数码摄像机——录制格式

  记录格式简单的说就是数码摄像机拍摄动态视频和静态图像后保存的格式。摄像机拍摄动态视频格式一般有MPEG2,MOTION JPEG格式等。静态图片格式一般是JEPG(兼容exif)。

  Motion-JPEG:简称M-JPEG ,它是针对活动图像而优化的JPEG压缩而称。而JPEG是针对一帧图像DCT变换来对图像数据进行压缩,通过对 电视数字信号(4:2:2数据)的每一帧进行JPEG压缩,以减少电视数字信号数据量,因此压缩的好处是显而易 见的。由于数据量成倍减少,降低了存储成本,提高了数据传输速度,减少了对计算机总线和网络带宽的压 力。所以,自从电视信号进入数字化以来,在保证最佳的视觉质量前提下,提高数据的压缩比,是人们一直 在努力追求的目标。 由于电视编辑、特技制作均需要以帧为基本单位,所以对以帧为单元进行压缩(帧内压 缩)的M-JPEG格式被成功地用于数字视频系统,特别是数字非线性节目编辑系统。目前我国非线性编辑系统 大都采用4:1 M-JPEG压缩,被认为是可以接受的广播级水平。当PAL制4:2:2数字信号采用4:1压缩时,其数据 率是5M Byte/s(40M bit/s),每小时视频节目占用18GB存储空间。 那么,是否有更好的压缩视频图像数据的 方法呢?既能保证最佳的视频图像质量,又能大幅地提高压缩比,以便更好地减少数据量,无疑MPEG-II是用 于广播级视频压缩的最佳方式。

  所谓MPEG压缩是根据运动图像相邻帧之间有一定的相似性原则,通过运动预 测,参考前一帧图像与这一帧图像的相似情况,去掉与前一帧相似的冗余数据,而只记录这一帧与上一帧不 同的数据,从而大大提高了视频数据的压缩效率,这种压缩方法也称为帧相关压缩。 MPEG压缩是以图像组 (GOP)为一个单元的,由I帧B、P帧构成。一般情况下一个图像组(GOP)由15帧组成,第一帧为一个I帧, 依次为1个P帧,2个B帧,由此构成I PBB PBB PBB……结构。I帧称为参考帧,所谓参考帧是其它帧都参考的 起始帧,所以I帧是一个能够完全记载这一帧全部图像数据的帧。亦称作全帧。P帧是前向预测帧,是根据与 前一帧图像的比较,去掉与前帧相似的数据而构成的帧。B帧是双向预测帧,是根据与前后一帧图像的比较而 得到的帧。P、B帧是一个不完全帧,它需要依靠I帧而成立。可见MPEG有二大特点:

  第一、 因为采用运动预 测帧压缩方式,针对视频压缩有很好的效果,在获得广播级数字视频质量的前提下,可以实现20:1的压缩效 率,数据率可降至1M Byte/s(8M bit/s),一小时视频节目占用3.6GB空间。数据存储空间利用率高,网络传 输效率是M-JPEG系统的5倍以上。

  第二、 由于MPEG-II格式只有I帧是一个完整的帧。所以在电视需要帧精确 地进行剪接时会带来一的困难。

  MPEG2格式大家通过对DVD的接触而多多少少了解了一些,DVD节目中的MPEG2格式,确切地说是MPEG2-PS,全称是Program Stream,而TS的全称则是Transport Stream。MPEG2-PS主要应用于存储的具有固定时长的节目,如DVD电影,而MPEG-TS则主要应用于实时传送的节目,比如实时广播的电视节目。这两种格式的主要区别是什么呢?简单地打个比喻说,你将DVD上的VOB文件的前面一截cut掉(或者干脆就是数据损坏),那么就会导致整个文件无法解码了,而电视节目是你任何时候打开电视机都能解码(收看)的,所以,MPEG2-TS格式的特点就是要求从视频流的任一片段开始都是可以独立解码的。

