FPS
1. Frames Per Second
[image]
'''초당 프레임'''. 동영상을 물리적으로 환원하면 시간상 연속된 정지 사진들의 모음으로 볼 수 있는데, 이 각각의 정지 사진 하나를 '프레임'이라 부른다. 이런 사진 토막들이 1초에 몇 장 보이느냐, 즉 프레임이 보이는 속도를 가리켜 'Frame Rate', 우리말로 옮기면 프레임률이라 하며, 단위로는 'fps' 혹은 국제 표준인 'Hz'를 쓴다. '''간혹 모니터 주사율(refresh rate)과 헷갈리는 일이 있는데, 이는 단위가 같지만 완전히 별개의 개념이다.''' 모니터 주사율의 단위는 'Hz'로 표기하고, '화면 재생 빈도'라고 하며 모니터가 그래픽 카드에서 제공한 프레임을 얼마나 자주 새 프레임으로 교체하는지의 수치이다. 일반적으로 fps는 환경에 따라 가변적이며, 주사율은 모니터에 따라 고정된 수치이다.[1]
역사상 지금 사용되는 각기 다른 프레임률이 정착된 건, 지극히 실용적인 이유들 때문이다.
영화(24 fps)에서 초기 무성 영화는 기준이 없어 초당 18 프레임부터 초당 24 프레임까지 다양한 프레임률이 사용되었는데[2], 저 정도의 프레임률이 되면 정지 영상이 동영상처럼 보이기 시작하기 때문이다. 그러다 영화에 맞춰진 음향 효과의 바람이 불면서[3] 필름에 사운드 정보를 입히는 '광학 음향'(Optical Sound) 기술이 등장했는데[4] 음향 품질을 유지할 수 있는 최소의 프레임률이 초당 24 프레임이었던 것이다. 게다가 영화 제작에서 필름은 상당히 비용을 유발하는 재료이기 때문에, 효율성이 중시되었으므로 이 최소 단위를 사용하게 된 것이다. 또 25나 26이 아닌 24라는 수를 지닌 프레임률의 장점은 필름을 편집하는 과정에서 여러 수로 나누어 떨어질 수 있는 수라는 점이다. 1초의 절반인 0.5초로는 12프레임, 그 절반인 0.25초로는 6 프레임, 또 그 절반인 0.125초는 3 프레임 이런 식이다. 이러한 실용적인 이유들 때문에 초당 24 프레임이 정착되었고 그 전통이 현재까지 이어진 것이다.
NTSC 방식이 초당 30 프레임인 것은 순전히 브라운관의 기술적인 이유 때문이다. 초기 CRT는 전원인 교류 전류의 주파수에 맞추어 화면을 새로고쳐야(Re-fresh) 했기 때문에 이에 맞추어 프레임률의 기준을 정했다. 미국에서는 60 Hz인 교류 전류를 사용했기 때문에 60의 약수인 프레임률을 사용해야 했고, 움직임을 좋게 하면서 깜빡임을 줄이고자 비월주사방식[5]을 사용하게 되면서 초당 60 필드 30프레임으로 결정되었다.
PAL 방식이 초당 25 프레임인 것은 NTSC 방식과 유사한데, 단지 유럽은 50 Hz 교류 전류를 사용했으므로 그 약수의 프레임률인 초당 25 프레임이 표준이 된 것이다.[6] 캠코더로 녹화된 동영상 중 간혹 초당 50 프레임인 것도 이런 유럽 기준에 맞춰서 촬영된 것이다. 물론 전기 주파수 영향이 거의 없는 2010년대에 들어서 등장한 차세대 방식의 UHD TV는 유럽에서도 초당 60 프레임을 고려하고 있다.
한편, NTSC와 PAL에 영향을 준 전기 주기는 국가표준에 따라 다른데, 발전소의 교류 발전기의 회전수에 따라 미국을 위시한 60 Hz와 독일을 위시한 50 Hz로 정해진다. 우습게도 일본은 전력회사에 따라 이 주파수가 제각각이다...[7] 40 Hz는 사람의 눈에 램프의 깜빡임이 느껴져서 산업 표준으로 둘 수 없었다고 한다.
