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为什么电影只有24帧而大型游戏可以达到60帧
2012-04-30 22:26:19   来源:   点击:

      这个问题要把拍摄和放映区分开。

      人眼及其数据接收与传输系统每秒能够输送10-12格画面,然后大脑的视觉处理中心会将每格画面保留1/15秒。所以,如果在前一格画面尚且保留的1/15秒内大脑又收到一幅新的画面,那么这就产生了连续运动的感觉。

      另外,实验室研究证明,人的感光系统能够区分多达每秒48次闪光,如果继续提高频率,那么亮和暗之间的转换就无法被人察觉了。所以50Hz交流电下运作的台灯闪烁,人基本上是无法察觉的。

      请注意,作为电影、电视、游戏存在基础的「似动现象」最低帧率,和闪烁与否并不是一回事。电影在较低的放映速度下,比如16-24格每秒,即使已经构成了运动画面的幻觉,亮度的变化仍会被人眼察觉到闪烁,亮度越高闪烁越明显。

      所以电影放映采用了一些手段来解决这个问题。先介绍传统的电影放映机原理:

      一般的电影放映机采用马耳他十字车机构,有个凸轮连续地转动,每当它和十字车开槽啮合一次,十字车旋转1/4周,传动轴每旋转一整圈,间歇输片齿轮转动1/4圈即90度,对应于胶片上四个齿孔,等于拉动一格胶片(对于普通35mm胶片而言)。在这个拉动过程中,叶子板会遮住放映灯。只有当一格胶片稳定地停留在片窗前时,灯光才从中通过。这个过程保证了让静止画面运动起来。

      早在卢米埃尔时代,人们已经发现,单片式的叶子板即每格画面遮挡一次,如果按每秒16格计算,画面在明暗之间转换16次,得到的运动画面闪烁不定,让人不堪忍受。所以有人发明了双片式的叶子板,让每格画面在银幕上重复出现两次。后来,电影院装备了更广阔的银幕,更高功率的弧光灯,闪烁更明显,双片式叶子板也显得不够用了,波兰发明家Kazimierz Prószyński又发明了三片式叶子板,每格画面在银幕上重复出现三次,彻底解决了频闪问题。当然叶子板的每一片并非等大,最大的一片呈90度,用来在完成抓片的1/4个周期内遮挡光线。

      所以在采用三片式叶子板的情况下,16格每秒的放映速度实际上等于每秒刷新48次(达到消除闪烁的底线),所以16格是最低的容忍帧率。三片式叶子板在20年代已经普及。

      1930年后有声电影确立了每秒24格的规范,电影院的放映机一般都采用双片式或三片式叶子板,所以我们在电影院看电影,它的刷新频率其实是每秒48次或72次,并不像很多人以为的只有24次那么低,只不过,单格画面是在重复出现两次或三次而已。

      以上说的都是放映速度,拍摄速度实际上是非常自由的,正因为如此,才有快镜、慢镜,或谓降格、升格之由来。

      如果大幅提升拍摄和放映速度,或许的确会改善电影观看质量,但在胶片时代这也是一种浪费。为什么是24格,一是因为在无声电影末期,电影拍摄、放映速度从16格、18格一路飙升,实际上已经达到了24格左右,沿用24格这是自然的决定;其次24格普通35mm胶片等于每秒456毫米,对于当时片上发声的技术来说,这是记录最高5000Hz声音的光学声迹的最短必要长度,再短的话声音容易失真,所以每秒不能低于24格的长度。

      24格是有声电影的基本规范,不过也有很多电影格式非按照每秒24格运行。比如8毫米是16格,超8毫米是18格,50年代的宽银幕制式,Cinerama是26格,Todd-AO是30格,80年代的高帧率先驱Showscan一直鼓吹60格。不过并非主流,不提。

      而今的数字放映,沿用了类似「三片式叶子板」的思路,让一幅画面重复刷新三次,所谓的「三闪技术」(triple-flashing)是也。如果以3D电影为例,实际上每秒钟观众双眼总计看到的画面总数是24×3×2=144幅。

      从去年开始,北美的一些设备提供商,如Christie Digital,伙同几个大导演如James Cameron、Peter Jackson,正在鼓吹更高帧率的电影拍摄及放映,《霍比特人》《阿凡达2、3》将会以48格、60格速度拍摄,他们也希望电影院升级设备,以48格、60格进行放映。至于这种升级是否会实现,还是未知之数。

      拍摄帧率提高之后,的确会降低乃至消除闪烁、抖动和运动模糊等传统胶片电影的特征,这在美学和观众接受习惯上该怎么来认识,也是另一个问题。

      附带一说,按照Peter Jackson他们目前的技术方案,如果电影拍摄帧率提高到48格/秒,那么放映时将会采用「双闪」(double-flashing)来代替「三闪」(triple-flashing),因为实际帧率提高了,不需要单幅画面再重复出现三次那么多,两次足矣。但是,更激进的技术原教旨主义者、特效大师、

      Showscan的发明人Douglas Trumbull认为,应该彻底取消同一幅画面反复播放两次或三次的做法,电影放映质量才会得到根本提高,所以他鼓吹的是每秒66格的拍摄、放映速度。

      总而言之,24格每秒已经是80余年来的世界规范,不久的将来是否会有变化,需要观察。

      至于游戏,不像电影放映存在同一幅画面反复刷新的情况,所以一般的动作类游戏必须超过48Hz的闪烁容忍底线。


      其实我简单这样理解:我搞过游戏开发,游戏都是循环地把每一帧“画”到屏幕上,每一帧记录了物体的位置。每秒“画”的帧数越多,我们看到物体运动就是连续平滑的。而电影是通过摄像机拍摄,摄像机有曝光时间,也就是讲摄像机拍摄的一帧其实是曝光时间内真实世界整个过程(如同照相曝光时间过长,一辆行驶的汽车会呈现出一个虚像)。看电影你暂停一下,画面可能会出现虚像,而正是整个虚像即使只有24帧,我们看到电影是平滑的的。

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