电影每秒24帧,但不会觉得卡,而游戏每秒24帧能明显感到卡,为什么?

1、两者图像生成原理不同

电影每秒24帧,但每一帧都包含一段时间的信息,而游戏则只包含一瞬间的信息。一个电影在一段时间内曝光,画面的每一帧,都包含有一段时间的信息,这段时间的长度由快门时间决定(不超过1/24秒),所以视频中每一帧包含信息量较大。而游戏第一帧包含第0秒的信息,第二帧包含了第1/24秒的信息,只有这一个瞬间的信息,这中间的信息完全丢失了,所以看起来会卡。

看下图,如有一个圆从左上角移动到右下角,第一帧是这样的。

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如果是电影,第二帧是下图这样。

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如果是游戏,第二帧是下图这样。

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这是因为电影和游戏的画面生成方式而造成,电影画面拍摄的实际场景,在快门时间内胶片/传感器持续曝光,这一段时间里人物场景的变化都会被拍到胶片/传感器上,每隔一段时间换下一张胶片再曝光一段时间。

而游戏的画面则是由显卡生成的,显卡通过计算生成一帧画面,生成完毕后再计算下一帧,这样每一帧都是清晰的,不会有模糊,像我上面图中的那个圆,不管移动速度是快是慢,显卡只计算两帧画面,中间的移动轨迹一概不会显示,看到物体就好像西游记里面孙悟空施一个法术“就”的一声飞过去了。

一个简单的实验:缓慢的挥手,发现手的影像很清晰,再快速的挥手,发现手的影像不清晰了,有了残影,但是不会觉得画面卡,这就是电影的效果。

再模拟游戏效果,先缓慢的移动鼠标,再快速的移动鼠标,快速移动的时候鼠标卡了,鼠标是一下下的跳动过去的,这就是游戏的效果了。

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游戏里无论移动速度快或慢,始终保持一秒钟60帧画面。当鼠标一秒60像素的时候,鼠标箭头是1像素1像素的移动,一秒600像素的时候,箭头就变成10像素10像素的移动了,中间9个像素的位置信息就丢失了,画面就不连贯了,就卡了。

这时候无论鼠标的DPI和刷新率有多高,在电脑屏幕上一秒钟只能看到60帧画面。电影里里面一米一米移动的时候,每帧的画面是清晰,十米十米移动的时候,动作就会出现拖影,给人以动感的效果,连贯而不卡。

现在很多游戏特别是赛车游戏,当速度变得很快的时候,会加入动态模糊的特效,就是模拟电影中这种高速运动的物体有拖影的效果,打开之后会觉得画面连贯一些。但毕竟是模拟特效,还是不能和真拍出来的效果比,做得不好反而会画虎成犬。

电影《星际穿越》画面,可以看到动态模糊

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早期极品飞车,没有任何动态模糊,一旦速度过快,画面就显得不流畅了

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现代极品飞车,可以看到真实动态模糊效果,流畅的多

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2、电影的帧数稳定,而游戏则不稳定

电影虽然每秒只有24帧,但是他固定每隔1/24秒换一次画面,画面出现频率是固定的,这点雷打不动,画面之间间隔时间是稳定的。

为什么游戏同样是60帧,有的流畅,有的卡顿?,做个评测,一模一样的帧拍视频用30帧还是60帧更好,有些显卡会感到“顿卡?

评测过程是这样:

记录了在一秒里面,每一帧都在什么时候出现,于是一下子真相大白,流畅的显卡,他60帧画面差不多是每隔约1/60秒出现一次,也就是说显卡稳定的每隔一段固定的时间生成一副画面,卡顿的显卡,可能前半秒生成了59帧画面,后半秒就只有1帧画面了。

评测里面提到一个概念“帧生成时间”(现在很多显卡评测也会用到这个),也就是说两帧之间的间隔时间,如果是稳定的,那画面就流畅,如果不稳定,就会卡,有的显卡最大可达数百毫秒,相当于一秒才几帧画面,那自然会让人感觉卡了,如果稳定在33毫秒,只需要30FPS,觉得基本流畅了。

