视频技术:将焦点从高分辨率转移到高帧频

作者: Roger Morrison
创建日期: 20 九月 2021
更新日期: 21 六月 2024
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带走:

随着分辨率的下降,高帧频(HFR)将成为视频技术的新关键卖点。

您是否曾经想过为什么英国电视与美国电视过去看起来如此不同?还是为什么某些慢动作看起来比其他慢动作更好(或更平滑)?它在很大程度上与运动图像的帧速率(或频率)有关。通常以每秒帧数(通常是风格化的FPS)来衡量,并且历史上一直是电影技术的严格标准化元素。但是视频的新创新引发了更高帧频的新时代。 (有关视频质量趋势的更多信息,请参见像素的暮色-将焦点转移到矢量图形。)

帧速率简史

人眼每秒感知大约十到十二帧为平滑运动。像翻页书一样,没有什么比这更显得混乱了。最早的帧速率是可变的,因为第一台电影摄影机和投影仪是手动摇动的。显然,投影的运动图像需要以与拍摄时相同的速度摇动,否则运动会显得太慢或太快。高帧速率的电影运动要投影到较低的帧速率,这被称为“过度摇动”,从而导致慢动作电影。相反,在拍摄过程中“曲柄不足”会导致放映时加速运动。

机械化的曲柄是在20世纪初期开发的,但是直到1920年代后期伴奏伴奏出现时,帧频才被广泛标准化。声音最初是通过添加到胶片的光学轨道添加到电影的。每秒二十四帧大约是可以产生可解码音频的质量的阈值,因此这成为未来几年电影的标准帧速率(至今仍广泛使用24 FPS)。

但是,随着视频和电视的发展,标准帧速率变得越来越多样化,以适应新技术和区域标准。美国国家电视系统委员会(NTSC)的视频系统在20世纪中叶成为美国,加拿大,北美/南美大部分地区以及世界上其他地区的通用视频标准,通常帧速率为30每秒帧数。相比之下,相交线(PAL)模拟视频系统已成为世界上其他大部分地区(包括英国以及欧洲和亚洲许多地区)的标准,并且每帧包含25帧的帧频第二。 (要了解有关现代电视的更多信息,请参阅技术改变电视的7种方式。)

为什么需要高帧频?

运动“平滑度”随着帧速率的增加而增加,但是如果不是不可能的话,则很难在每秒约50帧后辨别出任何明显的改善。除此之外,解密任何其他平滑度都需要敏锐的视力。那么,为什么还要费心将帧速率提高到每秒50帧以上呢?

如前所述,录制的帧频越高,慢动作的回放越平滑。多年来,摄像机已经能够每秒捕获60帧,主要是为了慢动作播放。 60 FPS视频自然以30 FPS格式以一半速度播放。因此,极慢的慢动作是HFR的一项吸引人的功能(尤其是对于科学视频而言)。但是,出于大多数实际目的,高帧速率的主要优势可能是必须减少运动模糊。


根据所使用的动态影像捕获技术(是视频还是电影),会发生一系列事件以记录每个帧。如果在捕获过程的持续时间内(例如24 FPS的1/24秒)在捕获的场景内发生足够的运动,则运动模糊可能会出现在结果帧上。因此,自然地,帧速率越高,图像运动模糊的可能性就越小。

高帧速率的缺点可能很明显,包括文件体积大,传输速率高以及资源从其他媒体参数转移(例如,通常会损害帧大小以补偿增加的帧数)。尽管如此,采用该技术的许多摄像机,编解码器,插件和显示解决方案仍显示出令人印象深刻的结果。

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消费类数码相机现在具有达到数千种帧速率的能力,而高级专业设备显然可以更高。但是更高的成本并不一定意味着更高的帧速率。例如,ARRI目前生产市场上一些质量最好的HFR相机。这些专业级相机目前的运行价格约为45,000美元,可以在完整的ProRes HD(1080像素宽)下以约200帧/秒的速度拍摄,在4K分辨率下可以约100帧/秒的速度拍摄。

相比之下,紧凑型FPS1000 Platinum型号可以以惊人的每秒18,500帧的标准清晰度(640 x 480像素)拍摄,价格仅为ARRI的一小部分。佳能,红色和索尼都在更广阔的价格范围内提供选择权,采用高帧频的品牌列表也在不断增加。

结论

尽管高帧率似乎过高,但它在可变帧率视频中的实际应用将变得显而易见,因为HFR的美学优势将大大降低运动模糊。虽然像HFR这样的新视频技术趋势可能要​​花很长时间才能进入主流(多年来4K一直流向消费者),但视频制造商发现它非常有用。群众也将在适当的时候。