Kadr tezliyi

**Kadr tezliyi** () (adətən kadr/s, saniyədə kadr sayı və ya **SKS** () ilə ifadə olunur) ardıcıl təsvirlərin (kadrların) çəkildiyi və ya nümayiş etdirildiyi tezlikdir. Bu tərif film və video kameralara, kompüter animasiyasına və hərəkət tutma sistemlərinə şamil edilir. Bu sahələrdə kadr tezliyi termini, hers (Hz) ilə ifadə olunan kadr tezliyi və yenilənmə sürəti terminləri ilə bir-birini əvəz edə bilər. Bundan əlavə, kompüter qrafikası performansı kontekstində SKS, sistemin (xüsusən də qrafik prosessorun - GPU) kadr yaratma sürətidir; yenilənmə sürəti isə ekranın tamamlanmış kadrları nümayiş etdirmə tezliyidir. Elektron kamera texniki göstəricilərində kadr tezliyi kadrların çəkilə biləcəyi maksimum mümkün sürəti ifadə edir, lakin praktikada digər parametrlər (məsələn, ekspoziya müddəti) faktiki tezliyi qeyd olunan kadr tezliyindən daha aşağı rəqəmə endirə bilər.

## İnsan görməsi

İnsan görmə qabiliyyətinin zaman həssaslığı və ayırdetmə dəqiqliyi vizual stimulların növündən və xüsusiyyətlərindən asılı olaraq dəyişir və fərdlər arasında fərqlilik göstərir. İnsan görmə sistemi saniyədə 10-dan 12-yə qədər təsviri emal edə bilir və onları fərdi şəkildə qavrayır; daha yüksək sürətlər isə hərəkət kimi qəbul edilir. Modulə edilmiş işıq (məsələn, kompüter ekranı), sürət saniyədə 50 kadr (50 SKS) keçdikdə, araşdırmalarda iştirak edənlərin əksəriyyəti tərəfindən sabit kimi qavranılır. Modulə edilmiş işığın stabil qəbul edilməsi titrəmənin birləşmə həddi kimi tanınır. Bununla belə, modulə edilmiş işıq qeyri-bərabər olduqda və daxilində təsvir saxladıqda, bu hədd daha yüksək — yüzlərlə hers (Hz) ola bilər. Təsvirin tanınmasına gəldikdə, insanların hər biri cəmi 13 millisaniyə davam edən, kəsilməz müxtəlif şəkillər seriyası daxilində konkret bir təsviri tanıya bildiyi müəyyən edilmişdir. Görmənin davamlılığı bəzən cəmi bir millisaniyəlik qısa vizual stimulların 100 ms ilə 400 ms arasında davam etdiyi təəssüratını yaradır. Bir-birini izləyən çox qısa stimullar bəzən tək bir stimul kimi qavranılır; məsələn, 10 ms-lik yaşıl işıq parıltısının dərhal ardınca gələn 10 ms-lik qırmızı işıq parıltısı tək bir sarı işıq parıltısı kimi qəbul edilir.

## Film və video

### Səssiz film
Erkən səssiz filmlər saniyədə 16-dan 24-ə qədər kadr (SKS) tezliyinə malik idi, lakin kameralar əllə fırladılan kranlar vasitəsilə işlədiyindən, kadr tezliyi səhnənin əhval-ruhiyyəsinə uyğun olaraq tez-tez dəyişirdi. Kinomexaniklər də kinoteatrlarda proyektorun kadr daşıyan mexanizminə verilən gərginliyə nəzarət edən reostatı tənzimləməklə kadr tezliyini dəyişə bilirdilər. Film şirkətləri çox vaxt səssiz filmlərin çəkildiyi sürətdən daha yüksək tezliklə nümayiş etdirilməsini hədəfləyirdilər. Bu kadr tezlikləri hərəkət hissi yaratmaq üçün kifayət etsə də, hərəkətlər kəsik-kəsik (sıçrayışlı) qavranılırdı. Titrəmə hissini minimuma endirmək və göz yorğunluğunu azaltmaq üçün proyektorlarda iki və üç pərli çəpərlərdən istifadə olunurdu; beləliklə, hər bir kadr iki və ya üç dəfə göstərilir, titrəmə tezliyi 48 və ya 72 SKS-a çatdırılırdı. Tomas Edison qeyd edirdi ki, gözün hərəkəti düzgün qavraması üçün saniyədə 46 kadr minimum həddir: "Bundan aşağı olan hər hansı bir göstərici gözü yoracaqdır." 1920-ci illərin ortalarından sonlarına qədər səssiz filmlərin kadr tezliyi 20–26 SKS-a qədər artdı.

