帧率


帧率

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帧率【帧率】帧率(Frame rate)是以帧称为单位的点阵图图像连续出现在显示器上的频率(速率) 。该术语同样适用于胶片和摄像机,计算机图形和动作捕捉系统 。帧速率也可以称为帧频率,并以赫兹(Hz)表示 。
基本介绍中文名:帧率
外文名:Frame rate
阐述:测量显示帧数的量度
套用:影视製作和电子游戏
帧率和人类视觉人类视觉的时间敏感度和解析度根据视觉刺激的类型和特徵而变化,并且在个体之间不同 。人类视觉系统每秒可处理10到12个图像并单独感知它们,而较高的速率则被视为运动 。当速率高于50 Hz至90 Hz时,大多数研究参与者认为调製光(如计算机显示器)稳定 。这种调製光的稳定感被称为闪烁融合阈值 。然而,当调製光是不均匀的并且包含图像时,闪烁融合阈值可以高得多,数百赫兹 。关于图像识别,已经发现人们在不间断的一系列不同图像中识别特定图像,每个图像持续少至13毫秒 。视力的持久性有时会导致非常短的单毫秒视觉刺激,其感知持续时间在100毫秒到400毫秒之间 。非常短的多个刺激有时被认为是单个刺激,例如10毫秒的绿色闪光,紧接着是10毫秒的红色闪光,被感知为单个黄色闪光 。介绍而对游戏,一般来说,第一人称射击游戏比较注重FPS的高低,如果FPS<30的话,游戏会显得不连贯 。所以有一句有趣的话:“FPS(指FPS游戏)重在FPS(指帧率) 。每秒的帧数(fps)或者说帧率表示图形处理器处理场时每秒钟能够更新的次数 。高的帧率可以得到更流畅、更逼真的动画 。一般来说30fps就是可以接受的,但是将性能提升至60fps则可以明显提升互动感和逼真感,但是一般来说超过75fps一般就不容易察觉到有明显的流畅度提升了 。如果帧率超过萤幕刷新率只会浪费图形处理的能力,因为监视器不能以这幺快的速度更新,这样超过刷新率的帧率就浪费掉了 。电影和视频无声电影早期的无声电影已经规定了每秒16到24帧(fps)的帧速率,但是由于摄像机是手摇的,因此在场景中频率变化以适应心情 。投影仪还可以通过调节变阻器来改变影院中的帧速率,该变阻器控制为投影仪中的薄膜承载机构供电的电压 。电影公司经常打算让影院以更高的帧速率展示他们的无声电影 。这些帧率对于运动感度来说足够了,但它被认为是不稳定的运动 。为了最大限度地减少感知到的闪烁,投影仪採用了双刀片和三刀片百叶窗,因此每帧显示两次或三次,将闪烁率增加到48或72赫兹并减少眼睛疲劳 。托马斯爱迪生说,每秒46帧是眼睛感知运动所需的最小值:“任何不足都会让眼睛疲劳 。”在20世纪20年代中后期,无声电影的帧速率增加到20到26 fps之间 。有声电影当声膜在1926年推出时,不再容忍电影速度的变化,因为人耳对音频的变化更敏感 。许多影院都以22到26 fps的速度播放了无声电影 - 这就是为什幺业界选择24 fps的声音作为妥协 。从1927年到1930年,随着各种工作室更新设备,24 fps的速率成为35 mm声音电影的标準 。以24 fps的速度,胶片以每秒456毫米(18.0英寸)的速度穿过投影机 。这允许简单的双叶片百叶窗以每秒48张的速度投射一系列图像,满足爱迪生的推荐 。许多现代35毫米电影放映机使用三片百叶窗每秒提供72张图像 - 每帧在萤幕上闪烁三次 。动画这匹奔马的卡通片以每秒12幅图形显示,快速运动处于令人反感的不稳定的边缘 。