顯示器睇電影點解鏡頭一窒一窒?24fps、3:2 pulldown 同更新率倍數排查指南
重點摘要
電影每秒只有二十四幀,六十赫茲顯示器要以三比二方式不平均重複幀數,鏡頭橫移便出現規律窒動,改用二十四倍數更新率可令節奏回復均勻。
睇電影嗰陣,鏡頭慢慢橫移過一排建築物或者一片風景,畫面忽然一下順、一下停,好似被人輕輕拉住咁,一格格咁向前跳。暫停又無事,倒帶再睇同一段,窒的位置幾乎一樣,打機嗰陣又完全唔窒。呢種有規律、會重複出現的窒,好大機會唔係顯示卡唔夠力,亦唔係網絡問題,而係電影本身的幀率同顯示器更新率對唔上。本文要講清的機制,叫做三比二拉伸,英文叫三比二 pulldown。明白佢點樣將二十四幀分配去六十格,後面診斷先唔會行錯方向,唔會亂換線材、亂更新驅動、亂開一堆平滑功能。
機制一:電影點解只有二十四幀
電影同劇集慣用每秒二十四幀,即係每一秒畫面只換二十四次,每一幀理論上停留約四十分之一秒。呢個幀率來自電影膠片時代的傳統,後來成為一種視覺語言:二十四幀的動態帶有一種輕微的跳格感同動態模糊,觀眾睇落會覺得係電影,而唔係電視直播或者電子遊戲。重點係,二十四幀本身已經好低,遠低過遊戲常見的六十幀或者更高。播放電影嗰陣,系統的任務唔係要生出更多幀,而係要將原有的二十四幀,忠實地、節奏均勻地呈現出嚟。
顯示器更新率講的是另一回事。更新率用赫茲計算,每秒六十赫茲即係顯示器每秒刷新六十次,每次刷新叫做一格。六十赫茲顯示器每秒有六十格要填,電影每秒只提供二十四幀,中間差咗三十六格。呢三十六格唔可以留空,顯示器必須用重複舊幀的方式填滿。問題就出喺點樣填:填得平均,節奏就均勻;填得唔平均,節奏就亂。
機制二:三比二拉伸點樣填滿六十格
六十除以二十四等於二點五,唔係整數。意思即係,如果每幀平均重複二點五次,根本做唔到,因為一幀唔可以顯示半次。實際做法係將四幀分為一組,依次重複顯示兩次、三次、兩次、三次,合共十格,對應四幀。跟住下一組四幀又重複同一個模式。呢個就係經典的三比二拉伸,有時亦寫成二比三拉伸,視乎由邊一幀開始數,兩種寫法講的是同一個模式,唔好當成兩種唔同技術。
結果好直接:重複兩次的幀,停留時間較短;重複三次的幀,停留時間較長。鏡頭靜止嗰陣,觀眾未必察覺,因為畫面內容無變;鏡頭橫移嗰陣,物體應該以均速移動,但實際上係行兩步、停耐少少、再行三步、停短少少,節奏不斷輕微改變,肉眼就覺得一窒一窒。呢種窒英文叫 judder,佢的最大特徵係有規律:同一段橫移鏡頭,每次睇,窒的位置同節奏都大致相同。隨機卡頓、成個系統一齊窒、播到邊都窒,嗰啲唔係呢種窒,診斷方向完全唔同。
機制三:整除就均勻,唔整除就唔平均
判準其實好簡單:用顯示器更新率除以內容幀率,整除就代表每幀重複次數一樣,節奏均勻;唔整除就代表重複次數唔一樣,節奏唔平均。下面張表將常見組合一次講清。
| 內容幀率 | 顯示器更新率 | 每幀重複次數 | 節奏 |
|---|---|---|---|
| 二十四幀 | 六十赫茲 | 兩次、三次交替 | 唔平均,出現三比二窒動 |
| 二十四幀 | 一百二十赫茲 | 每幀五次 | 均勻,稱為五比五 |
| 二十四幀 | 一百四十四赫茲 | 每幀六次 | 均勻 |
| 二十四幀 | 四十八赫茲 | 每幀兩次 | 均勻,個別電視同顯示器的二十四幀模式 |
| 二十四幀 | 七十二赫茲 | 每幀三次 | 均勻,個別電視同顯示器的二十四幀模式 |
| 二十四幀 | 二百四十赫茲 | 每幀十次 | 均勻 |
| 二十四幀 | 一百六十五赫茲 | 唔整除 | 唔平均,赫茲高唔等於自動均勻 |
| 二十四幀 | 一百八十赫茲 | 七點五次,唔整除 | 唔平均 |
| 二十五幀 | 六十赫茲 | 唔整除,六十除以二十五等於二點四 | 唔平均,同樣有不平均重複 |
