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視頻幀率你不知道的那些事兒
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詳細(xì)介紹

我們都知道,我們?cè)诳匆曨l都逃不過(guò)一個(gè)數(shù)字,那就是幀率。

幀率是一個(gè)很多時(shí)候讓人摸不到頭腦的東西,我們經(jīng)常能在相機(jī)設(shè)置里面看到各種各樣的幀率設(shè)置,比如說(shuō)是23、24、25、30巴拉巴拉一大堆,那這些數(shù)字到底是怎么產(chǎn)生的呢?要想了解這些,我們不能夠先看這些設(shè)備,而且要先看看這里---我們的大腦。

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以上廢話連篇,以上書(shū)歸正傳:

我們要提到的第一個(gè)名次就是視覺(jué)暫留。那什么是視覺(jué)暫留呢?

解答:當(dāng)我們?nèi)搜墼诙虝r(shí)間內(nèi)看到一系列差異微小的畫(huà)面的時(shí)候,由于每張畫(huà)面都會(huì)在視網(wǎng)膜上短暫的停留,并且每張圖像的差異都會(huì)很微小,因此連續(xù)出現(xiàn)的畫(huà)面通過(guò)人腦的處理以后就形成了大家眼中的運(yùn)動(dòng)的畫(huà)面。

那么畫(huà)面要以多快的速度聯(lián)系出現(xiàn),才能使人眼睛看到流暢的運(yùn)動(dòng)畫(huà)面?

解答:當(dāng)年我們所熟知的發(fā)明家愛(ài)迪生,提出人眼所能夠感知的最舒適的幀率不應(yīng)當(dāng)?shù)陀?6幀,如果說(shuō)低于46幀每秒,就會(huì)使人眼感到不適。

但是如果以每秒46幀的速度來(lái)拍攝并且來(lái)放映這些內(nèi)容的話,制片人估計(jì)就要哭了,因?yàn)槟z片在過(guò)去真的是很珍貴的物資,所以大家只能來(lái)降低幀率來(lái)拍攝和放映。

雖然這個(gè)時(shí)候的運(yùn)動(dòng)的連貫性仍然能夠接受,但是放映的時(shí)候由于過(guò)片需要不斷的閃入這些黑幀,就讓人感到無(wú)法接受了(因?yàn)闀?huì)不斷產(chǎn)生閃爍),

所以當(dāng)時(shí)的電影放映員提出了一個(gè)非常獨(dú)特的解決方案,就是利用一個(gè)雙葉片或者是三葉片的快門(mén)來(lái)進(jìn)行放映,那采用雙葉片或者三葉片對(duì)于同一幀畫(huà)面進(jìn)行多次閃爍,這樣相當(dāng)于多次放映,可以提高投影的實(shí)際幀速率,而且不用消耗更多的膠片,就能夠去除人眼對(duì)于低頻閃爍的這種不適的感覺(jué)。

當(dāng)時(shí)的無(wú)聲電影大多數(shù)采用16~18幀每秒來(lái)進(jìn)行記錄,通過(guò)三葉片的放映快門(mén)來(lái)進(jìn)行放映的時(shí)候,就能夠得到一個(gè)48~54幀每秒的影片的放映幀率

「科普」視頻幀率你不知道的那些事兒

但是以前放映電影其實(shí)更多是通過(guò)手搖的方式來(lái)進(jìn)行的,手搖是很不穩(wěn)定的,所以也就很難得到一個(gè)固定的放映幀率,所以在當(dāng)時(shí)手搖放映幀率,普遍在12~40幀每秒之間,知道后面有了電機(jī)驅(qū)動(dòng)的放映機(jī)以后,幀率就被穩(wěn)定在了18幀以上。

只不過(guò)無(wú)聲電影的放映,比并沒(méi)有持續(xù)下去,一切都在有聲電影出現(xiàn)以后,產(chǎn)生了翻天地覆的變化,那聲音的引入可以說(shuō)是電影史上最具有里程碑式的技術(shù),由于聲音的加入,使得電影的放映幀率從之前的參差不齊,開(kāi)始變得統(tǒng)一的一個(gè)幀率,因?yàn)橐坏┎シ艓十a(chǎn)生了變化,聲音就會(huì)失真,那就沒(méi)有辦法了。

所以1929年經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次討論之后,電影行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)幀率就被制定了下來(lái),就是24幀,肯定會(huì)有人問(wèn),為什么是24幀,而不是別的幀率?

