帧数

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1、概述

 

帧数就是在1秒钟时间里传输的图片的量,也可以理解为图形处理器每秒钟能够刷新几次,通常用fps(Frames Per Second)表示。每一帧都是静止的图象,快速连续地显示帧便形成了运动的假象。高的帧率可以得到更流畅、更逼真的动画。帧数 (fps) 越高,所显示的动作就会越流畅。 但是文件大小会变大。

游戏的帧数就是在1秒钟时间里传输的图像质量,也可以理解为图形处理器(GPU)每秒钟能够渲染出新图像的次数,通常用FPS表示。每一帧都是显卡渲染出的静止图像,快速连续的播放显示帧变呈现出动态影像的假象。简而言之,帧数就是改变图像的速度,只要显卡性能强大,图像就会越来越流畅。[1]

 


2、形成原理

 

【说法1】是因为人眼的视觉残留特性:是光对视网膜所产生的视觉在光停止作用后,仍保留一段时间的现象,其具体应用是电影的拍摄和放映。原因是由视神经元的反应速度造成的。其时值是二十四分之一秒。是动画、电影等视觉媒体形成和传播的根据。

【说法2】当物体在快速运动时, 当人眼所看到的影像消失后,人眼仍能继续保留其影像1/24秒左右的图像,这种现象被称为视觉暂留现象。是人眼具有的一种性质。人眼观看物体时,成像于视网膜上,并由视神经输入人脑,感觉到物体的像。但当物体移去时,视神经对物体的印象不会立即消失,而要延续1/24秒左右的时间,人眼的这种性质被称为“眼睛的视觉暂留”。

随着VR虚拟现实的爆发,越来越多的人都可以接触到VR设备,无论是外接式头盔还是手机VR,我们都能常听到两个词:刷新率(Hz)和帧数(fps)。着两个词意味着什么?对VR虚拟现实设备有着怎样的影响呢?

如果你玩过VR眼镜,那你十有八九都会遇到一个问题,那就是头晕,要想解决头晕问题,就要解决延迟,而要解决延迟,就避不开刷新率和帧数了。[2]

 

 


3、概念区分

 

我们知道,速率(Speed)=距离(Distance)/时间(Time),单位为米每秒(m/s, meterspersecond, mps);

同理,帧率(Frame rate)=帧数(Frames)/时间(Time),单位为帧每秒(f/s, frames per second, fps)。

也就是说,如果一个动画的帧率恒定为60帧每秒(fps),那么它在一秒钟内的帧数为60帧,两秒钟内的帧数为120帧。

 

刷新率,顾名思义,就是显卡将显示信号输出刷新的速度,比如60Hz就是每秒钟显卡向显示器输出60次信号。刷新率是由显示器决定的。

帧数,是指画面改变的速度,60fps就是每秒钟显卡生成60张画面图片(理论上,每一帧都是不同的画面)。帧数FPS是由显卡所决定的。

 

 

 


4、实际应用

 

对于手机来说,因为涉及机器处理图片能力和存储能力的影响,大多数手机的视频拍摄能力无论是720P还是1080P都只有30帧一秒。

但是随着手机的硬件不断刷新,现在市面上也出现很多能够高速录像的手机,例如:

iPhone 6s在使用4k格式拍摄下,甚至可以使用135帧每秒的超高速拍摄功能。

Find5 也因其高强的硬件,在通过降低到480P之后甚至可以录制120帧每秒的视频。

当然,其实在手机上使用的高速录像并不成熟,因为受限于硬件和储存设备写入速度等等,拍摄效果总是不够理想。不过这是个好的开始,起码厂商开始重视人们对高速录像的需求,虽然这个需求量不是很大,但起码有……

你们可能以为高速录像除了让视频看上去更顺畅之外就没有作用了。其实现在我们看到很多的慢速播放视频都是由高速录像拍摄下来,然后再通过软件调慢帧数播放,就能表现出慢动作视频了。

上面XDA科技说过“肉眼在看超过24帧每秒的静态图片就会认为是连续动态视频”,所以你能拍摄到60帧每秒的视频,然后通过软件把每秒帧数调节到24帧左右,那么你在一秒钟内拍摄到的图像就能通过慢速播放成两秒钟,而且是连续的、不会卡顿的。如果你能拍摄90帧每秒的视频,那么你起码能把一秒钟拖慢到三秒的慢动作播放,以此类推。高速录像能拍摄到很多我们容易忽略的细节和精采的瞬间,通过慢动作播放视频,也会让视频更好玩有趣,这就是为什么越来越多厂商开始注重高速录像这个功能的原因。

VR眼镜帧数

只要显卡够强,帧数就能很高,只要帧数高画面就流畅。这就是为什么HTC Vive需要高配电脑才能玩得转的原因——首先显卡很好啊。[2]

通俗地说,60Hz,相当于我们的眼睛盯着一个人瞬间眨了60次眼;60fps,相当于我们的眼睛瞬间看了60个人。
帧数与刷新率的关系

经常可以看到一些VR眼镜标称自己的刷新率有多么多么的高,可以防头晕等,我告诉你,你可能被骗了,因为只把刷新率弄高了是不怎么管用的——在VR上,刷新率离开帧数就没啥卵意义了。

假设帧数是刷新率的1/2,那就是意味着显卡每两次向显示器输出的画面是用一幅画面。相反,如果帧数是刷新率的2倍,那么画面每改变两次,其中只有1次是被显卡发送并在显示器上显示的。这就意味着,高于刷新率的帧数都是无效帧数,对画面效果没有任何提升,反而可能导致画面异常。通俗来说,当你在体验HTC Vive时,你的PC主机(显卡)和VR头显(屏幕)都在翻同一本书。

显卡负责翻书页,翻得越快帧数就越高,传输给屏幕的画面就越多;屏幕负责快速浏览从显卡接收到的的书页,浏览得越快刷新率就越高。

所以,当两者加起来,才有了我们眼前的VR画面,也就是刷新率和帧数必须匹配,才可以获得流畅的VR游戏体验。
否则,显卡每秒帮你翻100页的书(每秒帧数100),而屏幕每秒只能浏览翻60页(刷新率为60Hz),那只能看到60页的画面,剩下的40页你根本没看到,白翻了。

对于VR来说,要想体验时不头晕,刷新率和帧数最少需要达到90大关才勉强能做到,而都达到120时,才可能不头晕。遗憾的是,现在的VR大多都在60上混,甚至有的帧数才30fps,所以头晕是一定的。

VR游戏建议帧数为90帧

帧数

PS VR称帧数可达120FPS

60FPS对于VR设备来说是远远不够的,因为这个帧数根本无法得到良好的VR体验。运行VR最好是120FPS,最低也得90FPS。


 

5、科技视频

 


 

6、参考资料

1、编辑教你学知识 帧数与刷新率的关系 网易[引用日期2016-05-20]

2、刷新率和帧数:如何影响VR体验? 搜狐[引用日期2016-04-21]
 
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