25P制作中“卡頓感”的前因后果（上）

　　因?yàn)榕臄z題材對(duì)運(yùn)動(dòng)鏡頭的要求，25P是阻礙進(jìn)入4K的最大障礙。為什么？貌似無解。不過可以學(xué)習(xí)一下基礎(chǔ)知識(shí)。

《25P制作中“卡頓感”的前因后果 》

　　中央電視臺(tái)錄制二部在使用索尼4k攝像機(jī)進(jìn)行25P節(jié)目制作的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)在體育節(jié)目和歌舞類綜藝節(jié)目的拍攝畫面會(huì)有強(qiáng)烈的卡頓感。因此邀請(qǐng)到索尼高清影視技術(shù)學(xué)院的老師進(jìn)行原因的分析和探討，學(xué)院的老師通過一系列測(cè)試和效果的講解，讓臺(tái)里的制作人員從原理到解決辦法方面都有了較大的收獲。現(xiàn)將相關(guān)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下：

　　首先，需要了解一些歷史遺留問題和基本原理：人眼有很多視覺特性，參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的確定都是在“欺騙人眼和當(dāng)時(shí)技術(shù)水平”之間做權(quán)衡。

　　1利用“視覺暫留”制作連續(xù)影像的原理我們都知道，官方說法是20幀以上可讓人眼誤認(rèn)為連續(xù)畫面，但是：

　　?不要讓這個(gè)值成為評(píng)判畫面卡頓是否合適的唯一標(biāo)準(zhǔn),而是為藝術(shù)制作提供一項(xiàng)技術(shù)參考

　　?因?yàn)樗皇菧y(cè)試的平均最低值， 不同的拍攝物、速度方向、焦距等參數(shù)都會(huì)影響這個(gè)值

　　?也就是說上述原因的不同， 哪怕同個(gè)視頻畫面之間覺得流暢的最佳幀率其實(shí)也是不同的

　　?而且很容易想到，一定范圍內(nèi)幀率越高就會(huì)越流暢，越低則卡頓感越強(qiáng)卡頓感可以通過這個(gè)圖很好理解，幀之間運(yùn)動(dòng)物體是跳變的，然后：

　　我們要考慮的是這種跳變能不能欺騙人眼，讓觀眾覺得可以接受以致忽略這種必然現(xiàn)象。如果要完全解決跳變，顯然要用盡可能高的幀率去讓這些離散的點(diǎn)變連續(xù)，理論值是正無窮；但那樣顯然需要很大的帶寬， 而且在提升到一定程度時(shí)效果非常微?。ㄒ曈X敏感呈對(duì)數(shù)特性）。

　　2因此，我們又利用了“運(yùn)動(dòng)模糊”來使運(yùn)動(dòng)物體/鏡頭也能讓觀眾接受：

　　?卡頓的原因是前后幀畫面內(nèi)容發(fā)生跳變，所以靜止物體/鏡頭哪怕幀率很低也不會(huì)出現(xiàn)卡頓

　　?不同程度的運(yùn)動(dòng)則會(huì)導(dǎo)致被攝物不同大小的跳變，人眼覺得有不同程度的卡頓感

　　?通過選擇一種合適的模糊程度來讓不同的跳變之間發(fā)生過度，讓人眼能接受

　　?這種模糊是通過控制快門速度來實(shí)現(xiàn)的

　　?在物體運(yùn)動(dòng)過程中打開快門持續(xù)積累光，等積累完成后，其間捕捉的運(yùn)動(dòng)過程就是模糊的

　　?積累時(shí)間越久或者幀之間跳變?cè)酱螅?就越模糊

　　?因此針對(duì)不同的畫面內(nèi)容和拍攝風(fēng)格，要選擇不同的模糊程度來過度不同的跳變

　　?這雖然最初是一種因技術(shù)不夠發(fā)達(dá)的權(quán)衡，但隨著投入市場(chǎng)化，經(jīng)過這么多年觀眾的適應(yīng)和選擇，也已形成了各領(lǐng)域的風(fēng)格、標(biāo)準(zhǔn)和觀看習(xí)慣，觀眾是需要不同程度的模糊的。所以哪怕現(xiàn)在技術(shù)發(fā)展了，帶寬、存儲(chǔ)等都已不是問題，但要改變觀看感覺，新標(biāo)準(zhǔn)是否能被接納，是否要減弱這種模糊感、減弱多少，都還要未來觀眾和市場(chǎng)長(zhǎng)期的驗(yàn)證。