### Səsli film
1926-cı ildə səsli filmlər təqdim edildikdə, film sürətindəki dəyişikliklərə artıq dözmək mümkün deyildi, çünki insan qulağı tezlik dəyişikliklərinə qarşı gözlə müqayisədə daha həssasdır. Bir çox kinoteatr səssiz filmləri saniyədə 22-dən 26 kadra qədər (SKS) sürətlə nümayiş etdirmişdi, bu səbəbdən sənaye bir kompromis olaraq səsli film üçün 24 SKS-ni seçdi. 1927-ci ildən 1930-cu ilə qədər, müxtəlif studiyalar avadanlıqlarını yenilədikcə, 24 SKS göstəricisi 35 mm-lik səsli filmlər üçün standarta çevrildi. 24 FPS sürətində film proyektordan saniyədə 456 millimetr (18.0 düym) sürətlə keçir. Bu, sadə iki pərli çəpərlərin saniyədə 48 təsvir nümayiş etdirməsinə imkan verirdi ki, bu da Edisonun tövsiyəsini qarşılayırdı. Bir çox müasir 35 mm-lik film proyektorları saniyədə 72 təsvir vermək üçün üç pərli çəpərlərdən istifadə edir — hər bir kadr ekranda üç dəfə parlayır.

### Animasiya

Çəkilmiş animasiyada (cizgi filmlərində), hərəkət edən personajlar tez-tez "ikiqat" üsulu ilə canlandırılır; bu o deməkdir ki, filmin hər iki kadrı üçün bir rəsm nümayiş etdirilir. Film adətən saniyədə 24 kadr sürətlə işlədiyindən, bu, saniyədə cəmi 12 rəsmin göstərilməsi ilə nəticələnir. Təsvirin yenilənmə sürəti (SKS) aşağı olsa da, axıcılıq əksər mövzular üçün qənaətbəxşdir. Bununla belə, personajdan sürətli bir hərəkət icra etmək tələb olunduqda, adətən "tək-tək" (on ones) animasiya üsuluna qayıtmaq lazım gəlir, çünki "ikiqat" üsulu hərəkəti adekvat şəkildə ötürmək üçün çox yavaş qalır. Bu iki texnikanın sintezi həm gözü aldatmağa kömək edir, həm də istehsal xərclərinə nəzarət etməyə imkan verir.

1960-cı illərin ortalarında ilk dəfə təqdim olunan əksər "şənbə səhəri cizgi filmləri" () mümkün qədər ucuz başa gəlirdi və çox vaxt "üçqat" və ya hətta "dördqat" üsulu ilə çəkilirdi; yəni hər rəsm üç və ya dörd kadr boyunca nümayiş etdirilirdi. Bu, müvafiq olaraq saniyədə cəmi 8 və ya 6 rəsm (SKS) deməkdir. Anime də adətən "üçqat" və ya "ikiqat" üsulu ilə çəkilir.

