24p？30p？60p？談影格速率

lsjean

本文章最後由 lsjean 於 2011-2-13 12:18 編輯

(初版首發於本討論串，此處為修訂二版，同步發表於個人網誌)
電影剛發展起來的時候，每秒16格已經能產生「活動影像」的錯覺；
但在進入有聲片時代之後，每秒24格才成為通用標準。
而電視的規格事實上跟電力系統有關，歐規50Hz，美規60Hz，
兩大電視系統分別設計成50i跟60i[註1]當然是很合理的：
－－傳送影像才是最初的目的，播出電影只是衍生的賺頭而已。


已經發展上百年的電影，其市場還是在大銀幕而非小螢幕，
沒有必要，也不需要改變觀眾早已習慣的風貌。
每秒24格，快門開角180度，得到1/48秒的曝光時間
－－那種微微的動態模糊感，正是觀眾對電影質感(film look)印象的一部份。
除非特殊手法上的需求，才會做出改變。
例如王家衛在《春光乍洩》加開快門的拖影效果；
或是史匹柏在《搶救雷恩大兵》縮小快門開角，每個動作都輪廓分明。

相對的，電視界的製播流程也當然要配合系統的放映規格。
PAL每秒25格（1/50秒快門），NTSC每秒30格（1/60秒快門）
影格越多，動作越是行雲流水，快門越短，身型越是乾淨俐落；
綜合兩者，電視影像比電影更具流暢感實在合情合理。

24p[註2]身為數位拍攝格式的一支，代表的是繼承電影每秒24格的影像風貌，
並以循序掃描（progressive scan）紀錄，保有影格的完整性。
以24p拍攝本來就是準備邁向大銀幕的。
就算無法，轉換到PAL或NTSC都相對容易得多；
而25p/30p自然是面向PAL(50i)／NTSC(60i)而生。
那60p[註3]呢？就我印象所及，跟運動節目轉播是脫不了關係的，
運動節目往往得計較剎那之間，每格畫面自然越是清晰分明越好。
更重要的是在每秒60格的高速拍攝下，
回到一般規格的速度（25格/30格）播放就有慢動作的效果。
2010年南非世足賽美到不行的慢動作重播，沒有60p拍攝是做不來的。

只是傳統規格的電視系統活過大半世紀都還沒完全入土，
HD規格稱霸全球還有得等，60p播放只能繼續排隊去…。
不過在阿凡達重新帶起3D瘋之後，60p卻能符合3D應用[註4]：
高於一般規格兩倍的影格速率，正符合3D影片交替播送左右眼影像的需要。
在3D影片瘋狂推出之下，也會帶動電視機的更新加速普及到一般家庭。

我的結論如下：
24p是電影流傳百年的基因；
電視的血統要不25p要不30p，習慣已養成，以後也不太會改變；
60p的命運與優勢就在運動比賽或是3D應用。
他們各自有其習慣與適合的空間，沒有誰取代誰或誰優誰劣的問題。




註1：NTSC規格實際為60/1.001≒59.94i，其影格速率應為每秒30/1.001≒29.97格；在此配合一般用詞習慣寫為60i跟30格。
註2：24p也有針對NTSC相容的分身23.976p，事實上24p本尊幾乎只存在那些可以輸出RAW data的數位電影攝影機身上。
註3：60p其實是跟著60i的，那50i之後當然也有50p，只是這種類推的事情就不多囉唆了。
註4：電影是24p，3D版照邏輯說應該是48p(或48/1.001≒47.952p)，會類推就好。

bebolan

如果可以補充NTSC的掉格處理是為了電視台的訊號同步，就更完美了。

lsjean

如果可以補充NTSC的掉格處理是為了電視台的訊號同步，就更完美了。
bebolan 發表於 2011-2-13 13:16

"掉格"(drop-frame)這個詞相當容易令人誤會啊…
但事實是NTSC從黑白時代的30格"變慢"到29.97格的時候，一個畫格都沒少
(就是變慢而已，改變色彩載波頻率影響到掃描線頻率而整個變慢)

