Как Full HD превращают в 4К, и может ли это выглядеть хорошо
Рассказываем про «умный» апскейлинг разрешения в играх.
Материал подготовлен при поддержке MSI
Технологии развиваются неравномерно. Например, визуальные эффекты в играх могут сделать скачок, из-за которого даже самое мощное «железо» перестаёт справляться. Или производители консолей и видеокарт задают настолько высокие стандарты качества, что разработчикам приходится догонять прогресс.
Геймерам приходится покупать и обновлять игровые системы, чтобы не остаться отрезанными от последних достижений индустрии. Но есть технология, которая может заставить графику и железо двигаться навстречу друг другу, а не бежать наперегонки. Речь об апскейлинге — это масштабирование разрешения при помощи нейросетей.
В самом по себе масштабировании разрешения нет ничего инновационного — существует несколько десятков алгоритмов, которые способны «в реальном времени» увеличивать или снижать разрешение изображения, подгоняя его под возможности экрана.
Апскейлинг может выполняться на стороне источника (компьютером, консолью или Blu-Ray плеером), на стороне монитора или телевизора и даже некоторыми специальными кабелями.
Чаще всего конвертация происходит всё же устройством отображения: источник отправляет кадр в заданном разрешении, а тем, чтобы он занимал всю площадь экрана и минимально терял в качестве, занимается уже монитор. Одна из самых распространённых технологий сегодня — бикубическое масштабирование, алгоритм, который увеличивает цифровое изображение попиксельно. Он достраивает недостающие точках, сверяясь с информацией о 16 окружающих каждую из них пикселях.
Другие алгоритмы могут использовать для сверки от одного до 36 пикселей — обычно производители не указывают, как именно их монитор или телевизор «растягивает» изображение и не дают пользователю вариантов выбора.
Но это не всегда оптимальный вариант. Обратите внимание на сравнение алгоритмов в пиксельной игре (скриншот выше) и при апскейлинге фотографии (скриншот ниже). Там, где присутствует очевидная пиксельная сетка, лучше всего справляется самый примитивный, но с более сложными изображениями он создаёт «лесенки», которых удаётся избежать при большей выборке смежных точек.
Многие современные телевизоры используют временной апскейлинг: перед выводом изображения система накапливает кадры в буфере и дорисовывает целевому кадру недостающие пиксели — учитывая при этом, как изображение будет меняться в динамике.
Это позволяет повысить чёткость и плавность изображения в неинтерактивном контенте и снизить количество артефактов., Но для игр это не подходит, так как создаёт дополнительную задержку ввода — изображение выводится на экран с запозданием, делая управление неотзывчивым.
Продвинутые «умные» телевизоры и некоторые ТВ-приставки вроде NVIDIA Shield предлагают «умный» апскейлинг изображения.
Каким бы умным ни был телевизор, в «игровом» режиме все технологии для улучшения картинки отключаются, в том числе, увеличение разрешения. Если пренебречь рекомендациями производителя и оставить «улучшайзеры», задержка ввода может возрасти до нескольких сотен миллисекунд, что создаст дискомфорт из-за задержки ввода даже в самых размеренных играх.
Уже больше пяти лет игры в 4К — мечта и цель для многих геймеров. Но «грубой силой» производительного железа покорить эту высоту не получилось — сменилось уже три поколения видеокарт и полтора поколения консолей, но компромиссов избежать всё ещё не получается.
Консоли нового поколения чаще всего не «вытягивают» полное 4К-разрешение 2160р даже при 30 fps и далеко не максимальных настройках графических эффектов. И даже флагманские видеокарты, по цене сравнимые с недорогой иномаркой, только в 2021 году достигли достаточной мощности, чтобы гарантировать 40-60 кадров в секунду в нативном 4К при максимальных настройках с трассировкой лучей.
Но если не получается добиться «честного 4К», приходится искать способы создать достаточно убедительную иллюзию.
На консолях прошлого и текущего поколений большинство игр работают в разрешении значительно ниже 4096 на 2160 пикселей. чтобы изображение достаточно чётко выглядело на 4К-телевизорах, применяется шахматный рендеринг.
Это не совсем апскейлинг — при таком подходе изображение изначально рендерится под 4К, но с пропусками по одному или несколько пикселей, что напоминает шахматную доску. На каждом кадре пропуски располагаются в разных местах, чтобы алгоритм мог заполнять недостающие пиксели информацией с предыдущих кадров.
Шахматный рендеринг хорош тем, что эффективно снижает нагрузку на систему и не требует дополнительных аппаратных средств. На ПК шахматный рендеринг обычно не применяется, однако на многих более-менее актуальных видеокартах доступен режим апскейлинга с похожим эффектом.