### Müasir video standartları
Filmin özünəməxsus 24 SKS sürəti, lazımi "pulldown" (kadr uyğunlaşdırma) prosesi olmadan 60 SKS-lik video formatında nümayiş etdirilə bilməzdi; bu isə tez-tez titrəməyə (judder) səbəb olurdu. Saniyədə 24 kadrı saniyədə 60 kadra çevirmək üçün hər tək kadr iki dəfə, hər cüt kadr isə üç dəfə təkrarlanır. Bu, stroboskopik görünən qeyri-bərabər hərəkət yaradır. Digər çevrilmələrdə də bənzər qeyri-müntəzəm kadr təkrarlanması baş verir. Yeni video standartları saniyədə 120, 240 və ya 300 kadr sürətini dəstəkləyir, buna görə də kadrlar 24, 48 və 60 SKS-lik filmlər və ya 25, 30, 50 və ya 60 SKS-lik videolar kimi standart kadr tezlikləri üçün bərabər şəkildə nümunələşdirilə bilər. Əlbəttə ki, bu yüksək kadr tezlikləri öz orijinal sürətlərində də nümayiş etdirilə bilər.

### Elektron kamera spesifikasiyaları
Elektron kamera spesifikasiyalarında kadr tezliyi (SKS), kadrların çəkilə biləcəyi maksimum mümkün sürəti ifadə edir (məsələn, əgər ekspoziya müddəti sıfıra yaxın təyin edilərsə). Lakin praktikada digər parametrlər (məsələn, ekspoziya müddəti) faktiki tezliyi spesifikasiyada göstərilən kadr tezliyindən daha aşağı bir rəqəmə endirə bilər.

## Kompüter oyunları
Kompüter video oyunlarında kadr tezliyi (SKS) təcrübənin mühüm hissəsini təşkil edir, çünki filmlərdən fərqli olaraq, oyunlar real vaxt rejimində email (render) edilir. Uzun müddət saniyədə 60 kadr hamar animasiyalı oyun prosesi üçün minimum kadr tezliyi hesab olunub. Altıncı nəsil konsollardan əvvəl PAL bazarları üçün hazırlanan video oyunlar, 50 Hz çıxışı səbəbindən dizayn etibarilə daha aşağı kadr tezliklərinə malik idi. Bu, yarış və ya döyüş oyunları kimi sürətli oyunların nəzərəçarpacaq dərəcədə yavaş işləməsinə səbəb olurdu; daha az hallarda tərtibatçılar kadr tezliyi fərqini nəzərə alır və hər iki regionda (demək olar ki) eyni sürəti əldə etmək üçün oyun kodunu dəyişirdilər, lakin bu, müxtəlif dərəcədə uğurla nəticələnirdi. Rəqabətli PC oyunçuları üçün nəzərdə tutulmuş kompüter monitorları 360, 500 SKS və ya daha çoxuna çata bilir. Yüksək kadr tezlikləri döyüş səhnələrinin daha az bulanıq görünməsini təmin edir; məsələn, açıq dünya oyununda vəhşi təbiətdə sürətlə qaçarkən, birinci şəxs atıcı oyununda rəqiblə qarşılaşmaq üçün sürətlə dönərkən və ya çoxoyunçulu onlayn döyüş arenasında gərgin döyüş zamanı detalları izləyərkən bu aydın hiss olunur. Həmçinin, giriş gecikməsi (input latency) də azalır. Bununla belə, bəzi insanlar yüksək kadr tezlikləri arasındakı fərqləri qavramaqda çətinlik çəkə bilərlər.

Kadr müddəti kadr tezliyi (SKS) ilə əlaqəli olsa da, o, kadrlar arasındakı vaxtı ölçür. Bir oyun saniyədə orta hesabla 60 kadr göstəricisini qoruya bilər, lakin kadr müddətinin zəif (qeyri-sabit) olması səbəbindən kəsik-kəsik (sıçrayışlı) görünə bilər. Oyun icmallarında bəzən oyunun nə dərəcədə kəsik-kəsik göründüyünü ölçmək üçün kadr tezliklərinin ən pis 1%-i (99-cu persentil kimi qeyd olunur) hesablanır. Orta kadr tezliyi ilə 99-cu persentil arasındakı kiçik fərq, ümumiyyətlə, hamar bir təcrübənin göstəricisidir. Zəif optimallaşdırılmış oyunlardakı bu sıçrayışları azaltmaq üçün oyunçular kadr tezliyi məhdudiyyətini öz 99% persentillərinə yaxın bir rəqəmə təyin edə bilərlər.