| 三十幀 | 六十赫茲 | 每幀兩次 | 均勻 |
一百二十赫茲除以二十四等於五,每幀顯示五次,停留時間全部一樣,橫移節奏回復均勻。一百四十四赫茲除以二十四等於六,每幀顯示六次,同樣均勻。四十八赫茲同七十二赫茲亦係同一道理,只係部分電視或者顯示器先會喺偵測到二十四幀訊號之後自動切換過去,電腦顯示器未必有呢個自動切換功能,個人電腦用家多數要手動將輸出更新率設為二十四的倍數,或者用播放器同顯示卡提供的幀率匹配功能,前提係相關軟硬件有提供呢個功能。
必須講明一個界限:重複顯示只係消除不平均造成的窒,唔會令電影變順滑。二十四幀本身的低幀率動態仍然存在,快速橫移嗰陣,畫面仍然會有低幀率固有的跳格感同動態模糊。嗰個係電影原貌,唔係故障。要求睇戲要好似六十幀遊戲咁順,本身就係誤解,後面誤區段會再講。
機制四:重複顯示同插幀係兩回事
好多電視同播放器提供一種叫做動態平滑的功能,英文叫 frame interpolation 或者 motion smoothing,俗稱去窒動平滑。佢的做法同重複顯示完全唔同:重複顯示唔改內容,只係將原有幀顯示多幾次;插幀係憑空估算原本無的中間幀,再插入去,令每秒幀數表面上變多,動態睇落更順。
插幀的代價亦好清楚。第一,佢改變咗電影原貌,動態變得過分順滑,好似電視劇棚拍的感覺,英文俗稱肥皂劇效應。第二,估算可能出錯,快速移動物體邊緣可能出現殘影或者光暈,複雜場景尤其明顯。追求導演原意的做法,應該係用倍數更新率做均勻重複,而唔係開插幀。插幀唔係錯,佢係一種個人觀感選擇,但讀者必須知道自己揀緊乜,唔好將插幀當成修復窒動的唯一方法,亦唔好將重複顯示同插幀撈埋一齊講。
診斷順序:跟足六步,唔好跳步
診斷原則同其他顯示問題一樣:一次只改一個變數,改完記低有變定無變,唔好一次過改晒所有設定。
第一步,先分邊種窒。鏡頭橫移嗰陣有規律地一窒一窒,而且只喺睇片嗰陣出現,打機唔窒,指向幀率同更新率不匹配。隨機卡頓、成個系統一齊窒、打機都窒,就唔係本篇問題,要諗其他層,例如遊戲幀率大跌的排查、著色器編譯卡頓、硬件解碼問題,唔好硬套本篇結論。
第二步,查內容幀率。喺播放器資訊或者統計頁面確認而家播緊的內容係咪二十四幀。好多播放器可以顯示當前幀率,睇清楚先好下判斷。部分串流平台的劇集或者綜藝並非二十四幀,可能係二十五幀、三十幀甚至六十幀,診斷之前必須先確認,唔好預設所有戲都係二十四幀。
第三步,查顯示器當刻更新率。去系統顯示設定或者進階顯示設定,睇實際輸出係幾多赫茲。注意,筆電或者顯示器可能因為省電模式或者動態更新率功能自動改變赫茲,設定頁面顯示的數字未必等於你以為的數字,要睇當刻實際值。
第四步,做除法。用更新率除以內容幀率,整除代表節奏均勻,唔整除代表懷疑三比二窒動。呢步係全篇最關鍵的判準,唔好憑感覺估,要實際計一次。
第五步,對照測試。同一段橫移鏡頭,分別用六十赫茲同一百二十赫茲或者一百四十四赫茲輸出睇一次,比較窒感有無消失或者減輕。再試開同關播放器或者電視的動態平滑,比較均勻重複同插幀的觀感分別,確認自己分得清兩者。
第六步,排除法。如果換晒更新率都仲窒,就要檢查其他層:解碼方面,睇下硬件解碼設定同瀏覽器硬件加速有無問題;串流方面,睇下係咪網絡問題導致降質或者緩衝;雙屏方面,睇下另一隻顯示器的更新率有無干擾。換更新率無改善,本身就係重要線索,代表兇手可能唔喺幀率分配層。
邊界情況:幾種容易諗錯的場景
第一,遊戲用的可變更新率機制,唔好直接套用去睇片。遊戲可變更新率係顯示器跟住顯示卡交幀的節奏走,影片播放多數經桌面合成以固定節奏輸出,兩條路徑唔同。本文唔會斷言開咗遊戲同步功能就可以解決睇片窒動,讀者亦唔好咁樣理解。如果有人話開某個同步功能就搞掂睇片窒動,嗰個講法需要再驗證,唔可以直接當成結論。