UHD가 보편된 현재에 들어서 영화를 디지털로 촬영하고 상영하는 것이 보편되고 디지털 TV 방송을 LCD 디스플레이로 시청하는 지금은 24, 25, 30과 같은 숫자나 그 숫자의 배수를 고수해야 하는 기술적 이유 및 제약은 사라졌다. 그러나 산업적 기준은 여전히 필요하고 예전 기술과의 호환성을 위해서도 이러한 숫자들이 유지되고 표준으로 남게 되었으며 적정선으로는 기술적 제약보다는 안구가 느낄 수 없는 적절한 초당 프레임 수준으로 표준이 수렴하고 있다. 때문에 과거에 흔히 사용되었던 24와 30 프레임보다는 더욱 부드러운 연출이 가능한 초당 60 프레임이 새로운 표준으로 활용되고 있다. 고프로와 같은 액션캠을 비롯해 최근 출시되는 중급형 이상 스마트폰이 60 프레임 촬영을 지원하며, 2010년대 이후로 유튜브를 위시한 동영상 공유 사이트도 초당 60 프레임 영상을 제공해준다. 1인칭 슈팅 게임을 위시한 비디오 게임은 초당 60 프레임 이상을 지원하는 그래픽 하드웨어와 모니터가 대중화되었다.
프레임률이 제한될 때, 영상이 속 물체가 빠른 움직임으로 구성되어 있으면 잔상 효과를 흉내낸 '''모션 블러'''[8]를 적용하여 해결해왔다. 물체의 경계가 날카로운 이미지로만 구성되어 있으면 물체가 순간이동을 하는 느낌이 든다. 물체가 빠르게 움직일수록, 초당 프레임 수가 낮을수록 각 프레임마다 물체의 위치가 크게 변하므로 이것이 이어져 보이지 않고 뚝뚝 끊긴 느낌이 드는 것.[9] 영화는 초당 프레임 제한이 있지만 촬영 시 자연히 모션 블러가 들어가므로 끊기는 느낌 없이 자연스러운 화면이 나온다. 3D 게임은 경계가 뚜렷한 이미지(프레임)를 계속 다시 그리기 때문에 대신 초당 프레임을 높여서 문제를 해결한다.[10] 영화와 게임에서 각각 역동적인 장면을 캡쳐할 경우 영화 쪽은 번진 이미지 처럼 나오는 것이 이러한 이유.[11] 다만 초당 프레임이 아무리 높아도 그것을 출력하는 디스플레이 장치의 주사율이 낮으면 제한을 받는다. 물론 요즘은 LCD의 주사율이 144 Hz 혹은 240 Hz까지 지원하므로 이런 제한을 받을 일은 별로 없다.
최근 텔레비전은 자동으로 영상을 모션블러 하는 기능이 있는데, 때문에 과거에 본 영화도 이 기능을 적용하여 다시 보면 매우 새로운 느낌을 받을 수 있다. 특히, 안무를 비롯한 사람의 움직임이 중요한 영화나 섬세한 영상미가 보이는 경우에 매우 색다르다. 다만 보는 시각에 따라서 영화를 망치는 행위라고 할 수도 있다. 이미 영화에는 자체적인 모션블러가 적용되어 있는데, 거기에다 인위적인 모션블러를 또 입히는 것이기 때문이다.
오히려 높은 초당 프레임이 영화 감상에 방해가 되는 경우도 있다. 낮은 프레임률에서만 맛볼 수 있는 거친 느낌을 감독이 의도한 경우도 있기 때문이다. 이는 영상 편집 프로그램에서 보간기능을 통하여 초당 24 프레임 영상을 초당 60 프레임으로 뻥튀기한 때에 특히 더 잘 드러난다. 예시 유튜브 동영상을 '1080p60' 모드로 보면 명쾌하게 알 수 있다. 아예 영화가 다큐멘터리가 되는 격.
게임계에서 흔히 쓰이는 FPS는 1초에 화면이 얼마나 다시 그려지느냐의 단위이다. 소위 30프레임의 게임이라 그러면 1초에 30번 화면을 새로 그리는 거고, 이걸 주사율 60 Hz의 모니터에 출력하면 대충 하나의 화면을 2번씩 화면에 뿌린다고 생각하면 된다.
