Quantcast
Channel: 知乎日报
Viewing all articles
Browse latest Browse all 20608

据说人眼最多 30 帧,那李安 120 帧的电影有什么意义?

$
0
0
Mon1st

人眼不是摄像机,没有固定的帧率。电影的帧率不同,观影体验也会不同。

这个问题很有趣也很复杂,不敢说解答,下面简单提一些思路。

视频制作中一个有趣的技巧是降低帧率来模仿电影效果。24 帧是很长时间内的主流,我们的审美喜好已经被大量 24 帧的电影所培养,而把视频拍成 24 帧(或者是直接用 24 帧率拍摄,或者是高帧率的设备拍好后再降低帧率),就可以模仿“电影的感觉”。[1]

所以问题的第二个部分,“李安 120 帧的电影有什么意义?”,可以简单回答为不同的帧率会带来不同的视觉感受。什么样的感受呢?在每一秒有更多可供视觉系统处理的信息,例如高速运动可以看得更清楚(注意,这未必等于好的观影体验。可以去看中场战事的影评)。高帧率电影是一种尝试,探索电影的可能性或许就是其最大的意义了。

-

人眼帧数最多就 30

人眼的帧数是多少呢?这个问题其实没办法回答,因为人眼并不是摄影机,视觉不是被动一帧帧记录看到的图像,而是神经系统主动处理视觉信息的过程。另一个问题是在视觉处理的不同阶段,视野中不同区域的处理可以是异步的

人类视觉中与帧数最接近的可能是时间分辨率,而这一指标取决于非常多条件,包括图像本身的特征,在视网膜上投影的位置,唤醒状态,正在执行的任务类别,注意力,个体经验和年龄等等等等。

实验的方法

或许可以先考察极端情形:在实验室条件下的特定简单任务中,人群的视觉时间分辨率分布如何呢?这个已经有人做过了,例如 [2] 就考察了年轻人和老年人对短间隔视觉刺激的时间分辨率。(补充:更早期的实验见下文对“视觉暂留”的讨论。)

Humes 等人发现,年轻人在这一任务中的分辨率约为 50Hz (图中右下角的黑色实心圆,对应的阈值约为 20ms;注意到极小值可能在~1ms 级即 1000Hz),老年人则稍差一些。

当然,这不可以作为人眼帧率是 1000 帧的证据——因为人眼没有帧率。

清谈的方法

这部分是个人的猜想,没有什么基础。会使用帧数这个前面刚说不好定义的词。

飞行员的“帧率”肯定比普通人群要高。为什么呢?任务的需要和长期训练。

我作为一个普通人,在一天中不同时间做不同事情的时候“帧率”也会有波动。比如说做实验盯着每 10ms 刷新的示波器看的时候,比起深夜摸鱼写知乎答案十秒钟打一个字的时候,帧率就会高很多。(这个帧率不是视觉刺激的帧率,而是视觉系统的平均反应时滞)。

另外,如果你玩游戏的话,特别是快节奏的射击类游戏,就会知道 24fps 和 42fps 是什么差别了。(这个例子不太好。关于游戏和帧率的关系:为什么游戏帧数一般要到 60 帧每秒才流畅,而过去的大部分电影帧数只有 24 帧每秒却没有不流畅感?

视觉暂留?

人眼的接受上限为二十四帧是由视觉暂留的原理所决定的。

这是一个持续了一百年的误解。

与电影放映速率相关的是闪烁融合 (flicker fusion) 现象。闪烁融合是指当光源闪烁(亮 - 暗 - 亮)的频率超过一定值时,人们就会意识不到闪烁而感知到一个较暗的光源。

针对这个现象关键的数值也不是帧率,而是快门切换速度(闪烁率 flicker rate)。

电影放映机是用旋转的快门来实现帧与帧之间切换的。这意味着在帧与帧之间会有一小段黑暗的时间 [3]。早期的静默片是 16 帧的。如果用单叶片旋转快门以 16 帧 / 秒播放,就会出现长达 1/16/2=31.25ms 的黑暗,闪烁现象会很明显。因此,静默片放映配备的是三叶片快门,以48 转 / 秒旋转。投射在屏幕上的实际上是:第一帧,黑暗,第一帧,黑暗,第一帧,黑暗(胶卷快速转到第二帧),第二帧,黑暗...... 而这些短暂的黑暗我们通常察觉不到,因为人的闪烁融合阈值约在 50Hz 以下 [4]。

