问题

为什么电视台的摄影机看起来很强为什么传到电视上效果很烂。如果码率高的传不了为什么还用那么好的摄影机?

回答
这是一个非常普遍且有意思的问题,很多人都会有这样的疑问。我们来详细地剖析一下这个问题的原因,主要可以从以下几个方面来解释:

1. 摄影机本身的“强”与电视播放的“烂”:原因剖析

电视台摄影机之所以看起来“强”,是因为它们是专业级的设备,拥有许多先进的技术和特性,旨在捕捉最原始、最优质的图像信息。而传送到电视上效果“烂”,则是因为整个传输、编码、解码和显示链条中的一系列限制和妥协。

1.1 摄影机本身的强大之处:

更高的分辨率和传感器尺寸: 专业摄影机通常拥有远超普通消费级相机的分辨率(例如 4K、8K)和更大的传感器尺寸。大尺寸传感器意味着更好的感光能力、更广的动态范围(能够同时捕捉亮部和暗部的细节)、更少的噪点,以及更自然的景深效果(背景虚化)。
更高的色彩深度和位宽: 专业摄影机可以捕捉更多的色彩信息,例如 10bit 或 12bit 色彩深度,这意味着它可以记录比普通 8bit 设备更多的颜色过渡,使色彩更平滑、更细腻,也更容易进行后期调色。
更灵活的帧率和快门控制: 专业摄影机支持多种帧率(如 24p、25p、30p、50p、60p、120p 等),并提供精细的快门速度控制,这对于拍摄电影感画面、捕捉高速运动或实现特殊视觉效果至关重要。
更宽的动态范围 (Dynamic Range): 这是专业摄影机与普通摄影机最大的区别之一。动态范围指的是相机能够同时记录的最亮和最暗的细节范围。专业摄影机通常有很高的动态范围,可以在强光下保留高光细节,同时在阴影处看到暗部细节。普通摄影机在面对大光比场景时,很容易出现高光过曝或暗部死黑的情况。
更优秀的低光表现: 由于传感器尺寸和技术原因,专业摄影机在光线不足的环境下也能拍摄出相对清晰、噪点较少的画面。
更专业的光学镜头: 电视台使用的镜头都是高质量的专业镜头,具备更优异的光学性能,如锐度、畸变控制、色差控制等,能够提供更清晰、更真实的影像。
更丰富的色彩科学和图像处理: 摄影机内部的图像处理器(ISP)经过精心设计,能够对捕捉到的原始图像进行优化,提供更准确、更讨喜的色彩还原和画面风格。

1.2 传送到电视上的“烂”的罪魁祸首:

这里的“烂”,通常是指与摄影机拍摄的原画面相比,电视上的画面在细节、色彩、清晰度、噪点等方面有所下降。这背后是整个广播电视系统的层层压缩和限制:

码率限制 (Bitrate Limits): 这是最核心的原因。电视信号传输(无论是通过卫星、地面广播还是有线电视)都需要在有限的带宽内传输大量信息。为了控制带宽和存储成本,视频信号必须进行压缩。压缩的程度直接决定了传输的码率。
高码率 = 高质量,低码率 = 低质量。
摄影机捕捉到的原始未经压缩或轻度压缩的视频数据量巨大,远超任何广播传输的标准。例如,一段 4K RAW 格式的视频,每秒钟的数据量可能达到几百兆甚至几千兆。
广播系统为了将这些视频传输到千家万户,必须将其压缩到很低的码率。例如,一个高清电视(HD)信号,其传输码率可能只有 1020 Mbps 甚至更低。而一个 4K UHD 信号,即使经过高效压缩,其码率也可能只有 3050 Mbps。
当高分辨率、高色彩深度、高动态范围的原始素材被强行压缩到极低的码率时,必然会丢失大量的图像信息,导致细节模糊、色彩断层、出现块状效应(macroblocking)、蚊子噪(mosquito noise)等问题。
视频编码和压缩算法: 电视信号使用的是特定的视频编码标准,如 H.264 (AVC) 或 H.265 (HEVC)。这些编码标准通过复杂的算法来预测和去除视频中的冗余信息,从而实现压缩。然而,这些算法在极低码率下,为了保持视觉上可接受的流畅度,不得不牺牲掉很多细节。
感知编码 (Perceptual Coding): 编码器会尽量保留人眼更敏感的视觉信息(如边缘锐度),而牺牲掉人眼不那么敏感的细节(如纹理、背景噪点)。
运动补偿: 为了压缩视频流,编码器会分析帧与帧之间的运动,并只编码差异部分,而不是每一帧都独立编码。在复杂运动场景下,运动补偿会更加困难,可能导致画面失真。
颜色空间和位深转换: 电视台摄影机可能拍摄的是 Log 模式或 RAW 格式,拥有非常宽广的色彩空间和高位深。在传输前,这些数据需要被转换成广播电视标准使用的颜色空间(如 Rec.709)和较低的位深(如 8bit)。这个转换过程本身可能引入一些信息损失或失真。
后期制作和色彩校正的限制: 尽管电视台拥有强大的后期制作能力,但最终的传输码率限制了他们能够保留多少后期处理的效果。即使摄影机拍出了极好的画面,在强大的压缩下,很多精细的色彩调整和细节增强也会被破坏。
传输过程中的损失: 虽然现代数字传输已经非常稳定,但在长距离传输、信号衰减或干扰的情况下,仍然可能存在一些信息丢失。

