25P制作中“卡顿感”的前因后果（上）

　　因为拍摄题材对运动镜头的要求，25P是阻碍进入4K的最大障碍。为什么？貌似无解。不过可以学习一下基础知识。

《25P制作中“卡顿感”的前因后果 》

　　中央电视台录制二部在使用索尼4k摄像机进行25P节目制作的时候，发现在体育节目和歌舞类综艺节目的拍摄画面会有强烈的卡顿感。因此邀请到索尼高清影视技术学院的老师进行原因的分析和探讨，学院的老师通过一系列测试和效果的讲解，让台里的制作人员从原理到解决办法方面都有了较大的收获。现将相关经验总结如下：

　　首先，需要了解一些历史遗留问题和基本原理：人眼有很多视觉特性，参数标准的确定都是在“欺骗人眼和当时技术水平”之间做权衡。

　　1利用“视觉暂留”制作连续影像的原理我们都知道，官方说法是20帧以上可让人眼误认为连续画面，但是：

　　•不要让这个值成为评判画面卡顿是否合适的唯一标准,而是为艺术制作提供一项技术参考

　　•因为它只是测试的平均最低值， 不同的拍摄物、速度方向、焦距等参数都会影响这个值

　　•也就是说上述原因的不同， 哪怕同个视频画面之间觉得流畅的最佳帧率其实也是不同的

　　•而且很容易想到，一定范围内帧率越高就会越流畅，越低则卡顿感越强卡顿感可以通过这个图很好理解，帧之间运动物体是跳变的，然后：

　　我们要考虑的是这种跳变能不能欺骗人眼，让观众觉得可以接受以致忽略这种必然现象。如果要完全解决跳变，显然要用尽可能高的帧率去让这些离散的点变连续，理论值是正无穷；但那样显然需要很大的带宽， 而且在提升到一定程度时效果非常微小（视觉敏感呈对数特性）。

　　2因此，我们又利用了“运动模糊”来使运动物体/镜头也能让观众接受：

　　•卡顿的原因是前后帧画面内容发生跳变，所以静止物体/镜头哪怕帧率很低也不会出现卡顿

　　•不同程度的运动则会导致被摄物不同大小的跳变，人眼觉得有不同程度的卡顿感

　　•通过选择一种合适的模糊程度来让不同的跳变之间发生过度，让人眼能接受

　　•这种模糊是通过控制快门速度来实现的

　　•在物体运动过程中打开快门持续积累光，等积累完成后，其间捕捉的运动过程就是模糊的

　　•积累时间越久或者帧之间跳变越大， 就越模糊

　　•因此针对不同的画面内容和拍摄风格，要选择不同的模糊程度来过度不同的跳变

　　•这虽然最初是一种因技术不够发达的权衡，但随着投入市场化，经过这么多年观众的适应和选择，也已形成了各领域的风格、标准和观看习惯，观众是需要不同程度的模糊的。所以哪怕现在技术发展了，带宽、存储等都已不是问题，但要改变观看感觉，新标准是否能被接纳，是否要减弱这种模糊感、减弱多少，都还要未来观众和市场长期的验证。

　　高清N制的， P制即1/50秒，假设快门速度1/500和1/100秒两种情况通过控制快门速度来获得相对清晰和运动模糊的原理：

　　情况一：

　　在记录一帧的1/60秒中，之前积累的光都被抛弃，只保留最后1/500秒内光积累所形成的画面。那么，如果在这1/500秒内画面跳变不大，捕捉的一帧就是相对清晰的，跳变的那小部分模糊被人眼忽略了；如果完全没有跳变，就是绝对清晰的。但是，这一帧距后一帧的（ 1/60-1/500=） 11/750秒内是没有画面被记录的，如果其间画面发生的跳变较大，就会发生卡顿感。

　　情况二：

　　同样只保留最后1/100秒内光积累产生的画面。那么，在这1/100内画面跳变相对情况一肯定更大，捕捉的一帧也就会相对模糊，而模糊的程度（范围）也就是其间跳变的位移。但是，这距后一帧的（ 1/60-1/100） =1/150秒内没被记录的画面中，肯定比情况一的11/750秒内跳变要小，所以卡顿感减少。

　　或者用传统机械快门角度的方式理解会更容易一些：

　　虽然这早先适用在电影摄影机领域，旋转机械快门，而现在数字摄影机大多都是电子快门，但可以帮助理解帧率与快门、运动模糊与卡顿之间的关系；而且，现在类似FS7/F55等摄影机中，也同时使用了这种理念。以25P为例， 45度 180度 270度分别相当于 1/200 1/50 3/100 秒计算公式：快门速度=1/25*（度数/360度）秒，1/25即帧率倒数