有声影片出现时,随着技术进步人们开始使用 24 帧 / 秒的摄像机。这就允许部分放映机采用双叶片快门的设计:

24 帧的胶卷通常也是以 48 转 / 秒,每帧实际出现两次。也有用三快门 /72 转的设计。

早期的电影理论认为闪烁融合现象可以被某种“视觉图像在视网膜的暂时停留”所解释,而这种暂留的影像又进一步与新输入的视觉影像“融合”,从而形成运动。这就像以太一样,这一“融合产生运动”的过程并不存在。实际上,运动幻觉的机制仍然不完全清楚。对这一问题的描述和一些心理学现象可以参考:

人的大脑是如何识别某一物体并检测到运动的? - Owl of Minerva 的回答

电影是根据似动现象还是视觉暂留发明的? - 江寒园的回答

特别是在江寒园的回答 中提到的 Wertheimer 实验实际上排除了视觉暂留对运动幻觉的贡献

作者:江寒园

链接:电影是根据似动现象还是视觉暂留发明的? - 江寒园的回答

来源:知乎

著作权归作者所有,转载请联系作者获得授权。

然而在 1912 年,马克斯·韦特海默(Max Wertheimer)所做的实验对运动幻觉提出了新的解释:韦特海默用速示器通过两条细长的裂缝先后在幕布上投射两条光线,一条是垂直线,另一条则与这条垂直线成 20°或 30°角。如果先后投射的这两条线时间间隔很长(如 1 秒),那么我们看到的是两条先后出现的光线,他们各自独立。如果两条光线出现的时间间隔很短(如 0.02 秒),那么这两条会被看做是同时出现的。可如果这两条线出现的时间间隔在两者之间,则被我们看做是光线从一处向另一处移动。

数码放映机时代的视觉暂留

即使不考虑运动幻觉的产生,视觉暂留仍有可能用于解释闪烁融合。然而在 90%以上影院采用数码放映机的今天,帧与帧之间的黑色幕布已经悄然消失了。这一解释无论对错,都与你我的观影体验不再相关。

一个未解决的问题

我们知道,观测强光后闭上眼睛或关灯可以看到正的视觉后像。这也是早期电影理论中认为视觉后像 / 视觉停留是闪烁融合机制的实验基础。但是另一种可能是:在闪烁频率大于融合阈值时,大脑实际上仅仅是忽略了图像之间极短的黑暗。

来源[7]中宣称正视觉后像有 50 毫秒的延时。我还没有找到这一数据的来源,所以暂时表示怀疑。不过如果这是真的,那么正视觉后像就无法对(包括闪烁融合在内的)观影体验做出任何贡献了。

[1] Roberts, Alan. "The Film Look: It’s Not Just Jerky Motion…." BBC R&D white paper WHP 53 (2002).

[2] Humes, Larry E., et al. "The effects of age on sensory thresholds and temporal gap detection in hearing, vision, and touch." Attention, Perception, & Psychophysics 71.4 (2009): 860-871.

[3] https://www.youtube.com/watch?v=gznn9k4X0SE 古老的放映机原理介绍,讲得很清楚。

[4] Hecht, S. (1933). INTERMITTENT STIMULATION BY LIGHT: III. THE RELATION BETWEEN INTENSITY AND CRITICAL FUSION FREQUENCY FOR DIFFERENT RETINAL LOCATIONS. The Journal of General Physiology, 17(2), 251–268.

这里提供一个早期的融合阈值实验,主要的结论和[2]是一致的。放上来主要是因为 又 是 (设计实验证明人眼可以探测单个光子的那个)Hecht ! 那个年代的行文很有意思,推荐阅读。

[5] ANDERSON, JOSEPH, and BARBARA FISHER. “The Myth of Persistence of Vision.” Journal of the University Film Association, vol. 30, no. 4, 1978, pp. 3–8.

[6] ANDERSON, JOSEPH, and BARBARA ANDERSON. “THE MYTH OF PERSISTENCE OF VISION REVISITED.” Journal of Film and Video, vol. 45, no. 1, 1993, pp. 3–12.

(从以上两个引用可以看出作者 Anderson 和 Barbara 在 1978 到 1993 年之间的某个时间结婚了... 为什么查文献都能被暴击...

[7] Persistence of Vision


Viewing all articles
Browse latest Browse all 20608

Trending Articles