偶然在知乎看到有人问：“为什么认为游戏帧数要到 60 帧每秒才流畅，而大部分电影帧数只有 24 帧每秒？”
觉得自己有必要回答一下问题，发表在知乎上，Copy到这里。
原链接：http://www.zhihu.com/question/21081976/answer/75357913
在我看来，题主的这个问题其实包含了若干个小问题，这若干个小问题又引出一些其它的问题，我们一个个来看：
1、“为什么大部分电影只有24帧每秒？”
2、引发的问题（个人认为）：“24帧每秒真的流畅吗？”
3、进而引发的问题：“如何解决观看视频时不流畅？”
4、”为什么认为游戏帧数要到 60 帧每秒才流畅？“
5、引发的问题：“如何解决或缓解游戏达不到60帧时不流畅的感觉”
注意：
1、由于视频与游戏不太一样，“视频输出与显示设备不同步”与“游戏输出与显示器不同步”不同，请注意。
2、我们需要了解一点：由于人眼的适应性，观看等时输出的画面时会觉得流畅。而非等时输出的画面会明显感知。
下面我们来一一回答：
1、“为什么大部分电影只有24帧每秒？”
答：略，这个问题看其它答案吧，回答好的比比皆是，我就不再班门弄斧了。（滑稽）
2、引发的问题（个人认为）：“24帧每秒真的流畅吗？”
答：其实电影24帧每秒是否流畅都要看设备。归根到底就是“视频输出与显示器不同步”，现在说下原理。
电影24帧历史由来已久，但发展到现阶段是最适合现代人的视觉感官的吗？个人的答案是——NO
首先我们先讲到人们日常观看电影（或视频）的两种方式：电视和显示器。
电视标准为两个：NTSC（29.97帧）和PAL（25帧），而大部分电视都支持24帧、25帧、30帧（24p、25p、30p），也就是说，观看电影时，视频文件每帧和电视每帧同步，每帧与每帧之间的输出间隔相同，由于等时效应，人眼感觉流畅。
而显示器大多支持50Hz、59Hz，60Hz这之中就有问题，其中默认都是60Hz。
当观看30p的视频文件时，显示器（60Hz）每刷新2次会输出视频文件的1帧，同步（2倍关系）
当观看25p的视频文件时，显示器（更改为50Hz）每刷新2次会输出视频文件的1帧，同步（2倍关系）
但是，当观看24p的视频文件时，却怎样才能同步？无论50Hz，59Hz，60Hz都不是其整数倍关系
这时显示器是如何工作的呢？
60/24=2.5，显示器要么刷新2次输出（视频文件的一帧），要么刷新3次输出（视频文件的一帧），不会出现刷新2.5次的情况
看似很合理，但我们分析一下其中的时间间隔
等时输出24帧画面需要的时间：1000ms/24=41.666……ms（24p视频文件）
显示器器实际的刷新时间：1000ms/60=16.666……ms（60Hz显示器）
于是就造成了以下结果：
当显示器刷新2次输出视频文件的1帧的时候，也就是显示器16.666……ms*2=33.333……ms
小于41.666……ms
当显示其刷新3次输出视频文件的1帧的时候，也就是显示器16.666……ms*3=49.999……ms
大于41.666……ms
所以当显示器输出24p视频文件的时候，是这样输出的：
前一帧和后一帧都不是等时输出，如此循环反复，人眼感官上肯定是不流畅的，更细致地说，画面输出间隔一会儿快一会慢，那种感觉与其说是卡顿，倒不如说是抖动感觉更合适。
所以，说到这里，有的人有没有发觉在电视上观看电影或视频时比显示器要流畅？
（但这种对比实际操作起来并不容易，因为如果将电视接在显卡上，你还是要设置刷新率的，这不就和显示器一样了吗）
现实的情况上比这更复杂，有的电视本身就提供了用于硬件补帧的电路，关于硬件补帧，后面讲到。
3、“如何解决观看视频时不流畅？”
要解决由于“视频输出与显示器不同步”引发的抖动问题，目前有以下几种方案：
①原生支持，显示器直接支持常用视频格式的输出帧率，比如24帧每秒的视频，就直接设为24Hz，效果最好。除了需要显示器支持，几乎不存在缺点。
