Введение

Кадр неподвижного изображения в движущейся картине.

В кинематографе, видеопроизводстве, анимации и смежных областях кадр — это одно из множества неподвижных изображений, составляющих полную движущуюся картину. Этот термин происходит от исторического развития киноплёнки, где последовательно записанные отдельные изображения выглядят как заключённые в рамку при индивидуальном просмотре. Термин также может использоваться в более широком смысле как существительное или глагол для обозначения границ изображения, видимых в видоискателе камеры или проецируемых на экран. Таким образом, оператор может сказать, что удерживает автомобиль в кадре, сопровождая его движением при проезде.

Обзор

Когда демонстрируется движущееся изображение, каждый кадр отображается на экране в течение короткого времени (в настоящее время обычно 1/24, 1/25 или 1/30 секунды), а затем немедленно заменяется следующим. Устойчивость зрения объединяет кадры, создавая иллюзию движения. Кадр также иногда используется как единица времени, поэтому о мимолетном событии можно сказать, что оно длится шесть кадров, фактическая продолжительность которых зависит от частоты кадров системы, которая меняется в зависимости от используемого видео- или киностандарта. В Северной Америке и Японии 30 кадров в секунду (fps) являются стандартом вещания, при этом 24 кадра/с сейчас часто используются при производстве видео высокой четкости, чтобы имитировать кино. В большинстве других стран мира стандарт составляет 25 кадров/с. В системах, исторически основанных на стандартах NTSC, по причинам, изначально связанным с телевизионными системами Chromilog NTSC, точная частота кадров фактически равна (3579545 / 227.5) / 525 = 29.97002616 кадров/с. Это приводит ко множеству проблем синхронизации, неизвестных за пределами мира NTSC, а также к таким решениям, как таймкод с пропущенными кадрами. В кинопроекции нормальной является частота 24 кадра/с, за исключением некоторых специальных систем, таких как IMAX, Showscan и Iwerks 70, где используются 30, 48 или даже 60 кадров/с. Немые фильмы и любительские 8-мм фильмы использовали 16 или 18 кадров/с.

Физические пленочные рамки

В кинопленке отдельные кадры разделены линиями кадра. Обычно для одной секунды фильма требуется 24 кадра. При обычной съемке кадры фотографируются автоматически, один за другим, в кинокамере. При съемке спецэффектов или анимации кадры часто снимаются по одному. Размер кадра фильма варьируется в зависимости от формата фотопленки или формата кинофильма. В самом маленьком любительском 8-мм формате для кинофильмов он составляет всего около 4,8 x 3,5 мм, в то время как кадр IMAX имеет размеры 69,6 x 48,5 мм. Чем больше размер кадра по отношению к размеру экрана проекции, тем более четким будет изображение. Размер кадра кинофильма также зависит от расположения перфораций, их размера и формы, а также от расположения и типа звуковой дорожки. Наиболее распространенный формат пленки, 35 мм, имеет размер кадра 36 x 24 мм при использовании в фотокамере, где пленка движется горизонтально, но размер кадра меняется при использовании для киносъемки, где пленка движется вертикально (за исключением VistaVision и Technirama, где пленка движется горизонтально). При использовании 4-перфорационного протягивания в одном футе 35-мм пленки содержится ровно 16 кадров, поэтому кадры фильма иногда считают в "футах и кадрах". Максимальный размер кадра составляет 18 x 24 мм (без звука/полная апертура), но он значительно уменьшается при нанесении звуковой дорожки. Система KeyKode часто используется для идентификации конкретных физических кадров пленки в производстве.

Видеокадр

Исторически видеокадры представлялись в виде аналоговых волновых форм, в которых изменяющиеся напряжения соответствовали интенсивности света при аналоговом растровом сканировании по экрану. Аналоговые интервалы развертки разделяли видеокадры так же, как кадры разделялись перфорацией в киноплёнке. По историческим причинам большинство систем использовали разностную развёртку, при которой кадр обычно состоял из двух видеополей, полученных в немного отличающиеся моменты времени. Это означало, что отдельный видеокадр обычно не являлся чётким изображением сцены, если только сама сцена была абсолютно неподвижна. С распространением цифровых технологий современные видеосистемы теперь представляют видеокадр как прямоугольный растр пикселей, либо в цветовом пространстве RGB, либо в цветовом пространстве, таком как YCbCr, а аналоговая волноформа обычно встречается только в устаревших устройствах ввода-вывода. Стандарты для растра цифрового видеокадра включают Rec. 601 для телевидения стандартной чёткости и Rec. 709 для телевидения высокой чёткости. Видеокадры обычно идентифицируются с использованием SMPTE-кода времени.

Линия и разрешение

Рама состоит из элементов изображения, подобно шахматной доске. Каждый горизонтальный ряд элементов изображения называется строкой. Элементы изображения в строке передаются в виде синусоидальных сигналов, где пара точек – одна темная и одна светлая – может быть представлена одним синусом. Произведение количества строк на количество максимальных синусоидальных сигналов в строке называется общим разрешением кадра. Чем выше разрешение, тем точнее отображаемое изображение соответствует оригиналу. Однако более высокое разрешение влечет за собой технические сложности и дополнительные затраты. Поэтому при разработке системы необходимо найти компромисс между удовлетворительным качеством изображения и доступной ценой.