解答:主要就是為了聲音的保真,在過(guò)去聲音是通過(guò)光學(xué)錄音來(lái)記錄在膠片上面的,如果你以每秒16幀的速度來(lái)進(jìn)行拍攝,那記錄下來(lái)的音頻就會(huì)很容易出現(xiàn)失真,因此為了能夠記錄下更多的聲音的細(xì)節(jié),只有當(dāng)電影膠片以不低于24幀的幀率來(lái)拍攝的時(shí)候,能夠得到不錯(cuò)的結(jié)果。

問(wèn)題:那為什么又是24而不是23或者25呢?

這就是一個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題了。因?yàn)?4幀可以更容易的被2、3、4、6、8、整除,這樣在膠片時(shí)代的剪輯師就可以很容易的知道,半秒鐘是12幀,1/3秒時(shí)8幀,1/4秒就是6幀等等

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問(wèn)題:可能又會(huì)有人要問(wèn),為什么不是30幀或者32幀呢?

答案很簡(jiǎn)單,當(dāng)時(shí)的膠片時(shí)代膠片很貴重,而制片人又很摳,所以不管電影格式如何變化,24幀卻一直是電影行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn),這個(gè)幀率也就慢慢成為了人們口中電影感的一部分,

隨著時(shí)間的飛逝,電視機(jī)的發(fā)明又對(duì)幀率產(chǎn)生了影響,同時(shí)也產(chǎn)生了一種新的幀率形式,那就是電子幀率,由于24幀并不是一個(gè)非常流暢的幀率,電視的熒光屏也不像電影放映機(jī)那樣,可以通過(guò)片門(mén)來(lái)提高閃爍的頻率,而主動(dòng)發(fā)光的形式讓閃爍導(dǎo)致的這種不適感又變得更加明顯起來(lái),于是聰明的工程師又發(fā)明了兩種在電視機(jī)上呈現(xiàn)圖像的方式,就是逐行掃描和隔行掃描。

什么是逐行掃描呢?是將每一幀的圖像按照電視機(jī)內(nèi)的電子束順序,一行接一行的掃描來(lái)形成一張完整的畫(huà)面。

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什么是隔行掃描呢?就是將熒屏以奇數(shù)行和偶數(shù)行的規(guī)則分為兩個(gè)場(chǎng),快速交替,讓畫(huà)面讓人看上去像是在播放了一個(gè)完整的畫(huà)面一樣。

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在電視標(biāo)準(zhǔn)的顯示模式中,i代表隔行掃描,p代表逐行掃描,

比如1080i 60,就是隔行掃描每秒60幀的半幀

1080p 30代表逐行掃描每秒30幀的全幀

前者通過(guò)犧牲畫(huà)面的細(xì)節(jié)來(lái)保證畫(huà)面流暢和不閃眼睛,后者雖然細(xì)節(jié)更豐富,但是畫(huà)面流暢度低,而且閃爍頻率低,看起來(lái)會(huì)非常累眼睛。

而當(dāng)時(shí)的電視寬帶又不足以支撐我們傳輸60個(gè)全幀的畫(huà)面,這也就是為什么我們的童年,在奶奶家看西游記的時(shí)候,你總會(huì)記得畫(huà)面一旦動(dòng)的快,就會(huì)看到這種不自然的撕裂,這就是隔行掃描的弊端。

現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)傳播視頻,就千萬(wàn)別再使用i場(chǎng)的視頻了,老老實(shí)實(shí)用p逐行掃描,1080p就是這個(gè)意思,大家都理解了嘛?