如下图,AMD两个版本的驱动测试的帧间隔情况,可以看到红线和蓝线的FPS实际上没什么区别,但是明显红线的帧间隔更稳定,蓝线更容易出现顿卡的情况。

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除了显卡性能的不稳定导致上面情况,就是稳定性能的显卡,也会出现FPS不变帧间隔时间长短不一,因为每一秒里面的画面有很多帧,每一帧的画面复杂程度都不一样。而且不管是PC还是主机,除非显卡性能大大超越游戏硬件需求,否则FPS都不可能稳定在某一数值,游戏评测里都会有平均FPS和最低FPS,最要最低FPS低于了某一数值,游戏自然会在某一时间顿卡。

如果把FPS(每秒帧数),换成每分钟帧数,会发现,一个游戏每一分钟的帧数都会大于3600,也就是每秒都大于60,那这样就不卡了?可能前面30秒每秒有100帧画面,后面30秒每秒只有20帧画面,那后面30秒无疑很卡了。这样来看完全是耍流氓。

回过头再来看每秒帧数难道不也是在耍流氓吗?只看一秒钟总共有多少帧,而不去看更小的单位,每100毫秒有多少帧,这也是在耍流氓,在一秒钟内整体似乎是流畅的,可是分割到百毫秒十毫秒的时候,并不是每百毫秒十毫秒都是流畅的。所以光看一秒钟有60帧就认为不卡,是错误的,就像我们不能说一分钟有3600帧就不卡了一样,“卡”是发生在更短的时间内,而不是一秒。很多时候,稳定的帧生成时间,甚至比高FPS更重要,稳定才能带来流畅。

另外游戏的卡顿分很多原因。RTS游戏中单位出现过多,CPU计算能力不够,会卡,游戏特效变好,显卡算不过来,会卡,切换地图读硬盘,会卡,场景太大内存放不下,会卡。

例如切换地图读取硬盘时候的卡,就和显卡性能(帧数)无关,这时候即便帧数再高,硬盘性能不够了,还是会卡,这点用机械硬盘玩游戏的会有体会。

60FPS的游戏会卡。并且在游戏中,丢失的帧很可能是动画的关键帧,碰上这种情况,不仅卡,还会显得动作不真实,突然一下子跑了一大步。玩2D游戏就会感受到,即使帧数不高,也不会这样,因为2D游戏的人物动作一般是事先绘制的,游戏中人物做动作实际上是播放动画,不管帧数多低,都“不卡”,有些无良游戏商制作的2D游戏,人物动作一秒就几帧画面,虽然看起来卡卡的,也不是3D游戏的那种卡顿感。

因为动作是稳定播放的,不是即时生成的,动作的速度是固定的,就不会出现原因一中动作过快“看不清”的情况,也不会出现原因二中FPS不稳定的情况。同时由于2D游戏是事先绘制的,关键帧都会画出来,人物的动作就是连贯的。当然有些2D游戏里面也有即时生成的光影,当硬件机能不够的时候,即时演算的速度跟不上了,依然会“卡”。

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3、第三个原因

电影只需要看拍视频用30帧还是60帧更好,画面流畅就行,而游戏是涉及到操作,如果FPS过低,或者帧生成时间过长,就会使得操作更加不流畅。先是人眼看到一帧画面,然后才能进行对应的操作,再体现到下一帧的画面上,一个操作需要数帧才能完成。这样一来,当FPS降低一半,也就是帧生成时间增加一倍,一个操作所需的时间会增加数倍,带给玩家的直观感受就是,操作不跟手了,卡了。特别是当帧生成时间不稳定的时候,不跟手的情况就越发明显了。

不同类型游戏中感受是不同,射击游戏对操作响应速度的要求非常高,一旦帧数低了操作也会反应不过来,RPG游戏对操作反应速度要求明显低多了,像回合制的压根就无所谓了,喝杯茶再来操作都行,射击游戏里的生死都在毫秒间,帧数一低随时挂掉,像Quake3中某个跳跃动作甚至还要求帧数必须在125帧以上才能完成。

当帧数提高的时候,不简简单单的是画面变流畅,而是能明显感受到,整个游戏的操作都变得更加的流畅了。

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