フレームレート
ふれーむれーと
フレームレートとは、映像のデータを構成する画面が、一秒間に何度切り替わるかを示す数値である。映像は画像を連続して表示することで動画を構成しているが、フレームレートはこれの切り替え回数を示している。ある映像のフレームレートが60FPS(frames per second)と表記されている場合、その映像は1秒間に60枚の画像を連続表示するものである。
動画の処理全般で、映像信号や映像機器の規格の仕様、性能の目安、伝送に要求される通信路容量の計算などに使われる。この値が大きくなるほど動きが滑らかに見えるため、動画作成の重要なポイントの一つである。
同じような概念の「リフレッシュレート」と混同されることがある。（後述）
24fps以上で動画として認識でき、60fpsあれば滑らかな映像が再現できるとされている。逆に15fpsに満たない場合はカクカクする。（個人差がある）
フレームレートが上がれば上がるほど臨場感が増すとされ、1000FPS程度で飽和すると考えられている。
しかし強すぎる臨場感はファンタジーやSFなどの虚構との相性が悪いとされ、娯楽映画などは高いフレームレートを嫌う傾向がある。（高FPSを使用したavatarは不気味の谷現象を起こしていると話題になった）
つまりFPSが低い方が「フォトジェニック」なのである。
逆に現実を描写するスポーツ中継やドキュメンタリーとは親和性が高いとされる。
よってFPSが高ければ「リアリスティック」と言える。
アメリカ系テレビ規格の影響で60FPSが世界標準とされ、これより高いフレームレートは「HFR (High Frame Rate)」などと呼ばれたりする。
日本国内ではテレビの標準である60FPSを「等速」、その二倍である120FPSを「倍速」と表現することがある。よって、120FPSを表示できるテレビは「倍速駆動」などのワードで宣伝される。
テレビ・映画のフレームレート
日本やアメリカのテレビは30fps、ヨーロッパなどは25fpsとなっている。（詳細は後述）
映画と日本のアニメは24fpsが標準で、特殊な例で48fpsなどもある。
映画もアニメもフィルムを使用していたため、同じレートになっている。
2020年現在は、より臨場感のある映像を目指すために120fps映像の普及が進められている。
新発売されるテレビも120fps対応のものが増え始め、アップコンパートを用いてテレビ番組やネット動画をHFR化して表示できるようになった。
4K放送などの超高精細度テレビジョンでも120fpsでの放送が標準化されており将来的には120fps放送が家庭で視聴できるかもしれない。
ちなみに、テレビや映画のフレームレートは規格で定められた数値が厳密に決まっており、これから逸脱したフレームレートを使用することは原則としてできない。例えば、テレビで映画を放送する際は24FPSの映画映像を30FPS化しなければならない。しかし、これではフレームの再生タイミングが割り切れずに不都合が生じるため、後述の3:2プルダウンのような補正をかけて放送する。
テレビのコマ数は...
テレビは表記上は30,25fpsなのだが、実は1フレームの中に「フィールド」というコマが2つ入っており、30fpsのテレビは「秒間60コマ」の映像となっている。
テレビは電波の有効利用のために「インターレース」という仕組みで映像を送信しているためこのような不思議な表記となる。
よって日本のテレビは秒間60コマで、ヨーロッパなどは秒間50コマで放送されている。
ファミコンなどのゲーム機もこれに従っているので、80年代当時から現代の60FPS相当の映像で動作している。
秒間60コマの映像はリアルすぎる。などの理由でテレビドラマなどは意図的に秒間30コマで制作したりする。（2020年代現在では日本国内で秒間60コマのドラマは無いといってもよい）
テレビCMなども1990年代ごろまでは秒間60コマが基本であったが、インターネット用の映像広告の登場で、2020年代現在ではネットと同時放映されるCMでは30コマや24コマで作られたCMが多数を占めている。（地方ローカルの古いCMと大企業の最新のCMを比べるとヌルヌル感でわかるかも...）
アニメのフレームレート
前述の通り日本のアニメは動画としては24FPSなのだが、キャラクターなどの画像が1秒間に何回更新されるかは演出によって作品中で何度も変える。
