Velocidad de fotogramas

Velocidad de fotogramas , comúnmente expresada en fotogramas/s ,Los fotogramas por segundo , oFPS, son típicamente lafrecuenciase capturan o muestranimágenesconsecutivas(fotogramasde cineyvídeo,la animación por ordenadoryde captura de movimiento. En estos contextos, la velocidad de fotogramas puede utilizarse indistintamente conLa frecuencia de fotogramas yla frecuencia de actualizaciónse expresan enhercios(Hz). Además, en el contexto del rendimiento de los gráficos por computadora, los FPS son la velocidad a la que un sistema, en particular unaGPU, es capaz de generar fotogramas, y la frecuencia de actualización es la frecuencia con la que una pantalla muestra los fotogramas completados. ^{[ 1 ]}

La sensibilidad temporal y la resolución de la visión humana varían según el tipo y las características del estímulo visual, y difieren entre individuos. El sistema visual humano puede procesar de 10 a 12 imágenes por segundo y percibirlas individualmente, mientras que las tasas más altas se perciben como movimiento. ^{[ 2 ]} La luz modulada (como la de una pantalla de ordenador ) es percibida como estable por la mayoría de los participantes en estudios cuando la tasa es superior a 50 FPS. Esta percepción de la luz modulada como constante se conoce como umbral de fusión de parpadeo . Sin embargo, cuando la luz modulada no es uniforme y contiene una imagen, el umbral de fusión de parpadeo puede ser mucho mayor, en cientos de hercios. ^{[ 3 ]} Con respecto al reconocimiento de imágenes , se ha descubierto que las personas reconocen una imagen específica en una serie ininterrumpida de diferentes imágenes, cada una de las cuales dura tan solo 13 milisegundos. ^{[ 4 ]} La persistencia de la visión a veces explica que un estímulo visual muy corto de un milisegundo tenga una duración percibida de entre 100 ms y 400 ms. En ocasiones, varios estímulos muy cortos se perciben como un único estímulo, como un destello de luz verde de 10 ms seguido inmediatamente por un destello de luz roja de 10 ms que se percibe como un único destello de luz amarilla. ^{[ 5 ]}

Las primeras películas mudas tenían velocidades de fotogramas indicadas de entre 16 y 24 fotogramas por segundo (FPS), ^{[ 6 ]} pero como las cámaras se accionaban manualmente, la velocidad solía cambiar durante la escena para adaptarse al ambiente. Los proyeccionistas también podían cambiar la velocidad de fotogramas en el cine ajustando un reóstato que controlaba el voltaje que alimentaba el mecanismo de arrastre de la película en el proyector . ^{[ 7 ]} Las compañías cinematográficas a menudo pretendían que los cines proyectaran sus películas mudas a una velocidad de fotogramas superior a la de su filmación. ^{[ 8 ]} Estas velocidades de fotogramas eran suficientes para la sensación de movimiento, pero se percibía como un movimiento entrecortado. Para minimizar el parpadeo percibido, los proyectores empleaban obturadores de doble y triple hoja , de modo que cada fotograma se mostraba dos o tres veces, aumentando la frecuencia de parpadeo a 48 o 72 FPS y reduciendo la fatiga visual. Thomas Edison afirmó que 46 fotogramas por segundo era el mínimo necesario para que el ojo percibiera el movimiento: «Cualquier cosa menos cansará la vista». ^{[ 9 ]} A mediados y finales de la década de 1920, la velocidad de fotogramas para el cine mudo aumentó a 20–26 FPS. ^{[ 9 ]}

Cuando se introdujo el cine sonoro en 1926, las variaciones en la velocidad de la película dejaron de tolerarse, ya que el oído humano es más sensible que el ojo a los cambios de frecuencia. Muchos cines habían proyectado películas mudas a 22 o 26 FPS, razón por la cual la industria optó por 24 FPS para el cine sonoro como solución de compromiso. ^{[ 10 ]} De 1927 a 1930, a medida que varios estudios actualizaban sus equipos, la velocidad de 24 FPS se convirtió en el estándar para el cine sonoro de 35 mm. ^{[ 2 ]} A 24 FPS, la película viaja a través del proyector a una velocidad de 456 milímetros (18,0 pulgadas) por segundo. Esto permitió que los obturadores simples de dos hojas proyectaran una serie de imágenes a 48 por segundo, cumpliendo la recomendación de Edison. Muchos proyectores de cine de 35 mm modernos utilizan obturadores de tres hojas para proyectar 72 imágenes por segundo; cada fotograma se muestra en pantalla tres veces. ^{[ 9 ]}

