با فناوری های کاهش Motion Blur در تلویزیون ها آشنا شوید

تمامی تلویزیون‌ها هنگام نمایش حرکت دارای معضلی به‌نام تاری حرکت هستند. در ادامه فناوری‌های موجود برای حل معضل Motion Blur در تلویزیون‌های مدرن معرفی و به تشریح مزایا و معایب هریک پرداخته شده است.

همه تلویزیون‌ها زمانی‌که حرکت را نشان می‌دهند تا حدی تار می‌شوند و  تنها نرخ‌های نوسازی بالاتر مانند ۱۲۰ هرتزی‌ها می‌توانند پاسخگوی این مشکل باشند. با این وجود این مدل‌ها نیز تا حدی مشکلاتی را به‌دنبال خواهند داشت. تولید‌کنندگان تلویزیون سال‌ها است که برای حل معضل تاری حرکت یا Motion Blur تلاش می‌کنند. متاسفانه روش‌های ابداع شده مشکلات جانبی متعددی به‌همراه دارند. 

فناوری‌های متعددی طی سال‌های گذشته برای حل مشکل Motion Blur به‌کار گرفته شده‌اند که تا حد قابل توجهی موفق به رفع این نقیصه شده‌اند. اما معایبی مانند ایجاد اثر Soap opera باعث شده است تا کارگردانان و تهیه‌کنندگان فیلم‌های سینمایی از مخاطبان خود بخواهند این دسته از فناوری‌ها را در تلویزیون‌های خود غیرفعال کنند. 

برای آشنایی بهتر به پدیده‌ی تاری حرکت، فناوری‌های موجود در این زمینه و مزایا و معایب هریک همراه دیجیتال باشید.

 تاری حرکت چیست؟

تاری حرکت درواقع همان تار شدن یا کدر شدن وضوح تصویر است که در اثر حرکت یک جسم در ان به وجود می آید. این جسم می‌تواند شیئی مثل خودرو یا توپ، یا ناشی از حرکت تمام تصویر در اثر حرکت دوربین فیلم‌برداری باشد.

برخی از این مشکلات به نرخ فریم اندک فیلم‌های سینمایی و برنامه‌های تلویزیونی بازمی‌گردد. تاری به این شکل به موجب عملکرد خودِ دوربین فیلم‌برداری ایجاد می‌شود و در این حالت، برای برطرف کردن این مشکل نمی‌توانید کاری انجام دهید. اما در برخی موارد نیز این تاری توسط خود تلویزیون ایجاد می‌شود که تا حدی قادر به رفع این مشکل خواهید بود.

عکس ویرایش شده برای نمایش تاری حرکت

در اولین روزهای پیدایش تلویزیون‌های تخت و نمایشگرها، مقصر اصلی ایجاد این مشکل، سرعت پایین عناصر کریستالی مایعی بود که عامل ایجاد تصویر در تلویزیون‌های LCD هستند. این روزها اکثر تلویزیون‌های LCD به قدر کافی قادر به تغییر سریع وضعیت خود هستند و تاری حرکت به عوامل دیگری مانند «Sample and Hold» (نمونه‌برداری و نگه داشتن) موجب می‌شود.

 LCDها و تلویزیون‌های OLED پیشرفته و مدرن، پیکسل‌های خود را جهت نمایش یک تصویر تنظیم (Sample) می‌کنند و سپس تصویر را تا زمان بازسازی صفحه نگه (Hold) می‌دارند. این نحوه عملکرد برای اکثر تلویزیون‌ها بدین معنی است که در حدود زمانی معادل یک شصتم ثانیه (به دلیل نرخ بازسازی ۶۰ هرتز عموم پنل‌های نمایشگر) تصویر روی تلویزیون ثابت می‌ماند. سپس تصویر جدیدی به مدت زمان یک‌شصتم ثانیه دیگر نگه داشته می‌شود. برخی از تلویزیون‌ها نرخ تجدید سریع‌تری دارند و در برخی از کشور‌ها این تجدید در زمانی معادل یک‌پنجاهم ثانیه (نرخ فرکانس ۵۰ هرتز) رخ می‌دهد؛ ولی نحوه‌ی انجام فرایند سریع‌تر خواهد بود.

تأثیر مغز مخاطب روی حرکت تصویر

تعداد ۶۰ عکس ثابت در هر ثانیه برای تجاوز از آستانه‌ی درک مغز انسان، کافی است. کاربران حین تماشای فیلم‌ها، عکس‌های ثابت را نمی‌بینند؛ تنها چیزی که مشاهده می‌کنند، حرکت شناوری از این تصاویر است. البته مغز به اندازه‌ا‌ی سریع است که انتظار مشاهده‌ی حرکت در طول بازه‌ی زمانی‌ مرحله‌ی نگه داشتن (Hold) را داشته باشد. در همین راستا تصاویر به اندازه‌ای نگه داشته می‌شوند که مغز گمان کند تصویر در حال حرکت است و در حرکت نیز باقی می‌ماند؛ درحالی‌که این طور نیست.