　　高清N制的， P制即1/50秒，假設(shè)快門速度1/500和1/100秒兩種情況通過控制快門速度來獲得相對(duì)清晰和運(yùn)動(dòng)模糊的原理：

　　情況一：

　　在記錄一幀的1/60秒中，之前積累的光都被拋棄，只保留最后1/500秒內(nèi)光積累所形成的畫面。那么，如果在這1/500秒內(nèi)畫面跳變不大，捕捉的一幀就是相對(duì)清晰的，跳變的那小部分模糊被人眼忽略了；如果完全沒有跳變，就是絕對(duì)清晰的。但是，這一幀距后一幀的（ 1/60-1/500=） 11/750秒內(nèi)是沒有畫面被記錄的，如果其間畫面發(fā)生的跳變較大，就會(huì)發(fā)生卡頓感。

　　情況二：

　　同樣只保留最后1/100秒內(nèi)光積累產(chǎn)生的畫面。那么，在這1/100內(nèi)畫面跳變相對(duì)情況一肯定更大，捕捉的一幀也就會(huì)相對(duì)模糊，而模糊的程度（范圍）也就是其間跳變的位移。但是，這距后一幀的（ 1/60-1/100） =1/150秒內(nèi)沒被記錄的畫面中，肯定比情況一的11/750秒內(nèi)跳變要小，所以卡頓感減少。

　　或者用傳統(tǒng)機(jī)械快門角度的方式理解會(huì)更容易一些：

　　雖然這早先適用在電影攝影機(jī)領(lǐng)域，旋轉(zhuǎn)機(jī)械快門，而現(xiàn)在數(shù)字?jǐn)z影機(jī)大多都是電子快門，但可以幫助理解幀率與快門、運(yùn)動(dòng)模糊與卡頓之間的關(guān)系；而且，現(xiàn)在類似FS7/F55等攝影機(jī)中，也同時(shí)使用了這種理念。以25P為例， 45度 180度 270度分別相當(dāng)于 1/200 1/50 3/100 秒計(jì)算公式：快門速度=1/25*（度數(shù)/360度）秒，1/25即幀率倒數(shù)

　　1.帶有開口角度（紅色部分）的圓形葉片高速旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)一圈就會(huì)讓光線進(jìn)入，就是一幀畫面

　　2.光從開口處進(jìn)入，開口角度越大，通光時(shí)間越長(zhǎng)，即快門速度就越慢； 360度時(shí)，就等于幀速率

　　3.通常就直接用開口角度來描述視頻中運(yùn)動(dòng)模糊的程度/效果，角度越大，模糊越大

　　4.逐漸就會(huì)形成：不同拍攝領(lǐng)域中都會(huì)有個(gè)約定俗成的控制開口角度大小/快門速度的規(guī)律

　　紅色為通光捕捉畫面的時(shí)間；注意跳變不同的被攝物所以我們發(fā)現(xiàn)了，清晰跳變和模糊連續(xù)是矛盾和動(dòng)態(tài)平衡的。要做到真正清晰且連續(xù)，就要靠不斷提升幀率，需要更高的成本；而就在這種妥協(xié)取舍中， 一代代的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)誕生了。

　　3無數(shù)測(cè)試、權(quán)衡、市場(chǎng)檢驗(yàn)才誕生能持久的標(biāo)準(zhǔn)，但標(biāo)準(zhǔn)也不是死的，要靈活理解

　　?通用高清電視幀率標(biāo)準(zhǔn)的確立： 50i隔行掃描

　　50i是50P帶寬的一半，卡頓現(xiàn)象卻能保證幾乎差不多，比25P的卡頓減少近一倍隔行掃描的方式會(huì)產(chǎn)生毛刺（掃描下場(chǎng)時(shí)物體已跳變和上場(chǎng)位置不同）隔行掃描會(huì)降低垂直分辨率，基本上=逐行*0.7。所以經(jīng)常說1080i和720P的分辨率差不多電視節(jié)目需要流暢真實(shí)感，要盡可能減少卡頓感電視節(jié)目產(chǎn)量大、單一成本不高，且播出環(huán)境不固定，必須優(yōu)先考慮帶寬和制作流程統(tǒng)一電視屏幕相對(duì)不大，毛刺、分辨率降低可以接受，所以最終用50i制造“假的高幀”感

