视频捕捉、转码和制作/视频标准
这是对复杂视频标准主题的概述,重点介绍理解视频编辑、转码和制作过程所需的主题。 维基百科 以及其他在线和印刷作品中提供了更多参考材料。
NTSC 模拟 广播 标准在美国、加拿大、日本、韩国、菲律宾和其他一些国家使用。NTSC 代表“国家电视标准委员会”。由于该系统在准确再现颜色方面有时会出现困难,因此它有时也被幽默地称为“永不两次相同颜色”。
NTSC 内容由以 29.97(实际上是 30/1.001)帧/秒的速率广播的 帧 组成。但是,NTSC 电视 从上到下扫描的速率是其两倍,即每秒 59.94 场。每个场包含一帧中的一半行——第一场包含偶数行,第二场包含奇数行。这种偶数行和奇数行的交替称为 隔行扫描。大约 60 帧/秒的刷新率是经过选择的,这样人眼在观看广播时不会察觉到 闪烁。使用隔行扫描而不是 逐行扫描(非隔行扫描)扫描的决定是基于实际考虑,其中最重要的是隔行扫描允许广播使用大约一半的 带宽 进行逐行扫描,而其明显的 分辨率 通常类似于逐行扫描广播。这使得能够更有效地利用电视 广播频谱,并在一定程度上简化了电视本身的制造。
隔行扫描仍然存在于许多广播中。在所有实际应用中,所有 NTSC 内容都是隔行扫描的,并且以 29.97 帧/秒的速率广播。一些数字广播格式也是隔行扫描的。在视频处理中,隔行扫描充其量是件麻烦事,最糟糕的情况是会造成难以解决的问题。
NTSC 的标称内容为 486 行。没有关于水平分辨率的标准。大多数电视 过扫描 并且不会显示整个广播帧。在大多数录制设备和电视都是模拟的时代,电视信号的水平分辨率会因源而异。模拟 VHS 磁带仅能实现 240 行的水平分辨率,这与广播 NTSC 相似。 S-VHS 和 激光唱片 可以实现 400 行,尽管在所有条件相同的情况下,激光唱片通常比 S-VHS 产生更好的图像。 DVD 支持多种分辨率,但最常见(也是最高)的分辨率是 720 个水平像素乘以 480 个垂直像素。许多较旧的电视机无法显示如此清晰的图像;较新的电视机表现更好。
如今,NTSC 内容通常以 720 个水平像素乘以 480 个垂直像素的分辨率以 59.94 场/秒的速率进行数字捕捉和回放。如上所述,各种数字标准支持其他分辨率。
PAL(“相位交替线”)是一种模拟电视广播标准,在欧洲大部分地区和世界其他许多地区使用。法国和前苏联的大部分地区(以及其他国家)是例外;他们使用一种叫做 SECAM 的系统。在本讨论中,我们将 PAL 和 SECAM 视为相同,因为尽管这两个系统的基本原理不同,但由于多格式设备的普及,它们在欧洲已经实现了互操作性。PAL 和 SECAM 具有相似的分辨率;如果忽略模拟差异,则可以将它们视为几乎相同。
对于数字视频而言,PAL 与 NTSC 类似。它与 NTSC 一样是一种隔行扫描标准,尽管奇数场先传输(与 NTSC 相反)。两者之间的主要区别在于分辨率和帧率。PAL 的垂直分辨率更高,为 576 行(总共 625 行实际广播行,差值不包含图像)。PAL 的帧率为每秒 25 帧,因此每秒 50 场。它通常以 720 x 576 像素的分辨率进行数字化。
NTSC 和 PAL 帧率之间的差异使得将 NTSC 转换为 PAL 素材以及将 PAL 转换为 NTSC 素材变得很困难。这将在本书的其他地方讨论。
大多数数字广播——地面(OTA)、有线、卫星等——使用 MPEG-2 标准的某些变体。当 MPEG-2 内容广播时,它被称为 传输流。理论上,可以捕获此流并直接用作源素材,尽管可能需要某种形式的 转码 或 重组。但是,一些广播流是 加密的,并且在解密之前无法回放。
记录在半永久性介质(如录像带)上的内容可以非正式地被认为是传输流,尽管该术语在技术上仅适用于 MPEG。录像带录制视频最常见的格式是 DV(及其变体),这种格式由索尼推广(因为它与 IEEE 1394 标准相关联),但现在被大多数数字摄像机使用。DV 是用于编辑和转码的主要素材来源。DV 是一种有损格式,但损耗很小,并且易于编码和解码。DV 也可以直接从摄像机发送,而不是被录制。
由于 MPEG-4 等更新的编码方案提供了比 MPEG-2 更好的压缩率,因此一些卫星广播公司(例如 DirecTV)正在以 MPEG-4 流的形式提供新的高清频道。由于对高清内容的需求量很大,而卫星带宽有限,因此这种趋势将继续下去。
许多可用的数字录制素材都存储在 DVD 上,它们使用 MPEG-2 进行编码。当 MPEG 视频录制在永久性介质上时,它被称为程序流。程序流与传输流具有相同的整体结构,但设计时考虑了随机访问等因素。程序流的编码效率可能比传输流更高。实时视频在压缩数字流中传输时,必须使用专用硬件“即时”编码。另一方面,程序流可以在离线状态下以适合应用程序的速度进行编码。
其他与 MPEG 相关的格式,包括MPEG-4,也可以被视为程序流。像 MPEG-4 这样的新格式提供了比 MPEG-2 更好的压缩效果,尽管编码在计算上更加昂贵。DVD 的后续格式都使用 MPEG-4 或类似的编解码器。
一般而言,编辑、转码和制作(本书的主题)的目的是生成适合写入 DVD 等永久性介质的程序流。