  JPEG:扩展名是JPG,其全称为Joint Photograhic Experts Group。JPEG是一个可以提供优异图像质量的文件压缩格式,设置为JPEG格式所拍摄的照片在相机内部通过影像处理器已经加工完毕,可以直接出片。而且在大部分数码相机中,这个“加工”功能还是很出色的,并且我可以负责任地说JPEG是一个值得相信的存储格式。虽然JPEG是一种有损压缩格式,一般情况下,只要不追求图像过于精细的品质(普通消费级DC也很难谈上追求图像的及至),你会发现JPEG有诸多值得考虑的优势,所谓压缩格式就是,JPEG获得一个图像数据,通过去除多余的数据,减少它的储存大小,但在压缩过程中丢掉的原始图像的部分数据是无法恢复的,通常压缩比率在10:1至40:1之间,这样JPEG可以节省很大一部份存储卡的空间,从而大大增加了图片拍摄的数量,并加快了照片存储的速度,同而也加快的连续拍摄的速度,所以广泛用于新闻摄影。如此之多的好处,对于大多数人和普通家庭来说,低压缩率(高质量)的JPEG文件是一个不错的选择。

  磁带

  VSH 格式:现在不用很少见的:(这种格式是JVC公司1976年推出的,我国家庭中使用的

  像机绝大多数是这种格式。

  S-VHS 格式:这是VHS格式的高带方式,亮度信号信噪比提高4dB 以上,使S-VHS 格式的图像清晰度达到水平400线,也能应用于广播业务领域。

  Betamax 格式:这是索尼公司研制的,对抗VSH的。

  VHS-C 格式:磁带盒几乎是VHS 型磁带盒大小的一半。8mm 型/Hi8 型等。

  1.U型机:3/4英寸专业录像机(有高/低带)。磁鼓上装有两个相隔180度的(Y/C)视频录放磁头,每旋转一周两个磁头各记录一场信号,磁头鼓的旋转频率为25Hz。磁鼓直径比较大,记录速度较高视频磁迹较宽,相邻迹间有空白保护区。音频磁迹共有两条,控制磁迹为一条,记录控制脉冲(CTL)信号。

  2.Betacam SP型录像机:使用1/2英寸金属磁带。它采用分量记录两对磁头同时而又独立地在磁带上分别记录亮度和色度信号。色度信号采用时间轴压缩(CTDM)技术,克服了清晰度降低,彩色失真,信杂比降低的缺点。

  3.MⅡ格式分量录像机:了解资料不多。

  4.DV 数码格式:DV(Digital Video Cassette)。 DV 系统的亮度信号的取样频率高达13.5MHz,而色信号的取样频率也可达3.375MHz,清晰度理论上可达500线,视频信噪比可达54dB。在音响方面也很考究,有16比特/48千赫 44.1千赫 32千赫两声道及12比特/32千赫四声道几种规格。

  5.DVCPRO 格式:DVCPRO是1996年松下公司在DV格式基础上推出的一种新的数字格式。它采用 4:1:1取样,5:1压缩,18微米的磁迹宽度。1998年又在 DVCPRO的基础上推出了DVCPRO50,它采用4:2:2取样,3.3:1压缩。1999年开始推出更高级的产品DVCPRO100,又称DVCPRO HD,向数字电视的更高水准--高清晰度电视领域发展。DVCPRO 家族可满足现场 演播室以及更多广播级和专业级应用的需要。

  6.Digital-S 格式:是日本JVC公司于1995年4月推出的一种新型的广播专业级数字分量录像机(也称D-9格式)。它是以S-VHS技术为基础开发的具有高效编码数字技术S格式的录像标准,它可以重放S-VHS的图像信号,录像带宽度为12.7毫米(1/2英寸),采用4:2:2取样,8BIT量化,采用帧内3.3:1压缩,视频数据率为50MBPS。可记录4路音频,每路48KHZ取样,16BIT量化。

  7. DVCAM 格式:1996年推出了 DVCAM 格式的数字设备.采用5:1的压缩比,4:2:0 (PAL) 取样方式,8比特数字分量记录,保证了画面的高质量,并可兼容重放家用数字 DV 录像带,具有优越的性价比。

  8.Betacam-SX 格式:它采用了MPEG-2 MP@ML 的扩展4:2:2P@ML 标准。在保证高图像质量的同时有较高的压缩比(10:1).

