一、視訊原理:
視訊形成原理是由連續單張畫面影像,作連續呈現在人們眼前。因人眼有種「視覺暫留」幻影的現象,故我們就會看到連續的影像會有活動的景象。
視覺暫留(Persistance of vision)現象是人眼受外來影像光線進入,映像在視網膜上,若網膜之影像已去,然影像有繼續存在眼裡的感覺。其存留時間科學家認定約為1/30至1/4秒鐘。也就是說物體已在我們人眼視野前已消失,可是其影像尚暫時存留在眼睛視覺之中。
電影放映達 1/24秒 移送一個畫面,就在人眼視覺暫留時間範圍內,觀者看到的畫面是連續移動的現象。
二、視訊規格的基本概念:
視訊畫質常以「解析度、每秒影格數、掃描方式」來表示:
(一) 解析度:
解析度的單位是像素,代表畫面是由多少個像素組成,以「水平 × 垂直」表示,一般以垂直解析度簡稱,常見的解析度規格分類如下:
(二) 每秒影格數 / 畫面更新率 / 幀(ㄓㄥˋ)數 (frame per second):
每秒影格數(Frame Per Seconds,FPS)也稱為影格率,意思是將 1 秒鐘的影片分為幾個影格(畫面),一般多落在 24fps 至 60fps 之間。fps 越高,畫面看起來越流暢,但在相同解析度下,輸出的檔案相對也越大。
目前主流影片的FPS大約落在30fps,而如果是遊戲或是運動等需要高流暢度的影片,則大多會使用60fps。
【註】各國傳統電視系統視訊格式(目前已陸續停用,改為數位訊號):
1. NTSC(美國、加拿大、日本、台灣等地): 更新率為 29.97 fps
2. PAL(歐洲、亞太、澳洲等地): 更新率為 25 fps
3. SECAM(法國、俄國、部分非洲等地的電視廣播格式): 更新率為 25 fps
4. 電影膠捲則是以 稍慢的 24fps 在拍攝。
CS GO 每秒15FPS
CS GO 每秒30FPS
CS GO 每秒60FPS
(三) 掃描方式:
影片可能以交錯掃瞄(i)或循序掃瞄(p)來傳送。交錯掃瞄是早年廣播技術不發達,頻寬甚低時用來改善畫質的方法。NTSC、PAL 與 SECAM 皆為交錯掃瞄格式。
1.交錯/隔行掃描(interlaced scan,i):
在相鄰的兩個畫面中,前面的畫面只顯示奇數行的內容、後面的畫面則顯示偶數行內容(如右圖),利用視覺暫留來表現完整的畫面,但解析度實際上只有一半。在傳輸時所需的頻寬較小,但畫面變動較快時,影像邊緣易出現梳狀交錯。
2.逐行掃描(pogressive scan,p):
每一個畫面都顯示完整的內容,例如1920×1080p,代表每一個畫面都是由 1920×1080 個像素構成。畫面較清晰,但傳輸所需的頻寬較大
(四) 位元傳輸率(僅適用於數位訊號):
(bps、Mbps)
位元傳輸率為 視訊串流中所含有的資訊量 的方法。其數量單位為bit/s(每秒間所傳送的位元數量,又寫為bps)或者Mbit/s(每秒間所傳送的百萬位元數量,又寫為Mbps)。較高的位元傳輸率將可容納更高的視訊品質。
VCD格式(典型位元傳輸率為1Mbps)
DVD格式(典型位元傳輸率為5Mbps)
HDTV格式(約20Mbps)位元傳輸率。
Blu-ray格式(高達40Mbps)位元傳輸率。
Ultra HD (4K) 格式(約100Mbps)位元傳輸率。
位元率越高,品質越好,同時檔案越大。反之位元率越低,品質越差,但檔案也相對小,可以在傳輸和儲存時節省不少資源,節省上傳和下載的時間。
更簡單的來說,位元率是一個「品質優先」或是「經濟效率」之間的平衡取捨條件。
三、數位視訊檔案格式:
(一)MPEG影音壓縮技術:
ISO組織的Motion Picture Expert Group委員會於1988年提出,簡稱為MPEG
-根據其不同用途,先後提出的相關標準有
MPEG-1 MPEG-2 MPEG-4 MPEG-7 MPEG-21
(二)串流視訊(Streaming Media) 技術:
視訊資料可以在網際網路上進行傳輸,而使用者僅需接收到部分的多媒體資料之後便可以開始播放,不用苦等完整檔案下
載成功
-目前較常見的格式有:
WMV(Microsoft公司串流格式)
MOV (Apple公司串流格式)
RMVB (Real公司串流格式)
FLV (Youtub網站低解析度格式)
MKV (H.264編碼)
MTS/M2TS (AVCHD數位攝影機)
MP4 (手機)
四、視訊的檔案大小計算:
一個未經壓縮的視訊檔案大小,可透過每個畫面的大小、每秒影格數(幀數) 、視訊時間(秒數)來計算:
注1:單一像素點以R、G、B三原色( 8bit X 3 = 24 bits)表示,
一張圖如果大小為 480x320 像素,則此張圖片大小為: 480 x 320 x 3 byte (24bits)
◎練習題:
假設有一個未經壓縮的 60秒 的視訊,畫質 720x480、色彩以RGB 24bits (3Bytes)量化,幀數 30fps,想一想,其數位化未壓縮的檔案大小為何?(MB)