En la animación tradicional , los personajes en movimiento suelen animarse a dos fotogramas por segundo , lo que significa que se muestra un dibujo por cada dos fotogramas de la película. Dado que la película normalmente se reproduce a 24 fotogramas por segundo, esto resulta en la visualización de solo 12 dibujos por segundo. ^{[ 11 ]} Aunque la frecuencia de actualización de la imagen es baja, la fluidez es satisfactoria para la mayoría de los sujetos. Sin embargo, cuando se requiere que un personaje realice un movimiento rápido, suele ser necesario volver a la animación a uno fotograma por segundo , ya que dos fotogramas por segundo son demasiado lentos para transmitir el movimiento adecuadamente. Una combinación de ambas técnicas engaña a la vista y controla el coste de producción. ^{[ 12 ]}

La animación de la mayoría de los dibujos animados de los sábados por la mañana , que se introdujo a mediados de la década de 1960, se producía de la forma más económica posible y, por lo general, se filmaba en tres o incluso cuatro fotogramas por dibujo. Esto se traduce en solo 8 o 6 dibujos por segundo, respectivamente. El anime también se suele dibujar en tres o dos fotogramas por segundo. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

Debido a la frecuencia de la red eléctrica, la transmisión de televisión analógica se desarrolló con velocidades de fotogramas de 50 FPS (en la mayor parte del mundo) o 60 FPS (en Canadá, EE. UU., México, Filipinas, Japón y Corea del Sur). La frecuencia de la red eléctrica era extremadamente estable, por lo que su uso para la sincronización resultó lógico.

La introducción de la tecnología de televisión en color hizo necesario reducir la frecuencia de 60 FPS en un 0,1 % para evitar el efecto de " desplazamiento de puntos ", un artefacto visual presente en las antiguas pantallas en blanco y negro, que se manifestaba en superficies con colores muy saturados. Se comprobó que, al reducir la velocidad de fotogramas en un 0,1 %, se minimizaba este efecto indeseado.

A partir de 2025, los estándares de transmisión de video en Norteamérica, Japón y Corea del Sur todavía se basan en 60/1.001 ≈ 59.94 imágenes por segundo. Normalmente se utilizan dos tamaños de imagen: 1920 × 1080 (1080i entrelazado o 1080p progresivo ) y 1280 × 720 (720p). Curiosamente, los formatos entrelazados se suelen indicar con la mitad de su velocidad de imagen, 29.97/25 FPS , y el doble de su altura de imagen, pero estas afirmaciones son puramente habituales; en cada formato, se producen 60 imágenes por segundo. Una resolución de 1080i produce 59.94 o 50 imágenes de 1920 × 540 , cada una comprimida a la mitad de su altura en el proceso fotográfico y estirada para llenar la pantalla al reproducirse en un televisor. El formato 720p produce imágenes de 1280 × 720 con una resolución de 59,94/50 o 29,97/25 , sin compresión, por lo que no es necesario expandir ni comprimir la imagen. Esta confusión era común en la industria en los inicios del software de vídeo digital, y gran parte del software se escribía incorrectamente, ya que los desarrolladores creían que solo se esperaban 29,97 imágenes por segundo. Si bien era cierto que cada elemento de imagen se consultaba y enviaba solo 29,97 veces por segundo, la ubicación del píxel inmediatamente inferior se consultaba 1/60 de segundo después, formando parte de una imagen completamente independiente para el siguiente fotograma de 1/60 de segundo.

A su velocidad nativa de 24 FPS, la película no podía mostrarse en vídeo de 60 FPS sin el proceso de pulldown necesario, lo que a menudo provocaba vibraciones : para convertir 24 fotogramas por segundo a 60 fotogramas por segundo, cada fotograma impar se repite, reproduciéndose dos veces, mientras que cada fotograma par se triplica. Esto crea un movimiento desigual, que parece estroboscópico. Otras conversiones tienen una duplicación de fotogramas desigual similar. Los estándares de vídeo más recientes admiten 120, 240 o 300 fotogramas por segundo, por lo que los fotogramas se pueden muestrear uniformemente para velocidades de fotogramas estándar como las de 24, 48 y 60 FPS para películas o las de 25, 30, 50 o 60 FPS para vídeos. Por supuesto, estas velocidades de fotogramas más altas también se pueden mostrar a sus velocidades nativas. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

En las especificaciones de las cámaras electrónicas, la velocidad de fotogramas se refiere a la velocidad máxima posible de fotogramas que se pueden capturar (por ejemplo, si el tiempo de exposición se ajustara a casi cero), pero en la práctica, otros ajustes (como el tiempo de exposición) pueden reducir la frecuencia real a un número menor que la velocidad de fotogramas especificada. ^{[ 17 ]}

