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認識幀率以及如何設定拍攝幀數

認識幀率以及如何設定拍攝幀數

Mar 09 2021

什麼是幀率?

學習製作影片的過程,我們永遠離不開許多數據化的規格,其中之一就是「幀率」。講到幀率之前,我們必須先瞭解動畫(影片)的呈現原理。人眼看到的影片是透過一連串的靜態影像連續快速播放的結果,由於每一張靜態畫面的差異很小,因此連續快速播放時,一張張快速閃過的靜態畫面在人眼視網膜上產生「視覺暫留」現象,原本靜態的圖像彷彿連貫運動了起來。早期的電影製作,就是在底片上拍下一連串的靜態畫面,再將一長串的底片透過連續播放,遂形成我們觀看的「影片」。

所謂幀率(Frame Per Second; fps) 即是指一秒鐘的影片含有多少張靜態圖片,例如60fps 即表示一秒鐘內由60張靜態畫面連續播組成。根據研究,每秒十幾幀的畫面播放就可以讓人感覺到畫面在動,當影像播放幀率超過60fps時,對多數常人而言視覺感受的差異已不大。而目前電影製片大多還是應用24fps製作電影。

什麼是NTSC系統與PAL系統?

當電視機發明之後,影像的幀率形式也發生了變革。由於顯示器(即螢幕)是以主動發光的方式形成影像,因此我們以顯示器每秒能夠掃描多少張影像作為幀率,又影像掃描方式又分為兩種—逐行掃描(Progressive) 和隔行掃描 (Interlaced)。逐行掃描是由顯示器的電子束一行接著一行掃描形成一張完整的畫面;而隔行掃描則是因為訊號頻寬的限制,必須先掃描奇數行像場,再掃描偶數行像場,透過兩場影像快速交替,使其看起來像是一張完整的影像。因此顯示器分別以「p」表示逐行掃描,「i」表示隔行掃描。例如常見的「1080p 30」,表示Full HD解析度(1920x1080) 逐行掃描每秒30幀「全幀」,而「1080i 60」,則表示Full HD解析度隔行掃描每秒60幀「半幀」。

為了避免電流和電視訊號在不同頻率下產生干擾雜訊,於是由美國國家電視標準委員會(National Television System Committee,縮寫為NTSC)主導,將隔行掃描率設定與交流電的頻率一致,同為60赫茲(Hz),因此產生30fps和60fps的幀率。除了美國之外,加拿大、日本、韓國、菲律賓、台灣也都是採用此標準,簡稱為NTSC系統。

細心的讀者們是否想到,曾經在許多影視設備上看到29.97、59.94這種看似很複雜的幀率呢?這又要說到當初發明彩色電視時,因為在影像訊號中加入了彩色訊號,色彩資訊的頻率必須在黑白影像與聲音之間,但偏偏彩色訊號使用的頻率又與聲音訊號重疊,因此美國工程師遂想到將30fps 的幀率略縮減0.1%,避免色彩和聲音訊號相互干擾,因此彩色電視的幀率將30fps修正為29.97fps,而60fps修正和59.94fps。

相對於NTSC系統,德國電視機廠商Telefunken 則是制定出PAL系統,因交流電頻率為50赫茲(Hz),採用25fps 和50fps。諸多歐洲國家(法國除外)、中東地區以及中國大陸,都是採用PAL系統。

目前廣電行業製作影片,慣用25fps(PAL系統) 和30fps(NTSC系統)作為拍攝幀率。但由於每個地區使用的交流電頻率不同,因此拍攝影片時必須將攝影機設定到該區對應的NTSC或PAL系統。例如若在台灣採用PAL 系統拍攝,就會發現螢幕畫面隱隱約約出現閃爍的現象。

快門與幀數的搭配關係

幀數(fps)與攝影機的快門設定高度相關。基本上,將「快門速度」設定為幀數的兩倍時,影片的動感最符合人眼的視覺感。例如採用30fps 拍攝影片,那麼建議將攝影機的快門設定在1/60秒;如果採用60fps 拍攝影片,則攝影機的快門設定在1/120秒。如果將快門速度設定為遠低於幀數時,例如將快門設定為1/10秒拍攝30fps影片時,將會看到模糊、充滿殘影的運動影像;反之,如果將速度設定為遠高於幀數時,例如將快門設定為1/120秒拍攝30fps影片時,雖然可以清楚地辨識運動狀態下的物體輪廓,但卻會覺得物體的運動影像顯得有些不流暢。

如何設定適當的幀率

如果今天拍攝主題是偏靜態的主題,例如座談性節目、講座錄影、視訊會議,採用30fps 拍攝即綽綽有餘;如果希望影片的流暢感更好,甚至考量在後期製作時採用放慢速播放也能呈現清楚的畫面,那麼就可以採用60fps 拍攝,當您將60fps 拍攝影的影片以50%慢速度(30fps) 播放時,亦能夠呈現清晰且流暢的畫面,例如許多婚攝攝影師,就會採用較高的幀率拍攝紀錄影片,後製時再將片段採用24fps播放,透過慢動作的畫面營造唯美的浪漫感。

如果想要強調將高速運動中的物體凝結感,那麼就必須採用更高速的120fps 拍攝。例如電影「比利林恩的中場戰事」,就是採用高規格的4K 120fps拍攝,藉由高畫質影像使觀眾更可以察覺影像的細節,特別是藉由槍林彈雨中掀起的塵土、噴濺的爆破碎片以及燦爛的煙火火花,讓觀眾感受到有如身歷其境的視覺感觀。

最後要提醒讀者一點,執行專案拍攝時,必須要使用同一幀數拍攝素材,特別是執行EFP多機位拍攝作業時,作業團隊務必要檢查每一組攝影機是否採用相同的幀數。如果將A攝影機的幀數設定為30fps,而B攝影機的拍攝幀數卻設定在60fps,那麼當不同幀數的影片串接時,眼睛犀利的觀眾就會發現畫面運動的破綻。