什么是帧率?

学习制作视频的过程,我们永远离不开许多数据化的规格,其中之一就是“帧率”。讲到帧率之前,我们必须先了解视频的呈现原理。人眼看到的视频是透过一连串的静态影像连续快速播放的结果,由于每一张静态画面的差异很小,因此连续快速播放时,一张张快速闪过的静态画面在人眼视网膜上产生“视觉暂留”现象,原本静态的图像仿佛连贯运动了起来。早期的电影制作,就是在底片上拍下一连串的静态画面,再将一长串的底片透过连续播放,遂形成我们观看的“视频”。

所谓帧率(Frame Per Second; fps) 即是指一秒钟的影片含有多少张静态图片,例如60fps 即表示一秒钟内由60张静态画面连续播组成。根据研究,每秒十几帧的画面播放就可以让人感觉到画面在动,当影像播放帧率超过60fps时,对多数常人而言视觉感受的差异已不大。而目前电影制片大多还是应用24fps制作电影。

什么是NTSC系统与PAL系统?

当电视机发明之后,影像的帧率形式也发生了变革。由于显示器(即荧幕)是以主动发光的方式形成影像,因此我们以显示器每秒能够扫描多少张影像作为帧率,又影像扫描方式又分为两种—逐行扫描(Progressive) 和隔行扫描 (Interlace)。逐行扫描是由显示器的电子束一行接着一行扫描形成一张完整的画面;而隔行扫描则是因为信号频宽的限制,必须先扫描奇数行像场,再扫描偶数行像场,透过两场影像快速交替,使其看起来像是一张完整的影像。因此显示器分别以“p”表示逐行扫描,“i”表示隔行扫描。例如常见的“1080p 30”,表示Full HD分辨率(1920x1080) 逐行扫描每秒30帧“全帧”,而“1080i 60”,则表示Full HD分辨率隔行扫描每秒60帧“半帧”。

为了避免电流和电视信号在不同频率下产生干扰杂讯,于是由美国国家电视标准委员会(National Television System Committee,缩写为NTSC)主导,将隔行扫描率设定与交流电的频率一致,同为60赫兹(Hz),因此产生30fps和60fps的帧率。除了美国之外,加拿大、日本、韩国、菲律宾、台湾也都是采用此标准,简称为NTSC系统。

细心的读者们是否想到,曾经在许多影视设备上看到29.97、59.94这种看似很复杂的帧率呢?这又要说到当初发明彩色电视时,因为在影像信号中加入了彩色信号,色彩资讯的频率必须在黑白影像与音频之间,但偏偏彩色信号使用的频率又与音频信号重叠,因此美国工程师遂想到将30fps 的帧率略缩减0.1%,避免色彩和音频信号相互干扰,因此彩色电视的帧率将30fps修正为29.97fps,而60fps修正和59.94fps。

相对于NTSC系统,德国电视机厂商Telefunken 则是制定出PAL系统,因交流电频率为50赫兹(Hz),采用25fps 和50fps。诸多欧洲国家(法国除外)、中东地区以及中国都是采用PAL系统。

目前广电行业制作影片,惯用25fps(PAL系统) 和30fps(NTSC系统)作为拍摄帧率。但由于每个地区使用的交流电频率不同,因此拍摄影片时必须将摄像机设定到该区对应的NTSC或PAL系统。例如若前往日本拍摄视频却忘记切换至NTSC系统,而采用国内惯用PAL系统拍摄,就会发现屏幕画面隐隐约约出现闪烁的现象。

快门与帧数的搭配关系

帧数(fps)与摄像机的快门设定高度相关。基本上,将“快门速度”设定为帧数的两倍时,视频的动感最符合人眼的视觉感。例如采用30fps 拍摄视频,那么建议将摄像机的快门设定在1/60秒;如果采用60fps 拍摄视频,则摄像机的快门设定在1/120秒。如果将快门速度设定为远低于帧数时,例如将快门设定为1/10秒拍摄30fps视频时,将会看到模糊、充满残影的运动影像;反之,如果将速度设定为远高于帧数时,例如将快门设定为1/120秒拍摄30fps影片时,虽然可以清楚地辨识运动状态下的物体轮廓,但却会觉得物体的运动影像显得有些不流畅。

如何设定适当的帧率

如果今天拍摄主题是偏静态的主题,例如座谈性节目、讲座录影、视讯会议,采用30fps 拍摄即绰绰有余;如果希望视频的流畅感更好,甚至考量在后期制作时采用放慢速播放也能呈现清楚的画面,那么就可以采用60fps 拍摄,当您将60fps 拍摄影的影片以50%慢速度(30fps) 播放时,亦能够呈现清晰且流畅的画面,例如许多婚摄摄像师,就会采用较高的帧率拍摄纪录视频,后制时再将片段采用24fps播放,透过慢动作的画面营造唯美的浪漫感。

如果想要强调将高速运动中的物体凝结感,那么就必须采用更高速的120fps 拍摄。例如电影“比利林恩的中场战事”,就是采用高规格的4K 120fps拍摄,借由高画质影像使观众更可以察觉影像的细节,特别是借由枪林弹雨中掀起的尘土、喷溅的爆破碎片以及灿烂的烟火火花,让观众感受到有如身历其境的视觉感观。

最后要提醒读者一点,执行专案拍摄时,必须要使用同一帧数拍摄素材,特别是执行EFP多机位拍摄作业时,作业团队务必要检查每一组摄像机是否采用相同的帧数。如果将A摄像机的帧数设定为30fps,而B摄像机的拍摄帧数却设定在60fps,那么当不同帧数的视频串接时,眼睛犀利的观众就会发现画面运动的破绽。