24 FPS và những điều chắc chắn bạn chưa biết về tiêu chuẩn điện ảnh đã tồn tại gần 1 thế kỷ

Chúng ta đều biết rằng phim điện ảnh và truyền hình đều được quay và phát với tốc độ 24 khung hình/giây, nhưng có rất nhiều điều xoay quanh con số này mà bạn chưa hề được biết.

Khi được hỏi tại sao phim lại mượt ở mức 24 FPS, chúng ta thường nói rằng nguyên nhân là do hiện tượng lưu ảnh ở võng mạc mắt và motion blur trong khung hình. Nhưng đằng sau lời giải thích đơn giản này là những vấn đề phức tạp mà ít ai biết đến.

Tại sao phim lại mượt khi chỉ có 24FPS?

Một trong những lý do quan trọng nhất mà các bộ phim có thể sử dụng tốc độ khung hình 24FPS là vì tốc độ di chuyển của camera. Trong khi game thủ thường xuyên thực hiện những pha "360 no scope"  khiến camera phải xoay với tốc độ chóng mặt, phim ảnh không cần phải làm điều này – các vị đạo diễn luôn cố gắng làm sao cho máy quay xoay chuyển ít nhất có thể, để tránh biến những thước phim của mình thành một dải nhòe nhoẹt không thể nhìn ra hình thù. Dĩ nhiên là đôi khi máy quay cũng sẽ được xoay với tốc độ cao theo ý đồ của đạo diễn, như kỹ thuật "whip pan" được sử dụng trong bộ phim  Lala Land.

Nguyên nhân thứ 2 mà mức 24 FPS của phim không khiến chúng ta cảm thấy giật là vì sự ổn định của nó. Không như game thỉnh thoảng lại trồi sụt khung hình, một bộ phim luôn ổn định ở mức 24 FPS từ đầu đến cuối, và khoảng cách giữa hai khung hình (frame pacing) luôn là 41.7ms. Thật ra, rất nhiều bộ phim hoạt hình cũ thậm chí còn mượt ở tốc độ 8-12 FPS (một khung hình được chiếu 2-3 lần).

Nếu sự ổn định này bị phá vỡ - ví dụ khi xem một bộ phim 24 FPS trên màn hình TV 60Hz - khiến khoảng cách giữa hai khung hình tăng/giảm bất chợt, bạn sẽ nhận ra rằng phim không còn mượt chút nào. Điều này rõ ràng nhất khi bạn xem các đoạn phim góc rộng quay cảnh vật lướt chầm chậm ngang qua màn hình, mọi thứ có vẻ như đang rung lắc dù thật ra camera rất ổn định.

Và lý do thứ ba mới là sự tồn tại của motion blur (nhòe chuyển động) trong phim ảnh. Nhưng có thể bạn chưa biết là nó được tạo ra như thế nào. Mỗi khung hình của phim được ghi nhận bằng cách cho ánh sáng chiếu vào tấm phim trong 1/48 giây, và tất cả những gì chuyển động xảy ra trong 1/48 giây đó sẽ được ghi nhận trước khi màn trập của camera đóng lại 1/48 giây để chuyển sang một tấm phim khác.

Điều này tạo ra motion blur và bạn có thể dễ dàng kiểm chứng bằng cách tạm ngừng một đoạn phim nào đó trên màn hình của mình. Motion blur tạo ra sự "kết nối" giữa các thay đổi trong hai khung hình liền nhau, và khiến cho đôi mắt của chúng ta cảm giác như mọi thứ đều đang chuyển động rất mượt mà trên màn ảnh.

Có thể bạn sẽ thắc mắc: Tại sao game lại chỉ mượt khi ở mức 60 FPS? Thật ra thì quan điểm "game chỉ mượt ở 60 FPS" là sai lầm – nó hoàn toàn có thể mượt ở 30 FPS, chỉ cần khoảng thời gian giữa hai khung hình là cố định, không tăng/giảm một cách bất ngờ tương tự như phim ảnh. Các game thủ console hẳn có thể chứng minh cho điều này, khi rất nhiều game trên các hệ máy PS5, Xbox Series X vẫn đang vận hành ở mức 30 FPS. Còn lý do tại sao 60 FPS mượt là vì nó đủ nhanh để tạo ra motion blur trong mắt người xem, ngay cả khi bản thân khung hình gốc không hề có motion blur, như bạn có thể kiểm chứng qua video dưới đây:

Nhưng tại sao lại là 24 FPS?

Vào thời đại phim câm, các nhà làm phim quay các tác phẩm của mình không theo bất kỳ tiêu chuẩn nào. Nhiều bộ phim được quay ở mức 16 đến 20 FPS và là lý do tại sao bạn thường thấy chuyển động trong phim quá nhanh và hơi giật trên màn hình. Nhà làm phim Mỹ Thomas Edison (không phải nhà khoa học mà bạn quen thuộc) quay các bộ phim đầu tay của mình ở 40 FPS.