②插帧，通过算法计算上下两帧画面中间的画面，插在两帧中间并按上中下的顺序输出出来。效果非常好。因为直接输出60帧每秒，所以每帧的间隔时间比原生24帧每秒更短，感官上甚至比上一种方案更流畅。但也存在缺点，暂停时可能会定格在这种中间帧上，并不是精确地实际画面，类似其他答友提到的动态模糊，所以需要截图时最好关闭。
如下图：
插帧分为两种：
软件插帧：使用通用集成电路（CPU）也就是软件来实现插帧，相关的计算任务由软件本身的算法定义，交由CPU来实现。相关软件：SVP，全称SmoothVideoProject，效果不错，缺点就是需要占用一定的CPU，具体占用情况视视频情况而定。低端CPU不建议使用。
硬件插帧：使用专用硬件集成电路实现的插帧技术，软件只进行调用，实际的计算交由硬件负责。所以CPU占用低到忽略不计。相关软件：Bluesky Frame Rate Converte，相关硬件：AMD独立显卡和AMD的CPU中的核显，两者都需要GCN架构以上。新版本中也可使用Intel Haswell架构以上的核显。目前作为本人的日常使用选项。
③这是madvr提供的一种方式，smooth motion，这一种是配合显示器的刷新率，优化视频画面输出的顺序，具体并不太了解，有人说有用，但是个人使用后感觉并没有多大的改善效果。
④potplayer播放器提供的倍帧，以前版本叫动态补偿，就是输出重复帧，与插帧不同，不计算中间帧，单纯将24帧的画面重复成48帧的画面，然后再输出到60Hz的显示器上，由于帧数翻倍，每帧的输出时间都会比较低，造成的抖动效果更少，实际效果虽然比不上插帧来的显著，但也比较不错，曾在一段时间内作为本人的日常使用选项。题外话：在win10上打开倍帧会更流畅，不知是不是新版本WDDM的原因。
4、”为什么认为游戏帧数要到 60 帧每秒才流畅？“
要剖析这个问题，就要不得不提到两个概念：每秒帧数和帧延时。
对于FPS（Frames per Second），即每秒帧数，通常每秒输出24张画面以上，根据人眼的视觉暂留现象，就被认为是连续的，但是不可忽视的是，这是一个统计学概念，只能描述宏观行为。
而针对游戏的卡顿情况，从微观上观察才是合理的，于是就有人提出了帧延时的概念。
帧延时，或者说Micro-stuttering。简而言之就是帧生成时间，可以理解为两帧输出的间隔时间。
如果你阅读并理解了上面的内容，那这里也就好理解了，游戏比视频更复杂，渲染量也更加不均衡，由于渲染量忽高忽低，在显卡运算上不可控制，每帧渲染耗时也不尽相同，在一秒之内如果有59帧渲染量都很小，每帧的耗时也很低，但是就有那么一帧相当复杂，渲染量很高，导致耗时很高，FPS就不能表现出来，如下图（图片取自网络）：
可以看到突然有一帧的耗时相当长，达到了58ms，这表示什么呢？
显示器在刷新显示出A这一帧后，要等待58ms才能刷新显示B，而人的视觉系统善于捕捉不规律场景，那这一段延时就会被明显感知。
而在游戏场景中，这种问题相当常见：（图片取自网络）
可以看出N卡相对A卡更平缓一些，但也只是缓解问题。
所以，实际上设成50Hz也行，只要显卡均匀输出每个画面，间隔时间一样长，就像播放每秒50帧的视频文件，也是不会出现卡顿的。人眼也就感觉流畅。
可以猜测，针对游戏的驱动优化就是分析出现这些延时帧较高的特定场景，进而对这些场景分析并优化，解决短板效应带来的影响，平均FPS和最低FPS就会显得好看。
所以，为什么会有60FPS流畅的说法呢？
个人认为有两个原因，
第一个原因：60FPS代表性能段，如果一款游戏平均帧率高于60FPS，那么出现帧延时的现象的频率更低。
第二个原因：因为显示器刷新率为60Hz，与60帧每秒对应，理论上同步，如果低于60帧，则还会出现渲染-刷新延迟问题(以下讲到)。
当然还有一个不算原因的原因：历史的原因，如果从CRT显示器时代就是默认50Hz，那么现在的说法也就会变成“为什么游戏帧数一般要到 50 帧每秒才流畅”这个说法。
5、“如何解决或缓解游戏达不到60帧时不流畅的感觉”
我们先来讲一下垂直同步技术，垂直同步解决的问题其实是画面撕裂（只讲每秒帧数达不到60帧的情况）