在绘製的动画中,移动角色通常是“两次拍摄”,也就是说,每两帧胶片(通常以每秒24帧的速度运行)显示一幅画,这意味着每秒只有12幅画 。即使图像更新率低,但流动性对于大多数受试者来说是令人满意的 。然而,当一个角色需要进行快速移动时,通常需要恢复动画“上一个”,因为“两个”太慢而无法充分传达动作 。两种技术的融合使得眼睛被愚弄而没有不必要的生产成本 。大多数“星期六早上漫画”的动画儘可能便宜地製作,并且通常以“三个”拍摄,或甚至“四个”拍摄,即每幅画三或四帧 。这意味着每秒仅转换8或6个图 。动漫通常也是三分之一 。现代视频标準另请参阅:广播视频格式列表现代视频格式利用各种帧速率 。由于电网的电源频率,模拟电视广播的帧速率为50 Hz或60 Hz,有时视频交错,因此可以在相同的可用广播频宽上传送更多的运动信息,有时视频会在25或30 fps,每帧加倍 。电影几乎普遍以每秒24帧的速度拍摄,无法以其原始帧速率显示,这需要下拉转换,通常导致“抖动”:将每秒24帧转换为每秒60帧,每个奇数帧加倍,每个偶数帧三倍,这会产生不均匀的运动 。其他转换具有类似的不均匀帧加倍 。较新的视频标準支持每秒120,240或300帧,因此帧可以均匀地乘以常见帧速率,例如24 fps电影和30 fps视频,以及在300 fps显示的情况下25和50 fps视频 。这些标準还支持原生在较高帧速率下的视频,以及在其原始帧之间具有内插帧的视频 。一些现代电影正在试验帧速率高于24 fps,例如48和60 fps 。电子相机规格中的帧速率可以指每秒最大可能帧数,其中,在实践中,其他设定(例如曝光时间)可以将频率降低到较低数量 。媒体电影:23.976fps电视(PAL):25fps电视(NTSC):29.97fpsCRT显示器:60Hz-85Hz液晶显示器:60Hz-75Hz3D显示器: 120Hz影响因素既然刷新率越快越好,为什幺还要强调没必要追求太高的刷新率呢?其中原因是在显示‘解析度’不变的情况下,FPS越高,则对显示卡的处理能力要求越高 。电脑中所显示的画面,都是由显示卡来进行输出的,因此萤幕上每个像素的填充都得由显示卡来进行计算、输出 。当画面的解析度是1024×768时,画面的刷新率要达到24帧/秒,那幺显示卡在一秒钟内需要处理的像素量就达到了“1024×768×24=18874368” 。如果要求画面的刷新率达到50帧/秒,则数据量一下子提升到了“1024×768×50=39321600” 。FPS与解析度、显示卡处理能力的关係如下:处理能力=解析度×刷新率 。这也就是为什幺在玩游戏时,解析度设定得越大,画面就越不流畅的原因了 。刷新率刷新频率:即萤幕刷新的速度 。刷新频率越低,图像闪烁、停顿和抖动的就越厉害,眼睛疲劳得就越快 。採用70Hz以上的刷新频率时才能基本消除闪烁,显示器最好稳定工作在允许的最高频率下,一般是85Hz 。在显示器内部,有一些振荡电路 。人们通常所说的刷新频率,指的就是振荡电路的频率 。刷新频率的计算公式是:水平同步扫描线X帧频=刷新频率 。普通显示器的刷新频率在15.75kHz-95kHz间 。15.75kHz是人体对显示器最低要求的刷新频率,是由525(线)X30(fps)=15.75kHz计算所得 。由此,我们可以逆推出显示器扫描一条水平线所花的时间:众所周知,时间和频率是倒数关係,即1/频率=时间 。在这里,1/15.75kHz= 63.5us(微秒),也就是说在每帧525线、每秒30帧的模式下,显示器扫描一条水平线所花的时间是63.5微秒 。