Здесь мы опять упираемся в физику. Человеческий глаз — это оптическая система, и частота кадров означает, насколько глаз различает смену одного кадра относительно другого.

У человека минимальная инертность зрения — 20 мс.

Чем хуже зрение, тем больше этот показатель. Соответственно, максимальное количество зрительно различимых кадров, а не на уровне ощущений — это 50 кадров в секунду. Поэтому 60 кадров человек в принципе уже физически не ощущает. Все, что выше 50 кадров — это общие ощущения. Например, если показать человеку 60 и 120 кадров, ему покажется, что на 120 картинка вроде бы лучше, плавнее. Да, действительно плавнее, но изображения он не видит.

Возвращаемся в ситуационный или диспетчерский центр. Там люди работают с диаграммами, статическими картинками, блок-схемами, изображениями с камер видеонаблюдения. Это обычно не больше 30 кадров в секунду, а бывает и 5, и 10 кадров в секунду. Повторимся, надо идти от задач. Есть ситуационные центры, где действительно нужны 60 кадров в секунду и 4К, но это единичные случаи. В 90% ситуационных центров 30 кадров — это уже более чем достаточно.

Надо не забывать, что разрешение и частота кадров очень сильно влияют на объем передаваемых данных. Позже об этом поговорим очень подробно.

Получается, здесь нет идеи заложить максимум технических характеристик. Нужно учитывать особенности инфраструктуры для того, чтобы понимать, сколько реально нужно. Конечно, бывают разные задачи. Например, нам нужно вытащить данные из какого-то цеха, передать по действующей инфраструктуре и вложиться в 100 Мб потока, а не просто гнать красивую картинку 60 кадров.

На самом деле есть еще довольно сложные параметры с точки зрения широты взгляда, освещенности, которые мы здесь не учитываем. Обратите внимание на ссылку и предыдущую работу, которую мы упоминали. В них есть много сведений о вопросах, связанных с освещенностью пространства. Она тоже влияет на то, насколько человек нормально воспринимает информацию на экране.

Что касается ширины экрана — широкий экран хорош, но на самом деле в ситуационных центрах не бывает такого, что каждый оператор смотрит на всю видеостену. У каждого есть своя зона, на которую он смотрит. В ситуационных центрах есть длинный экран, но каждый отвечает за свою зону, а не так, что все смотрят везде. Грубо говоря, у человека есть три колонки, он на них смотрит. Именно поэтому важно, чтобы экран можно было делить на зоны, соответствующие инцидентам.

1. Цветовая субдискретизация (4:4:4)

Много копий поломано в разговорах по поводу цифр 4:4:4, 4:2:0 и т.д. Что это вообще такое, зачем это нужно и как это работает в реальной практике.

Простыми словами цветовая субдискретизация — это уменьшение объема передаваемых данных, по сути, способ цветового кодирования, основанный опять же на свойствах человеческого зрения. Наверное, все слышали про палочки и колбочки, яркостные воспринимаются лучше, цветояркостные хуже. Поэтому был придуман метод кодирования, когда информация по цветам выкидывается, остается только яркостная.

Многие считают, что 4:4:4 — это норм, а все остальное плохо. Но на самом деле это опять же особенность человеческого зрения. У нас глаз лучше воспринимает изменение яркости, нежели изменение цвета. Поэтому можно схитрить и часть цвета просто не передавать.

4:4:4 значит, что картинка кодируется, она все равно не идеальная, мы не битмэпы передаем, но цвета такие, как в изначальном изображении.

4:2:2 опустим, это редкое сочетание.

4:2:0 означает, что каждый цвет кодируется в двух линиях, но при этом остается яркостная составляющая каждой линии. Это похоже, как работает условный MP3. Он тоже использует особенность слуха человека для того, чтобы сокращать поток передаваемых данных за счет опускания того, что мы реально не слышим.

В реальной жизни этого практически не видно. Мы, наверное, протестировали сотни реальных изображений из реальных ситуационных центров, и нигде визуально не было видимого изменения картинки.