純粹是因為SMPTE規範的八位數timecode最小位數只到"格"
為了讓timecode能夠反映影片的實際長度(幾小時:幾分:幾秒:幾格)
而在數字上取巧的作法：
規則1：每次"分鐘"進位時，"影格"都跳過(捨棄)00跟01兩個號碼(第一格標為02)
規則2：但是"分鐘"=十的倍數時，忽略規則1


所以簡單的區分掉格timecode跟非掉格timecode如下
非掉格timecode：電影offline剪接使用，實質上作為影格的"編號"(流水號)
掉格timecode：電視台錄帶用，標示影片時間長度，準確度到"秒"(因為"格"會依據一定規則跳號)


附上參考連結兩則
Final Cut Pro 7 User Manual: About Timecode
Digital Fact Book | ARRI Digital 條目drop-frame timecode
第二條參考資料有知名剪接系統商Quantel掛保證…應該夠穩了吧

912

NTSC規格實際為60/1.001≒59.94i，其影格速率應為每秒30/1.001≒29.97格

请教一下，什么是 NTSC規格？
什么是 影格速率？

主题为 談影格速率
您这文章一下来，感觉更 雾煞煞了。嘿嘿

htjmartin

......2010年南非世足賽美到不行的慢動作重播，沒有60p拍攝是做不來的....
lsjean 發表於 2011-2-13 12:16

小弟不是很內行，不過我看過很多場比賽，都覺得應該好像有240p以上..... 60p拍不到那個那麼快的畫面... 球速都是差不多90-100kmh....

wsdrny

本文章最後由 wsdrny 於 2011-2-14 12:28 編輯

其实电影的每秒24P，是受当时拍摄器材的技术限制而设定的，拿现在的话说就是“性价比”最好的标准。
为了减少画面的闪烁，还是使用快门将每个画面显示 2 次，以减少闪烁。
后来在电视上也沿用了这个理论，将一幅（严格单说是一场）画面也显示 2 次，但是第一次仅显示第一幅画面的奇数行，第2次显示的是第 2 幅画面的偶数行，这样做,主要是为了减少了传输信号的带宽， 这就是隔行扫描的来源。
在当时那个年代, 6 兆带宽传输一个视频信号也是比较奢侈的，而且对制造技术要求已经很高了。如果没有隔行，逐行传标清就需要 12 兆的带宽。现在通过 12 兆带宽可以传输高清了。
那么隔行扫描的画面不是少了一半么，画质不下降么？从实践的角度来看，基本上差别不大。在这个技术上利用人眼的视觉残留，弥补了由于隔行传输画面扫描线减少一半的不足。
为什么电视的场频要与当地的电源频率一至呢，主要是避免或减少由于电源频率与电视场频不一至时产生滚动横条干扰。就象你用NTSC摄像机拍摄PAL制电视屏幕，怎么拍，都有上下滚动的黑杠，如果用PAL制摄像机，就没有横杠。当然要把快门设置成电源频率的倍数才行。
关于电视 30P 或 24P 的播放，也要靠显示设备来帮忙。如果是纯“隔行”显示器，它将把30P用60i 的方式分成奇数和偶数行的2幅画面分别先后显示2次，实际上我们在显示器上看到的是交错的 60 幅画面；而“逐行”显示器则不用分奇数偶数行的画面了，直接将每幅画面完整地显示2次，即60幅，这也是为了减少闪烁。但由于这 2 幅画面是一样的，因此它还不是60P。真 60P 的这 2 幅画面，是摄像设备在不同时间分别摄取的 2 幅不同的画面，所以 60P （或 50P） 比30P（ 或 25P） 看起来更流畅。
如果显示设备直接播放纯 30P 或 24P 的话，那就变成动画了。
其实技术肯定是要进步的，24P也不是终结者。60P或更高场频的流畅画面，应该是未来发展的方向。