為了消除電流與電視信號(hào),再不同頻率下相互干擾,產(chǎn)生的噪點(diǎn)還有雜音,美國(guó)的工程師,就把隔行掃描的刷新率設(shè)置成了和美國(guó)交流電源60赫茲頻率一致的60幀或者30幀,也就是60赫茲頻率對(duì)隔行掃描的每秒60幀半幀,以及逐行掃描的每秒30幀全幀。,就是30幀,這個(gè)幀率的由來(lái)了。

只是每次人類想改進(jìn)生活品質(zhì)的時(shí)候,都會(huì)遇到阻礙,彩色電視機(jī)的出現(xiàn),又讓電視幀率出現(xiàn)了新的變化。

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色彩的加入意味著,需要在原本黑白電視的信號(hào)帶寬中加入色彩信號(hào),這樣擁有黑白電視的人可以繼續(xù)看黑白的電視,而土豪們則能夠讀取色彩信息,看到彩色的電視。

因?yàn)樾录尤氲纳市盘?hào),使用的頻段極有可能和聲音信號(hào)產(chǎn)生干擾,產(chǎn)生噪音,還有畫(huà)面的扭曲,

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于是工程師們又想出了一個(gè)新的解決辦法,就是吧畫(huà)面的幀率做到0.1%比例的縮減,避免兩者之間交互產(chǎn)生相互的干擾,因此彩色電視幀率,從60幀每秒下降到了59.94幀每秒,以及30幀每秒,下降到20.97幀每秒

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這就是這些繞口數(shù)字還有這些小數(shù)點(diǎn)的由來(lái),而這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)被稱為NTSC標(biāo)準(zhǔn),在美國(guó)、加拿大、墨西哥、日本等等地區(qū)都是用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

所以如果大家準(zhǔn)備在這些國(guó)家拍攝25幀視頻,你很容易會(huì)看到因?yàn)槠づ疀](méi)有對(duì)齊而產(chǎn)生燈光閃爍,所以在這些國(guó)家拍攝視頻的時(shí)候,應(yīng)該把我們自己的相機(jī)幀率模式調(diào)整為NTSC模式。

這樣問(wèn)題就來(lái)了,中國(guó)還有歐洲用的是什么幀率規(guī)格?拍什么幀率比較合適?

不賣官子了,就是PAL,這是在1963年德國(guó)電視機(jī)制造商TELEFUNKEN向歐洲推出的規(guī)格,那PAL制是解決了困擾NTSC的色彩干擾問(wèn)題,同時(shí)也支持歐洲使用的50赫茲的交流電。

PAL制式式以每秒50場(chǎng)進(jìn)行交錯(cuò)掃描的,也就是50i以及25p的幀率,目前包括中國(guó)在內(nèi)亞洲的絕大多數(shù)國(guó)家除了韓國(guó)、日本、菲律賓,非洲、澳大利亞等等這些國(guó)家,都是使用PAL制式的。

現(xiàn)在大家也就應(yīng)該理解了,為什么在國(guó)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)拍攝25幀,或者是25的倍數(shù)幀會(huì)比較合理,因?yàn)闀?huì)少很多麻煩。24幀仍然是國(guó)內(nèi)的電影標(biāo)準(zhǔn),為了規(guī)避頻閃,大家也應(yīng)當(dāng)把快門(mén)速度設(shè)置成1/50,這些就是經(jīng)驗(yàn)之談。

24幀稱為電影行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn),已經(jīng)長(zhǎng)達(dá)了一個(gè)多世紀(jì)了,現(xiàn)在電影人也是圖通過(guò)將電影的解析度和幀率提高來(lái)減少畫(huà)面動(dòng)態(tài)模糊,來(lái)創(chuàng)造出更加順滑的畫(huà)面,更好的體驗(yàn),畢竟幀率越高這些畫(huà)面也就越流暢,給人的感覺(jué)體驗(yàn)也就越豐富,越接近現(xiàn)實(shí)中的感覺(jué)。

如今的科技已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)制作,4K 120幀的電影了,但是高幀率的電影的觀感,我感覺(jué)仁者見(jiàn)仁,智者見(jiàn)智。

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