了解幀頻和刷新率–術(shù)語(yǔ)的起源，它們的不同之處以及如何為受眾群體選擇理想的幀頻。
在Epiphan的支持部門(mén)中，我們經(jīng)常與客戶討論幀頻和刷新率之間的差異。 在討論我們的產(chǎn)品與各種視頻信號(hào)的兼容性時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)這種情況，但是不幸的是，如果術(shù)語(yǔ)使用不當(dāng)或可互換使用，有時(shí)會(huì)引起客戶和Epiphan支持人員的困惑。 今天，我想澄清一個(gè)謎，并解釋這兩個(gè)相似但截然不同的術(shù)語(yǔ)之間的區(qū)別。
兩者之間的混淆是每秒可理解的幀–刷新率和幀率均指每秒顯示靜止幀的次數(shù)。 例如，每秒60 Hz的信號(hào)和每秒60 fps的視頻均由60張靜止圖像組成。
但是刷新率和幀率實(shí)際上并不是一回事！ 刷新率適用于視頻信號(hào)，例如HDMI，VGA，DVI等，而幀率適用于編碼的視頻記錄，例如AVI文件或直播的視頻。
刷新率：開(kāi)始
要了解這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)之間的區(qū)別，我們首先需要查看“刷新率”，它是在陰極射線管（CRT）計(jì)算機(jī)監(jiān)視器/電視機(jī)旁邊產(chǎn)生的。 CRT監(jiān)視器由玻璃顯像管組成，該顯像管的一側(cè)是熒光屏，背面是電子槍。 CRT監(jiān)視器的刷新電子槍向屏幕發(fā)射光束，并點(diǎn)亮熒光粉。該槍逐行在屏幕上移動(dòng)/掃描，以創(chuàng)建一個(gè)完整的圖像或一幀。每秒繪制此靜止圖像的次數(shù)稱為刷新率，以赫茲（Hz）為單位。
一旦電子槍擊中底部，它就會(huì)關(guān)閉，一直回到左上角，然后再次啟動(dòng)。刷新之間的這種暫停稱為“消隱間隔”。當(dāng)您發(fā)現(xiàn)CRT顯示器“閃爍”時(shí)，您實(shí)際上注意到的是刷新率明顯較低，實(shí)際上如此之低，以至于您的眼睛現(xiàn)在可以注意到刷新之間的消隱間隔。至少80赫茲的刷新率通常會(huì)產(chǎn)生較少的閃爍。
液晶顯示器（LCD）的工作原理與CRT顯示器不同。每次刷新圖像后，LCD不會(huì)空白，而是簡(jiǎn)單地重新配置其液體結(jié)構(gòu)以顯示每個(gè)連續(xù)的圖像，無(wú)論輸入信號(hào)的刷新率如何，LCD都會(huì)發(fā)出穩(wěn)定的亮度。
刷新率對(duì)事件很重要，因?yàn)橹付ǖ乃⑿侣蕰?huì)影響現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)的編碼過(guò)程。但在此之前，我首先要澄清編碼信號(hào)的幀速率與原始信號(hào)的刷新速率之間的詳細(xì)區(qū)別。
幀頻：編碼的優(yōu)勢(shì)
編碼視頻在本質(zhì)上與原始視頻信號(hào)完全不同，它無(wú)需考慮任何現(xiàn)實(shí)世界中的問(wèn)題，例如電子槍。
考慮不使用壓縮對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼。例如，原始1080p 60 fps信號(hào)最終將具有以下總比特率：
垂直分辨率×水平分辨率×每秒幀數(shù)×每像素位數(shù)
= 1920×1080×60×24
=每秒2,985,984,000比特
…或大約每秒356 MB。
這樣一來(lái)，總計(jì)就很快了，一分鐘的未壓縮視頻將近21 GB！顯然，這在任何時(shí)間段內(nèi)都是不合理的，并且在將視頻流傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)上時(shí)肯定是不可行的！但是，通過(guò)使用編碼和壓縮，該視頻將以每秒1.5兆字節(jié)（?12000 kbps）的速度保持出色的質(zhì)量。