912

楼上的朋友，看完您的言论，
小弟只想提醒您，
一张照片闪 24次 100 次都不会变成动画。

wsdrny

楼上的朋友，看完您的言论，
小弟只想提醒您，
一张照片闪 24次 100 次都不会变成动画。
912 發表於 2011-2-14 15:11

欢迎912大虾指教，您可是24P的专家了。请问上文中那里有“一张照片闪 24次 100 次能变成动画”的概念呢？

912

本文章最後由 912 於 2011-2-14 17:14 編輯

老兄言重了，24P 不需要什么专家的，倒是 I 格式误解的人很多。

不好意思，小弟发言欠妥，应该把 “闪” 换成 “显示” 才对，
应该是    一张照片显示24次 100 次都不会变成动画，
意思是，影片会动，还是每秒内包含不同时间点的画面，
同一个画面显示 1000次 也不会变成动画。

而您说的 减少闪烁 是什么概念呢？

wsdrny

9# 912
我们知道电影每秒才24格，放映的时候在每一幅画面上都加一个快门遮挡一下，人为地将24格提升为48格，不就是为了减小电影画面对人眼的闪烁效应么？防止闪烁，土话说就是减小“晃眼睛”。

912

放映的时候在每一幅画面上都加一个快门遮挡一下，人为地将24格提升为48格

小弟实在不懂，请教一下，
如果在电脑或电视上播放 24格影片要如何加上一个快门遮挡一下？
加一个快门遮挡一下就会变成 48个画面？

wsdrny

本文章最後由 wsdrny 於 2011-2-14 21:45 編輯

关于"电脑或电视上播放 24格影片要如何加上一个快门遮挡"的解释
所有的显示器或者电视机，还没有看到哪台的场扫描频率是25 or 30 赫兹的。显示器的场扫描频率，一般都是市电电源频率或是它的倍数，在电脑上场频有更高的，但绝对没有低于电源频率的。所以不可能有按照25 or 30P 直接播放视频的显示器和电视机。因此在显示器上或在电视上播放25P or 30P的视频，隔行显示器将一幅画面按照水平扫描线分为奇偶 2 场分别显示完成 1 帧画面；逐行显示器就直接将同一画面先后显示两遍，这是由于它的场扫描频率所决定的。显示器或电视机已经自动给你提高了视频的帧率，这可是“无私的奉献”呀，无形中起到了在电影放映中的遮挡快门一样的作用。

lsjean

NTSC規格實際為60/1.001≒59.94i，其影格速率應為每秒30/1.001≒29.97格

请教一下，什么是 NTSC規格？
什么是 影格速率？

主题为 談影格速率
您这文章一下来，感觉更 雾煞煞了。嘿嘿 ...
912 發表於 2011-2-13 15:40

感謝前輩，不過我不太懂第一個問題耶
NTSC…就是NTSC啊@@

"影格速率"，是frame rate的翻譯
不過經前輩一提，標題寫的是24p 30p 60p這些，似乎又不純然是指frame rate
但是維基裡頭看起來如此用法沒有太大問題
只是他又列了60i指的是每秒60個field，好像又不能說它是frame rate? 真是困擾…


前輩的提問總讓我有種寫論文被教授盯的感覺，我的用字遣詞要更小心才是@@"

小弟不是很內行，不過我看過很多場比賽，都覺得應該好像有240p以上..... 60p拍不到那個那麼快的畫面... 球速都是差不多90-100kmh....
htjmartin 發表於 2011-2-14 08:49

其實我也是推測…現在電視轉播的設備可以用那麼高的fps拍攝+播送嗎？
假設真的有240p，在台灣看轉播也只有近似30p的效果吧(每8格只剩1格？)
還是他們只是提高快門速度拍攝而已呢？

912

本文章最後由 912 於 2011-2-15 03:42 編輯

wsdrny 兄，
小弟一直想提醒您的是影片的形成是一连串不同时间点的画面所组成的，
看来您还是不是很明白，
每秒 24张画面的影片会因为您的屏幕更新率变高而变流畅吗？
当然现在有很多电视都有创建画面（增加影格）的功能，
但跟您说的理念是不同的。

要进一步讨论要先搞清楚
frame rate
field rate
refresh rate

912

本文章最後由 912 於 2011-2-15 03:59 編輯

註1：NTSC規格實際為60/1.001≒59.94i，其影格速率應為每秒30/1.001≒29.97格；在此配合一般用詞習慣寫為60i跟30格。

引用您维基百科的一段话
50i (50 interlaced fields = 25 frames) is the standard video field rate per second for PAL and SECAM television.

