如何用 60 幀播放 24 幀的視頻?

2021-01-15 愛否科技

當代生活，我們總是在追求更大的屏幕尺寸、更好的屏幕素質和更高的刷新率。目前來看，電視屏幕的刷新率已經從 4K 60 幀向 8K 120 幀過渡，手機也從 90 幀向 120 幀發展，最強的還是我們這些「打遊戲」的 PC 玩家，顯示器的刷新率已經是 144 起步，還要玩顯示器超頻。

但是和屏幕對應的則是影視內容幀率的增長停滯：視頻已經實現了 30 幀向 60 幀過渡，電視劇和電影還是維持在 24 幀的水平。

在這樣的情況下，我們可以通過自給自足的方式實現視頻的補幀。

什麼是補幀？

其實不管是 PC 上的補幀、PR 裡的光流法渲染、還是電視上的 MEMC 動態補償，本質上都是通過計算畫面中像素的運動軌跡，再依靠插幀的方式進行補幀。

在一段影片當中，一個物體的運動軌跡是相對固定的，因此通過算法可以很容易地算出兩幀畫面中物體的運動軌跡，在兩幀運動軌跡的中間加入模擬的運動軌跡幀，實現插幀效果。通過這樣的手段能夠實現 30 變 60 及以上的幀率，並且能夠減少畫面的拖影，讓視頻看起來更加乾淨清晰。

但是問題是這樣簡單的補幀會出現很多問題：例如會加大顯卡的壓力，帶來散熱和功耗的壓力；有可能會出現畫面物體的撕裂；物體邊緣由於像素運動是「從無到有」，因此可能會出現連續性方面問題，這被稱之為塊效應；無法很好地解決前有遮擋的運動物體的運動軌跡補幀。

因此現階段最先進的補幀方案是通過 AI 計算的方式進行補幀，請注意這裡的 AI 不是噱頭，而是真的通過 AI 卷積神經網絡計算的方式。

首先，要餵給 AI 大量的已有影像資料，通過機器學習的方式使 AI 訓練出一個叫做「卷積核」的東西，這個卷積核是一個函數，輸入畫面到輸出畫面的變化就是由這個卷積核加權平均後決定的。

卷積核有點像一個「超級濾鏡」，通過這個卷積核計算的視頻能夠實現更加清晰和智能的補幀。

這種 AI 補幀能夠實現遠勝於傳統運動補幀算出來的視頻效果，在上海交大開源的 DAIN（Depth-Aware Video Frame Interpolation） 插幀算法中，已經可以實現自動識別景深來輔助插幀，這樣幾乎完全解決了由於遮擋帶來的畫面 BUG。

圖片來源：極客灣視頻

但是相對來說這種補幀方式實現的成本也非常高：由於需要 CUDA 的幫助才能計算，因此必須要有一塊英偉達顯卡，AI 計算非常吃顯卡性能（尤其是顯存），所以這塊顯卡的水平還不能太差；非常花時間，以小時或者天為單位來實現優化。

多說一句，這種 AI 計算的方式不但可以用來插幀，還可以用來提升畫質，實現 480P 變 4K 的神奇操作。2019 年上映的電影《決勝時刻》中的開國大典就是根據從俄羅斯買回來的原片經過 AI 算法進行了修復後，實現了「膠片變 4K」的神奇效果。

如何實現補幀？

目前補幀操作主要還是在電視和 PC 上實現，電視主要依靠 MEMC 晶片進行運動補幀，通常在電視的設置裡，在這裡就不過多介紹了。這裡主要介紹一下 PC 的補幀方式。

AMD 顯卡

如果你是 AMD 顯卡，那麼你可以直接使用 AMD 官方的「AMD Fluid Motion video」功能搭配 Potplayer 播放器來完成插幀。

· 要有一張 GNC 或者 Vega 架構的 AMD 顯卡，並下載最新的 AMD 驅動。

· 打開「AMD Fluid Motion video」功能。

· 下載 Bluesky Frame Rate Converter，安裝完成後點擊「Enable AFM Support」。

· 在 Potplayer 中的「選項 - 濾鏡 - 全局優先濾鏡 - 添加系統濾鏡」選擇「Enable AFM Support」濾鏡，並強制使用。

這樣就完成了設置，新視頻就完成了視頻補幀，實測效果還可以吧。

NVIDIA 顯卡

如果你是 Nvidia 顯卡，可以選擇 SVP 或者是 DmitriRender 搭配 Potplayer 或者 MPC-HC 播放器使用。

SVP 已經是知名的老牌 PC 插幀軟體了，大家可以在其官網上選擇對應的版本進行下載，Windows、Mac、Linux 都有支持，官方教程也比較清楚。

缺點是收費（比較貴）、比較吃系統資源（尤其是顯卡），而且在我的 1050TI 筆記本上經常出現音畫不同步的情況。

DmitriRender 是一款新興的視頻插幀軟體，相較於 SVP 比較節省系統資源，收費也更便宜。使用方式同樣也是下載後添加濾鏡。

這兩種方式 AMD 顯卡和核顯都可以用，不過 AMD 更推薦上面的原生方案，核顯可能會出現資源不夠的情況。

特別提醒

插幀軟體通常會有電影和動漫兩種方案。

這是由於動畫通常不是一幀一張畫面的，而是「一拍二」或者「一拍三」，就是一張畫用兩幀或者三幀畫面，也就是說「12 張圖構成 24 幀」或者是「8 張圖構成 24 幀」，剩下的部分由觀眾「腦補」而成（人體神奇的大腦和視覺系統）。

庵野秀明的「一拍三」變「一拍一」

這被稱作「關鍵幀動畫」，由手塚治虫提出。這樣做主要是可以在不降低動畫質量的前提下， 減輕動畫原畫的壓力，但是會給插幀軟體帶來困擾……

此外「隔行掃描」的視頻是無法進行插幀的，不過現在隔行掃描的視頻已經基本沒有了，所以影響不大。

目前來看，體驗出色的補幀視頻能夠相當程度上提升視頻的觀看體驗，這點相信看過李安最近幾部電影的都應該有所感覺。但是目前的民用補幀技術還相對比較落後，我還是非常期待 AI 補幀能夠達到正常用戶使用水平的那天。

一個更加流暢的世界。

撰文 / 愷倫

編輯 / 愷倫

責任編輯 / 愷倫

文中部分圖片來源於網絡

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