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Flash 视频学习指南
视频标准: NTSC 和 PAL
您在电视上见到的视频符合 20 世纪 50 年代首次推出彩色电视时建立的标准。 现在使用的主要格式是 NTSC (美国电视制式委员会) 和 PAL (相位交替行)。 一般而言, NTSC 是美洲和日本使用的标准, PAL 是欧洲、澳大利亚、中东和亚洲使用的标准。
这两种视频标准都不是计算机显示器的最佳表达标准; 当您尝试为 Web 提供优化视频时, 两种标准都会遇到困难 (在表 3 中总结) :
- 帧大小: NTSC 和 PAL 有不同的图像大小, 但均不同于计算机显示可用的图像大小。
- 帧频: NTSC 和 PAL 有不同的图像显示帧频, 但均不同于计算使用的帧频。
- 像素长宽比: NTSC 和 PAL 采用同样的像素长宽比 (称作 D1 长宽比, 基本上是长方形), 但不同于计算机使用的像素长宽比 (基本上是正方形)。
- 显示: NTSC 和 PAL 由两个单独的“交错”半帧构成, 而计算显示器显示“累进式”图像。
表 3.视频标准差异
| 图像大小 | 帧频 | 长宽比 | 显示 | |
|---|---|---|---|---|
| NTSC | 720 x 480 | 29.97 | D1 | 交错 |
| PAL | 720 x 576 | 25 | D1 | 交错 |
| 计算机 | 不同 (大很多) |
– | 正方形 | 累进式 |
帧大小
传统的电视屏幕由水平线构成, 而计算机显示器由一系列水平和垂直像素构成。 对于 NTSC, 电视的标准行分辨率为 525 行; 对于 PAL, 则为 576 行。 多数调制解调器计算机显示器都有高很多的垂直分辨率 (以像素为单位), 例如 768 或 1024, 这需要回放时放大才能填充显示器。
对于 NTSC 视频图像, SMPTE 259M 专业标准规定, 525 行表示 720 x 486, 即 720 水平像素 x 486 垂直像素。 默认视频大小就是众所周知的 D1。 使用多数调制解调器捕获卡从专业 BetaSP 或 Digital Betacam 源捕获总尺码产生 D1 大小的帧。 但是, 从 DV (数码视频) 源捕获总尺码产生 720 x 480 帧。 D1 规格与 DV 规格之间的差异仅为 6 垂直像素。 很多压缩算法 (包括 DV 压缩) 对于为 16 倍数的像素尺寸都有极佳的效果。 通过从 D1 分辨率中去掉 6 像素, DV 格式就实现了 16 倍数的本地分辨率。
对于 PAL 视频图像, 帧总是 720 x 576 像素而不论视频源如何。 由于 PAL 的垂直分辨率 576 是 16 的倍数, 无需为 DV 压缩进行任何更改。
帧频
视频基本上是屏幕上快速连续闪动图像序列, 给人以运动印象。 每秒钟显示的帧数量就是所谓的帧频, 影片回放的速度以每秒帧数 (fps) 度量。 帧频越高, 每秒用于显示图像序列的帧越多, 形成的运动越平滑。 但代价是, 帧频越高, 显示视频所需要的数据量越大, 因而需要更多的带宽。
NTSC 视频运行速度通常称为 30 fps, PAL 则为 25 fps。 从技术角度更准确地说, NTSC 视频运行速度为 29.97 fps。 出现小数帧频的原因可追溯到从黑白电视到彩色电视信号的过渡, 当时选择 29.97 fps 是为了保证与现在电视的向后兼容。 仍然是 30 帧, 但比实际时间慢 0.1%, 就造成了实际帧频为 29.97 fps。
当使用 Flash 视频等压缩视频时, 帧频可能会以难以预测的方式影响视频的质量, 具体取决于如何对视频编码及其具体内容。 较低的帧频表面上提供较少的内容来编码, 从理论上讲可以提高质量或降低大小。 但同时更可能使帧之间的像素有显著的差异, 这就需要对更多的数据编码。 如果您降低帧频并使数据速率保持不变, 视频可能会显得不连贯, 运动也不如期望的那样流畅。