50i 影片是 50个场 = 25格，概念是 field rate per second 可不是 frame rate per second 。
至于 50 interlaced fields 为何 = 25 frames，小弟一直无法理解，
这样的说法也很容易让人对交错格式的误解。

NTSC 以此类推。

wsdrny

wsdrny 兄，
小弟一直想提醒您的是影片的形成是一连串不同时间点的画面所组成的，
看来您还是不是很明白，
每秒 24张画面的影片会因为您的屏幕更新率变高而变流畅吗？
当然现在有很多电视都有创建画面（增加影格）的 ...
912 發表於 2011-2-15 02:35

其实我们对隔行和逐行扫描的功能和特点的讨论已经很清楚了，有些字眼也不用咬文嚼字了。提高画面更新的频率，只是减小了屏幕的闪烁，减小了对人眼睛的刺激，防止眼疲劳而已。我并没有说过生成了新的画面。

至于 50 interlaced fields 为何 = 25 frames，这种说法确实不严禁 。如果是计算数据流量，这种说法是没问题的。如果从图像画面的内容上来看，说“等于”不如说“合并”。因为即使是隔行扫描的 2 场画面，也是不同时间拍摄的2个画面，不能简单的理解成为 2 fields 等于 1  frame ，应该叫  2 fields 合并为 1  frame。

lsjean

我後來再想了想，推測普遍認為 2 fields = 1 frame 的理解可能是從電影的經驗做延伸
電影的最小剪接單位是影格，field看似又把frame再切成更小
但在剪接上來看，增減1個field的視覺效果似乎不如以往以frame為單位來的清楚？
延續電影製作的習慣與經驗的話，也許還是會把field看作frame處理比較方便

又或者可能當初設計交錯掃描的時候，本意的確是要呈現完整的frame
所以才需要區分Field dominance？

感覺好像在考古喔@@

zhanghefacai

好文章

artist1128

本文章最後由 artist1128 於 2011-8-19 17:01 編輯

"影格速率"，是frame rate的翻譯
不過經前輩一提，標題寫的是24p 30p 60p這些，似乎又不純然是指frame rate
但是維基裡頭看起來如此用法沒有太大問題
只是他又列了60i指的是每秒60個field，好像又不能說它是frame rate? 真是困擾…


其實我也是推測…現在電視轉播的設備可以用那麼高的fps拍攝+播送嗎？
假設真的有240p，在台灣看轉播也只有近似30p的效果吧(每8格只剩1格？)
還是他們只是提高快門速度拍攝而已呢？
lsjean 發表於 2011-2-14 23:53

1.
1個Frame=2個field,field是在1/60秒下的"一半"掃描線的畫面(奇數或偶數掃描線),因此以NTSC每秒30格來說,就是每秒播放30個Frame,也就是60個field.如果規格中標示P,那就是完整的畫面,沒有i的field資料,如電影或卡通片慣用的格式.

不過無論來源是何種格式,目前SD的NTSC標準或國內HiHD頻道,都是以"i"來播放的.


2.電視轉播的設備中確實有高速攝影機,專門用在運動轉播,但不是常規器材.真正轉播用的攝影機還是以60i來拍攝.

但慢動作畫面未必都是高速攝影機拍攝,畢竟器材量少價高,目前針對HDCAM攝影機拍攝的畫面,也有器材可做不錯的慢速度播放,水準還滿高的.

seamaster

感謝分享～