간혹 모니터 주사율인 Hz와 FPS가 혼동되는 일이 많은데, FPS가 사용자의 컴퓨터 등 그래픽 기기가 초당 얼마나 많은 프레임을 뽑아낼 수 있는지를 나타내는 수치라면, 모니터 주사율은 그 프레임을 모니터가 얼마나 자주 교체하는지를 나타내는 수치이다. 따라서 주사율에 비해 FPS가 낮다면(30fps, 60hz) 동일한 프레임을 여러번 표기하게 되므로 게임 등이 느려져 보이게 되며, 반대로 주사율에 비해 FPS가 높다면 모니터는 아직 프레임을 교체할 준비가 되지 않았는데 새 프레임이 여럿 만들어지게 되므로 다음 교체 주기에 프레임이 상실되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 주사율에 비해 FPS가 너무 높아져버리면 모니터가 프레임을 교체하던 주기 중에 새 프레임이 입력되어 화면 위와 아래가 서로 다른 프레임이 표기되어 버리는 '스크린 테어링' 현상이 발생하게 되므로 V-Sync 등을 이용해 프레임을 모니터 주사율과 맞추거나 게임 내에서 자체적으로 제공하는 초당 프레임 수 제한 기능을 사용해 주사율과 프리임수를 맞추기도 한다. 근본적인 해결책은 그래픽 카드가 출력하는 프레임을 모두 소화가 가능한 고주사율 모니터를 사용하는 것이지만. 프레임 테스트 사이트
3D 그래픽 게임 시대가 열리면서 이것에 목매는 컴퓨터 덕후들이 매우 많다. 사실 그래픽 카드에는 프레임이 얼마나 잘 나오냐에 따라 평가될 정도로 매우 밀접한 관련이 있다.
FPS 수치가 높으면 높을수록, 화면에 반응해서 게임을 플레이하는 일명 '본능 플레이'를 하기 좋아진다고 한다. 인간의 시각은 60 Hz 이상 넘으면 그 차이를 감지하기 어렵다고 하니 표준을 60 Hz에 맞추고 그 이상은 프레임 낭비라는 썰이 있으나, 블라인드 테스트를 통해서 60 Hz와 120 Hz를 구별해 내는 결과가 있다. # 사람의 눈은 적게는 초당 10프레임에서, 집중한 때에 초당 60프레임 정도로 달라지기 때문에 안구의 fps는 딱 얼마라고 지정하지 못하고 있다. 심지어는 시야의 주변부에서 더 높은 프레임을 느낄 수 있어 순간포착을 할 수 있다고 한다. 여기에 더해 사람마다 다 달라서 더 민감한 사람들도 있다. fps 게임인 카스 글로벌 오펜시브만 해도 프로게이머들이 전부 옵션을 낮추고 60fps 이상 뽑으려 하기도 한다.[12] 물론 리소스는 한정되어 있으므로 일단 넉넉잡아 60 정도 넘으면 차고 남는다고 일단 넘어가자.[13] 자신이 이를 체감할 수 있는지 알아보는 좋은 방법으로는 144 Hz 모니터를 보유한 피시방[14]에 가서 FPS 게임[15]을 해보는 것이다.[16] 거의 대부분은 평소와 다르게 이상할 정도로 화면이 부드러운 것을 느낀다. 3D 디스플레이[17] 등의 이유로 높은 fps는 일단 확보되는 것이 좋다.
극장에서 보는 영화에서는 초당 24프레임으로도 충분히 부드럽게 느껴지지만, 그건 모션 블러 등의 '동작선에 따른 화면왜곡'이 자연스럽게 포함된 영상이기 때문. 게임에서도 Xbox 360급 성능부턴 실시간으로 모션 블러를 발생시킴으로써 이러한 갭을 줄이고 있다. 모션 블러가 없을 땐 30 fps과 60 fps의 차이가 굉장히 컸지만, 모션 블러가 추가됨으로써 30~45fps에서도 적당히 볼만한 영상이 연출됨을 알 수 있다. 완다와 거상, 기어즈 오브 워, 캡콤의 로스트 플래닛이나 바이오하자드 5 등이 그 예. 고사양인 크라이시스도 모션블러 효과가 있어 중옵 정도에서도 나름 볼 만하다.
