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帧率

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幀率影格率是用於測量顯示帧数的量度。測量單位為「每秒顯示帧数」(Frame per Second,FPS)或「赫茲」,一般來說FPS用於描述影片、電子繪圖或遊戲每秒播放多少幀。

帧率与人眼[编辑]

人类视觉的时间敏感性和分辨率根据视觉刺激的类型和特征而变化,并且在个体之间是不同的。由於人類眼睛的特殊生理結構,如果所看畫面之幀率高於每秒約10-12帧的時候,就會認為是連貫的[1], 此現象稱之為視覺暫留。這也就是為什麼電影膠片是一格一格拍攝出來,然後快速播放的。但30帧仅仅是流畅,而非平滑連續,因此有更高幀率的產品推出也就不足為奇了。

当调制光(如计算机显示器)闪烁的频率高于50Hz至90Hz时,主流研究把在此状态下的调制光认定为稳定状态。这种对调制光稳定感知,被称为闪烁融合阈值。然而,当调制光不均匀且包含图像时,所需要的闪烁融合阈值要高得多。[2]如果人需要在一连串不同图像中识别指定图像,图像出现时间仅需13毫秒。[3]视觉残留有时会导致非常短暂的单毫秒视觉刺激,其感知持续时间在100毫秒至400毫秒之间。多个短暂刺激有时也能合成单个刺激,例如在10毫秒的绿色闪光后出现10毫秒的红色闪光,会被感知为单一的黄色闪光。[4]

电影[编辑]

无声电影[编辑]

早期的无声电影的帧率介于16到24帧/秒之间[5],但是由于摄像机由手摇驱动,所以在摄影过程中经常改变帧率来表现情绪。要改变影院中的帧率,还可以通过调节放映机的卷片机构电压变阻器来完成。[6]无声电影常用比拍摄时更高的帧率来放映。[7]虽然帧率足以让人感觉到运动,但往往被认为是在放快镜。通过放映机上两片式或三片式的快门,将帧率提高到观众看到的两倍或三倍。托马斯·爱迪生曾指出,低于视觉皮层帧率下限48帧/秒,会导致眼睛疲劳。[8][9]在1920年代中后期,无声电影的帧率提高到20至26帧/秒之间。[8]

有声电影[编辑]

有声电影1926年推出时,人耳对音频的变化更敏感,反而削弱了人对电影帧率的关注。因为许多无声电影使用22至26帧/秒播放,所以选择了中间值24帧/秒作为有声电影的帧率。从1927年到1930年,许多电影公司更新设备,24帧/秒成为35mm有声电影的标准。[1]当帧率为24帧/秒时,胶卷以456毫米(18英寸)/秒的速度经过放映机。这让双叶式快门以每秒48个画面的速度播放画面,满足了爱迪生的建议。许多现代35mm电影放映机使用三叶式快门,可以每秒放映72个画面,每帧画面在屏幕上刷新3次。[8]

数字视频和电视标准[编辑]

有聲電影的拍攝及播放帧率均為每秒24帧,對一般人而言已算可接受,但對早期的高動態電子遊戲,尤其是射擊遊戲競速遊戲來說,幀率少於每秒30帧的話,遊戲就會顯得不連貫,這是因為電腦會準確地顯示瞬時的畫面(像是一台快門速度無限大的相機),沒有動態模糊使流暢度降低。而使用相同幀率的攝影機拍攝物體移動時,該場景的影像必定會表現所有移動物體在曝光時間內所有位置的完整組合。因此很多新世代電玩遊戲以動態模糊為特色。在实际体验中,60帧相对于30帧有着更好的体验。在机能有限的设备上,更多开发商为了实现更好的画面,牺牲流畅的60帧体验来换取画质的提升。流暢畫面對於第一人稱射擊遊戲很重要。有了平滑度高的60hz之後,更有極度連貫的120hz的電視推出,而超過大概85赫茲的影像,像是畫面每更新一次只會發光幾百分之一秒的陰極射線管電漿顯示器,此時已經到達大腦处理影像的极限[來源請求],人眼並无法分辨与更高更新率的差異,因此使用主動式快門眼鏡的3D電視更新率達到200赫茲或以上,對人眼來說是無法看到左右視角切換的過程。[來源請求]

畫面撕裂[编辑]

畫面撕裂,上下分成兩半

現在顯示卡效能大幅提高,幀率太高出現畫面撕裂。屏幕更新頻率是固定的,通常是60Hz,如果顯示卡的輸出高於60fps,兩者不同步,畫面便會撕裂。通常遊戲內選項內的垂直同步(V Sync)開啟後便可解決畫面撕裂的問題

常见影视帧率[编辑]

截至2013年,在电视和电影制作行业主要有三种常见帧率:24FPS,25FPS,和 30FPS,以及 HDTV 常用的 50FPS 和 60FPS。更高的帧率在電影中,如 48FPS 已被彼得·杰克逊霍比特人電影系列採用[10], 李安執導的電影比利·林恩的中場戰事, 更是以120FPS拍攝;在電視中,如 300FPS,則已被英国广播公司进行了测试研究[11]

參考資料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 Read, Paul; Meyer, Mark-Paul; Gamma Group. Restoration of motion picture film. Conservation and Museology. Butterworth-Heinemann. 2000: 24–26. ISBN 0-7506-2793-X. 
  2. ^ James Davis, Humans perceive flicker artefacts at 500 Hz, Sci Rep (Wiley), 1986, 5: 7861, PMC 4314649, PMID 25644611, doi:10.1038/srep07861 
  3. ^ Detecting meaning in RSVP at 13 ms per picture. SpringerLink. December 28, 2013. 
  4. ^ Robert Efron. Conservation of temporal information by perceptual systems. Perception & Psychophysics: 518–530. doi:10.3758/bf03211193. 
  5. ^ Brown, Julie. Audio-visual Palimpsests: Resynchronizing Silent Films with 'Special' Music. (编) David Neumeyer. The Oxford Handbook of Film Music Studies. Oxford University Press. 2014: 588. ISBN 0195328493. 
  6. ^ Kerr, Walter. Silent Clowns. Knopf. 1975: 36. ISBN 0394469070. 
  7. ^ Card, James. Seductive cinema: the art of silent film. Knopf. 1994: 53. ISBN 0394572181. 
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 Brownlow, Kevin. Silent Films: What Was the Right Speed?. Sight & Sound. Summer 1980, 49 (3): 164–167 [2 May 2012]. (原始内容存档于8 July 2011). 
  9. ^ Thomas Elsaesser, Thomas Elsaesser; Barker, Adam. Early cinema: space, frame, narrative. BFI Publishing. 1990: 284. ISBN 0-85170-244-9. 
  10. ^ [1], 華納兄弟,哈比人:意外旅程,官方網站
  11. ^ High Frame-Rate Television, BBC White Paper WHP 169, September 2008, M Armstrong, D Flynn, M Hammond, S Jolly, R Salmon