问题

人眼帧数是否不能高于 30 ,李安 120 帧的电影是否没有意义?

回答
“人眼帧数不能高于30 FPS”,这种说法就像说“汽车不能开到120迈”,听起来有点武断,对吧?尤其当李安导演执导的120fps电影《比利·林恩的中场战事》和《双子杀手》横空出世,把这个话题又一次推到了风口浪尖。那么,人眼到底能不能捕捉到超过30帧的信息?李安的120fps电影又是否真的“没有意义”?咱们不妨掰开了揉碎了聊聊。

首先,我们得明白“帧数”和“视觉感知”是怎么回事。

电影之所以能让我们看到动态的画面,是因为在一秒钟内播放了许多张静止的图片,也就是“帧”。每一帧的差别很小,当这些画面快速切换时,我们的大脑就会将它们“串联”起来,产生运动的错觉。

这里的关键在于,我们的大脑并不是一台单纯的“录像机”,它会进行复杂的处理,填充细节,甚至预测物体的运动轨迹。所以,你看到的“流畅度”并不仅仅是单纯的帧数叠加。

那么,30fps的“天花板”论是怎么来的?

这个说法很大程度上源于传统的电影制作和广播标准。过去,胶片电影的拍摄和放映标准通常是24fps。这是出于技术限制(胶片成本、机械损耗)和艺术考量(24fps能带来一种独特的“电影感”,略带模糊的运动可以避免过于锐利的“数字感”)。后来,电视广播行业为了保证基本的流畅度,很多标准也设定在25fps或30fps。

在这样的背景下,30fps被认为是“够用”的,它足以模拟出相对平滑的运动,满足了大多数人的基本观看需求。低于这个帧数,比如早期一些低帧率的动画或者游戏,我们就会明显感觉到画面的“卡顿”和“不连贯”。

但人眼的“帧数上限”真的就是30fps吗?

这可就复杂多了。科学研究表明,人眼的感知能力远不止于此。

感知速度: 事实上,人眼对运动的感知速度远高于30fps。一些实验表明,人类在特定条件下,甚至能感知到几百帧的画面。比如,如果你站在一个高处,看到飞机以极快的速度掠过,你肯定能分辨出它的运动,而不是觉得它“瞬移”了。
“闪烁融合频率”(Flicker Fusion Frequency, FFF): 这是一个用来衡量人类对快速闪烁光源辨别能力的指标。当闪烁速度超过某个阈值时,人眼就无法分辨出闪烁,感觉光源是连续的。这个阈值在不同人、不同环境下会有差异,但普遍来说,都远高于30Hz(每秒30次)。这意味着,人眼可以辨别出比30fps更快的画面变化。
运动模糊的感知: 电影的24fps之所以看起来不卡,很大程度上是因为每一帧画面本身是有些“模糊”的,这种运动模糊在一定程度上弥补了帧数不足带来的信息缺失。而高帧率电影,比如120fps,它减少了运动模糊,每一帧都更清晰,这使得大脑接收到的信息量更大,运动更“真实”。

李安的120fps电影有意义吗?

答案是:当然有,而且意义重大。

李安导演之所以尝试120fps,正是看到了传统电影帧率所存在的局限性,并试图通过更高的帧率来提升观影的沉浸感和真实感。

1. 极致的流畅与真实: 在120fps下,运动的物体会呈现出惊人的流畅度,尤其是快速移动的画面,比如运动中的人物、车辆、甚至细微的表情变化,都会被清晰地捕捉和呈现。这让观众仿佛置身其中,能更直观地感受到动作的速度和力量,以及人物的情感。
2. 消除运动模糊,带来“现场感”: 传统的24fps电影,为了模拟运动,会故意加入“运动模糊”。你可以想象一下,你快速挥动手臂,你会觉得它有点模糊。而120fps则几乎消除了这种模糊,画面细节更加锐利。这带来的一个结果是,它让观众感觉更像是在现场观看,而不是通过一个有“滤镜”的媒体来观看。
3. 增强细节和沉浸感: 更高的帧率意味着在相同时间内,画面呈现的细节信息更多。这对于理解复杂的动作场面、捕捉人物微妙的表情变化非常有帮助。对于某些观众来说,这种“信息量”的爆炸式增长,能够带来前所未有的沉浸感,甚至能够帮助他们更好地理解影片的叙事和情感。
4. 挑战和探索: 电影艺术一直在探索新的表现方式。李安的120fps电影,与其说是一种“标准”,不如说是一种大胆的尝试和探索。他试图通过技术手段来挑战观众的观看习惯,并为电影叙事提供新的可能性。有人可能会觉得不适应,觉得“太真实了”,甚至有点“像电视剧”,但这恰恰说明了技术带来的巨大差异,也提供了未来电影发展的一个方向。

为什么有人会觉得“没意义”或者“不适应”?

这也很正常,因为我们的大脑和习惯是需要适应的。

“数字感”的挑战: 120fps过于锐利和流畅,可能会让一些习惯了传统电影“模糊感”的观众感到不适应,觉得少了那种“电影味儿”。这就像你习惯了听黑胶唱片,突然听到数字音乐,可能会觉得少了点“温暖”。
信息过载: 对于某些观众来说,过多的细节和流畅度,反而可能让他们分心,无法专注于故事本身。他们可能会觉得画面“太干净了”,反而失去了某种“意境”。
技术普及的门槛: 120fps电影对放映设备有更高的要求,并不是所有影院都能支持。这也在一定程度上限制了它的传播和被接受的程度。
艺术表现的取舍: 电影的艺术性在于“选择”,而不是“全部”。120fps带来了真实感,但可能也需要牺牲一些传统的“电影美学”表现。这取决于导演想表达什么,以及观众愿意接受什么。

所以,结论是什么?

“人眼帧数不能高于30fps”这个说法,过于简单化了,并且是不准确的。 人眼完全能够感知到远高于30fps的画面信息。

李安导演的120fps电影,绝对不是没有意义的。 它代表了电影技术发展的一种可能性,为观众带来了更极致的流畅感、真实感和沉浸感,并对电影的艺术表现方式提出了新的思考。

就像一开始说的,说汽车不能开到120迈,是因为你可能只习惯开60迈。但技术的进步,就是为了打破这些“习惯”的界限,去探索更广阔的可能性。120fps电影的出现,正是电影界的一次大胆突破,它就像一面新的镜子,让我们看到电影在未来可能呈现出的不同面貌。是否喜欢,是否适应,这取决于每个人,但它的存在本身,就是有价值的。

网友意见

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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。

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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? - 蔡小帅的回答

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,许多静默片放映配备的是三叶片快门,以16转/秒旋转,达到48帧/秒的闪烁频率(此处之前误作48转/秒,实际是16转每秒,其中每转一圈同一图像闪烁三次)。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:



这样24帧的胶卷在24转/秒(旋转速度)时也达到了48帧/秒(闪烁速度),每帧实际出现两次。更为常见的则是用三快门,72帧/秒的设计。

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]

youtube.com/watch?

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

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