인간의 FPS에 대한 감수성은 눈에 들어 오는 광량과 관련이 있다. 영화관 같이 비교적 광량이 적은 화면을 보는경우 초당 24프레임으로도 불편함을 느끼지 않는다. 그러나 CRT나 LCD처럼 밝은 화면을 보는 경우 상대적으로 FPS가 높아야 불편함을 느끼지 않게 된다.
이드 소프트웨어의 히트작 FPS인 퀘이크 3에서는 특히 초당 프레임 집착이 심했는데, 프레임이 높으면 높을수록 점프 높이가 높아지는 현상이 있었고, 30~60 fps 대의 플레이어는 특정 맵에서 메가 헬스를 먹을 수 없지만 100 fps 이상 나오는 사람은 메가 헬스를 챙길 수 있는 등의 큰 차이가 있었기 때문이다. 메가 헬스란 체력을 100이나 올려주는 아이템. 이 밖에도 다양한 맵에서 점프 높이로 말미암아 이점을 많이 챙길 수 있었기에 초당 프레임에 목을 매는 사람들이 늘어났다.
그리드, 프로젝트 고담 레이싱 등은 속도감이 무엇보다 중요한 레이싱 게임인데도 30 fps에 모션 블러가 절묘하게 섞여서 찬사를 받았다. 다만 오래 플레이하면 눈이 아프다는 의견이 많다.
철권 6 BR에서는 60 fps + 모션 블러라는 조합을 보이기도 했다. 이건 뭉개진 텍스처와 열화된 안티 에일리어싱을 감추는 꼼수일 뿐, 좋은 사례가 아니라는 주장도 있으나, 나중에 스트리트 파이터 5와 인저스티스 2로도 60 fps + 모션 블러 조합을 보여주고 그래픽 면에서 (기술적인 면을 따지지 않은 첫인상만으로도) 크게 호평받은 걸 보면, 조합 자체의 효과는 있다고도 볼 수 있을 것이다. 철권 6 BR은 게임기 기준 한 세대 앞 성능임에도 이를 앞서 시험해본 것.
이렇듯 2000년대 초반부터 2010년대 초반까지는 30 프레임까지만 지원하는 저가형 LCD 모니터,TV 디스플레이도 많이 보급되었고[18] 하드웨어의 성능이 제한된 상황에서 사람들이 프레임보단 그래픽을 중시했기 때문에 30 fps 게임이 주류를 이루었다. 30fps에 모션 블러를 넣는 게임들이 대작으로 취급받았다는 것을 알 수 있다. 오히려 과거 브라운관 TV 시절의 고전 게임들은 48~60FPS를 지원했기 때문에 [19] 물체가 동작 변경 없이 단순히 이동만 할 때는 움직임이 더 부드러워 보이는 현상이 있기도 했다. 특히 동작이 별로 없이 물체들이 이동만 하는 슈팅 게임이나 리듬 게임에서 이런 차이가 현저했다. 일부 게임 매니아나 프로게이머들은 이런 이유로 LCD가 주류이던 시절에도 CRT 모니터나 브라운관 TV로 게임을 하는 것을 고집하기도 했다. 다만 2010년대 중반부터는 LED 디스플레이와 하드웨어의 발전으로 게임들도 48~60fps를 기준으로 많이 개발되고 있다.
호빗 실사영화 시리즈는 상업 영화 최초로 초당 48 프레임으로 상영되었다. 아직은 호불호가 갈리는 편. 특히, CG의 움직임과 실제 사람의 움직임이 괴리감이 드는 것이 거북하다. 다만 거북함의 원인은 프레임이 높은 것이 아니라, VFX나 조명의 기술적 문제로 봐야할 듯하다.
2016년 개봉한 빌리 린스 롱 하프타임 워크는 세계 최초로 초당 120 프레임으로 찍은 장편영화다. 이안 감독은 2019년 제미니 맨에서도 120 프레임 촬영을 이어갔다.
TAS는 에뮬레이터를 통해 게임을 프레임 단위로 쪼갠뒤 최대한 시간을 줄이는 방법으로 최적화하는 방법이다.
새의 날개짓이나 헬리콥터의 로터 회전 등 피사체의 움직임에서 반복되는 부분으로 초당 프레임을 맞추면 피사체가 별다른 동작 없이 공중부양을 하는 듯한 재미난 현상을 발견 수 있다.
