关于帧速率

帧 frame，在胶片时代也称为“格”，在数码时代其实指的就是一幅静态图像。

帧速率 Frame Rate，也称“帧率”、“格数”，指的是每秒录制或播放多少幅静态图像。单位是 fps，即每秒多少帧 frame per second。又叫“录制速率”或“播放速率”。

帧速率要分成两类来对待：录制帧速率和播放帧速率。

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• 视觉暂留原理与帧速率

视觉暂留原理提供了发明电影、电视、动画的科学基础。

人眼观看物体时，成像于视网膜上，并由视神经输入人脑，感觉到物体的像。但当物体移去时，视神经对物体的印象不会马上消失，而是会延续 0.1 ~ 0.4 秒的时间（对于中等亮度的光刺激），人眼的这种性质被称为“视觉暂留”。

比如，如果每秒连续播放 10 帧图片，即一帧图像出现的时间为 0.1 秒，当旧的印象快要消失时，新的又补上来了，每个画面之间有微小的变化，这样就不会感觉是一幅幅的静态图像了，人会将其认知为一个连贯的运动。

因此，视频播放时，理论上帧速率越高，画面看上去越流畅，尤其是对于那些有快速动作的镜头。

不论是录制或是播放，如果硬件条件满足，应该尽量使用较高的帧速率。

李安导演的《比利·林恩的中场战事》（2016 年）和《双子杀手》（2019 年）就是以 60 fps和 120 fps的帧速率登上大银幕的。 李安坚信，采用 120 fps才是未来。

• 为什么电影最常见的帧速率是 24 fps?

托马斯·爱迪生认为，“每秒 46 帧”是电影最低的帧率，更低的话会导致观众的视觉疲劳。

但事实上，在早期的无声电影中，从来没到过这个帧率，主要是受电影成本和当时技术的限制。1932 年，“24 fps”和“35 mm胶卷”一同成为国际通行的电影行业标准。

人眼观看移动的物体时会产生一种模糊的感觉，称之为“动感模糊”，而用 24 fps拍摄的影片带来的动感模糊与人眼运作方式非常接近。

24 fps对于声音在电影中的融入也是合适的。基于成本和技术等多方面综合考虑，一个世纪以来， 24 fps是能满足大家看电影需求的最佳帧率。

当然，随着技术日新月异地发展，很多人开始尝试用更高帧率录制视频。《霍比特人》系列电影的导演彼得·杰克逊说：

“90 多年来，我们一直采用 24 fps来拍摄和放映电影，不是因为它最好，而是因为它最便宜。采用 48 fps拍摄和放映的好处是，看起来画面上的速度还是正常的，但画面的流畅度和动作清晰度都大大增强了……它会让电影看起来更逼真，观看起来也更轻松，尤其是在 3D 电影方面。”

• 广播电视级标准的 25 fps与 30 fps

这两种帧速率与电气标准以及电视制式有关。

国际上通用的电视制式标准有两种：NTSC 制式（ National Television Standards Committee ，美国国家电视标准委员会）和 PAL 制式( Phase Alteration Line ，逐行倒相)。

注：法国、俄罗斯等使用的是 SECAM（Sequential Color Avec Memoire） 制式，帧速率是 25 fps。

NTSC 制式采用正交平衡调幅技术，使用此制式的地区包括北美洲、日本、韩国、南亚及中国台湾等，民用交流电工作标准是 110V 60Hz。由于早期采用隔行扫描 Interlaced ，每一帧被分割为奇偶两场（也称上场、下场，或者高场、低场，每帧 525 行 262 线）图像交替显示，再考虑到交流电频率 60 Hz，即 1 秒钟要传 60 场，每两场构成 1 帧，故帧速率为 30 fps。

PAL 制式采用正交平衡逐行倒相技术，使用此制式的地区包括是欧洲、中国大陆等，民用交流电工作标准是 220V 50Hz，所以，1 秒钟要传 50 场，每两场构成 1 帧（每帧 625 行 312 线），故帧速率为 25 fps。

• “奇怪”的59.94、29.97、23.976

彩色电视出来之后，为了兼容黑白电视，以及避免色彩信号与音频信号的相互干扰等问题，对场频做了 0.1% 的缩减。即，从每秒 60 场降低到了 59.94 场（= 60 - 60 × 0.1%）。使用隔行扫描技术时，每两场构成 1 帧，即 59.94 ÷ 2 = 29.97 fps。

24 fps的电影，要想在电视上实现流畅的正常播放，同样需要对其缩减 0.1%，即 24 - 24 × 0.1% = 23.976 fps。如此只要利用 3 : 2 pulldown 方法，将每 4 帧扩展为 5 帧（10 场）即可（23.976 : 29.97 = 4 : 5）。

数字信号与逐行扫描（ progressive ，也称无场）技术的到来，很多这样的参数不再被使用，也仅在视频后期软件中保留了。

• 抽帧与补帧

抽帧与补帧这两个名词主要是用在视频回放上。

抽帧 ，指的是前期用较高的帧率（比如 60 fps)拍摄，通过后期软件将一些帧抽去，让视频变成 25 fps。

适当的抽帧之后，动作效果可能更加突出，存储和传输的容量也变小了许多。不过在抽帧算法未达到智能化之前，抽帧也容易导致动作在视觉上的不连贯。

补帧 ，前期用较低的帧率（比如 25 fps）拍摄，通过后期软件将其解释为 60 fps的帧率播放。

显然，这每秒多出来的 35 帧是后期软件渲染出来的。除非算法的改良，否则与实际拍摄的视感还是有较大差距的。

无论是抽帧还是补帧，这个要转换为的基准速率（如我国常用的 25 fps），在一些视频剪辑软件如 Premiere Pro 中称为“时基” Timebase 。

• 升格与降格

升格与降格这两个名词主要是用在视频拍摄上。

升格拍摄 ，指的是前期用较高的帧率（比如 240 fps)拍摄的素材，后期若使用 24 fps来播放的话，则 1 秒将变为 10 秒的慢动作。

降格拍摄 ，指的是前期用较低的帧率（比如 18 fps)拍摄的素材，使用 24 fps来播放的话，从而得到快速镜头的感觉。一些武打动作片就是采用降格拍摄来使动作显得更加迅捷凌厉，单反相机的延时摄影就是一种典型的降格拍摄。

卓别林《摩登时代》的拍摄帧率为 18 fps，在 24 fps的播放速度下，演员动作显得微微加快，反而有一种滑稽的喜剧效果。

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