحديد النطاق الديناميكي ضمن 1،000،000: 1 ، وأحيانًا أعلى. ترجع قدرة الرؤية هذه إلى حد كبير إلى الحاجة إلى التمييز بين أبعاد وشكل الأشياء المحيطة بنا ، حتى مع عدم وجود إضاءة جيدة جدًا.



تجربة معروفة تعكس أهمية النطاق الديناميكي مع الدقة. لذلك ، تمت مقارنة 1080p SDR و UHD HDR ، ثم 1080p HDR و UHD HDR. في المقارنة الأولى ، كان الفرق ملحوظًا بالعين المجردة ، ولكن في الحالة الثانية لم يكن واضحًا. كان التقييم الشخصي هو أن استخدام النطاق الديناميكي العالي يُنظر إليه على أنه تحسن في جودة الصورة (الوضوح والتفاصيل والدقة) بنسبة 90٪ مقارنةً بحقوق السحب الخاصة.

معدل عرض الإطارات في الثانية

في مدونتنا ، تطرقنا مرة واحدة لمسألة معدل الإطار في الثانية. بموضوعية ، فإن معدل الإطار العالي في الثانية يجعل الصورة أكثر واقعية بالتأكيد. ما أثبته أول فيلم في العالم بمعدل 96 إطارًا في الثانية ، والذي كتبنا عنه بالفعل ، أثبت. من الناحية المميزة ، كان الفيلم وثائقيًا. ليس من قبيل المصادفة أن الترددات هي بالضبط أعلى بكثير من الترددات التي تبلغ 24 إطارًا في الثانية للسينما ، والتي يتم استخدامها في أفضل نظام واقع افتراضي تسلسلي في العالم HTC vive pro. كما ذكرت ، هناك حاجة ملحة للحصول على الصورة الأكثر واقعية في الواقع الافتراضي.



سجل وثائقي، الذي كتبنا عنه ، تعرض للضرب من قبل الفيلم الأمريكي "Long Way Billy Lynn in the Break of a Football Match" من قبل Ang Lee ، حيث كان التردد بالفعل 120 إطارًا في الثانية. على الرغم من الاختراقات في مجال التردد ، فإن معظم الناس يقابلون ابتكارات بسخط ، ويلومون تأثير "المسلسلات" ، و "التلفزيون" ، و "التصوير السينمائي المنخفض" ، و "الخباثة الفنية" لمثل هذا التردد. مثل ، التردد السيئ يقتل كل "سحر الأنبوب الدافئ للفيلم".

يتم تفسير التأثير من خلال حقيقة أن الغالبية العظمى من النقاد يحددون السينما الجيدة بما رأوه بالفعل ، ورأوا السينما الجيدة في دور السينما مع 24 إطارًا في الثانية. في الوقت نفسه ، ارتبطت زيادة في تواتر الأغلبية بالمسلسل التلفزيوني ، بعيدًا عن جودة الأفلام. المعيار متجذر في الثقافة البشرية بحيث يتم ضمان أن ينعكس في الإدراك ويصبح أحد معايير الجودة ، على الرغم من أنه لا ينبغي أن يكون موضوعيًا.

مجموع

أصبحت العناصر المنطقية لإخلاص التكاثر ، كالمعتاد ، خصائص قابلة للتفسير ، ويمكن تفسيرها ماديًا ، كما في حالة الصوت. في هذه الحالة ، عن طريق القياس ، هناك طلب قديم (في حالة الصوت ، كانت هناك مصابيح دافئة) وانتقاد حاد للاتجاه التدريجي للتطور. من الواضح أن الأجيال يجب أن تمر قبل اللحظة التي يُنظر فيها إلى السينما الجيدة ومحتوى الفيديو الآخر ليس من منظور عدد الإطارات في الثانية ، ولكن وفقًا لمعايير أخرى. ربما فاتني بعض العوامل الهامة لإخلاص التكاثر. اسمحوا لي أن نعرف في التعليقات. سأقدر أيضًا أفكارك الشخصية حول ما قد يكون عليه فيديو المستقبل.

محتوى الصورة المستخدم:
www.quora.com/How-come-its-really-hard-to-look-directly-at-something-in-low-light-but-when-we-look-right-next-to-the-object-we-can-see-it-better
data.cyclowiki.org/images/9/90/Centralnaya-yamka-setchatki.jpg
www.provideomontaj.ru/tv-8k-chto-jeto-nuzhno-li-sejchas-pokupat-televizor-8k


, . , , .