영상과 게임 커뮤니티 쪽을 겸하며 활동하는 사람들이 늘어나다보니 한국 서브컬쳐계에선 프레임이란 용어를 너무 남용하고 있다. 대표적인 예로 대부분의 영화가 24프레임으로 촬영된다는 것을 모르고 60프레임을 강요하거나 초당 8~12 프레임을 사용하는 것이 고작인 애니메이션에도 프레임이란 단어를 사용하며 고프레임을 요구하는 경우가 늘었다.[20] 실제로는 프레임이 어떠한 개념이고 높고 낮은 프레임이 어떤 느낌의 차이를 주는지 이해하지 못하는 사람들이 굉장히 많은데도 이들이 영상물에 프레임을 논하는 경우가 많다. 2020년 기준 기술 수준하에 제작되는 영상물의 상당 수는 24 프레임이나 30프레임 이상으로 제작되는 경우가 매우 드믈기 때문에 프레임을 논할 때는 거의 CG나 게임에서만 논해야 한다. 내가 요즘 본 영상은 다 60프레임이던데? 하고 느낄 수도 있으나 그건 대부분 모션 블러 기능을 키고 봐서 그런 것이다. 일부 영상물 감독이나 매니아들은 원작의 연출 의도를 파악하기 위해서 모션 블러를 끌 것을 권장하기도 한다. 이러면 일괄적으로 프레임이 48~60까지 올라가서 의도적으로 프레임을 조절한 장면의 차이를 전혀 알 수 없게되고 블러의 오류로 인해 영상에 잔상이 생기거나 왜곡되기 때문이다.
1.1. 측정
프레임 측정은 자기가 하는 게임이 옵션에 따라 어느 정도로 랙이 걸리는지 객관적으로 알아볼 수 있게 하기 때문에 자기 컴퓨터나 폰이 이 게임을 돌리는 데에 적절한 사양인지 알아보는 데에 중요하다. 스팀 게임으로 프레임을 보려면 게임 내에서 설정하는 것이 아니라 게임을 나와서 스팀 창에서 설정하는 것도 가능하다. 스팀 게임이라면 게임에서 지원하지 않아도 프레임을 표시할 수 있어 유용.[21] 설정-게임 중-in game FPS counter에서 프레임을 볼 수 있게 설정할 수 있다. 삼성 갤럭시 시리즈 스마트폰도 몇몇 기종은 게임 튜너라 하는 삼성에서 만든 앱으로 게임의 프레임을 볼 수 있다.
2. 1인칭 슈팅 게임
해당 문서 참고.
3. Feet Per Second
총탄이나 발사체의 속도 측정 단위이다.
4. Federal Protective Service (연방경비국)
미국의 연방 요원을 경호하는 일종의 경찰이다.
5. Fayston Preparatory School
Fayston Preparatory School 문서 참조.
6. FPS(VOCALOID 오리지널 곡)
FPS(VOCALOID 오리지널 곡) 문서 참조.
7. 소라마후우라사카의 노래
에프피에스 참고.