元々は作画枚数を減らすための節約術だったのだが、現代ではアニメ特有のケレン味のある表現として受け入れられている。
原則として、背景画像などは24FPSで流れていくが、キャラクターの動きの更新は12FPSで行われる。
キャラの動きを滑らかにしたいときは瞬間的に24FPSに変えたり、逆に動きをカクカクさせたり単純に作画コストを減らすために8FPSを選択したりする。
業界用語として24FPSのことを「フルアニメーション」、12FPSを「2コマ打ち」、8FPSを「3コマ打ち」と呼ぶ。
日本のアニメが参考にしていたアメリカのアニメーションは、背景もキャラも24FPSで制作される。
実は面倒テレビのフレームレート
前述の通りテレビは秒間60コマで放送されるとしたが、実際のテレビは「秒間59.94コマ」と物凄く微妙な数字になっている。（フレームレートに直すと29.97fps）
これはアメリカのテレビ規格NTSCに由来するもので、「白黒テレビ（ぴったり秒間60コマ）からカラーテレビへと更新する際に、カラー用の色の情報と音声の情報が電波の中で干渉し、映像が乱れるという欠陥が見つかったため、映像側の情報をわずかに減らして干渉を回避した」というエピソードのため。
現在に至るまで何度か整数フレームレートへの変更が試みられたが、既に存在する少数フレームレートの映像作品をそのまま整数化すると音がズレるなどの原因により、改善の兆しは無い。
このため、最新のビデオカメラでも内部ではほぼ少数フレームレートで記録しているし、ネット動画のyoutubeも59.94や29.97の動画を受け付けている。
Blu-rayなどのテレビ系映像メディアも軒並み少数フレームレートを使用しており、アニメなどの24FPSとされる映像も実際は「23.976 FPS」だったりするのだ。
少数フレームレートを使用しないのがコンピューター系であり、パソコンやゲーム機が計算で作った画面は整数フレームレートで出力される。また、スマートフォンなどで撮影した動画も整数フレームレートで記録されたりする。ただし、パソコンであればグラフィックボードの設定を変えれば少数フレームレートへの対応は可能である。
ゲーム・パソコン・スマホ関係
映像業界とは離れた、いわゆるデジタル業界ではフレームレートは比較的自由に設定できる。映像業界で存在した少数フレームレートの制約や、24FPSを強制的に30FPSにするといった制約も、設定を変えてしまえば無視できる。
ゲーム
ビデオゲームの表示装置には長らくテレビが使用されていたので、フレームレートもそれに準じて60fpsと50fpsが標準となっている。
格闘ゲームなどで「発生〇フレ」「〇フレの硬直」と表現されることがあるが、これは秒間60コマを基準として1/60秒を最速の行動＝１フレームとした数え方である。
PS5などの最新ゲーム機は120fpsに対応しており、タイトルによってはHFRでゲームが遊べる。
ビデオゲームは映画などの映像と違って、表示する画面をコンピューターの計算により作り出して送信している。
よって1画面を生成するのにかかった時間がフレームレートよりも長くなった場合、ディスプレイに表示されるゲーム映像が乱れる「コマ落ち」が発生する。（60fpsの場合、約16.7ms以内に1コマ生成が必須）
この事象はHW性能にバラツキのあるPCゲームでは特に顕著で、性能の低いPCで最新ゲームを遊ぼうものならコマ落ち多発となる。
よって「あるPCであるゲームを実行した場合フレームレートはどれほどか？」はゲームが快適に動作するかどうかで非常に重要な指数であり、最低でも60FPS、できれば120FPS以上で動作すればよい。2020年代現在ではPC向けの機器で500FPSでの表示に対応した物もの存在する。
しかし、PCだけでこれを選ばず、モニターの部分にも注意する必要がある。(ボトルネックになってしまうため)
ゲームをプレイする上では、そのプレイする環境も大事ということを覚えておこう。
パソコン
パソコンのゲームを除く通常使用では、60FPS(整数)が利用されるのが一般的である。動画配信サイトなども軒並み60FPS（少数）が最大値となっている。ただし、ゲーム用の高フレームレート対応モニターなどを使用すれば、事務作業をHFRで行うことも可能である。
フレームレートは「映像」の更新間隔だが、映像を表示するディスプレイにも更新間隔が存在する。
