王孟祺／電影裡的視覺科學 一秒鐘120幀到底是什麼呢？

李安導演作品「比利林恩的中場戰事」，使用影壇從所未有的一秒鐘120幀、3D、4K方式錄製播映，相信看過的朋友都對影像栩栩如生、有如身臨其境而大受震撼。若您看過默片時代的電影，可能感覺人物動作都頓頓的，電影發明不過120年，進步神速。到底什麼是幀率？其中牽涉到那些視覺生理現象呢？

歷史上出現類似動畫的物品，是在伊朗發現5千年前的一個碗，環繞碗面繪製著有如動畫般動作接續的圖案，描述山羊躍向一棵樹，並吃掉樹葉。而中國的走馬燈大概是歷史最悠久的類動畫了，從秦漢時代就已經廣為流行。清末洋人引入的西洋鏡，開始與商業營利活動結合，但是真正創造巨大娛樂產業，令人深深著迷的卻是電影。

雖然我們知道，在我們眼前出現的人物，台詞、劇情，影像都是假的，我們卻深信他們的存在，不是我們眼睛業障重，由靜態圖片組成動態影像，可是有深奥的視覺神經與心理學理論，才能讓我們產生擬真的錯覺。

視覺暫留 讓圖片動起來

開始研究動畫原理的是比利時物理學家約瑟夫普拉圖（Josef plateau），他在1832年發明令人目眩神迷的費納奇鏡，是現代電影的雛形。如何讓靜止的影像活動起來，其實有賴兩種視知覺現象，其一為視覺暫留，其二為飛現像或似動現像「Phi phenomenon」。

我們都知道來自物體的光線刺激視網膜，產生訊號傳遞至大腦皮質，產生視覺，但是當光線刺激結束後，大腦的感知並沒有馬上結束，而會暫存下來。當暫存影像消失前，就出現第二幀畫面，我們就會感覺影像連續，而非閃爍跳動。

19世紀末法國廬米埃兄弟設計的老式電影放映機，開創了現代電影產業，首先將攝影機拍下的影像投射在大螢幕上，供眾人一起觀賞。

如果您看過「新天堂樂園」這部老片，您會知道這種老式電影放映師的工作是不斷的轉動影片捲軸，讓底片輪流通過幻燈投影機，轉得越快，每秒播放的片輻就越多，每秒播出的影片幀數我們就稱為幀率。根據發明家愛迪生研究，如果要不產生閃爍跳動，每秒幀率要在46幁以上。

似動現像也是一種錯視，1912年，馬克思韋特墨（Max Wertheimer）在一篇論文中提出，使用靜態圖片造成移動錯覺的理論。受測者觀看兩個接續出現的圖片，第一張圖片左邊有一條線，而第二張圖片則在右邊有一條線，這兩張圖片會快速呈現或停留幾秒讓觀者有時間觀看，然後要觀者描述他們看到什麼。

即使觀者看到的是兩個分開的線條，在綜合兩張圖片的時空訊息後，觀眾仍然會覺得這兩條線之間有東西移動的感覺，這個研究也啟發了「完形心理學」的發展。

視覺運動盲 無法看電影

但不是每個人都能精采的觀看電影。視覺性的運動盲「Akinetopsia」是一種大腦視覺區受損的罕見疾病，患者無法感知到運動，世界對他們來說，只是靜態圖象的連續出現，不要說看電影了，就算日常生活也會產生極大的障礙。例如想要倒水喝，只看的到水瓶、水杯、水，倒入水杯時卻看不到水流入杯中的連續影像，常常滿出水杯才有所察覺。

所以擁有好視力的您，要更加珍惜雙眼。

大腦 王孟祺 醫師公衛