为什么电影24帧就很流畅 而游戏30帧却卡得要命?

2020年05月02日 11:11 次阅读 稿源:中关村在线 条评论

很多朋友或许都有这样一个疑问:大部分电影的帧数都是24帧,播放起来非常流畅 ,肉眼根本捕捉不到任何卡顿现象;但是用电脑玩游戏的时候却完全不同,只要帧率在60帧以下,总是觉得游戏变卡了,这究竟是为什么呢?谈论这个问题之前,有必要先为大家简单介绍以下帧数是什么。

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其实很好理解。帧数就是在1秒钟时间里传输的图片的量。通常用fps(Frames Per Second)表示。每一帧都是静止的图象,快速连续地显示帧便形成了运动的假象。高的帧率可以得到更流畅、更逼真的动画。每秒钟帧数 (fps) 愈多,所显示的动作就会愈流畅。

绝大多数的数字电影拍摄帧率仍然是24Hz 

所以我们看到参数中的 “30帧” 其实就是说 “在一秒的时间内,拍摄30张静态画面,然后通过播放使其连接起来”,因为人眼的视觉残留特性:是光对视网膜所产生的视觉在光停止作用后,仍然保留一段时 间,原因是由视神经元的反应速度造成的。反应速度时值是二十四分之一秒(也就是说播放每秒超过24帧静态画面,在人类肉眼看起来就是流畅而连续无卡顿的动 态画面),这也是电影等视觉媒体形成和传播的根据。所以我们目前看到的电影基本都是24帧的。

那么我们的问题来了,为什么电影24帧很流畅,而游戏30帧却卡的要命呢?其实,主要原因就在于,电影和游戏的图像生成原理不同。

电影的24fps,是每1/24秒拍摄一副画面,如果你玩过相机的手动设置,你应该知道如果以1/24秒的快门速度拍摄一个运动的物体会“糊”掉,而正是这样“糊”掉的画面连起来才让我们的眼睛看上去很“流畅”。

而游戏却不用。游戏画面不是按1/24秒快门拍出来的,而是每一幅画面都是独立渲染出来的,之所以跑成24fps是因为显卡处理能力不够而“丢弃”了其中的一些画面,这样一来每两幅画面之间就不连续了,自然看上去会“卡”。

举个例子,一个圆从左上角移动到右下角,如果是电影,第一帧与第二帧可能是类似下图这样的:

二如果是游戏画面,第一帧与第二帧会类似下面这两张图:

大家也可以拿电影中的快速移动画面截图与游戏中的相比较,效果会更加直观,例如这样:

可以看出上面第一张极品飞车里的截图,车速明明很快,但是如果我们截图的话,还是清晰的帧。而电影中无论是车辆还是快速运动的背景都是虚化的。

简单来说,电影虽然帧率仅为24帧,但是每一帧都包含了一段时间的信息,而游戏则只包含那一瞬间的信息。一个电影在一段时间内曝光,画面的每一帧,都包含有一段时间的信息,这段时间的长度由快门时间决定,最长不能超过1/24秒,所以视频中每一帧包含信息量较大(帧与帧之间有模糊的图像,这与人眼快速转换视角也是相似的)。而游戏里的每一帧只有这一个瞬间的信息,帧与帧之间的信息完全丢失了,所以必须通过更多的帧数来使图像过渡自然,为了解决这一问题,一些游戏中也加入了模拟电影模糊效果的画质选项。

此外,帧与帧之间,间隔恒定:人眼对于动态视频的捕捉是非常敏感的,电影帧率是固定不变,肉眼很难察觉出异常,而游戏的帧率却是很容易变化的 —— 如果手动锁定帧数,显卡会默认渲染最高帧率,玩家触发的很多剧情往往伴随剧烈的画面变动,这时显卡的帧率就会出现下降,前后不一致的帧率很容易被肉眼捕捉,这时我们就会觉得,游戏变“卡”了。

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