درواقع هر تصویر کاملا ساکن است و سپس موقعیت خود را به تصویری دیگری می‌دهد که آن هم ساکن و ثابت است.

در این شرایط مغز و چشمان که انتظار حرکت ملایم و آرام را دارند، سوژه را مات کرده تا آن را برای تعقیب به محل جدید خود جابه‌جا کنند. دلایل فیزیولوژیکی عملکرد مغز و چشم در رابطه با این موضوع، در این مقاله نمیگنجد و فراتر از بحث ما است، ولی جنبه‌ی کلیدی تار شدگی حرکت در مغز مخاطبان اتفاق می‌افتد که البته درک آن برای ارایه‌ی راهکارهایی جهت حل این معضل بسیار مهم است.

 سازندگان تلویزیون سال‌ها است که معضل تاری حرکت (Motion Blur) را درک کرده‌اند و این دلیل اصلی تولید پنل‌هایی با نرخ نوسازی بالاتر بوده است. تلویزیون‌های 4K درحال حاضر حداکثر نرخ نوسازی ۱۲۰ هرتز دارند درحالی‌که انواع 1080P با نرخ ۲۴۰ هرتز نیز در بازار وجود دارند.

نرخ‌های نوسازی بالاتر به خودی خود مشکل تاری حرکت را درست نمی‌کنند. تصاویر همچنان نگه داشته می‌شوند و اگر تعداد تصاویر ثابت را از ۶۰ به ۱۲۰ افزایش دهید، درواقع چیز خاصی را تغییر نداده‌اید. برای حل مشکلات تاری حرکت نیازمند فریمی برای تبدیل تصویر به آن هستید.

درون‌یابی حرکت

فرایندی در تلویزیون‌های مدرن وجود دارد که قادر به تشخیص اتفاقات بین دو فریم در یک ویدئو و با دقتی فوق‌العاده است. برای مثال زمانی‌که توپ در فریم A در سمت چپ تصویر است، و فریم B در سمت راست تصویر قرار می‌گیرد، پردازنده‌ و الگوریتم‌های پردازشی درون تلویزیون بااطمینان تشخیص می‌دهند که فریمی بین A و B وجود دارد که در آن توپ در مرکز تصویر واقع شده است.

در ادامه تلویزیون اقدام به ساخت این فریم می‌کند تا بدین ترتیب برای تغییر وضعیت از A به B زمان نگه‌داشتن (Hold) کمتری نیاز باشد. این موضوع، میان‌یابی فریم یا حرکت (Motion Interpolation) نامیده می‌شود. در محتوا‌های ویدیویی مانند فیلم‌های ورزشی، فریم جدیدی بین فریم‌های اصلی افزوده می‌شود که نتیجه‌ی آن افزایش جزییات تصویر و کاهش تاری حرکت است. هرچند در مورد فیلم‌ها باز هم مشکلاتی وجود دارد. تقریبا همه‌ی فیلم‌ها و برنامه‌های تلویزیونی در نرخ ۲۴ فریم در هر ثانیه ضبط و پخش می‌شوند.

این روزها از دوربین‌های فیلم (فیلم‌های نگاتیو) برای ضبط تعداد بسیار کمی از محتوای ویدیویی استفاده می‌شود. ولی دوربین‌های دیجیتالی نیز روی نرخ ۲۴ فریم‌بر‌ثانیه برای ضبط ویدئو‌ها تنظیم شده‌اند. نکته‌ی جالب در این خصوص غیرواقعی بودن محتوای ویدیویی با نرخ بیشتر از ۲۴ فریم‌بر‌ثانیه است. اخبار، برنامه‌های تلویزیونی، رویداد‌های ورزشی و موارد دیگر از نرخ فریم بالاتری و به‌طور معمول ۳۰ یا ۶۰ فریم‌بر‌ثانیه استفاده می‌کنند.

البته این موضوع به تفاوت دید انسان از اطراف خود در مقایسه با نرخ محتوای ویدیویی باز می‌گردد. جایی که نرخ ۲۴ یا ۲۵ فریم‌بر‌ثانیه را می‌توان شبیه به دید و تجربه‌ی انسان دانست. به همین دلیل محتواهایی با نرخ بالاتر کمی غیرطبیعی به‌نظر می‌رسند.

