Кадр

При демонстрации движущейся картинки каждый кадр кратковременно вспыхивает на экране, после чего немедленно заменяется следующим. Устойчивость зрительного восприятия объединяет кадры, создавая иллюзию движущегося изображения.

Кадр также иногда используется как единица времени, поэтому можно сказать, что мгновенное событие длится шесть кадров, фактическая продолжительность которых зависит от частоты кадров системы, которая варьируется в зависимости от используемого видео- или киноформата. В Северной Америке и Японии стандарт вещания — 30 кадров в секунду (fps), при этом 24 fps сейчас часто используется при производстве высококачественного видео, стилизованного под кино. Во многих других странах стандартом является 25 fps.

В системах, исторически основанных на стандарте NTSC, по причинам, связанным с цветовой системой NTSC, точная частота кадров составляет 29,97 fps. Это приводит ко многим проблемам синхронизации, неизвестным за пределами мира NTSC, а также к появлению обходных решений, таких как дроп-фрейм тайм-код.

В кинопроекции нормой является 24 кадра в секунду, за исключением некоторых специальных систем, таких как IMAX, Showscan и Iwerks 70, где использовались 30, 48 или даже 60 кадров/с. Немые фильмы и 8-мм любительские фильмы снимались с частотой 16 или 18 кадров/с.

На полосе киноплёнки отдельные кадры разделяются кадровыми линиями. Обычно для одной секунды фильма требуется 24 кадра. При обычной съёмке кадры фотографируются автоматически, один за другим, в кинокамере. При съёмке спецэффектов или анимации кадры часто снимаются по одному вручную.

Размер кадра плёнки варьируется в зависимости от формата фотоплёнки или формата киноплёнки. В самом маленьком любительском формате 8 мм для киноплёнки размер кадра составляет примерно 4,8×3,5 мм, тогда как кадр IMAX может достигать 69,6×48,5 мм. Чем больше размер кадра по отношению к размеру экрана проектора, тем более чётким будет изображение.

Размер кадра киноплёнки также зависит от расположения, размера и формы перфораций, а также от расположения и типа звуковой дорожки.

Наиболее распространённый формат — 35 мм — имеет размер кадра 36×24 мм при использовании в фотокамере, где плёнка движется горизонтально, но размер кадра меняется при использовании для киноплёнки, где плёнка движется вертикально (за исключением VistaVision и Technirama, где плёнка движется горизонтально). При использовании 4-перфорационного механизма в одном футе 35-мм плёнки содержится ровно 16 кадров, поэтому кадры иногда считают в терминах «футы и кадры». Максимальный размер кадра — 18×24 мм (немое/полное окно), но он значительно уменьшается из-за размещения звуковой дорожки(дорожек). Для идентификации конкретных физических кадров в производстве часто используется система KeyKode.

Исторически видеокадры представлялись в виде аналоговых сигналов, в которых изменяющееся напряжение соответствовало интенсивности света при аналоговом растровом сканировании по экрану. Аналоговые интервалы гашения разделяли видеокадры так же, как кадровые линии в киноплёнке. По историческим причинам большинство систем использовали чересстрочную развёртку, при которой кадр обычно состоял из двух полей, снятых за два немного отличающихся по времени интервала. Это означало, что один видеокадр обычно не являлся хорошим неподвижным изображением сцены, если только снимаемая сцена не была полностью статичной.

С распространением цифровых технологий современные видеосистемы теперь представляют видеокадр как прямоугольный растр пикселей, либо в цветовом пространстве RGB, либо в цветовых пространствах, таких как YCbCr, а аналоговый сигнал встречается только в устаревших устройствах ввода-вывода.

Стандарты цифрового видеокадра включают Rec. 601 для телевидения стандартной чёткости и Rec. 709 для телевидения высокой чёткости.

Видеокадры обычно идентифицируются с помощью тайм-кода SMPTE.

(подробнее…) Кадр состоит из элементов изображения, как шахматная доска. Каждый горизонтальный ряд элементов изображения называется строкой. Элементы изображения в строке передаются в виде синусоидальных сигналов, где пара точек — одна тёмная, одна светлая — может быть представлена одной синусоидой. Произведение числа строк на максимальное число синусоидальных сигналов в строке называется общим разрешением кадра. Чем выше разрешение, тем точнее отображаемое изображение соответствует оригиналу. Однако увеличение разрешения приводит к техническим сложностям и дополнительным затратам. Поэтому при проектировании систем необходимо находить компромисс между качеством изображения и доступной ценой.