Integer Scaling или «целочисленное масштабирование» производится видеокартой, а не монитором, не добавляет значимой или видимой задержки. Алгоритм дробит каждый пиксель изображения в низком разрешении на несколько суб-пикселей одинакового цвета, благодаря чему чёткость повышается без размытия и искажений.
Целочисленное масштабирование доступно на следующих видеокартах:
Такой апскейлинг подходит для игр с пиксельной графикой. Кроме того, в старых тайтлах с фиксированным низким разрешением ассетов, например, в «Героях 3», интерфейс и карта будут иметь привычные пропорции.
Правда, по краям объектов на экране могут появляться «лесенки», а цветовые переходы становятся резкими.
Для игр только две большие компании предлагают технологии апскейлинга: DLSS от NVIDIA и FSR от AMD (если не считать любительских наработок). Принцип работы у них разный, но обе задействуют нейросети в дополнение к стандартным алгоритмам.
Использовать их можно только в самих приложениях и играх (а не на уровне экрана или видеокарты). В 2021 году DLSS от NVIDIA интегрировали в движок Unreal Engine 4, а в будущем собираются добавить в Unity и UE5. AMD FidelityFX Super Resolution (FSR) стала доступна рядовым пользователям только в конце июня 2021 года и пока поддерживается лишь восьми играх. Алгоритм анализирует объекты на каждом отдельном кадре, увеличивает разрешение и применяет различные эффекты, включая сглаживание, увеличение резкости.
У FSR нет временного компонента: система не учитывает ни предыдущие кадры, ни положение объектов на будущих кадрах с учётом векторов, поэтому работает система неидеально и иногда допускает артефакты. Но зато и никаких особенно строгих системных требований у FSR нет: подходят видеокарты NVIDIA GeForce GTX 10-й серии и новее, AMD Radeon RX 460 и новее и даже графические ускорители от Intel.
Использование FSR снижает нагрузку на видеокарту от 40% до 60% в зависимости от разрешения и режима. В будущем технология может появиться и на консолях нового поколения, которые используют графическую архитектуру AMD.
NVIDIA DLSS (Deep Learning Super Sampling) устроена сложнее и обеспечивает более высокое качество масштабирования изображения, но и требования у неё намного выше. Технология опирается на специальные тензорные ядра, предназначенные для быстрого обсчёта матриц нейросетей, которыми оснащаются только видеокарты серий RTX 20 и RTX 30.
Согласно статистике Steam, такие карты есть примерно у 17% пользователей (это довольно много). В Steam порядка 120 миллионов учётных записей, то есть карты RTX используют порядка 20,5 миллионов человек. Однако подавляющим большинством этих пользователей назвать тяжело, поэтому не все разработчики считают DLSS необходимостью.
В DLSS первой версии нейросеть нужно было обучать на конкретной игре (это сотни часов), при этом рядовые геймеры и игровые журналисты жаловались на мерцание, низкую чёткость и другие проблемы.
Однако в DLSS 2.0 многое изменилось. Технология анализирует прошлые кадры и определяет векторы движения объектов в поле зрения, чтобы корректно обрабатывать динамичные сцены — без мерцания и артефактов.
В поддерживаемых играх прирост производительности с DLSS 2.0 достигает от 40% до 120% в зависимости от игры. DLSS поддерживается в большинстве крупных релизов: владельцев видеокарт GeForce RTX всё больше, вместе с этим растёт число потребителей новых технологий.
FSR и DLSS — не все технологии, которые снижают нагрузку на железо и повышают производительность игр с минимальным влиянием на качество графики. Microsoft активно тестирует продвинутую систему работы с памятью DirectStorage, на основе которой NVIDIA разрабатывает собственную RTX IO. Она ускоряют загрузку, упрощает обращение игры к ассетам и «агрессивнее» сжимает файлы на диске.
Сами графические API вроде DirectX 12 Ultimate и Vulkan интегрируют всё больше инструментов, чтобы оптимизировать производительность и снизить системные требования. Например, Variable rate shading помогает разработчикам разбивать отображаемое на экране пространство на зоны и рендерить их с разной степенью детализации. А Sampler feedback повышает производительность, позволяя игре повторно использовать уже отрендеренные текстуры или обходить рендеринг поверхностей за кадром, а также быстрее загружать текстуры.
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.
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:
Норма в 24 кадра родилась неспроста, её достаточно для видимой плавности изображения (любых движений), а так же это остаётся лёгким в производстве, ибо любое изменение сильно увеличит ширину плёнки. Т.е. это некий компромисс в современной киноиндустрии, выйти из которого решаются лишь немногие.
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.