درج فریم‌ها جدید نرخ نمایش تصاویر را افزایش می‌دهد؛ بنابراین محتوایی با ۲۴ فریم‌بر‌ثانیه، در زمان نمایش در تلویزیون، دیگر مشابه ویدیویی ۲۴ فریم‌بر‌ثانیه نیست و مشابه محتواهای ۳۰ یا ۶۰ فریم‌بر‌ثانیه خواهد بود. بدین ترتیب شاهد شباهت نمایش فیلم‌های سینمایی با رویداد‌های ورزشی یا برنامه‌های تلویزیونی خواهیم بود که به این موضوع اثر Soap Opera گفته می‌شود.

بسیاری از مردم متوجه این موضوع نمی‌شوند یا حتی در صورت درک، کمتر به آن اهمیت می‌دهند. اما برخی دیگر نیز نمی‌توانند این تغییر نمایش را تحمل کنند. حرکت ملایم در حالت کلی نه‌تنها باعث غیرمصنوعی شدن ویدئو از دید کاربر می‌شود، بلکه می‌تواند سبب حواس پرتی مخاطب نیز شود و در برخی موارد بسیار ناخوشایند باشد. بسیاری از فیلم‌سازان هالیوودی نیز به همین دلیل این فناوری را غیرکاربردی می‌دانند؛ چرا که خود کارگردان نیز هیچ‌گاه قصد انجام چنین کاری را نداشته است. اگر فیلم‌بردارها قصد فیلم‌برداری با نرخ ۴۸ فریم‌بر‌ثانیه را داشته باشند، بایستی ضبط فیلم را در همین نرخ انجام دهند؛ شبیه کاری که پیتر جکسون در فیلم هابیت انجام داد.

خوشبختانه، بیشتر تلویزیون‌ها نه‌تنها اختیار خاموش کردن این قابلیت را می‌دهند؛ بلکه این امکان را فراهم می‌کنند تا شدت درج فریم ساختگی بین فریم‌های اصلی را نیز تنظیم کنید. بنابراین، به‌جای ساخت فریمی دقیقا بین فریم‌های A و B، تصویری با تفاوت اندکی نسبت به فریم اولیه خواهند ساخت.

افزودن فریم سیاه

خوشبختانه برای افرادی که از اثر Soap Opera بیزار هستند، روش دیگری برای کاهش تاری حرکت وجود دارد. به این فناوری میان‌یابی با فریم سیاه گفته می‌شود که تا حدودی خروجی مشابه با تولید فریم با تصویری واقعی خواهد داشت. همان‌طور که از نام این فناوری نیز انتظار می‌رود، تلویزیون فریمی سیاه رنگ بین فریم‌های واقعی خواهد افزود.

 این روش نیز پیش‌تر در دنیای سینما کاربرد گسترده‌ای داشته است. اگرچه فیلم را با ۲۴ فریم‌بر‌ثانیه فیلم‌برداری می‌کردند ولی امکان نمایش آن با همان نرخ ۲۴ فریم‌بر‌ثانیه وجود نداشت؛ زیرا پدیده‌ی فلیکر به وجود می‌آمد. به همین دلیل در برخی سینماها هر فریم دو بار نمایش داده می‌شد. برخی سینماها نیز پا را از این نیز فراتر گذاشتند و هر فریم را سه بار نمایش می‌دادند. 

با روش افزودن فریم‌های سیاه، شاهد مدت زمان کمتر مرحله‌ی Hold خواهیم بود که این عامل منجر به گمراهی مغز مخاطب در درک تصویری با حرکت روان‌تر می‌شود. متاسفانه این روش نیز معایب خاص خود را دارد.

زمانی‌که تلویزیون نصف زمان عملکرد خود را به نمایش تصاویر سیاه اختصاص دهد، نور خروجی تلویزیون کاهش می‌یابد.  در بسیاری از موارد این موضوع قابل‌قبول است زیرا تلویزیون‌های پیشرفته‌ی کنونی به پنل‌هایی بسیار روشن مجهز هستند که این کاهش کلی نور خروجی را جبران می‌کنند. ولی در موارد دیگر استفاده از این فناوری تجربه‌ی تماشا را کاهش خواهد داد.

این عامل همچنین باعث ایجاد فلیکر قابل مشاهده در تصویر می‌شود. زیرا به موجب نمایش فریم سیاه، پنل به‌صورت پیوسته روشت و خاموش می‌شود. طبق بررسی‌های نشریه‌ی CNET، فلیکر ایجاد شده در این روش به‌حدی زیاد است که تأثیر آن در روان شدن حرکت تصاویر را تحت شعاع قرار می‌دهد. 

