Snímkové frekvencie, regióny a prečo 29,97

Čo frekvencia mení

Snímková frekvencia určuje dve veci naraz: ako často kamera „pozrie“ na svet a koľko času pokrýva jedna snímka. Pri 24 fps je medzi dvoma snímkami takmer 42 ms — dosť na to, aby sa rýchly objekt posunul o kus obrazu. Oko si medzery doplní, ale vnímame ich ako typický „filmový“ pohyb s jemným trhaním pri rýchlych švenkoch. Pri 50 alebo 60 fps sú skoky polovičné a pohyb je plynulý, „živý“ — preto ho používa šport a priame prenosy, a preto pôsobí pri hranom filme pre časť divákov ako televízia.

Frekvencia nemení ostrosť jednotlivej snímky — tú riadi čas uzávierky. Pri rovnakom uhle uzávierky však vyššia frekvencia znamená kratšiu expozíciu, teda menej rozmazania a potrebu viac svetla.

INTERAKTÍVNE · PRIESKUMNÍK SNÍMKOVEJ FREKVENCIE

Porovnanie snímkových frekvencií

CAM A 00:00:00:00

Monitor A: snímková frekvencia

CAM B 00:00:00:00

Monitor B: snímková frekvencia

Rýchlosť prehrávania

Ukázať polohy posledných snímok

Meriam obnovovaciu frekvenciu vášho displeja…

Okamihy, kedy kamera zaznamená snímku počas prvých 100 ms. Každá čiarka = jedna snímka.

Oba monitory ukazujú ten istý pohyb, len vzorkovaný inou frekvenciou. Koleso so 8 lúčmi sa pri nízkej frekvencii môže zdať, že sa točí pomaly alebo dozadu (stroboskopický efekt).

i POZNÁMKA

Monitor alebo telefón dokáže ukázať najviac toľko rôznych obrázkov za sekundu, koľko je jeho obnovovacia frekvencia — typicky 60 Hz. 120 fps v reálnom čase tak na väčšine displejov neuvidíte. Preto má nástroj spomalenie: pri ¼ rýchlosti stačí na 120 fps displej s 30 Hz a časovanie snímok zostáva presné.

Mapa frekvencií

Bežné snímkové frekvencie a ich použitie
fps	Presná hodnota	Kde sa používa
24	24 alebo 24/1,001 = 23,976	Kino, hraný film, seriály. Digitálne kino podľa DCI musí podporovať 24,000 fps. 23,976 je variant pre TV a streaming v 60 Hz regiónoch.
25	25,000	Vysielanie a výroba v regiónoch s 50 Hz sieťou — Európa vrátane Slovenska, väčšina Afriky, Ázie, Austrálie (bývalé oblasti PAL/SECAM).
30	30/1,001 = 29,97 (aj 30,000)	Vysielanie v regiónoch so 60 Hz sieťou — USA, Kanada, Mexiko, Južná Kórea, časť Japonska (bývalé NTSC). Na webe a v telefónoch aj presných 30.
50	50,000	Šport, priame prenosy a „živý“ vzhľad v 50 Hz regiónoch; 2× spomalenie v 25 fps projekte.
60	60/1,001 = 59,94 (aj 60,000)	Šport a priame prenosy v 60 Hz regiónoch, herné záznamy, obrazovky počítačov.
120	120 alebo 119,88	Snímanie na spomalenie (5× pri prehrávaní v 24 fps). Prehrávanie v reálnom čase vyžaduje displej s ≥ 120 Hz.

ITU-R BT.709, odporúčanie pre HDTV, výslovne definuje frekvencie 60, 50, 30, 25 a 24 Hz a pre 60, 30 a 24 aj varianty vydelené 1,001. Odtiaľ pochádzajú nepekné čísla 59,94, 29,97 a 23,976.

Prečo Európa 25 a Amerika 29,97

Prvé televízne normy zosynchronizovali snímanie s frekvenciou elektrickej siete, aby rušenie od siete v obraze „stálo“ a neplávalo. V 50 Hz krajinách tak vzniklo 50 polsnímok (25 snímok) za sekundu, v 60 Hz krajinách 60 polsnímok (30 snímok). Pri zavedení farebného vysielania NTSC v USA sa frekvencia znížila o 0,1 % (delenie 1,001), aby sa farebná nosná nerušila so zvukovou. Z 30 sa tak stalo 29,97 a z 60 sa stalo 59,94. Pre kompatibilitu toto delenie prežilo do digitálnej éry a prenieslo sa aj na 23,976.

Praktický dôsledok dnes: frekvencia sa stále drží regiónu, kvôli vysielaniu aj kvôli osvetleniu. Svetlá napájané zo siete blikajú dvojnásobkom sieťovej frekvencie a čas uzávierky musí s týmto rytmom ladiť. Kto točí na Slovensku 30 fps s uzávierkou 1/60 s pod žiarivkami, riskuje blikanie; 25 fps s 1/50 s je bezpečné.

Spomalenie a zrýchlenie

Spomalenie vzniká, keď sa materiál nasnímaný vyššou frekvenciou prehrá nižšou. Faktor = snímacia frekvencia ÷ frekvencia projektu.

Faktor spomalenia (snímanie → časová os)
Snímané	v 24 fps	v 25 fps	v 30 fps
48 fps	2×	1,92×	1,6×
50 fps	2,08×	2×	1,67×
60 fps	2,5×	2,4×	2×
100 fps	4,17×	4×	3,33×
120 fps	5×	4,8×	4×

Pre plynulé spomalenie musí kamera skutočne snímať vysokou frekvenciou (označuje sa ako „high frame rate“ alebo „S&Q“). Softvérové spomalenie bežného materiálu dopočítava medzisnímky — výsledok je odhad pohybu a pri zložitom pohybe vznikajú artefakty.

Miešanie frekvencií v jednom projekte

Časová os má jednu frekvenciu. Všetko ostatné sa jej prispôsobí — a spôsob, ako to strihový program urobí, ovplyvní výsledok:

Celočíselné násobky (50 → 25, 60 → 30) sú najjednoduchšie: vynechá sa každá druhá snímka alebo sa materiál interpretuje ako spomalenie.
25 ↔ 24 sa v praxi rieši zrýchlením / spomalením o 4,17 % (25/24) — tzv. PAL speed-up. Zmení sa dĺžka aj výška tónu zvuku, ktorú treba korigovať.
29,97 ↔ 25 nemá jednoduchý pomer. Konverzia buď opakuje / vynecháva snímky (viditeľné trhanie), alebo miešanie a interpoláciu pohybu (rozmazanie, artefakty). Na profesionálnu konverziu sú špecializované nástroje.
23,976 vs. 24,000 — rozdiel 0,1 % na krátkom zábere neuvidíte, ale za hodinu je to 3,6 sekundy. Zvuk nahrávaný samostatne sa rozíde s obrazom.

Časový kód a drop-frame

Časový kód adresuje každú snímku ako HH:MM:SS:FF. Pri 25 fps je to priamočiare: snímky 00 až 24, potom ďalšia sekunda. Pri 29,97 fps by sa však časový kód počítaný po 30 snímkach za sekundu za hodinu odchýlil od hodín o 3,6 sekundy. Drop-frame časový kód to rieši tak, že na začiatku každej minúty — okrem každej desiatej — preskočí čísla snímok 00 a 01. Nevynecháva sa žiadna snímka obrazu, len čísla. Drop-frame sa zvyčajne značí bodkočiarkou pred snímkami: 01:00:00;00.