Частота обновления: почему экран полосит на видео

Знакомая ситуация: экран в зале выглядит нормально, но стоит снять его на телефон — по картинке ползут тёмные полосы, а на видео с камеры добавляется мерцание. Дело почти всегда в одной характеристике, которую в паспорте читают последней, — в частоте обновления.

Частота обновления и частота кадров — разные вещи

Их постоянно путают, хотя они про разное.

• Частота кадров — сколько раз в секунду меняется само изображение. Для видео это 25 или 30 кадров в секунду, столько же, сколько в вашем ролике.
• Частота обновления — сколько раз в секунду светодиод успевает зажечься и погаснуть внутри одного кадра. Измеряется в герцах, и это тысячи, а не десятки.

Светодиод физически умеет только два состояния — включён и выключен. Оттенки он изображает мельканием: чтобы показать серый вместо белого, диод горит половину времени. Глаз это мелькание не различает и видит ровный тон. Камера — различает.

В наших моделях частота обновления вынесена в паспорт отдельной строкой: у подавляющего большинства внутренних и уличных экранов это от 3840 Гц, у уличного кабинета P3,91 500×1000 мм — от 3840 до 7680 Гц. Есть и исключения: у внутреннего кабинетного P3,91 в паспорте стоит 1920/3840 Гц, у сетчатых экранов — 1920–3840 Гц, у медиафасада P15 — от 1000 Гц. Медиафасад на здании никто не снимает крупным планом, для него это нормально; для экрана за спиной ведущего — нет.

Откуда берутся полосы

Камера снимает не непрерывно. Матрица большинства камер и все телефонные матрицы работают по принципу «бегущей шторки»: строки кадра считываются не одновременно, а сверху вниз, с крошечной задержкой между строками.

Телестудия «Евразия» в Алматы: экран снимают камерой каждый день, поэтому частота обновления здесь важнее яркости.

Пока считывается верх кадра, диоды успевают несколько раз мигнуть. Пока считывается низ — тоже, но уже в другой фазе. В результате на снимке верх и низ экрана попадают на разные моменты мерцания, и по кадру идут горизонтальные светлые и тёмные полосы. На видео они ещё и ползут, потому что фаза от кадра к кадру смещается.

Чем выше частота обновления, тем больше циклов мерцания укладывается в считывание одной строки — и тем сильнее они усредняются в ровную яркость. На 3840 Гц полос на обычной съёмке уже нет. На 1920 Гц они появляются на коротких выдержках, на 480–960 Гц — почти всегда.

Причём тут выдержка

Выдержка — это время, за которое камера набирает свет на один кадр. Чем она короче, тем меньше циклов мерцания попадает в кадр и тем заметнее полосы.

Условия съёмки	Типичная выдержка	Что видно на экране
Гость снимает зал на телефон	1/50–1/100 с	На 3840 Гц чисто
Студийная камера в эфире	1/50–1/100 с	На 3840 Гц чисто
Яркий свет, автоматика камеры	1/500–1/1000 с	Ниже 3840 Гц — полосы
Замедленная съёмка, слоу-мо	1/1000 с и короче	Требуется запас частоты

Отсюда практическое правило: если экран будут снимать при ярком свете или в слоу-мо, частоты «на грани» не хватит. Поэтому для студий берут модели, где 3840 Гц — минимум, а не максимум.

Кому это важно

• Телестудии. Экран в студии не смотрят — его снимают. Мы ставили экраны в телестудию «Евразия» в Алматы на площади Республики и в студию «Евразия» в Астане — второй специально под работу в кадре, с шагом P2. Подробнее о требованиях к студийному экрану — на странице решений для ТВ-студий.
• Сцена и концерты. Экран за артистом попадает в трансляцию и в съёмку зала. Полосящий фон обесценивает всю запись мероприятия. Что учитывать для сцены и залов — отдельная тема, но частота там первый пункт.
• Конференции с трансляцией. Презентация на экране в зале должна читаться и в Zoom, и в записи. Полосы поверх слайда с цифрами — это вопросы от участников, а не про содержание доклада.
• Всё, что снимают гости. Ресторан, банкетный зал, магазин, шоурум. Там никто не заказывает съёмку, но телефоны в зале снимают постоянно, и экран попадает в кадр каждый вечер.

Телестудия «Евразия» в Астане: шаг P2, экран поставлен именно под работу в кадре.

Что ещё портит кадр, кроме частоты

Яркость против студийного света. В студии экран не должен спорить с приборами. Внутренние модели дают 350–550 кд/м², кабинетные версии на 500×1000 мм — около 1000 кд/м². В кадре они работают на заметно меньшей яркости, чем паспортная: экран ярче лиц выбивается в белое, оператор закрывает диафрагму, и студия проваливается в темноту. Уличный экран на 5500–7800 кд/м² в помещении для съёмки не годится совсем.

Серая шкала на низкой яркости. Когда экран приглушают до 20–30 %, дешёвые карты теряют градации в тенях: плавный градиент рассыпается на ступеньки, тёмные участки становятся плоско-чёрными. Это отдельная от частоты характеристика — глубина обработки цвета. Смотреть надо не на максимум яркости, а на то, как экран выглядит именно на рабочих 20–30 %.

Шаг пикселя и муар. Сетка пикселей экрана накладывается на сетку матрицы камеры и даёт разводы — муар. Чем крупнее шаг и чем ближе камера, тем он заметнее. Для студии, где ведущий стоит в метре-двух от полотна, берут мелкий шаг: в нашем каталоге это внутренние модели P0,93, P1,53, P1,86 и P1,95. Муар лечится ещё и расстоянием, углом камеры и лёгкой расфокусировкой фона, но начинать надо с шага.

Цветопередача. Экран и студийный свет должны совпадать по цветовой температуре, иначе фон уходит в синеву или зелень относительно лиц. Это настраивается при запуске в системе управления — как и всё остальное, о чём мы писали в статье про управление экраном.

Как проверить экран на телефоне за минуту

Перед покупкой имеет смысл посмотреть демонстрационный экран своими глазами — точнее, камерой телефона. Порядок такой:

Проверка занимает минуту: снимите экран на телефон с разной выдержкой и посмотрите, появляются ли полосы.

1. Откройте камеру, наведите на экран, снимите короткое видео целиком и крупным планом. Полосы на 3840 Гц не должны появиться ни в одном режиме.
2. Включите на телефоне ручной режим или режим «спорт» и поставьте короткую выдержку — 1/1000 с. Здесь разница между 1920 и 3840 Гц становится очевидной.
3. Попросите вывести на экран белую заливку, потом серую 50 %, потом чёрную. На белой видны пятна неравномерности, на серой — ступеньки и шум, на чёрной — паразитная подсветка.
4. Попросите убавить яркость до 30 % и повторите со средним серым. Именно на этом уровне работает экран в кадре.
5. Снимите под углом и с разного расстояния — так проявляется муар.

Если продавец не даёт снять экран на телефон или показывает только яркое видео с быстрой нарезкой — это само по себе ответ. На нарезке не видно ни полос, ни серой шкалы.

Пришлите размеры зала, план съёмочной точки и фото места — подберём шаг и модель под то, как экран будут снимать, и назовём частоту обновления из паспорта, а не из рекламного буклета. Если экран у вас уже стоит и полосит на видео, тоже пишите: часто вопрос решается настройками системы управления, без замены оборудования.