第13期
大家還記得前年的一部電影《比利●林恩的中場戰事》嗎？這部由李安執導的電影，有一項裡程碑式的技術：120幀的畫面。
高幀率帶給電影的不僅僅是清晰度，更多的是鏡頭橫掃時候的臨場感和真實感，電影狂熱分子更是號稱120幀的技術會是電影界的一場技術革命。
你可能會問：「什麼叫做120幀？」
不知大家有沒有見過老式膠片電影的放映，如果你是80後，你應該並沒有錯過。
人工拖動膠片，使每一張膠片在放映畫面連續播放。一場完整的電影其實是很多張連續膠片的連續播放，只是膠片切換的速度很快，快到人眼都無法識別它其實是一幅幅單獨的圖片。
隨著科技的進步，現在我們已經很少使用膠片電影了，然而放映原理其實並沒有改變。現在的電影或者視頻，原理上來說也是一張張圖片的連續播放。
視頻中的一張圖片可以稱之為一「幀」，幀率（Frame Rate）顧名思義為幀的速率，指的是圖片連續播放的速率。
幀率的單位是Fps（Frame per Second），以每秒可以播放多少張圖片作為衡量標準。
前文提到的120幀（fps）指的就是幀率的概念，即每秒播放120張圖片。
每一幀圖像處理的時間，不考慮各階段延時及Blanking的過程，幀周期內有兩部分主要操作的時間消耗，包括「曝光時間」和「讀圖時間」。
像素點需要感應到光線才能成像，這個過程稱之為曝光。曝光時間也稱作快門時間，是像素點曝光感應光線的時間長短。曝光時間長，像素點可以吸收到更多的光線，圖像也會比較亮；曝光時間短，像素點吸收的光線較少，圖像也會比較暗。
像素點曝光完成後，需要進行電荷收集轉換成電壓，信號模數處理，通過增益及簡易DSP處理，進而圖像輸出等一系列操作稱之為「讀圖時間」。
像這種曝光時間和讀圖時間以先後順序發生，通常稱之為「非重疊模式（non-over lapped）」，我們手機攝像頭上的感光晶片通常採用這種模式。
產生一幀圖像需要的時間，稱之為幀周期(Frame Period)，振周期=1/幀率。如果用算式表達，則：幀周期>曝光時間＋讀圖時間。
由於使用場景的千差萬別，比如黑夜和白天，陰雨和晴天，攝像頭需要根據不同環境的光照程度來自動調節曝光時間，亮度高的環境曝光時間調得低一些，亮度低的環境曝光時間調得高一些，這個過程稱之為AE自動曝光（auto exposure），就像人類通過調節瞳孔的大小來適應不同的環境亮度。
由於曝光時間隨時隨刻都在調節，存在不確定性，幀周期以曝光時間來計算並不容易，而是通過像素點消耗的時間來計算，我們來看看具體的計算方法：
第七期技術科普【上電時序】中有介紹過，每款晶片內部都有一個PLL鎖相環，通過加減乘除等一系列運算，產生供像素點處理的時鐘，這個時鐘仿佛是軍訓時候的口令「一二一」給每個像素點打著節拍。
現在幀率計算的時候就會用到這個給像素點打節拍的時鐘（Pixel_CLK），單位為Pixels/Second，即每秒鐘能處理傳輸多少個像素點，也可以稱之為像素點處理頻率。
我們通常所說的像素大小指的是有效像素區域（Active Pixel），它是晶片中具有感光能力的像素點，我們可以稱之為晶片的「有效耕地」。
但其實一幀圖片的大小並不僅限於有效耕地，還有部分不感光的部分，由H-Blanking和V-Blanking組成，這兩個概念事實上是參數設置中虛擬的尺寸，可以通過參數設置增大減小。
一幀的圖片總長為Line_Length，總寬為Frame_Length，
Line_Length= 有效像素長度+ H-Blanking
Frame_Length= 有效像素寬度 + V-Blanking
一幀圖像的總像素點數=Line_Length * Frame_Length
幀率（frame/second）=像素點處理頻率（pixels/second）/每一幀含有總像素點數（pixels/frame）
= Pixel_CLK/(Line_Length * Frame_Length)
先來感受下幀率快慢的區別
一般來說，當幀率為24fps以下時，人眼比較容易感覺出視頻中的拖影。24fps以上作為預覽相對已經夠用，常規的晶片滿幀率都能到30fps，既然幀率已經夠用，那為什麼人們還是不斷地在追求高幀率呢？那是因為隨著幀率的增加，手機端可以做其他各類的應用，比較典型的有以下兩種。
暗態噪點是圖像好壞的一個重要考量指標，第三期技術科普【信噪比】中提到過，如果圖像是張美女臉，那噪聲多的臉就仿佛是臉上長滿了雀斑和痘痘，自然影響美感，每一位女生都希望自己的臉部皮膚像嬰兒般潔白無瑕疵。
多幀去噪相當於給皮膚「去斑卻痘」的過程，把右邊噪聲多的圖片中的噪聲抹去，變成像左圖一樣通透純淨的圖像。
像右圖中的麻點樣噪聲多半都是隨機噪聲。通常連拍的兩張以上的圖片信息，可以有效地區分出其中的有效信號和隨機噪聲，可以將有效信號保留並把隨機噪聲剔除掉，形成一張相對通透純淨的圖片。
2018年的世界盃已經宣告結束，熟悉世界盃的你，一定對慢動作回放不會太陌生，每一個進球或犯規都會以各角度拍攝，慢動作回放的方式呈現給觀眾。
當然世界盃的慢動作回放得益於先進的拍攝裝備，而目前手機上也開始擁有慢動作回放的功能，通常需要用到高幀率圖像(一般需要大於480幀/s)，存儲在手機緩存內，然後延長原視頻播放時間，以一幀一幀逐步輸出，構成每一幀圖像的慢鏡頭回放。
C部門-實習記者丨Echo 排版編輯丨杜杜羊
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