مانند تولید فریم، افزودن فریم سیاه نیز با روش‌های مختلفی اجرایی می‌شود. به ندرت تلویزیون‌ها فریم سیاه را برای مدت زمانی برابر با نمایش فریم واقعی، نمایش می‌دهند. تمامی LCD‌ها نور تصاویر را با نور پس‌زمینه ایجاد می‌کنند. این پنل‌ها برای نمایش فریم‌های سیاه تنها برای مدت زمان اندکی اقدام به قطع کردن نور پس‌زمینه‌ی خود می‌کنند. این روش درواقع یکی از راهکار‌هایی است که شرکت‌های سازنده به واسطه‌ی آن ادعای قابلیت نمایش محتوای بیش از ۶۰ فریم را با تلویزیون‌های ۶۰ هرتز خود بیان می‌کنند.

 روش دیگر غلتاندن یا اسکن نور پس‌زمینه است که در آن قسمتی از عکس در سکانس تیره می‌شود. نور پس‌زمینه در ابتدا یک‌چهارم بالای تصویر، سپس قسمت یک‌چهارم بالایی بعدی و در ادامه یک‌چهارم پایینی و در نهایت یک‌چهارم پایین تصویر را تیره می‌کند.

عملکرد روش غلتاندن فریم سیاه

همچنین پنل‌های نمایشگر توانایی ایجاد سطوح مختلفی از رنگ سیاه را برای هر فریم دارند. به‌عنوان مثال یک تلویزیون ۱۲۰ هرتزی می‌تواند فریم پیشین را با شدت روشنایی بسیار کمتر تکرار کند؛ به‌طوری‌که تصویر جدید کاملا سیاه نیست ولی کم‌نور است. این روش مزایا و معایبی نیز دارد؛ هر چند نور زیادی از دست نمی‌رود ولی حرکتی روان به ارمغان نمی‌آید.

پروژکتورهای DLP

تمامی پنل‌های تلویزیون‌های کنونی از یکی از دو فناوری LCD و OLED استفاده می‌کنند البته که هر دوی آن‌ها از تاری حرکت رنج می‌برند. در این بیته فناوری دیگری با نام DLP موجود است که این مشکل را مرتفع می‌کند.

در فناوری پردازش نور دیجیتال یا DLP که تنها در پروژکتورها یافت می‌شود، میلیون‌ها آینه‌ی کوچک به سرعت خاموش و روشن می‌شوند و از این طریق تصویر را روی پرده نمایش می‌دهند. برخی از پروژکتورهای سینما‌ها نیز از این تکنولوژی بهره می‌برند. به لطف قیمت نه‌چندان گران این دسته از پروژکتور‌ها، می‌توانید از آن‌ها نیز در خانه‌ی خود استفاده کنید. می‌توانید با کمتر از ۱۰۰۰ دلار نمایشگری ۱۰۰ اینچی با استفاده از این پروژکتور‌ها در منزل خود بسازید.

هرچند، این پروژکتور‌ها نیز درکنار مزایای خود، معایبی نیز دارند. درحالی‌که پروژکتور‌های مدرن در مقایسه با مدل‌های قدیمی خیلی روشن به‌نظر می‌رسند، ولی در مقایسه با تلویزیون‌های موجود هنوز هم تاریک‌ هستند. اگر در یک خانه با نور کم زندگی می‌کنید یا عموما شب‌ها به تماشای فیلم و محتوای ویدیویی می‌پردازید، این موضوع مسئله‌ی مهمی نخواهد بود.

جنبه دیگر کیفیت کلی تصویر است. تصاویر پروژکتورهای DLP خوب به‌نظر می‌رسند و در مقایسه با تکنولوژِی‌های نمایشی دیگر پروژکتور‌ها، کنتراست خوب و به‌خصوص Motion Blur بسیار کمتری دارند. اما این تکنولوژی در مقایسه با سایر تکنولوژی‌ها توانایی نمایش عمیق رنگ‌ها را ندارد. بنابراین انتظار نداشته باشید این پروژکتور‌ها همانند پنل‌های رده‌بالای LCD یا OLEDها تصاویر باکیفیتی تولید کنند. پشتیبانی آن‌ها از محتوای HDR نیز تنها به توانایی خواندن آن‌ها باز‌می‌گردد و شرایط نمایش محتوای HDR توسط این پروژکتور‌ها تفاوتی با محتوای ویدیویی عادی ندارد.

تلویزیون خود را بشناسید

بسیاری از تلویزیون‌های جدید،دارای تنظیماتی در چگونگی کنترل تاری حرکت هستند. خوشبختانه، اگر تاری حرکت موجب رنجش شما می‌شود، می‌توانید تنظیماتی را مختص به خودتان و بدون اینکه موجب آزار دیگر اعضای خانوداه شود، بیابید و اعمال کنید.