  9.Digital-Betacam 格式:SONY公司于1993年推出 Betacam数字分量录像机。采用1/2英寸金属带。视频信号采用4:2:2取样,数字输入10BIT量化,模拟输入8BIT量化,帧内2:1数据压缩.

  简单说一下目前常用的几种数字摄像机种类和数字格式及应用情况

  DV机,DV格式,4:2:0(PAL)/4:1:1(NTSC)采样,8bit量化,码率25Mb/s。由SONY、松下、JVC、Canon、Sharp等10余家联合制定的。数字分量记录。帧内5:1压缩。定位为民用。

  DVCAM,SONY制订的格式,和DV的差别就在于记录的磁迹不一样。DVCAM15微米 DV10微米。磁迹的提高仅表现在记录的稳定性和线性编辑定位精确性的提高,和清晰度没关系。其他和清晰度有关的指标完全一样。自认为DVCAM格式比DV格式清楚的人是完全错误的。DVCAM格式在清晰度上和普通DV一样。SONY简单改造了下DV成DVCAM,主要应用在电视台低端节目制作。价格却提高了不少。32分钟的DVCAM小号带60多块吧,普通小DV带现在已降到了16、17左右。商家是很黑的,给你玩概念忽悠你。实际上DVCAM带和DV带是不一样的,差别就在于磁带的张力不一样,不过这个差别在实际应用中可以完全忽略掉。DV带完全可以承受DVCAM走带时的张力,两者双向兼容。也就是DVCAM带可以录DV格式,DV带可以录DVCAM格式。毕竟两者的价格差了好几倍。

  另外说2点:

  1、SONY的小DV机可以回放DVCAM小号带,其他DV机不能。DVCAM只属于SONY。并且SONY的DV机PAL和N两种制式都可以回放,要通过DV口。例如PAL制的DV机可以通过DV输出NTSC的信号,若通过模拟口,输出的是伪PAL制信号,在电视机上是正常的,因为电视机能够正常解析这种信号,而采集卡只能解析亮度信号,而丢失了色度,所以表现为黑白。对于N制机放PAL制带亦然。可能有好多人干了几年后期也不明白怎么回事。现在给大家解释清楚。

  2、关于LP和SP的区别。LP录的带子在质量上和SP一样。走带速度不一样。LP的兼容性差,也就是说在非本机上回放可能不正常。DV编辑机是无法读取LP录的磁带。建议大家使用SP模式,除非在万不得以的情况下,不要用LP。

  DVCPRO25,4:1:1采样,8bit量化,码率25Mb/s,磁迹18微米。数字分量记录。帧内5:1压缩。由松下、飞利浦等制定。定位于广电。和DV、DVCAM的区别在采样率和磁迹。清晰度相比的话差不多。DVCPRO25使用的是MP金属带,DV、DVCAM是ME金属带。所有DVCPRO的录象机兼容回放DV、DVCAM。DVCAM录象机只有高端的Master系列才能回放DVCPRO25。