Oyunun kadr tezliyi (SKS) ekranın yenilənmə sürətindən fərqli olduqda, ekranda cırılmalar (screen tearing) baş verə bilər. **Vsync** (şaquli sinxronizasiya) bu problemi aradan qaldırır, lakin o, kadr tezliyini ekranın yenilənmə sürəti ilə məhdudlaşdırır, giriş gecikməsini (input lag) artırır və titrəməyə (judder) səbəb olur. Dəyişən yenilənmə sürətinə malik ekranlar (**VRR**), oyunun kadr tezliyi ekranın dəstəklədiyi diapazon daxilində olduğu müddətcə, öz yenilənmə sürətlərini avtomatik olaraq oyunun SKS-inə bərabər təyin edir.

## Kadr tezliyinin artırılması
Kadr tezliyinin artırılması (Frame rate up-conversion - FRC) ardıcıl iki kadr arasında bir və ya bir neçə aralıq kadr sintez edərək video ardıcıllığının zaman kəsiyindəki ayırdetmə qabiliyyətini (temporal resolution) artırmaq prosesidir. Aşağı kadr tezliyi kadrların kəsişməsinə (aliasing) və qəfil hərəkət artefaktlarına səbəb olaraq video keyfiyyətini aşağı salır. Nəticə etibarilə, zaman kəsiyindəki ayırdetmə qabiliyyəti video keyfiyyətinə təsir edən mühüm amildir. FRC alqoritmləri vizual keyfiyyətin yüksəldilməsi, videonun sıxılması və yavaş hərəkətli (slow-motion) videoların yaradılması kimi sahələrdə geniş istifadə olunur.

### Metodlar
Əksər SKS (kadr tezliyinin çevrilməsi) metodları optik axın (optical flow) və ya nüvə əsaslı (kernel-based) və piksel hallüsinasiyası əsaslı metodlara bölünə bilər.

#### Axın əsaslı SKS (Kadr Tezliyinin Çevrilməsi)
Axın əsaslı (Flow-based) üsullar, hədəf aralıq kadrdan giriş kadrlarına doğru olan axınları təxmin etmək üçün iki giriş kadrı arasındakı proqnozlaşdırılan optik axınları xətti şəkildə birləşdirir. Onlar həmçinin təsvirin daha dəqiq deformasiyası (warping) üçün axının tərsini (proyeksiyasını) təklif edirlər. Bundan əlavə, axın proyeksiyası qatı vasitəsilə səhnədəki obyekt dərinliyindən asılı olaraq, üst-üstə düşən axın vektorlarına fərqli çəkilər verən alqoritmlər də mövcuddur.

#### Piksel hallüsinasiyasına əsaslanan kadr tezliyinin artırılması
Piksel hallüsinasiyasına əsaslanan üsullar, optik axınları ofset vektorları ilə əvəz edərək mərkəzi kadr generatoruna deformasiya oluna bilən konvolusiyadan (deformable convolution) istifadə edir. Həmçinin, xüsusiyyət domenində (feature domain) deformasiya oluna bilən konvolusiyanın köməyi ilə aralıq kadrları interpolyasiya edən alqoritmlər də mövcuddur. Lakin, bu üsullar axın əsaslı (flow-based) FRC üsullarından fərqli olaraq pikselləri birbaşa "hallüsinasiya" etdiyi üçün, sürətlə hərəkət edən obyektlər olduqda proqnozlaşdırılan kadrlar bulanıq olmağa meyllidir.

## İstinadlar