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據說人眼最多 30 幀,那李安 120 幀的電影有什麼意義?

人眼不是攝像機,沒有固定的幀率。電影的幀率不同,觀影體驗也會不同。


這個問題很有趣也很複雜,不敢說解答,下面簡單提一些思路。


視頻製作中一個有趣的技巧是降低幀率來模仿電影效果。24 幀是很長時間內的主流,我們的審美喜好已經被大量 24 幀的電影所培養,而把視頻拍成 24 幀(或者是直接用 24 幀率拍攝,或者是高幀率的設備拍好後再降低幀率),就可以模仿「電影的感覺」。[1]

所以問題的第二個部分,「李安 120 幀的電影有什麼意義?」,可以簡單回答為不同的幀率會帶來不同的視覺感受。什麼樣的感受呢?在每一秒有更多可供視覺系統處理的信息,例如高速運動可以看得更清楚(注意,這未必等於好的觀影體驗。可以去看中場戰事的影評)。高幀率電影是一種嘗試,探索電影的可能性或許就是其最大的意義了。


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人眼幀數最多就 30


人眼的幀數是多少呢?這個問題其實沒辦法回答,因為人眼並不是攝影機,視覺不是被動一幀幀記錄看到的圖像,而是神經系統主動處理視覺信息的過程。另一個問題是在視覺處理的不同階段,視野中不同區域的處理可以是非同步的

人類視覺中與幀數最接近的可能是時間解析度,而這一指標取決於非常多條件,包括圖像本身的特徵,在視網膜上投影的位置,喚醒狀態,正在執行的任務類別,注意力,個體經驗和年齡等等等等。


實驗的方法


或許可以先考察極端情形:在實驗室條件下的特定簡單任務中,人群的視覺時間解析度分布如何呢?這個已經有人做過了,例如 [2] 就考察了年輕人和老年人對短間隔視覺刺激的時間解析度。(補充:更早期的實驗見下文對「視覺暫留」的討論。)

據說人眼最多 30 幀,那李安 120 幀的電影有什麼意義?


Humes 等人發現,年輕人在這一任務中的解析度約為 50Hz (圖中右下角的黑色實心圓,對應的閾值約為 20ms;注意到極小值可能在~1ms 級即 1000Hz),老年人則稍差一些。


當然,這不可以作為人眼幀率是 1000 幀的證據——因為人眼沒有幀率。


清談的方法


這部分是個人的猜想,沒有什麼基礎。會使用幀數這個前面剛說不好定義的詞。


飛行員的「幀率」肯定比普通人群要高。為什麼呢?任務的需要和長期訓練。

我作為一個普通人,在一天中不同時間做不同事情的時候「幀率」也會有波動。比如說做實驗盯著每 10ms 刷新的示波器看的時候,比起深夜摸魚寫知乎答案十秒鐘打一個字的時候,幀率就會高很多。(這個幀率不是視覺刺激的幀率,而是視覺系統的平均反應時滯)。


另外,如果你玩遊戲的話,特別是快節奏的射擊類遊戲,就會知道 24fps 和 42fps 是什麼差別了。(這個例子不太好。關於遊戲和幀率的關係:為什麼遊戲幀數一般要到 60 幀每秒才流暢,而過去的大部分電影幀數只有 24 幀每秒卻沒有不流暢感?)


視覺暫留?


人眼的接受上限為二十四幀是由視覺暫留的原理所決定的。

這是一個持續了一百年的誤解。


與電影放映速率相關的是閃爍融合 (flicker fusion) 現象。閃爍融合是指當光源閃爍(亮 - 暗 - 亮)的頻率超過一定值時,人們就會意識不到閃爍而感知到一個較暗的光源。


針對這個現象關鍵的數值也不是幀率,而是快門切換速度(閃爍率 flicker rate)。


電影放映機是用旋轉的快門來實現幀與幀之間切換的。這意味著在幀與幀之間會有一小段黑暗的時間 [3]。早期的靜默片是 16 幀的。如果用單葉片旋轉快門以 16 幀 / 秒播放,就會出現長達 1/16/2=31.25ms 的黑暗,閃爍現象會很明顯。因此,靜默片放映配備的是三葉片快門,以48 轉 / 秒旋轉。投射在屏幕上的實際上是:第一幀,黑暗,第一幀,黑暗,第一幀,黑暗(膠捲快速轉到第二幀),第二幀,黑暗...... 而這些短暫的黑暗我們通常察覺不到,因為人的閃爍融合閾值約在50Hz 以下[4]。

據說人眼最多 30 幀,那李安 120 幀的電影有什麼意義?



有聲影片出現時,隨著技術進步人們開始使用 24 幀 / 秒的攝像機。這就允許部分放映機採用雙葉片快門的設計:

據說人眼最多 30 幀,那李安 120 幀的電影有什麼意義?



24 幀的膠捲通常也是以 48 轉 / 秒,每幀實際出現兩次。也有用三快門 /72 轉的設計。


早期的電影理論認為閃爍融合現象可以被某種「視覺圖像在視網膜的暫時停留」所解釋,而這種暫留的影像又進一步與新輸入的視覺影像「融合」,從而形成運動。這就像以太一樣,這一「融合產生運動」的過程並不存在。實際上,運動幻覺的機制仍然不完全清楚。對這一問題的描述和一些心理學現象可以參考:


特別是在江寒園的回答 中提到的 Wertheimer 實驗實際上排除了視覺暫留對運動幻覺的貢獻


作者:江寒園


鏈接:電影是根據似動現象還是視覺暫留髮明的? - 江寒園的回答


來源:知乎


著作權歸作者所有,轉載請聯繫作者獲得授權。


然而在 1912 年,馬克斯·韋特海默(Max Wertheimer)所做的實驗對運動幻覺提出了新的解釋:韋特海默用速示器通過兩條細長的裂縫先後在幕布上投射兩條光線,一條是垂直線,另一條則與這條垂直線成 20°或 30°角。如果先後投射的這兩條線時間間隔很長(如 1 秒),那麼我們看到的是兩條先後出現的光線,他們各自獨立。如果兩條光線出現的時間間隔很短(如 0.02 秒),那麼這兩條會被看做是同時出現的。可如果這兩條線出現的時間間隔在兩者之間,則被我們看做是光線從一處向另一處移動。


數碼放映機時代的視覺暫留


即使不考慮運動幻覺的產生,視覺暫留仍有可能用於解釋閃爍融合。然而在 90%以上影院採用數碼放映機的今天,幀與幀之間的黑色幕布已經悄然消失了。這一解釋無論對錯,都與你我的觀影體驗不再相關。


一個未解決的問題


我們知道,觀測強光後閉上眼睛或關燈可以看到正的視覺後像。這也是早期電影理論中認為視覺後像 / 視覺停留是閃爍融合機制的實驗基礎。但是另一種可能是:在閃爍頻率大於融合閾值時,大腦實際上僅僅是忽略了圖像之間極短的黑暗。


來源[7]中宣稱正視覺後像有 50 毫秒的延時。我還沒有找到這一數據的來源,所以暫時表示懷疑。不過如果這是真的,那麼正視覺後像就無法對(包括閃爍融合在內的)觀影體驗做出任何貢獻了。


[1] Roberts, Alan. "The Film Look: It』s Not Just Jerky Motion…."BBC R&D white paper WHP53 (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, & Psychophysics71.4 (2009): 860-871.


[3]https://www.youtube.com/watch?v=gznn9k4X0SE古老的放映機原理介紹,講得很清楚。


[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.


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