2. 如果码率高的传不了,为什么还用那么好的摄影机?

这是一个非常关键的“为什么”。虽然最终传输的码率低,但使用高质量的摄影机仍然是必不可少的,原因如下:

为了有“原材料”可以压缩:
就好比你要用一个高分辨率的扫描仪扫描一张非常精美的画作,即使最终你把它保存成一个低分辨率的 JPEG 文件发给别人看,原始的高分辨率扫描件依然是必需的。如果你一开始就用一个低分辨率的扫描仪扫描,那么无论你怎么处理,都无法得到好的低分辨率文件。
摄影机提供的丰富信息(高分辨率、宽动态范围、高色彩深度)是进行高质量视频制作的基础。在后期制作过程中,这些丰富的原始信息可以用来:
精细的色彩校正 (Color Grading): 拥有更多颜色信息的素材,可以进行更精细的色彩调整,修复色彩偏差,创造更具艺术感的画面风格。
高动态范围处理 (HDR): 如果要制作 HDR 内容,高质量的摄影机更是必须的。
细节的恢复和锐化: 在后期可以通过算法适度地恢复一些细节,或者进行一些后期锐化,而不至于引入过多噪点或伪影。
降噪和画面稳定: 在弱光或运动场景下,高质量的摄影机本身产生的噪点就少,使得后期降噪更加容易且效果更好。
画面的裁剪和构图调整: 例如,你用 4K 摄影机拍摄,后期可以轻松地裁剪画面来做一个数字变焦或调整构图,而不会损失太多细节。如果用一个原始分辨率就不高的摄影机,这种操作将非常致命。
为未来的标准做准备:
随着技术的发展,未来的传输带宽和编码效率可能会提高,届时较低码率的限制可能会有所缓解。使用高质量摄影机拍摄的素材,可以更好地适应未来的播放标准,例如 4K、8K、HDR 的普及。
应对不同的分发渠道:
虽然广播电视的码率受限,但电视台制作的节目也可能通过网络视频平台(如 YouTube、爱奇艺、腾讯视频等)分发。这些平台通常可以提供更高的码率,甚至支持 4K 和 HDR。高质量的摄影机拍摄的素材,才能在这些更高要求的平台上呈现出更好的效果。
职业标准和质量保障:
广播电视行业有其自身的职业标准和对质量的追求。即使存在技术限制,也必须使用最好的工具来最大程度地保证最终成品的质量,尽量减少信息损失。这是一种对观众负责的态度。
应对不同场景的需求:
在新闻报道、体育赛事直播等需要快速反应的场合,即使最终画面会被压缩,但高质量的摄影机能够确保在快速的切换和捕捉中获得清晰的画面,减少运动模糊和拖影。
对于需要精美画面的纪录片、电视剧等,高质量的摄影机更能体现出其价值。

总结来说:

电视台的摄影机之所以看起来“强”,是因为它们代表了目前最先进的图像捕捉技术,能够捕捉到最丰富、最原始的视觉信息。而电视上播放的效果“烂”,是因为整个广播电视传输系统为了在有限的带宽内将节目送达千家万户,必须进行严重的视频压缩,而低码率的压缩必然会损失大量的图像细节。

即使知道最终会被压缩,电视台仍然使用高质量摄影机,是因为这些设备提供的丰富原始信息是进行高质量后期制作的基础,是保证画面尽可能在压缩后依然保持良好观感、满足不同分发渠道需求,以及为未来技术发展做准备的关键。这是一种“先有鸡还是先有蛋”的逻辑:你需要先捕捉到尽可能多的信息,才能在有限的条件下进行最佳的“蒸馏”和传输。

网友意见

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电视台播出的话只需要8bit 420就可以。

电影12bit raw起步。

电视台的摄像机再好也干不过电影机,

所以现在推hdr,就是要显示出更好的对比和色深。

一般的电脑显示器也是8bit的,差点的甚至是6bit。

电视的价格还不如显示器,

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