Kuvataajuus

Kuvataajuus (lyhenne usein FPS eli frames per second) tai ruutunopeus tai kehysnopeus tarkoittaa näyttötekniikassa ja usein myös tietokonepeleissä näytölle sekunnissa piirrettyjen uusien kuvien määrää. Yleissääntönä voidaan pitää, että mitä korkeampi kuvataajuus, sitä juohevammalta liike näyttää.

Kuvataajuus on eri asia kuin virkistystaajuus. Virkistystaajuuteen lasketaan myös ne kerrat, jolloin katsojalle näytetään sama kuva monta kertaa.

Elokuvissa 
Elokuvauksessa yleisin kuvataajuus on vuodesta 1927 lähtien ollut 24 kuvaa sekunnissa, joka on myös elokuvateatterien esitysstandardi. Äänielokuvan yleistyminen pakotti omaksumaan tämän yhteisen standardinopeuden.  

Viime aikoina muutamia elokuvia on tuotettu korkeammalla kuvataajuudella.

 Peter Jacksonin elokuvaa Hobitti – Odottamaton matka (2012) esitettiin elokuvateattereissa 48 kuvan taajuudella. Tuolloin 48:n kuvan taajuuteen kykeneviä HFR-elokuvateattereita oli Suomessa 15:llä paikkakunnalla. Monet katsojat pitivät korkeamman taajuuden kuvaa epämiellyttävänä.

 Ang Leen Billy Lynn's Long Halftime Walk (2016) kuvattiin taajuudella 120 kuvaa sekunnissa. Sitä ei esitetty Suomen elokuvateattereissa lainkaan. Yhdysvalloissa vain kaksi teatteria pystyi esittämään sitä 120 kuvan taajuudella. 

 Myös Leen Gemini Man (2019) kuvattiin nopeudella 120 kuvaa sekunnissa. Sitä esitettiin joko nopeudella 120 kuvaa, 60 kuvaa tai 24 kuvaa sekunnissa teatterista riippuen. Elokuvan julkaisuaikaan Yhdysvalloissa oli 14 teatteria, jotka kykenivät näyttämään sen taajuudella 120 kuvaa sekunnissa. Suomessa sitä esitettiin parhaimmillaankin vain 60 kuvan taajuudella.

 James Cameronin elokuvan Avatar: The Way of Water (2022)  korkean kuvataajuuden versiota esitettiin taajuudella 48 kuvaa sekunnissa. Jotkut sen kohtaukset sisälsivät vain 24 kuvaa sekuntia kohden, mutta jokainen kuvista näytettiin kahteen kertaan, jolloin niidenkin taajuus oli 48 kuvaa sekunnissa.

Näiden elokuvien tekniset alkujuuret juontavat 1970–luvun lopulle, Douglas Trumbullin kehittämään Showscan-järjestelmään. Trumbull kehitti 70 mm filmiin perustuvaa korkean kuvataajuuden järjestelmäänsä saadakseen aikaan tasaisemman, terävämmän ja kirkkaamman kuvan, joka houkuttelisi enemmän väkeä elokuvateattereihin. Trumbullin mukaan liikkuva kuva vaikutti katsojasta sitä todenmukaisemmalta, mitä suuremmaksi kuvataajuus kohosi. Tämän hän pyrki todistamaan tieteellisillä ekg-, aivosähkökäyrä- ja lihasjännityskokeilla. Elokuvaa katselleiden koehenkilöiden pulssi kohosi kuvataajuuden myötä aina 60 fps taajuuteen saakka. 

Trumbull kuvasi Showscan-menetelmällä esittelyfilmin, jonka päähenkilö, tohelo projektorinkäyttäjä, yrittää esittää toista elokuvaa tavalliselta 35 mm filmiltä. Trumbull esitteli tuotostaan elokuva-alan silmäätekeville. Kun roolihahmon tunarointi päättyi katastrofiin, yleisö teki pahoitellen lähtöä salista, ja vasta teatterin ovella he huomasivat, että sekä projektorinkäyttäjän esittämä elokuva että projektorinkäyttäjä itse olivat pelkkiä kaksiulotteisia kuvia, ja osa teknistä demonstraatiota, joka oli kaikkea muuta kuin epäonnistunut. Tarinan mukaan Showscanin kuva oli niin todenmukainen, että jopa Steven Spielberg erehtyi luulemaan sitä todellisuudeksi.  

