为什么帧频有些不靠谱——是24p 但又不是24p
视频领域里有些时候就像现代社会一样会有些不靠谱。就像我们提到30p 时,其实指的是每秒29.976 帧的逐行扫描;当我们说24p 时,我们通常指的是每秒23.976 帧的逐行扫描;当我们提到60i 时,我们其实说的是每秒59.94 帧的隔行场。这种古怪的帧速率源自20 世纪50 年代的NTSC 制式,它可悲地定义了29.97 的帧速率标准,而不是更合乎逻辑的30FPS。
你可能还记得当初我们把灯泡在一秒时间调亮再用一秒时间调暗时的那种奇妙的模拟体验。我们清楚其实眼睛当时每秒只能记录15 张左右的快照,但我们大脑中的处理器通过纠错、并插入“丢失”的帧,最后产生出平滑、连续、模拟的动作感知。
我们大脑的纠错效果在翻看那种连续图像组成的儿童手翻书时尤为明显。如果我们翻得太慢,我们看到的就是一张张独立的快照。但如果我们翻得足够快,大脑就会快速制造出“丢失”的样本并融合出连续的影像。
在1900 年的早期镍币影院里(译者注:镍币影院是电影业发展初期美国电影院的通称,因入场费只需一枚五分镍币而得名),无声电影的放映速度大约是16FPS 到18FPS,这已经高于我们绝大多数人对连续影像的感知,因此这种电影看起来已经是连续的运动,但这种放映速度仍然不够快,还不足以快到消除由于人眼对单帧的视觉残留而产生的闪烁感。跟一个世纪之后电影爱好者们去电影院看闪烁的“怀旧电影感”不同,1900 年的观众对那种让人分神的闪烁可谓是深恶痛绝。
解决这种问题的方法并不是没有,工程师们早就知道可以简单地通过增加影片和放映机的帧速率,每秒钟里把更多的视觉采样提供给观众,就可以有效减少闪烁。但在那个胶片昂贵、制片预算不高的年代里,这样做会消耗更多的胶片,从而提高制片成本。因此这种改进并没有实施起来,直到1928 年声音的出现才让电影帧速率得以提高到24FPS,因为在有声电影中,更高的帧速率可以提供更好的音频保真度。
当胶片通过放映机时,每一帧画面都会被移动到位于光路上的片窗里并短暂停留,与此同时,遮光板打开,把该帧画面投影到银幕上。随后遮光板继续转动到关闭状态,与此同时下一帧画面被移动到片窗中。这个动作一直快速地重复,利用视觉残留使我们的大脑最终感知到连续的画面。
为了强化视觉残留以减少闪烁感,工程师们让遮光板以两倍速度旋转,如此一来每帧画面实际上被投影了两次。这就意味着以16FPS 放映的画面,观众们实际上看到了32 个采样;同样,如今在电影院以24FPS 放映的画面,观众们实际上看到了48 个采样。
到了电视时代,降低视音频的闪烁仍然是当务之急。考虑到北美的电源频率为60Hz,以及演播室、摄像机及电视机的同步接受,显然60FPS 是合理的广播电视标准,同时对每一帧采样两次更能够减少闪烁31。
于是工程师们把每帧画面拆分为奇数场和偶数场,创造了等效于每秒30 帧或每秒60场的隔行图像格式。这真不错,每秒30 帧还是个约整数。但后来又发生了什么事呢?
到了20 世纪50 年代,彩色电视出现了。工程师们开始不顾一切地设法对市面上保有量巨大的黑白电视提供兼容。他们设法在黑白信号中加入彩色信息,以达到同时兼容黑白电视和彩色电视的目的。但结果却不尽人意:工程师们发现信号中的彩色副载波会对音频信号产生干扰。经过反复的论证和试验,补救的方法只有一个:那就是把视频的帧速率略微降速到29.97FPS。
这种看似无害的帧速率标准调整至今都是许多视频工作者焦虑和痛苦的根本原因。出来混总是要还的—同步出问题、丢帧、把文件放进DVD 编码器时报错,反正帧速率或时间码一旦出问题,我们总是第一个怀疑是不是这该死的29.97/30FPS 引起的。即使进入了HD 高清时代,如果我们需要为广播电视或DVD 把项目下变换到NTSC 或PAL,我们依然会遇到这些问题。所以,我们将继续因为NTSC 愚蠢的帧速率后遗症而苦苦挣扎,尤其是在涉及时间码的时候。我稍后会在第八章中详细讨论NTSC 混乱的时间码系统。
问题难就难在:如果你想在29.976FPS 标准的NTSC 上完美兼容24p 的内容,你的24p 内容最好实际是用23.976FPS 拍摄的,因为如此一来它们之间每秒差整整6 帧,在标清中这种相差整数帧的变换还是相当简单的,同时也可以避免在转换过程中造成画面质量的下降。哎……NTSC 古怪的帧率真让人头疼!
(本文内容来源于人民邮电出版社出版的
《拍摄者(第3版用摄像机讲故事)/写给未来的电影人》)
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