これは「リフレッシュレート」と呼ばれ、映像に関係なく一定の周期で画面を更新している。単位は「Hz(ヘルツ)」
このような動作の理由は、現代のディスプレイで使用されている「TFT」という部品が自分に与えられた命令を長時間保持できないため、常に何らかの信号を与え続けて、ディスプレイの表示内容を維持しなければならないためである。
画面のリフレッシュを行うたびにTFTにより一定の電力が消費されるため、バッテリーに制約があるスマホやスマートウォッチなどでは、一定時間操作が無いとリフレッシュレートを1Hz程度まで下げてしまうモデルもある。
フレームレートとリフレッシュレートの不一致
この「リフレッシュレート」と「フレームレート」の数とタイミングは同期することが重要であり、両者のレートは約数でないとならないし、映像の発信と画面の更新のタイミングがズレると映像が乱れてしまう。
例えば、フレームレートが24FPSの映像を、リフレッシュレートが60Hzのディスプレイに送信するとタイミングが合わず、映像の滑らかさが失われてしまう。（ネットに投稿されたアニメ動画をPCで再生した時などに起こりやすい）
これを解決するにはリフレッシュレートを「24、48、72、96、120」などに設定すれば良い。
2015年頃からは送られてきたフレームレートに合わせてディスプレイ側がリフレッシュレートを自動で変更する「VRR (Variable Refresh Rate) 可変リフレッシュレート」という技術が登場している。
ホールド時間とは「ディスプレイにあるコマが表示されている時間」のことである。
人間の視覚はこのホールド時間が長いほど動画上の動作に「残像」を感じるとされる。
よってホールド時間の短縮することで映像は現実に近づき「臨場感」を感じやすいと言える。
例えば、フレームレート60FPSの映像をリフレッシュレート60Hz液晶ディスプレイに表示させると、ホールド時間は約16.7ミリ秒となる。これが120FPS&120Hzなら8.3ミリ秒である
しかし、前時代のディスプレイである「ブラウン管ディスプレイ」は構造上ホールド時間が無いに等しく、1~3ミリ秒だとされる。これによりブラウン管は残像感の少ない明瞭な動画性能を持っている。
このためブラウン管から液晶ディスプレイへと過渡する際に液晶ディスプレイの残像感が盛んに取り上げられ、格闘ゲームなどの競技性の高いゲームでは「ブラウン管信仰」のようなものも見られた。
ブラウン管のホールド時間が短い理由は、画面のピクセルが発光した次の瞬間には暗くなってしまうからである。ブラウン管は1コマを表示するのに、画面の左端から右端に向けて光の筋がジグザグに流れていくことになるのだが、入力された動画の1コマあたりの時間が16.7msの場合、右上から左下まで流れきるのに16.7msとなる。この際にある１ピクセルが光っている時間の平均を求めると、1~3ミリ秒となるのである。
液晶画面でもピクセルがジグザグに更新されるのは変わらないが、次の信号が来るまでピクセルの明るさは維持（ホールド）される。よって、液晶ディスプレイのホールド時間は1コマあたりの時間と同じになる。この特性により、液晶ディスプレイなどは「ホールド型ディスプレイ」、ブラウン管などは「非ホールド型ディスプレイ」と呼ばれる。
液晶ディスプレイでホールド時間を下げる方法はいくつか考案されており、以下のようなものがある。（日本国内では倍速駆動と呼ばれたりする）
- 映像のフレームレートを上げる。
- HFR映像作品の少なさ、撮影の難しさ、動画容量増大などあまり現実的ではない。アップコンパートで画像を生成し疑似的にフレームレートを上げる方法もある。
- フレームを表示した後ディスプレイをOFFにして暗くしてしまう。
余談だが、フィルムを使用する24FPSのアナログ映画の場合、スクリーンに映しているコマから次のコマへフィルムを送って移動する瞬間を視聴者に見せないために、シャッター機構を使用してフィルムを隠してしまう。
このためアナログ映画のホールド時間は(1000/24/2)で20.83ミリ秒となっている。
（なお実際の動作は1コマ上映する間に「映像・黒・映像・黒・映像・黒&コマ送り...」と6回点滅する仕組みになっている。これは24/2の2回点滅では点滅周期が長すぎて光過敏性発作を起こしやすいためである。）
