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【影音競技場】23.976p vs. 24p:兩者原來相差 0.1%? 奇特小數幀率的由來

2021年06月25日

電影最常用的幀率就是 24p,也就是影片每秒有 24 格影像。不過有使用相機拍片的朋友,可能都有留意到,相機的影片設置裡面,不同解像度配搭的幀率除了 24p,有時還有 23.976p 這個奇怪的小數點幀率,究竟兩者有甚麼分別?後者的來源又是甚麼?

相機的影片設置裡面,不同解像度配搭的幀率除了 24p,有時還有 23.976p 這個奇怪的小數點幀率,究竟兩者有甚麼分別?後者的來源又是甚麼?

彩色廣播引入 NTSC 制式登場

除了 23.976p 之外,其實還有另外一個對應的奇特小數幀率 29.97p /29.97Hz,而 23.976p 就源自後者。在以往模擬廣播的年代主要有 NTSC 和 PAL 兩種制式,前者採用的 30p 幀率實際上就是 29.97p。在黑白電視時期只有亮度(Luminance / Luma)相關資訊的情況之下,一直使用的 30p 其實沒有問題。不過在後來引入彩色廣播的時候,在大氣電波廣播可用的 4.5MHz 頻率內,原有的黑白畫面和聲音廣播訊號之間再加插入色彩(Chrominance / Chroma)資訊的時候就會出現干擾的問題。而解決的方法很簡單(不過中間牽涉到的原理和技術比較複雜,這裡就不贅述),就是將幀率由 30p 壓縮 0.1%,變成 30 ÷ 1.001 ≈ 29.97p,就可以大大減少明度(畫面)、色度 / 色彩以及聲音之間的干擾。

延伸閱讀:

▸ 【SPILL 百科】幀率(Frame Rate):每秒顯示影像格數 電影感、流暢度、畫面閃爍都有關?

相機的影片設置裡面,不同解像度配搭的幀率除了 24p,有時還有 23.976p 這個奇怪的小數點幀率,究竟兩者有甚麼分別?後者的來源又是甚麼?
在部分數碼相機的攝錄設定裡面,全高清、4K 甚至 8K 都可以找到配搭 23.976p / 23.98p、29.97p、59.94p 這些奇特的小數點幀率。

相機的影片設置裡面,不同解像度配搭的幀率除了 24p,有時還有 23.976p 這個奇怪的小數點幀率,究竟兩者有甚麼分別?後者的來源又是甚麼?
NTSC 彩色廣播的訊號裡面就包括了明度(Luminance)的畫面訊號、色度(Chromas)的色彩訊號,以及最尾部分的聲音訊號,而 29.97p 就是在加入色度訊號時避免干擾而出現。

相差 0.1% 來源於 29.97p

世界上第一部彩色電視在 1953 年問世,而 NTSC 制式也是在同年確立,當時的設計已經考慮到向後兼容的問題。而通過特別組合的明度(畫面)+ 色度(色彩)+ 聲音的訊號設計,就讓彩色數碼廣播如果傳送到黑白電視的時候,依然可以過濾掉色彩,播放到正常的黑白畫面和聲音,可說相當巧妙。而電影的 24p 和電視的 30p 之間也有一個巧妙的 3:2 Pull Down 按比例轉換方法,於是與 29.97p 對應的,24p 也縮減 0.1% 就變成了 23.976p,讓電影方便在 NTSC 制式之下廣播,此外還有 60p 對應的 59.94p,組成了一系列小數幀率。(至於 PAL 制式方面就沒有這種情況,25p、50p 所說的真的是 25 FPS 和 50 FPS)。而這些因為廣播需要、技術限制而出現的小數幀率也一直沿用至今,所以在很多器材,尤其是比較專業的相機、攝錄機上面仍可找到這些幀率。

相機的影片設置裡面,不同解像度配搭的幀率除了 24p,有時還有 23.976p 這個奇怪的小數點幀率,究竟兩者有甚麼分別?後者的來源又是甚麼?
24p 轉換 25p 通常只是重覆一幀畫面來實現,而轉換 30p 就用到 3:2 Pull Down 的方法,將 24p 每 4 組畫面「撐大」成為 5 組畫面,「4 × 6 = 24」→「4 × 5 = 30」的方式來達成。

相機的影片設置裡面,不同解像度配搭的幀率除了 24p,有時還有 23.976p 這個奇怪的小數點幀率,究竟兩者有甚麼分別?後者的來源又是甚麼?
主要在北美、日本等地使用的 NTSC 制式就採用了這種奇特的小數幀率,不過在數碼廣播、數碼影片的年代,NTSC 和 PAL 的制式都已經變得不太重要。

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