Sau nhiều nghiên cứu khác nhau, người ta nhận thấy rằng 24 FPS là mức tối thiểu để hình ảnh có thể chuyển động một cách tự nhiên, không giật trong mắt người xem. Số khung hình mỗi giây càng tăng thì khán giả sẽ có được trải nghiệm càng tốt hơn, như bạn có thể nhận ra qua xu hướng tăng tần số quét của màn hình hiện tại.

Bây giờ, chúng ta có một câu hỏi mới: tại sao con số được chọn lại là 24 FPS, mà không phải là 25, 26, hay cao hơn nữa để đem lại chất lượng phim tốt hơn? Câu trả lời đơn giản là chi phí. Một cuộn phim 35mm cổ điển có thể ghi được 16 khung hình trên mỗi feet và mỗi giờ chiếu cần đến hơn 1.6km phim. Dù phim được cuộn tròn để thu gọn kích thước, các bộ phim dài vẫn cần đến nhiều cuộn phim và vì thế các rạp chiếu phim cổ điển phải dùng đến 2 máy chiếu, luân phiên nhau thay phim để đem lại cho khán giả trải nghiệm mượt mà. Việc giữ phim ở tốc độ khung hình thấp nhất có thể giúp các nhà sản xuất tiết kiệm một lượng phim khổng lồ, và giảm chi phí vận chuyển đi đáng kể.

Những ai từng nỗ lực "vượt rào" 24 FPS?

Các định dạng phim với số khung hình cao hơn thật ra cũng tồn tại, chẳng hạn các phim The Hobbit của đạo diễn Peter Jackson được quay ở mức 48 FPS. Ông Peter Jackson cho biết mình muốn loại bỏ hiện tượng rung lắc trong những cảnh quay hoành tráng hay các cảnh hành động mà máy quay phải lia nhanh. Tuy nhiên do khán giả đã quá quen với mức 24 FPS, các phim The Hobbit bị chê là "giống như game" và "không thật" – những lý do khiến cho 24 FPS vẫn thống trị các rạp chiếu dù chúng ta đã không còn cần đến những cuộn phim cồng kềnh xưa kia.

Ngoài The Hobbit, còn có một vài nỗ lực nhân đôi số khung hình khác, chẳng hạn định dạng Maxivision 48 FPS. Định dạng Cinerama "màn hình cong" từng rất nổi hồi thập niên 50 của thế kỷ trước chạy ở mức 26 FPS, nhưng có những vấn đề như hạn chế về góc nhìn, vị trí camera và sự phức tạp khi quay nên không thể trở thành tiêu chuẩn mới, và rạp Cinerama cuối cùng đóng cửa vào năm 2001.

Một định dạng phim 60 FPS mang tên ShowScan được phát triển bởi Doug Trumbull vào khoảng 40 năm trước, nhưng vì nhiều lý do khác nhau mà nó không hề được đưa vào rạp chiếu phim, mà chỉ xuất hiện trong các theme park, ví dụ Star Tours của Disneyland. Bạn thậm chí còn có thể tìm được chuẩn 120 FPS trong các bộ phim Billy Lynn's Long Halftime Walk (2016) và Gemini Man (2019).

May mắn là các nỗ lực này không hoàn toàn vô dụng. Các tiêu chuẩn truyền hình mới đã hỗ trợ những mức khung hình cao hơn rất nhiều, ví dụ ATSC 3.0 hỗ trợ mức 120 FPS, và rất nhiều thiết bị cũng có thể nhận ra và phát các bộ phim với số khung hình trên 24 một cách dễ dàng.

Camera ngày nay cũng không còn bị hạn chế bởi màn trập, và rạp cũng không còn cần các đoạn phim cồng kềnh nên các bộ phim đã có thể được quay ở những mức khung hình cao hơn. Các vị đạo diễn có thể sử dụng máy quay 120, 240 hay thậm chí là 300 FPS, rồi từ đó được giảm xuống còn 25, 30, 50, 60 FPS cho các dịch vụ stream video và 24, 48 hay 60 FPS cho các rạp chiếu phim và đem lại cho khán giả của mình những trải nghiệm tốt hơn hẳn so với trong quá khứ.

Lời kết

Với những gì được chia sẻ trong bài viết này, Sforum hi vọng rằng bạn đã tìm được những kiến thức mới thú vị để chia sẻ cùng bạn bè. Hẹn gặp lại các bạn trong những bài viết khác về thế giới công nghệ và những điều kỳ diệu của nó.

• Xem thêm bài viết chuyên mục Khám phá