玩游戏时显卡的工作可不像视频输出那么有规律，每一帧的处理、渲染时间都不尽相同，而显示器很规律，每1000/60=16.666……ms就向显卡要一次画面。就像饭店，服务员每隔一段时间向后厨要客人点的饭，后厨说：忙不过来了，你先把这半碗饭端过去吧……半碗……半碗……
转到显示器上，就是完整的画面渲染不过来了，只渲染了一半的画面，由于液晶显示器的工作状态：你显卡不给我信号，那我就刷新显示前一帧的画面，可是你只给了半个画面（半碗饭），那我就把你给的这半个画面和上一帧的另一半画面一块显示出来，于是玩家看到了画面撕裂。（为了便于理解这样讲解）
怎么解决呢？开启垂直同步，强制每秒输出60帧，理论上讲你显卡输出超过60帧每秒，显示器也显示不过来啊（当每秒帧数超过刷新率时，显示器依旧每秒只输出60次画面，于是多出来的画面就丢弃了，这称为丢帧或掉帧）。
也就是说，强制后厨做完整碗饭再端上来，特么的有你这样给客人上半碗饭的么？
这样看似完美了，但是问题又来了，前面说到，玩游戏时显卡的工作不那么有规律，每一帧的处理、渲染时间都不尽相同，突然这一帧工作量超大，渲染时间超过了16.66……ms，于是不输出，再过16.66ms的时候输出给显示器，于是这一帧的渲染时间就变成了33.333……ms，1000/33.333……=30，即到达了每秒输出30帧的标准， 这种突然的输出延时，造成了人眼的卡顿。
翻译过来就是，后厨忙不过来，但是又不允许只盛半碗饭，那服务员你下次再来吧，客人这段时间就只能饿着了。
怎么办，怎么办？
造成这个原因最根本的是什么？
就是“游戏输出与显示器不同步”啊，要是能同步，还有你垂直同步什么事？
根据上面说的面垂直同步解决的是撕裂，但是又带来了渲染延迟的问题，针对延迟渲染的问题，下面我再解释一下：
假设不考虑画面撕裂，只考虑渲染量不均，当显卡渲染能力到达不了60帧每秒的情况时是这样的：
游戏画面第一帧渲染量很小，在显示器要刷新第一次的时候就渲染完成了，于是显示器刷新第一次的时候画面就显示出来了。
然后突然渲染量突然变大，显卡耗时很长，这一帧刚好在显示器刷新完第2次时渲染出来，(此时由于显示器由于没有接受到新的画面，刷新再显示一次上一帧画面)，这一帧画面就只能在显示器刷新第3次的时候显示出来，白白浪费16.666……ms的时间（注），于是乎玩家看到实际输出是这个样子：
实际的两帧画面间隔时间是16.666ms+16.666ms=33.333ms，这种延迟就造成了人眼的卡顿。
于是AMD的Freesync和NVIDIA的G-sync应运而生。（需要显示器支持）。
这项技术的初衷就是要解决打开垂直同步后，显卡输出达不到60帧每秒出现的渲染-刷新延迟，和关闭垂直同步后，出现的画面撕裂问题。
两者的原理大致相同，强制显卡渲染完一帧再输出，什么时候渲染完什么时候输出给显示器，显示器不再是隔一段时间来取一次。解决了“游戏输出与显示器不同步”的问题，同时渲染-刷新延迟问题不存在了，所以感觉会流畅一些。这样有点类似上面的播放视频时讲到的直接调节显示器刷新率，以达到流畅。但是有一点不可忽视，视频画面是均匀输出的，而游戏画面是不均匀输出的，人眼对于规律的画面适应性更强，但对于不均匀输出的画面适应性偏弱，所以在使用了这两种技术后，有人觉得流畅，但有人却觉得依旧卡顿。毕竟说到底这也只是小部分场景，没有从根本上解决帧渲染时间不相等的问题。
在游戏卡顿的道路上任重而道远啊。
不妨脑洞一下，既然AMD有硬件插帧技术，能不能将本来帧数偏低的画面通过硬件插帧补偿一下呢，因为硬件插帧是额外的电路，对游戏性能不造成影响。（针对视频渲染与游戏渲染的画面输出方式其实是不同的，做一个转换电路。）不用补帧到每秒60帧的程度，就是比如需要48ms才渲染完成，在这中间24ms的时候插入一帧，传统的中间帧是需要由上下两帧计算出来，那么改下算法，根据上两帧的画面计算这一帧的画面，然后再下一帧是真正渲染出来的画面，这样也可以回避传统的动态模糊造成的额外显卡运算。
哈哈哈，这不扯淡吗。。。哈哈哈，显卡怎么可能知道每一帧需要的渲染时间2333……
说点靠谱点的，游戏开发时与显卡厂商更深一步的合作，提前预判渲染量大的画面，然后提前渲染画面，也就是将垂直同步中的双重、三重缓冲拿到Freesync和G-sync上来。