  DVCPRO50,4:2:2采样,8bit量化,码率50Mb/s。数字分量记录。帧内3.3:1压缩。定位于广电。

  DVCPRO系列在电视台应用比较广泛。特别是新闻节目。性价比比SONY同档次产品高。新闻联播用的就是DVCPRO50。

  DVCPRO HD,4:2:2采样,8bit量化,码率100Mb/s。数字分量记录。帧内压缩。属于高清格式。定位于广电。

  DV、DVCAM、DVCPRO25/50使用的都是1/4英寸金属磁带,帧内DCT压缩。

  BETACAM SX,4:2:2采样,8bit量化,码率18Mb/s。数字分量记录。MPEG-IP帧间10:1压缩。定位于广电。目前已停产。

  MPEG IMX,4:2:2采样,8bit量化,码率50Mb/s。数字分量记录。MPEG-I帧内压缩。定位于广电。

  HDV,4:1:1采样,8bit量化,MPEG2IBP帧间压缩,使用DV带记录,码率好象和DV一样,25Mbit/s。高清民用。SONY CANON JVC SHARP联合开发。

  硬盘和光盘摄像机器,使用的MPEG2IBP编码。音频使用的是AC3压缩。

  DVW,数字BETACAM,4:2:2采样,10bit量化,码率88Mb/s。数字分量记录。2:1压缩,定位于广电。

  HDCAM,4:2:2采样,8bit量化,数字分量记录。属于高清。定位于广电

  HDCAM HR,4:2:2采样,4:4:4,10bit量化,数字分量记录。属于高清。定位于广电、数字电影

  上述SONY系列使用1/2英寸金属带记录。

  S-VHS,JVC,4:2:2采样,8bit量化,码率50Mb/s。数字分量记录。帧内3.3:1压缩。定位于广电。1/2英寸金属带,兼容回放S-VHS。国内用的不多,尽管质量不错,价格不算贵。

  其他格式还有D1、D2、D3、D5(松下开发,4:2:2采样,10bit量化,无压缩,质量比数字BETACAM要高。价格比较贵,使用的不多,用1/2英寸金属带记录)。高清的有HD D5(松下的高清,主要应用在数字电影,好莱坞胶转磁的母带,国内用的不多。价格属于上百万的级别)

  常用的还有演播用摄像机,如池上、汤姆逊(也就是草谷公司的母公司,CANOPUS属于草谷公司)等,一般不带录象部分直接输出SDI数字信号,作为ENG使用。质量在标清里是最高。当然价格也不菲。

  采用压缩格式的数字录像机,主要有数字Betacam模式、Digitial-s格式、Betacam-SX格式、DVCPRO格式、DVCAM格式和家用DV格式。它们都采用了数字分量记录方式,所以也称为数字分量录像机。

  数字Betacam的信噪比能达到62dB,采用4∶2∶2采样格式,10比特量化的数字分量处理,并使用基于DCT的电平自适应帧内压缩方式,压缩比为2.3∶1,采用1/2英寸金属带,具有4通道48KHZ采样,20比特线性量化的数字音频。具有复制30代而无质量损失的图像质量,并能兼容重放Betacam-SP模拟分量格式的录像带。

  Digitial-S的信噪比优于55dB,采用4∶2∶2采样格式,8比特量化的数字分量处理,使用DCT帧内压缩方式,能达到广播级质量。其压缩比为3.3∶1,记录码率为50MB/S,具有2通道48KHZ采样,16比特量化的数字音频。Digitial-S格式充分考虑了与S-VHS录像带的互换性,采用1/2英寸金属带,机械结构与VHS相同,具有编辑处理图像功能,向下兼容重放S-VHS录像带。其图像质量接近数字Betacam水平。

  Betacam-SX采用4∶2∶2采样格式,8比特量化的数字分量处理,压缩采用MPEG-2442P@ML方式,输入的图像以2帧为1GOP(图像组),每个GOP的数据为固定长度。其压缩比达10∶1,记录码率为18MB/S,图像质量优于标准型Betacam-SP。对于音频采用4通道48KHZ采样,16比特量化的数字音频。Betacam-SX格式采用1/2英寸金属带,其DVW-A系列录像机可向下兼容重放Betacam-SP录像带。Betacam-SX录像机还首次采用了无循迹重放方式,通过加装4个重放磁头,提高了可靠性。