En los videojuegos de ordenador , la velocidad de fotogramas juega un papel importante en la experiencia ya que, a diferencia del cine, los juegos se renderizan en tiempo real . 60 fotogramas por segundo se ha considerado durante mucho tiempo la velocidad de fotogramas mínima para una animación fluida. ^{[ 18 ]} Los videojuegos diseñados para los mercados PAL , antes de la sexta generación de consolas de videojuegos , tenían velocidades de fotogramas más bajas por diseño debido a la salida de 50 Hz. Esto hacía que los juegos de ritmo rápido, como los de carreras o lucha, funcionaran más lento; ^{[ 19 ]} con menos frecuencia los desarrolladores tuvieron en cuenta la diferencia de velocidad de fotogramas y modificaron el código del juego para lograr un ritmo (casi) idéntico en ambas regiones, con distintos grados de éxito. Los monitores de ordenador comercializados para jugadores de PC competitivos pueden alcanzar 360, 500 FPS o más. ^{[ 20 ]} Las altas tasas de fotogramas hacen que las escenas de acción se vean menos borrosas, como correr a través de la naturaleza en un juego de mundo abierto , girar rápidamente para enfrentarse a un oponente en un juego de disparos en primera persona o seguir los detalles durante una pelea intensa en una arena de batalla multijugador en línea . La latencia de entrada también se reduce. ^{[ 21 ]} Sin embargo, algunas personas pueden tener dificultades para percibir las diferencias entre las altas tasas de fotogramas. ^{[ 22 ]}

El tiempo de fotograma está relacionado con la velocidad de fotogramas, pero mide el tiempo entre fotogramas. Un juego podría mantener un promedio de 60 fotogramas por segundo, pero verse entrecortado debido a un tiempo de fotograma deficiente. Las reseñas de juegos a veces promedian el 1% de las peores velocidades de fotogramas, reportado como el percentil 99, para medir qué tan entrecortado se ve el juego. Una pequeña diferencia entre la velocidad de fotogramas promedio y el percentil 99 generalmente indicaría una experiencia fluida. Para mitigar la entrecortación de los juegos mal optimizados, los jugadores pueden establecer límites de velocidad de fotogramas más cercanos a su percentil 99. ^{[ 23 ]}

Cuando la velocidad de fotogramas de un juego difiere de la frecuencia de actualización de la pantalla, puede producirse el efecto de desgarro de pantalla . La sincronización vertical (Vsync) lo mitiga, pero limita la velocidad de fotogramas a la frecuencia de actualización de la pantalla, aumenta el retardo de entrada e introduce vibraciones . Las pantallas con frecuencia de actualización variable ajustan automáticamente su frecuencia de actualización a la velocidad de fotogramas del juego, siempre que esté dentro del rango compatible con la pantalla. ^{[ 24 ]}

Vídeo con baja velocidad de fotogramas

Vídeo con una velocidad de fotogramas cuatro veces mayor.

La conversión ascendente de velocidad de fotogramas (FRC, por sus siglas en inglés) es el proceso de aumentar la resolución temporal de una secuencia de vídeo mediante la síntesis de uno o más fotogramas intermedios entre dos fotogramas consecutivos. Una baja velocidad de fotogramas provoca aliasing , genera artefactos de movimiento abruptos y degrada la calidad del vídeo. Por consiguiente, la resolución temporal es un factor importante que afecta a la calidad del vídeo. Los algoritmos de FRC se utilizan ampliamente en diversas aplicaciones, como la mejora de la calidad visual, la compresión de vídeo y la generación de vídeo a cámara lenta.

La mayoría de los métodos FRC se pueden clasificar en métodos basados ​​en flujo óptico o kernel ^{[ 25 ] [ 26 ]} y métodos basados ​​en alucinación de píxeles. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

Los métodos basados ​​en flujo combinan linealmente los flujos ópticos predichos entre dos fotogramas de entrada para aproximar los flujos desde el fotograma intermedio objetivo a los fotogramas de entrada. También proponen la inversión (proyección) del flujo para una deformación de imagen más precisa . Además, existen algoritmos que asignan diferentes ponderaciones a los vectores de flujo superpuestos según la profundidad del objeto en la escena mediante una capa de proyección de flujo.

Los métodos basados ​​en la generación de píxeles utilizan la convolución deformable para generar el fotograma central, reemplazando los flujos ópticos con vectores de desplazamiento. Existen algoritmos que también interpolan fotogramas intermedios mediante la convolución deformable en el dominio de las características. Sin embargo, dado que estos métodos generan píxeles directamente, a diferencia de los métodos FRC basados ​​en flujo, los fotogramas predichos tienden a verse borrosos cuando hay objetos en movimiento rápido.

• Sincronización Delta
• Norma Federal 1037C
• Fin de la película
• Umbral de fusión de parpadeo
• Glosario de términos de vídeo
• Alta velocidad de fotogramas
• Interpolación
• Lista de formatos de películas cinematográficas
• Microtartamudeo
• MIL-STD-188
• proyector de películas
• Fotografía de lapso de tiempo
• Compresión de vídeo

• "Conversión de velocidad temporal" : una guía muy detallada sobre la interferencia visual en la televisión, el vídeo y el PC ( copia de Wayback Machine ).
• Comparación de fotogramas por segundo: ¿cuál se ve mejor? – una herramienta web para comparar visualmente las diferencias en la velocidad de fotogramas y el desenfoque de movimiento.
• Prueba de FPS en línea : una herramienta gratuita basada en el navegador para medir la velocidad de fotogramas en tiempo real.