Существуют специальные тестовые картинки, например, от Extron:

У TnTv есть свои тесты (жестче и слабее). Каждый производитель использует свои варианты. Там специально подобраны такие цвета, сочетания размеров, чередования точек разных цветов, разных ширин и расстояний между точками, чтобы выпятить «плохие» моменты кодирования. Но в реальной жизни этого не видно.

Если заказчика смущает вариант 4:2:0, можно взять у него тестовые картинки и просто посмотреть в реальности в 4:4:4, устраивает его или нет. Тут на самом деле важна цена вопроса, которая существенно отличается (в разы). 4:2:0 и 4:4:4 — это совершенно разные устройства, требующие совершенно разных инфраструктурных особенностей пространства.

Все современные IP KVM системы, даже простые китайские, в базовом разрешении 1080, работают 4:4:4. Разрешение 4:2:0 сейчас относится к 4К. В принципе, в реальной жизни они мало отличимы. Технари приходят, смотрят картинку: «О, шрифт расплывается!», но на картинках из жизни никто ничего не видит. Часто считается, что 4:2:0 актуально для видеостены в конференцзале, где могут показывать красивые картинки. Поверьте, что графическую картинку, особенно по ВКС, вы вообще не отличите в 4:2:0 и в 4:4:4, можем поспорить на что угодно.

1. Расширенный динамический диапазон (HDR)

Что это такое, нужен ли он вообще?

Опять же все основано на особенностях человеческого зрения. Существует спектр, где каждый цвет представлен в 256 градациях. Человеческий глаз хорошо видит середину спектра, а по краям (16 самых ярких и 16 самых темных цветов) гораздо хуже, особенно в темной части.

SDR — это узкий стандартный диапазон цветности с вырезанными концами, а HDR — это расширенный диапазон цветности, то есть полный.

Если вы работаете с высококачественными фотографиями или видео, наверное, HDR имеет смысл использовать. Но надо не забывать тематику сегодняшней встречи — это диспетчерские и ситуационный центры. Если это критично именно для этого ситуационного центра, там работают с высококачественными графическими материалами — да, HDR нужен. Но, честно говоря, мы не встречали систем SDR. Наша система заточена под HDR, но мы во всех своих инструкциях пишем, что надо переключить настройки видеокарт в расширенный режим. Мы видели много презентаций, где как раз, наоборот, условно бренд-менеджеры говорят о том, что у нас HDR, и это круче, чем у условных конкурентов.

Q&A

В проверенных вам SCADA-изображениях встретилась вертикальная красная линия шириной в 1 пиксель, которая стала вдруг серой, что неприемлемо.

Это как раз история про особый контент, который в случае 4:2:0 неправильно отображен. Мы уже говорили, что в реальных SCADA-системах не делают толщину в 1 пиксель — это никто не увидит, это во-первых. Во-вторых, там не все точки выкидываются.

Надо понимать, что при кодировании там идет не просто выкидывание, а сочетание. Красная линия где угодно будет красиво рисоваться, а вот красная линия на синем фоне? Но кто будет красную линию на синем фоне рисовать, для глаза с ума сойти можно! В теории такая ситуация возможна, но на практике нормальный человек не будет специально делать линию в 1 пиксель, используя адовые сочетания цветов.
Цветовое кодирование используется для уменьшения объема трафика. Красная линия на белом фоне так и будет красной. Здесь вопрос сочетания цветов.

Выводы

Технические требования — следствие задач, условий и данных, с которыми работает система, даже с учетом реализации «на вырост».

Точно такой же вывод мы сделали в первой части, и он до сих пор актуален. Тут важно не гнаться за цифрами, а смотреть, что реально мы используем. У нас такой подход: когда мы начинаем проектирование ситуационного центра, сначала спрашиваем у заказчика, какой контент у него используется. Дальше, исходя из этого, уже смотрим, даже с учетом на вырост. Понятно, что с точки зрения коммерции лучше продать подороже. Но мы сейчас не про маркетинг, а проектирование. Наш посыл — проектировать надо, исходя из задач. Гнаться за высокими параметрами не нужно.