第二,赫茲愈高唔等於自動無窒動。一百六十五赫茲除以二十四唔整除,一百八十赫茲除以二十四等於七點五,同樣唔整除,兩者對二十四幀電影嚟講,節奏都唔會好似一百二十赫茲或者一百四十四赫茲咁均勻。買電競顯示器嗰陣,唔好只睇赫茲數字愈大愈好,要睇下個數字係咪二十四的倍數。
第三,就算節奏完全均勻,二十四幀電影快速橫移仍然會有低幀率固有的跳格感。呢個唔係故障,唔需要修,亦修唔到,除非用插幀改變原貌。接受電影原貌,同分辨故障,係兩回事。
第四,商業影片常見每秒二十三點九七六幀,呢個係舊式電視制式遺留的輕微減速,同二十四幀在拉伸邏輯上係同一回事。讀者喺播放器見到二十三點九七六,唔使驚訝,亦唔使當成另一種問題,照用二十四幀的判準就可以。
常見誤區:逐一拆解
誤區一,睇戲窒等於顯示卡唔夠力。錯。二十四幀播放的運算負載極低,窒多數係節奏分配問題,唔係算力問題。顯示卡跑得動高幀率遊戲,自然跑得動二十四幀電影,兩者負載根本唔同層次。
誤區二,開插幀就等於修好。錯。插幀改變原貌,而且可能引入估算錯誤的殘影同光暈。追求原貌應該揀倍數更新率重複,而唔係插幀。插幀係觀感選擇,唔係修復。
誤區三,赫茲愈高愈順,一百六十五赫茲一定好過一百二十赫茲睇戲。錯。對二十四幀嚟講,一百二十赫茲每幀五次同埋一百四十四赫茲每幀六次,節奏均勻;一百六十五赫茲反而唔整除。睇戲要睇倍數,唔係睇赫茲大細。
誤區四,換條線或者換驅動就解決。錯。三比二窒動同線材頻寬、驅動版本無關,亂換硬件只會浪費時間,仲可能引入新問題。診斷要對準層次,線材同驅動歸線材同驅動的層,幀率分配歸幀率分配的層。
誤區五,所有窒都係窒動。錯。遊戲卡頓、解碼掉幀、網絡緩衝各有唔同節奏同成因,見診斷第一步。將所有窒撈埋一齊,會令人用錯方法,愈醫愈亂。
常見問題
問:點解同一段戲,喺電視睇唔窒,喺電腦顯示器睇就窒?
答:因為兩邊的更新率處理可能唔同。部分電視偵測到二十四幀訊號之後會自動切換去四十八赫茲或者七十二赫茲,節奏均勻;電腦顯示器多數維持固定輸出,例如六十赫茲,就會出現三比二拉伸。比較嗰陣要先查兩邊當刻的實際更新率,唔好只比較牌子。
問:改去一百二十赫茲之後,電影會唔會變得好似遊戲咁順?
答:唔會。改去倍數更新率只係令每幀停留時間一致,消除不平均造成的窒動,電影本身仍然係二十四幀,低幀率動態同跳格感仍然存在。變順滑要靠插幀,但插幀會改變原貌,兩者要分清楚。
問:二十五幀內容喺六十赫茲顯示器上面會點?
答:同樣唔整除。六十除以二十五等於二點四,每幀重複次數唔平均,一樣會有不平均重複造成的節奏唔均勻。判準同二十四幀一樣:除得盡先均勻,除唔盡就懷疑節奏問題。
問:開咗遊戲同步功能,睇片窒動會唔會自動消失?
答:唔好咁樣假設。遊戲同步機制同影片播放路徑唔同,影片多數經桌面合成固定節奏輸出。本文唔會將遊戲同步功能寫成睇片窒動的解藥,診斷應該跟返上面六步,先確認幀率同更新率的倍數關係。
問:插幀開到最強係咪最好?
答:唔係。插幀愈強,估算錯誤的殘影同光暈愈容易出現,而且電影原貌改變得愈多。鍾意順滑觀感的用家可以自己試,但要知道自己揀緊觀感取捨,唔係修復故障。
問:點解換咗顯示器之後,睇戲窒動反而明顯咗?
答:先查新顯示器的當刻更新率係咪二十四的倍數。舊顯示器可能本身用緊倍數更新率或者自動切換模式,新顯示器可能預設六十赫茲,倍數關係一變,窒動就會出現或者變明顯。比較新舊顯示器嗰陣,更新率設定係第一個要查的變數。
送檢前記低咩
如果跟足上面六步都分唔到,或者各層對照完仍然有疑問,送檢之前記低幾項資料,會幫到檢測好多:內容幀率係幾多,當刻顯示器更新率係幾多,除法結果係咪整除,六十赫茲同倍數更新率對照有無分別,動態平滑開同關的觀感分別,換更新率之後仲窒唔窒。記低呢啲資料,檢測嗰陣就唔使由頭估。
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