Движущаяся картина

В кинематографе (телевидении) количество кадров, сканируемых в секунду, называется частотой кадров. Чем выше частота кадров, тем более плавным кажется движение. Однако увеличение частоты кадров сопряжено с техническими сложностями. Поэтому частота кадров фиксируется на уровне 25 (Система B/G) или 29,97 (Система M). Для усиления ощущения движения принято сканировать один и тот же кадр в два последовательных полукадра. В каждом полукадре сканируется только половина строк: в первом – только строки с нечётными номерами, во втором – только строки с чётными номерами. Каждое такое сканирование называется полем. Таким образом, частота полей вдвое превышает частоту кадров.

Пример (система B)

В системе B число строк составляет 625 и частота кадров – 25. Максимальная видеополоса пропускания составляет 5 МГц. Максимальное количество синусоидальных сигналов, которое система теоретически способна передавать, рассчитывается следующим образом:

Система способна передавать 5 000 000 синусоидальных сигналов в секунду. Поскольку частота кадров равна 25, максимальное количество синусоидальных сигналов в кадре составляет 200 000. Деление этого числа на количество строк дает максимальное количество синусоидальных сигналов в строке, равное 320. (Фактически около 19% каждой строки отведено под вспомогательные службы. Таким образом, число максимальных полезных синусоидальных сигналов составляет около 260.)

Неподвижная рама

Неподвижный кадр — это отдельное статическое изображение, извлеченное из фильма или видео, которые представляют собой последовательность движущихся изображений. Неподвижные кадры также называют стоп-кадром, видеозапросом, превью или, вводя в заблуждение, миниатюрой, ключевым кадром, афишным кадром или скриншотом/захватом/снимком экрана. Стоп-кадры широко используются на видеоплатформах и в видеогалереях для показа зрителям предварительного просмотра или тизера. Многие видеоплатформы придерживаются стандарта отображения кадра из середины видео. Некоторые платформы предоставляют возможность выбора другого кадра вручную. Видео- и кинорежиссеры иногда используют неподвижные кадры внутри видео/фильма для создания специальных эффектов, таких как стоп-кадры или эффект неподвижного движения.

Расследования

В ходе уголовных расследований всё чаще стали публиковать отдельные кадры из видеозаписей наблюдения для идентификации подозреваемых и поиска дополнительных свидетелей. Видеозаписи убийства Дж. Ф. Кеннеди часто рассматриваются покадрово для различных интерпретаций. В медицинской диагностике очень полезно просматривать отдельные кадры видеозаписей магнитно-резонансной томографии.

Использование четвертой стены

Некоторые приемы юмора в анимации основаны на эффекте разрушения четвертой стены – самой границы кинокадра. В некоторых мультфильмах персонажи покидают пределы кадра или демонстрируется поломка пленки. Последний прием часто используется и в игровом кино. Это восходит к ранним мультфильмам, где персонажи осознавали, что находятся в мультфильме, в частности, могли видеть титры и замечать элементы, не являющиеся частью повествования. К таким приемам относятся:

Разделенный кадр – когда четвертая стена нарушается за счет одновременного показа нижней части предыдущего кадра и верхней части следующего, обычно с видимыми границами кадра. Шутки могут строиться вокруг того, как персонаж пересекает сам кадр.

Разрыв пленки – известный прием, когда пленка рвется или намеренно ломается, и в этот момент в игру вступает эффект разрушения четвертой стены, хотя по логике на экране не должно быть ничего.

"Волоски в воротах" – популярный прием, когда аниматор намеренно добавляет в кадр фальшивые "волоски в воротах", которые один из персонажей выдергивает и удаляет из кадра.

Редакционные метки – анимация меток, которые редактор обычно наносит на рабочую копию, чтобы указать на необходимость плавного перехода, растворения или "вытирания" для отдела спецэффектов. Фильм может следовать этим меткам или игнорировать их, в зависимости от желаемого эффекта.

Метки переключения катушек – анимация меток, обычно круглых для черно-белых фильмов и "зубчатых" для цветных, указывающих на смену катушки. Этот прием используется для создания комического эффекта и даже для создания эффекта "ложного финала", который до сих пор применяется в популярных песнях. В фильме "Бесславные ублюдки" метки переключения катушек в псевдодокументальной части "Гордость нации" представлены в виде огромных кругов с большой буквой "X" внутри – меток, которые никогда не использовались бы в реальной монтажной практике (метки начала и конца катушки должны быть четко видны оператору проектора, но не бросаться в глаза зрителю).

Выход за пределы кадра – этот прием, являющийся развитием идеи разделенного кадра, показывает, как персонажи покидают пределы кадра, иногда полностью выпадая из мультфильма.