Ключевым параметром для определения минимального разрешения, удовлетворяющего зрителей, является дистанция просмотра, то есть расстояние между глазами и монитором. Общее разрешение обратно пропорционально квадрату расстояния. Если d — расстояние, r — требуемое минимальное разрешение, а k — коэффициент пропорциональности, зависящий от размера монитора, то:

${\displaystyle r=k^{2}\cdot {\frac {1}{d^{2}}}}$

Поскольку число строк примерно пропорционально разрешению на строку, это соотношение можно записать и так:

${\displaystyle n=k\cdot {\frac {1}{d}}}$

где n — число строк. Это означает, что требуемое разрешение пропорционально высоте монитора и обратно пропорционально дистанции просмотра.

В телевидении число кадров, сканируемых в секунду, называется частотой кадров. Чем выше частота кадров, тем лучше ощущение движения. Однако увеличение частоты кадров также вызывает технические трудности. Поэтому частота кадров фиксирована на уровне 25 (Система B/G) или 29,97 (Система M). Для усиления ощущения движения принято сканировать один и тот же кадр в двух последовательных фазах. В каждой фазе сканируется только половина строк: только строки с нечётными номерами в первой фазе и только строки с чётными номерами во второй фазе. Поскольку каждая такая сканировка называется полем, частота полей вдвое превышает частоту кадров.

В системе B число строк составляет 625, а частота кадров — 25. Максимальная видеополоса — 5 МГц^[1]. Максимальное число синусоидальных сигналов, которое система теоретически способна передать, определяется так:

Система способна передать 5 000 000 синусоидальных сигналов в секунду. Поскольку частота кадров — 25, максимальное число синусоидальных сигналов на кадр — 200 000. Деление этого числа на число строк даёт максимальное число синусоидальных сигналов в строке — 320. (Фактически около 19% каждой строки отводится под вспомогательные сервисы, так что максимальное полезное число синусоидальных сигналов — около 260.)

Неподвижный кадр — это одно статичное изображение, взятое из фильма или видео, которые являются кинетическими (движущимися) изображениями. Неподвижные кадры также называют замороженным кадром, видео-подсказкой, предпросмотром или, ошибочно, миниатюрой, ключевым кадром, постер-кадром^[2][3] или скриншотом/грабом/захватом/дампом экрана. Замороженные кадры широко используются на видеоплатформах и в видеогалереях для показа зрителям предпросмотра или тизера. Многие видеоплатформы по умолчанию отображают кадр из середины видео. Некоторые платформы позволяют выбрать другой кадр вручную^[4][5].

Видео- и кинохудожники иногда используют неподвижные кадры внутри видео/фильма для достижения спецэффектов, таких как замороженный кадр или стилл-мошн^[6].

В уголовных расследованиях стало обычной практикой публиковать неподвижные кадры с камер наблюдения для идентификации подозреваемых и поиска свидетелей^[7]. Видео убийства Дж. Ф. Кеннеди часто анализировалось покадрово для различных интерпретаций. Для медицинской диагностики очень полезно просматривать неподвижные кадры видео МРТ^[8].

Некоторые шутки в анимации основаны на аспекте четвёртой стены самого кадра фильма: иногда персонажи покидают предполагаемую границу кадра или изображается сбой плёнки. Последний приём часто используется и в кино.

Это восходит к ранним мультфильмам, где персонажи осознавали, что находятся в мультфильме, в частности, могли смотреть титры и знать о чём-то, что не является частью сюжета. К таким шуткам относятся:

• Разделённые кадры — когда «четвёртая стена» нарушается двумя кадрами: нижней половиной предыдущего и верхней частью следующего, показываемыми одновременно, обычно с видимыми кадровыми линиями; шутки включают персонажа, пересекающего сам кадр.
• «Разрыв плёнки» — известная форма шутки, когда плёнка либо рвётся, либо намеренно прерывается, и «четвёртая стена» активно используется в этот момент, когда на экране, по идее, ничего не должно быть.
• «Волос в воротах» — известная шутка, когда аниматор намеренно помещает фальшивый «волос в воротах» в кадр, который один из персонажей выдёргивает и убирает.
• Монтажные метки — когда метки, которые обычно ставит монтажёр на рабочей копии для обозначения появления затемнения, растворения или «шторки» для отдела спецэффектов, анимируются, и фильм либо следует им, либо нет, в зависимости от задуманного эффекта.
• Кью-марки — когда метки, обычно круглые для не-Technicolor фильмов и «зубчатые» для Technicolor, обозначающие смену бобины, анимируются для комического эффекта. Это также может использоваться для эффекта «ложного финала», применяемого даже в современных песнях. В фильме Бесславные ублюдки кью-марки для смены бобин в псевдодокументальном фильме Гордость нации были выполнены в виде очень больших кругов с большим крестом внутри — такие метки никогда не используются на практике (моторные и сменные кью-марки должны быть видны киномеханику, но не очевидны для зрителя).
• Выход за пределы кадра — эта шутка, развитие разделённых кадров, заключается в том, что персонажи покидают стороны кадра, иногда оказываясь вне мультфильма вовсе.