  DVCRPO是在后面要讲的家用DV格式的基础上,开发成功的专业用数字分量录像机。它采用4∶1∶1采样格式,8比特量化和DCT帧内压缩方式,压缩比为5∶1,记录码率为25MB/S,信噪比大于54dB,具有2通道48KHZ采样,16比特量化的数字音频。它使用1/4英寸金属微粒带,磁迹宽度18微米,具有兼容重放家用DV格式录像带的能力,其图像质量相当于标准型Betacam-SP。另外,松下公司在DVCPRO的基础上还推出了4∶2∶2采样、记录码率为50MB/S的DVCPRO50格式,图像信号压缩为比3.3∶1,旋转磁头数和走带速度都比DVCPRO增加了一倍。

  DVCAM也是在家用DV格式的基础上,开发成功的专业用数字分量录像机。和DVCRRO一样,其目标是高画质、小型、轻量和低价格。它采用4∶2∶0采样格式,8比特量化和DCT帧内压缩方式,压缩比为5∶1,记录码率为25MB/S,信噪比大于54dB,具有2通道48KHZ采(下转第50页)(上接第48页)样,16比特量化的数字音频。它采用1/4英寸金属微粒带,磁迹宽度15微米,与家用DV格式双向兼容,即DV格式磁带可以在DVCAM录像机上重放,DVCAM录像机也能在DV格式录像机上重放。其图像质量相当于标准型的Betacam-SP。

  家用DV格式,是在家用数字录像机开发研制阶段,为了避免重演模拟录像机格式之争,由世界上一些知名的电器公司共同制定的一个标准。目前,已有55家大公司宣布支持这一格式,使其成为国际标准。对于PAL制信号来讲,它采用4∶2∶0的采样格式、8比特量化和DCT帧内压缩方式,压缩比为5∶1,记录码率为25MB/S,信噪比可达54dB。对于音频,可采用32KHZ采样,16比特量化的双声道立体声方式,也可采用32KHZ采样,12比特量化的四声道方式。家用DV格式的图象质量是相当高的,远远超过了常见的S-VHS和Hi8,因为其亮度信号频带带宽达6MHZ,色差信号的带宽也分别达到了1.4MHZ和3MHZ。家用DV格式也采用1/4英寸金属微粒带,磁迹宽度10微米

  数据卡类

  目前摄像机数据卡主要分为普通SD卡和高速SD卡。高清摄像机,比如AX-E2000,原配的卡为32G高速SONY的SD卡。当然SONY也有16G的SD原装卡。

  主要是通过以下几个参数进行区分

  1. 比特率

  2. 图像质量

  3. 图像大小

  4. 帧速

  5. 扫描制式

  HD 1080/50i FX : 高清图像质量 比特率为24Mbps 1920*1080度 50帧每秒 隔行扫描

  HD 1080/50i FH : 高清图像质量 比特率为17Mbps 1920*1080度 50帧每秒 隔行扫描

  HD 1080/50i HQ : 高清图像质量 比特率为9Mbps 1440*1080度 50帧每秒 隔行扫描

  HD 1080/50i LP : 高清图像质量 比特率为5Mbps 1440*1080度 50帧每秒 隔行扫描

  HD 1080/25p FX : 高清图像质量 比特率为24Mbps 1920*1080度 25帧每秒 逐行扫描

  HD 1080/25p FH : 高清图像质量 比特率为17Mbps 1920*1080度25帧每秒 逐行扫描

  SD 576/25p HQ : 标清图像质量 比特率为24Mbps 1920*1080度 25帧每秒 逐行扫描

  SD 576/25p SCAN HQ : 高清图像质量 比特率为24Mbps 1920*1080度 50帧每秒 将逐行扫描制式的图像录制为隔行扫描信号。

责任编辑:kaka 发表时间:2015-04-07 16:03
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