只要降低帧频, 使用原始帧频的约数速率总是一个不错的主意。 如果源帧频为 24 fps, 则将帧频降到 12 fps、8 fps、6 fps、4 fps、3 fps 或 2 fps。 如果源帧频为 30 fps, 则多数情况下可以将帧频调整到到 30 fps、15 fps、10 fps、6 fps, 依此类推。 如果您的视频长于 10 分钟, 但不坚持 29.97 fps 速率或使用精确约数来降低帧频 (例如将帧频降到 29.97 的一半 14.98), 音频就可能显示不同步。
像素长宽比
D1/DV NTSC 和 PAL 规格指定了非正方形像素 (往往称作 D1 长宽比), 而计算显示器像素则为正方形。 D1 像素在垂直方向上较短。 为此, 当您在计算机显示器上观看 D1 视频时, 图像看似垂直压缩了 - 使演员看起来更矮了。 当此图像显示在广播显示器上时, 像素就会变宽, 显得很正常 (请参见图 2)。
图 2.显示在录像显示器 (左侧) 和计算机显示器 (右侧) 的图像
为此, 要用于计算机显示器显示的录像图像必须通过将图像进行 4:3 长宽比缩放来纠正像素长宽比。 对于 NTSC, 完整的正方形像素分辨率为 720 x 540 (垂直补偿), 对于 PAL 则为 768 x 572 (水平补偿)。 Internet 中常用的最终视频显示分辨率包括 640 x 480、512 x 384、320 x 240 和 160 x 120。
多数视频编辑应用程序会通过在计算机显示器上显示时实时缩放视频图像来补偿像素长度比差异。 这样做是因为最后图像会返回电视显示器用于最终显示, 而在视频文件中缩放实际像素会不必要地因缩放操作引入少量变形。 但是, 对于 Web 显示, 这种实时补偿并非有效的方法, 因为视频序列的最终版本会显示在正方形像素显示器上, 因此应进行硬渲染以补偿差异。
交错视频与累进式视频
视频图像由两个交错的半帧构成, 这两个半帧一起构成一个帧。 在首次发明电视时就引入了这种方法, 原因在于阻碍全帧“累进式”显示在显示器上 (从上至下) 而不明显变形的技术限制; 显示图像时, 就像是在屏幕上划入/划出一样。 通过将图像拆分为两个半帧 (两半) 并先后显示, 就克服了这个问题。 这种传统方法在视频和计算机的数字时代造成了巨大的障碍, 为了使用累进式显示 (图像从上至下显示) 的更新的高分辨率电视视频标准, 已经摒弃了这种方法。 一个行组称作一个半帧。 两个半帧指上半帧和下半帧, 或半帧 1 和半帧 2, 或奇半帧和偶半帧, 或顶半帧和底半帧; 遗憾的是没有标准的命名法 - 所有这些术语都指这两个交错的视频半帧。 在显示电视图像时, 半帧以快速连续重叠的方式显示 (请参见图 3)。
图 3. 交错的视频由两个半帧构成
在真实录像片中, 两个交错的半帧往往彼此非常相似, 在计算机显示器上观看视频帧时不会显示明显的加工痕迹。 但是, 如果使用的录像片包含快速变动的高运动材料 (包括相机运动或帧的对象运动), 当半帧显示在计算机显示器上时可能会显示明显的半帧加工痕迹, 使视频图像模糊不清。 这是由于两个时间的内容组合到了一个帧中。
因此, 要在计算机显示器上显示清晰的视频, 视频帧必须通过消除其中一个半帧来去除交错。 丢弃每个帧的一半信息, 剩余的信息增加一倍或内插。 对于 NTSC, 这会以一次 20 个明显点产生 30 个帧, 这就提供了更清晰的视频图像 (请参见图 4)。
图 4.视频剧照的交错 (左侧) 和去除交错 (右侧) 的帧
数字电视的现代视频标准已经避开了交错, 支持累进式扫描显示方法。 累进式扫描摄像机通常能够从累进式扫描切换回交错视频, 这些相机中多数有各种帧频在使用时可有交错也可没有交错。 典型的帧频描述为 60p (60 fps 累进式) 、30i (30 fps 交错) 、30p (30 fps 累进式) 、和 24p (24 fps 交错)。 当您使用累进式录像片时, 无需去除视频剪辑交错即可将其部署到 Web。