　　1.带有开口角度（红色部分）的圆形叶片高速旋转，每转一圈就会让光线进入，就是一帧画面

　　2.光从开口处进入，开口角度越大，通光时间越长，即快门速度就越慢； 360度时，就等于帧速率

　　3.通常就直接用开口角度来描述视频中运动模糊的程度/效果，角度越大，模糊越大

　　4.逐渐就会形成：不同拍摄领域中都会有个约定俗成的控制开口角度大小/快门速度的规律

　　红色为通光捕捉画面的时间；注意跳变不同的被摄物所以我们发现了，清晰跳变和模糊连续是矛盾和动态平衡的。要做到真正清晰且连续，就要靠不断提升帧率，需要更高的成本；而就在这种妥协取舍中， 一代代的行业技术标准诞生了。

　　3无数测试、权衡、市场检验才诞生能持久的标准，但标准也不是死的，要灵活理解

　　•通用高清电视帧率标准的确立： 50i隔行扫描

　　50i是50P带宽的一半，卡顿现象却能保证几乎差不多，比25P的卡顿减少近一倍隔行扫描的方式会产生毛刺（扫描下场时物体已跳变和上场位置不同）隔行扫描会降低垂直分辨率，基本上=逐行*0.7。所以经常说1080i和720P的分辨率差不多电视节目需要流畅真实感，要尽可能减少卡顿感电视节目产量大、单一成本不高，且播出环境不固定，必须优先考虑带宽和制作流程统一电视屏幕相对不大，毛刺、分辨率降低可以接受，所以最终用50i制造“假的高帧”感

但必须灵活对待标准：如果有更好的制作能力和放映条件，可以做到向下兼容，如：

　　a.有很多用25P拍摄后期用特殊软件解成两个相同的上下场，当成50i隔行来制作，这样既保证没有毛刺，带宽也相同，同时还可以按照行业标准格式进行后期制作。这在HD就已流行

　　b.用电影24P的方式拍摄通过3:2下拉变换成60i播放，更流畅、毛刺更小

　　c.用电影24P拍摄，先提速4%转成25P，在转成50i在电视上播放，虽然有效果但性价比低

　　d.以上只是之前常用的兼容做法，还有很多，总的来说是要看准需求、性价比灵活定参数

　　•通用DCI电影帧率标准的确立： 24P逐行扫描，过去胶片抓取方式、发行有一些先决限制条件

　　电影放映屏幕大，毛刺、分辨率降低的隔行现象会非常明显，虽然电影产量小成本高，但在之前用高帧率的制作流程也是性价比极低的但24P又让卡顿感太明显难以接受，好在放映环境严格统一，所以选择投影机按48帧放映投影倍频放映的技术一直不是很完善和真实48P相比还有很强的跳变拖尾感。所以电影制作中就更加严格地要控制跳变和动态模糊的矛盾关系，但是长期以往观众却适应了这种独特的电影感，目前的几部高帧电影都不能很成功。

　　综上所述，那么25P到底是什么定位？有什么作用？

　　•帧率的话题会伴随视频技术的发展一直讨论下去， 4K/8K/HDR/VR都会不断重复测试取舍并最终通过市场检验确定它的选择标准

　　•而以25P来说，它历史遗留的问题和特点依然存在，但会随着制作方式、播出环境、观众审美习惯的改变，而导致这些问题表现形式会有所区别，但问题本质不会变

　　•甚至以前也有厂家出过伪25P（即25PA）的格式，即录制25P输出50i。就像总争论720P是不是高清一样没有太大意义，因为高清官方定义通常指任何分辨率高于标清的视频系统。同理，关键是要认清25P的优点和缺点，利用好即可。

　　•以目前形式来看， 25P制作流程已经日趋成熟、成本也降低，它能获得更好的画面质量满足大屏观看；但它客观存在的跳变卡顿感又和电影习惯的24P有所区别，所以目前来说还只是大量应用于电视领域，而且很多是作为拍摄格式，在后期制作和最终放映时都会转换成相应领域的通用标准，如50i， 50P等，还需要市场的检验适应

　　•但是，无论25P用来做什么用什么方式做在什么环境上做，它的本质特点是不会变的，哪怕是12K+HDR+3D+VR技术的25P，它也仍然意味着是每秒25帧的意思。

　　带宽大小、跳变多少、是否流畅这些问题依然存在，所以技术人员就需要抓住它的特点本质，找到相应问题产生原因并思考避免方式，没有一成不变的万能公式。