[1] 간단한 예시로 60Hz 주사율의 모니터에 30fps 로 그래픽카드가 프레임을 제공할 경우 그래픽카드는 1초에 30프레임을 제공하지만 모니터는 여전히 1초에 60장씩 새프레임으로 교체한다. 따라서, 겉보기에는 모니터가 30Hz로 작동하는 것 처럼 보이지만 실제로는 이미 그래픽카드가 이전에 제공한 중복된 프레임을 가져와 초당 60프레임의 화면을 띄운다.[2] 때문에 이 당시 영화들은 프레임률에 따라 재생시간이나 인상이 달라지는 경향이 있다. 일례로 칼 테오도르 드레이어의 잔 다르크의 수난은 20FPS와 24FPS 판본이 동시에 있다.[3] 예전에는 그저 따로 레코드 음반을 틀어 배경 음악 정도로 활용하였다.[4] 필름의 한쪽 가장자리에 소리를 이미지로 변환한 것을 입힌 뒤, 리딩 장치에서 읽어들여 소리를 재생하는 방식. 한 쪽에서 빛을 쏘면 이것이 필름을 통과해 반대편 광전지(Photocell)에 도달하는데, 빛의 투과정도에 따라 광전지에 도달하는 빛의 차이가 생기면 발생하는 전류량이 변화하고 이 전류가 앰프를 통해 소리로 변환되어 영상에 맞춰진 소리가 재생된다.[5] 하나의 프레임을 짝수번째 주사선이나 홀수번째 주사선만을 포함하는 2개의 필드로 나누어서 주사하는 방법.[6] 일설에 따르면 주기가 높을수록 전자제품의 수명이 짧아지기 때문에 유럽은 60 Hz대신 50 Hz를 채택했다고 한다.[7] 일본은 독일의 영향을 받은 관동 지역은 50 Hz, 미국의 영향을 받은 관서 지역은 60 Hz로 나누어져 있다. 물론 대부분의 일본산 전기·전자 제품은 상호 호환이 되어 있고 구형 모델은 뒷면에 스위치가 마련되어 있어 사용자가 직접 전환할 수 있다.[8] 물체가 진행 중인 방향 앞뒤로 늘어지듯이 번진 효과. 지나가는 자동차를 촬영한 사진을 생각하면 이해하기 쉽다.[9] 이를 역이용한 것이 여고괴담의 명장면. 약놀 주의[10] 2D 애니메이션은 어느쪽이든 가능'''은''' 하다. 여러 현실적인 문제로 인해 초당 프레임을 높일 필요가 없을 뿐이다.[11] 후술할 내용 참고. 다만 최근 3D 게임에서도 자체적인 모션 블러 기능을 제공하여 영화와 유사한 느낌을 받을 수 있다.[12] 0.5초에 59프레임 렌더링 하고 그 다음 0.5초에 1프레임을 렌더링 해도 60프레임이므로 화면재생빈도인 60Hz에 완벽하게 1:1 대응하기 위해선 60 이상의 FPS를 확보하는 게 낭비는 아니다. FPS가 높을수록 인풋 랙이 적어 반응 속도가 빠르다. 그렇기에 수백 프레임 이상 높게 뽑는다고 낭비인 건 아니다.[13] 그저 화면에 찍히는 숫자만 보고 좋아라하는 컴알못들도 많은 게 사실이기도 하다.[14] 일명 벤큐존[15] 조준을 많이 요구할수록 좋다. 예를 들어 오버워치의 맥크리 같은 것.[16] 일반 스마트폰, 모니터는 대부분 60 Hz여서 60 Hz 와 144 Hz의 비교 영상을 보는 것은 쓸모가 없다. 무조건 144 Hz 모니터를 보유한 피시방에 가서 비교하는 것이 옳다.[17] 해상도든 프레임이든 무언가는 절반 가까이 떨어진다.[18] 이런 디스플레이에선 60fps로 동작하는 게임을 틀어본들 30fps로 뜬다. 제작사가 아무리 노력해 봐야 저런 환경에서 구동하는 사람들에겐 그림의 떡인 셈.[19] 고전 게임 중 일부는 의외로 50fps까지는 별 무리 없이 지원한다. 이는 지역마다 주로 사용하는 디스플레이의 최대 fps 기준이 다르기 때문에 해외 진출 때를 고려해 최대치로 맞춰버렸기 때문. 다만 도트 그래픽을 찍을 때엔 동작 프레임을 20장 이상 구비하는데도 토가 나오는 노동력이 들어가기 때문에 동작 변경이 있을 때는 당연히 30 이상 프레임이 안 나오고 움직임이 없는 물체가 통으로 상하좌우로 이동하는 움직임을 보일 때만 부드럽게 움직인다. 혹은 60프레임으로 물체를 고속으로 점멸을 시켜서 하드웨어의 발색 수 한계를 초월한 색을 표현하거나 반투명 연출을 시도한 게임들도 있다.[20] 실제론 애니메이션에서 초당 24 풀프레임을 사용했다간 20분 애니 만드는데 극장판 애니 1편 제작비가 들어간다. 그런데 그걸 60프레임으로 만들어 달라고 하거나 일반 애니를 보면서 이 애니는 프레임이 60프레임 같아요라고 하는 어처구니 없는 주장도 종종 보인다. 그런 경우를 보면 대부분 12프레임이다.[21] Geforce Experience 등의 프로그램에도 표시 기능이 있다.