Showscan ei kuitenkaan yleistynyt. Showscan-elokuvien kuvaaminen oli kallista, ja kallista oli myös yhteensopivien teattereiden rakentaminen. Näin ollen Showscan-teattereita ei rakennettu ennen kuin saatavilla olisi Showscan-elokuvia, ja Showscan-elokuvia ei tehty ennen kuin saatavilla olisi tuhansia Showscan-teattereita. Kuvataajuuden kohottamiseen palattiin vasta vuosikymmeniä myöhemmin digitaalitekniikan kehityttyä. Tuolloin korkeamman taajuuden toivottiin parantavan kolmiulotteisten elokuvien katsojakokemusta.

Korkeataajuuksista kuvaa on kehuttu todenmukaisuudesta ja toisaalta haukuttu siitä, että se on liiankin todenmukaista. Joidenkin mukaan tällainen kuva muistuttaa television saippuasarjoja enemmän kuin elokuvaa.   

Tutkimuksen mukaan katsojat pitävät 48–60 fps kuvaa parempana kuin 24 fps kuvaa. Kuitenkin korkeampi taajuus parantaa liikkeen tasaisuuden ja kuvan syvyyden erottelua aina 240 fps taajuuteen saakka.

Myös päinvastaiset pyrkimykset ovat toisinaan tuottaneet tulosta. Elokuva The Artist (2011) kuvattiin taajuudella 22 kuvaa sekunnissa ja esitettiin 24 kuvaa sekunnissa kepeyden vaikutelman aikaansaamiseksi. Se palkittiin parhaan elokuvan Oscarilla. Tätä kunniaa ei esimerkiksi Avatarin jatko-osalle suotu.

Televisiossa 
Analogisissa SDTV-televisiolähetyksissä kenttätaajuus oli 50 (PAL) tai 60 (NTSC) kenttää eli puolikuvaa sekunnissa. Koska PAL-televisiolähetyksissä kuvataajuus on 25 kuvaa sekunnissa, elokuvatkin esitetään tällä nopeudella. Tällöin ne nopeutuvat noin 4 prosenttia eli elokuvan kesto lyhenee 2 minuuttia ja 24 sekuntia jokaista 60 minuuttia kohti.  

Videotiedostoissa muistitilan tarve kasvaa kuvataajuuden mukana ja myös toiston vaatima suoritinteho kasvaa kuvataajuuden myötä.

Kameroissa 
Myös valokuvauskameroiden sarjavalotusominaisuudesta, eli sarjakuvauksesta puhuttaessa käytetään lyhennettä ”FPS”. Tällöin FPS-lukema ilmaisee, kuinka monta kuvaa kamera pystyy ottamaan sekunnin aikana.

Yleisimpiä kuvataajuuksia 
 24fps käytetään etenkin elokuvissa
 25fps käytetään PAL-järjestelmässä
 29.97fps käytetään NTSC-värijärjestelmässä.
 30fps käytetään NTSC-mustavalkojärjestelmässä.
 50fps (50p) käytetään joissakin teräväpiirtotuotannoissa
 50i tarkoittaa 50 puolikuvaa/s, käytetään PAL-televisiolähetyksissä
 59.95i tarkoittaa 59.95 puolikuvaa/s, käytetään NTSC-väritelevisiolähetyksissä
 60i tarkoittaa 60 puolikuvaa/s, käytetään NTSC-mustavalkotelevisiolähetyksissä

Katso myös 

 Virkistystaajuus

Lähteet 

Elokuvateknologia
Valokuvauksen tekniikka
Kuvantoistotekniikka
Seulonnan keskeiset artikkelit