為了實(shí)現(xiàn)這種數(shù)據(jù)大小的減小，編碼視頻需要允許壓縮和減小的色彩空間。 （使用編碼硬件或軟件來(lái)完成此任務(wù)，例如Epiphan的現(xiàn)場(chǎng)制作編碼器Pearl2）。例如，將顏色空間從RGB24更改為YUV420會(huì)將每個(gè)像素的有效位從24修剪為12。
編碼過(guò)程完成后，結(jié)果數(shù)據(jù)將減少硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上的錄制大小以及流式傳輸時(shí)所需的帶寬。
越多的幀并不總是更好！
在捕獲和編碼原始視頻信號(hào)時(shí)，結(jié)果輸出中的幀頻不一定會(huì)與信號(hào)的初始刷新率匹配。 Epiphan的捕獲（和流式傳輸/記錄）產(chǎn)品（例如AV.io HD）幾乎可以接收任何標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)，但是由于USB 3.0輸出電纜的帶寬限制，所得的編碼信號(hào)可能具有較低的幀頻。例如，我們的捕獲卡可以接收1080p 120hz HDMI信號(hào)，但是您可能無(wú)法從中捕獲120幀，只可以接受60 fps速率。
每秒多少幀就足夠了？較高的幀速率并不總是更好。僅僅因?yàn)槟男盘?hào)以60hz的頻率輸入并不意味著您的錄制或流媒體需要60 fps的信號(hào)-這取決于內(nèi)容的性質(zhì)。
電影是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。電影的典型幀速率僅為24 fps，大多數(shù)藍(lán)光電影（家庭影院的最新標(biāo)準(zhǔn)）均以該幀速率顯示。有趣的是，電影行業(yè)目前正在測(cè)試更高的幀速率。彼得·杰克遜（Peter Jackson）的《霍比特人：意外之旅》是第一部以48幀/秒的速度拍攝的電影，評(píng)論家和觀眾對(duì)此評(píng)論不一。
許多電影觀眾聲稱，從標(biāo)準(zhǔn)的24 fps跳到48 fps的提升，使鏡頭感覺(jué)過(guò)于逼真，從而破壞了人們難以置信的懸念。對(duì)于電影（因此也適用于以與電影中角色移動(dòng)相同的速度發(fā)生的任何動(dòng)作），這種較低的24 fps幀速率是更可取的，并且是我們每天在DVD上觀看電影時(shí)看到的黃金標(biāo)準(zhǔn)和藍(lán)光。
在幾乎沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的媒體（如演示中的幻燈片）的情況下，可以看到理想的低幀速率的另一個(gè)示例。如果幻燈片或圖像是唯一顯示的內(nèi)容形式，則以30 fps和以10 fps的進(jìn)行編碼之間沒(méi)有明顯的區(qū)別，因?yàn)檎麄€(gè)圖像每隔幾分鐘或幾秒鐘僅更改一次，其余時(shí)間僅更改一次每幀與上一幀完全相同。如果不影響觀看者的體驗(yàn)，則選擇較低的幀速率可以幫助減少寶貴的帶寬，文件大小存儲(chǔ)和CPU使用率。
較高的幀速率（例如60 fps）最適合以高速度更改的視覺(jué)媒體，在這種情況下，您需要盡可能精確地查看每個(gè)細(xì)節(jié)。想想快節(jié)奏的運(yùn)動(dòng)，例如足球或動(dòng)感十足的視頻游戲，在這兩種情況下，以更高的幀頻進(jìn)行編碼可確保觀看者永遠(yuǎn)不會(huì)錯(cuò)過(guò)片刻。
結(jié)論…
這樣就可以了–幀頻和刷新率；這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)均指每秒顯示的靜止圖像數(shù)量，但從根本上說(shuō)是彼此不同的。刷新率源自CRT監(jiān)視器的出現(xiàn)，是指每秒來(lái)自原始視頻信號(hào)的圖像，而幀速率專門(mén)涉及編碼的視頻信號(hào)，可以根據(jù)捕獲內(nèi)容的性質(zhì)將其設(shè)置為每秒不同的速率。