但必須靈活對(duì)待標(biāo)準(zhǔn)：如果有更好的制作能力和放映條件，可以做到向下兼容，如：

　　a.有很多用25P拍攝后期用特殊軟件解成兩個(gè)相同的上下場(chǎng)，當(dāng)成50i隔行來制作，這樣既保證沒有毛刺，帶寬也相同，同時(shí)還可以按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)格式進(jìn)行后期制作。這在HD就已流行

　　b.用電影24P的方式拍攝通過3:2下拉變換成60i播放，更流暢、毛刺更小

　　c.用電影24P拍攝，先提速4%轉(zhuǎn)成25P，在轉(zhuǎn)成50i在電視上播放，雖然有效果但性價(jià)比低

　　d.以上只是之前常用的兼容做法，還有很多，總的來說是要看準(zhǔn)需求、性價(jià)比靈活定參數(shù)

　　?通用DCI電影幀率標(biāo)準(zhǔn)的確立： 24P逐行掃描，過去膠片抓取方式、發(fā)行有一些先決限制條件

　　電影放映屏幕大，毛刺、分辨率降低的隔行現(xiàn)象會(huì)非常明顯，雖然電影產(chǎn)量小成本高，但在之前用高幀率的制作流程也是性價(jià)比極低的但24P又讓卡頓感太明顯難以接受，好在放映環(huán)境嚴(yán)格統(tǒng)一，所以選擇投影機(jī)按48幀放映投影倍頻放映的技術(shù)一直不是很完善和真實(shí)48P相比還有很強(qiáng)的跳變拖尾感。所以電影制作中就更加嚴(yán)格地要控制跳變和動(dòng)態(tài)模糊的矛盾關(guān)系，但是長(zhǎng)期以往觀眾卻適應(yīng)了這種獨(dú)特的電影感，目前的幾部高幀電影都不能很成功。

　　綜上所述，那么25P到底是什么定位？有什么作用？

　　?幀率的話題會(huì)伴隨視頻技術(shù)的發(fā)展一直討論下去， 4K/8K/HDR/VR都會(huì)不斷重復(fù)測(cè)試取舍并最終通過市場(chǎng)檢驗(yàn)確定它的選擇標(biāo)準(zhǔn)

　　?而以25P來說，它歷史遺留的問題和特點(diǎn)依然存在，但會(huì)隨著制作方式、播出環(huán)境、觀眾審美習(xí)慣的改變，而導(dǎo)致這些問題表現(xiàn)形式會(huì)有所區(qū)別，但問題本質(zhì)不會(huì)變

　　?甚至以前也有廠家出過偽25P（即25PA）的格式，即錄制25P輸出50i。就像總爭(zhēng)論720P是不是高清一樣沒有太大意義，因?yàn)楦咔骞俜蕉x通常指任何分辨率高于標(biāo)清的視頻系統(tǒng)。同理，關(guān)鍵是要認(rèn)清25P的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，利用好即可。

　　?以目前形式來看， 25P制作流程已經(jīng)日趨成熟、成本也降低，它能獲得更好的畫面質(zhì)量滿足大屏觀看；但它客觀存在的跳變卡頓感又和電影習(xí)慣的24P有所區(qū)別，所以目前來說還只是大量應(yīng)用于電視領(lǐng)域，而且很多是作為拍攝格式，在后期制作和最終放映時(shí)都會(huì)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)領(lǐng)域的通用標(biāo)準(zhǔn)，如50i， 50P等，還需要市場(chǎng)的檢驗(yàn)適應(yīng)

　　?但是，無論25P用來做什么用什么方式做在什么環(huán)境上做，它的本質(zhì)特點(diǎn)是不會(huì)變的，哪怕是12K+HDR+3D+VR技術(shù)的25P，它也仍然意味著是每秒25幀的意思。

　　帶寬大小、跳變多少、是否流暢這些問題依然存在，所以技術(shù)人員就需要抓住它的特點(diǎn)本質(zhì)，找到相應(yīng)問題產(chǎn)生原因并思考避免方式，沒有一成不變的萬能公式。