視訊

**視訊**（英語：Video）是泛指將動態影像以電訊號方式加以捕捉、紀錄、處理、儲存、傳送與重現的各種技術。

## 概述

**影音技術**最早是從陰極射線管的電視系統的建立而發展起來的，但是之後新的顯示技術的發明，使影音技術所包括的範疇更大。基於電視的標準和基於電腦的標準，被試圖從兩個不同的方面來發展視訊技術。現在得益於計算機效能的提升，並且伴隨著數位電視的播出和記錄，這兩個領域又有了新的交叉和集中。

電腦現在能顯示電視訊號，能顯示基於電影標準的影音檔案和串流媒體，和快到暮年的電視系統相比，電腦伴隨著其運算器速度的提高，儲存容量的提高，和寬頻的逐漸普及，通用的電腦應用具備了採集，儲存，編輯和發送電視、影音檔案的能力。

「Video」這個術語是來源於拉丁語的「我能看見」，通常指不同種類的活動畫面：數位影像格式，包括：UHD Blu-ray、Blu-ray、DVD、Quicktime、MP4 和類比訊號磁帶等，其中包括 VHS 磁帶和 Beta 帶。視訊可以通過不同的媒介來記錄和傳播：包括基於「磁」技術的磁帶，磁帶通常在拍攝 PAL 和 NTSC 格式的類比攝錄影機上使用。而使用數位攝錄影機的時候，除了使用磁帶，我們也使用硬碟和快閃記憶體卡等其他的載體。視訊檔案的品質，通常決定於採集的方式和儲存的方式，數位電視畫面的品質比過往類比電視高出不少，並逐漸成為電視廣播的新標準。
3 維視訊，於 20 世紀後期才出現，使用 6 個或者 8 個攝錄機，即時的測量出拍攝主體的情況，並記錄成 3 維格式，這種技術已經在 MPEG-4 標準的 16 章節（Animation Framework eXtension (AFX)）規定下來。

在不同的國家，影片（Video）這個詞有不同的意義，在英國、澳大利亞、挪威、芬蘭、匈牙利和紐西蘭，_video_ 一詞通常非正式的指涉錄影機與錄影帶。其意義可由文章前後文來判斷。

## 視訊串流的特性

### 畫面更新率

Frame rate 中文常譯為「畫面更新率」或「影格率」，是指影音格式每秒鐘播放的靜態畫面數量。典型的畫面更新率由早期的每秒 6 或 8 張（frame per second，簡稱 fps），至現今的每秒 120 張不等。PAL（歐洲，亞洲，澳洲等地的電視廣播格式）與 SECAM（法國，俄國，部分非洲等地的電視廣播格式）規定其更新率為 25fps，而 NTSC（美國，加拿大，日本等地的電視廣播格式）則規定其更新率為 29.97 fps。電影膠捲則是以稍慢的 24fps 在拍攝，這使得各國電視廣播在播映電影時需要一些複雜的轉換手續（參考 Telecine 轉換）。要達成最基本的視覺暫留效果大約需要 10fps 的速度。

### 交錯掃瞄與循序掃瞄

影片可能以交錯掃瞄或循序掃瞄來傳送。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。（其技術細節請參見其主條目）。NTSC, PAL 與 SECAM 皆為交錯掃瞄格式。在視訊解析度的簡寫當中經常以 _i_ 來代表交錯掃瞄。例如 PAL 格式的解析度經常被寫為 _576i50_，其中 _576_ 代表水平掃瞄線數量，_i_ 代表交錯掃瞄，_50_ 代表每秒 50 個 _field_（一半的畫面掃瞄線）。

在循序掃瞄系統當中，每次畫面更新時都會重新整理所有的掃瞄線。此法較消耗頻寬但是畫面的閃爍與扭曲則可以減少。

為了將原本為交錯掃瞄的影音格式（如 DVD 或類比電視廣播）轉換為循序掃瞄顯示裝置（如 LCD 電視，電漿電視等）可以接受的格式，許多顯示裝置或播放裝都具備有去交錯的程式。但是由於交錯訊號本身特性的限制，去交錯並無法達到與原本就是循序掃瞄的畫面同等的品質。

### 長寬比例

長寬比（Aspect ratio）是用來描述影音畫面與畫面元素的比例。傳統的電視螢幕長寬比為 4:3（1.33:1）。HDTV 的長寬比為 16:9（1.78:1）。而 35mm 膠捲底片的長寬比約為 1.37:1。

雖然電腦螢幕上的像素大多為正方形，但是數位視訊的像素通常並非如此。例如使用於 PAL 及 NTSC 訊號的數位儲存格式 CCIR 601，以及其相對應的非等方寬螢幕格式。因此以 720x480 像素記錄的 NTSC 規格 DV 影像可能因為是比較「瘦」的像素格式而在放映時成為長寬比 4:3 的畫面，或反之由於像素格式較「胖」而變成 16:9 的畫面。

### 色彩空間與像素資料量

色彩空間（Color Space）或色彩模型（Color model）規定了視訊當中色彩的描述方式。例如 NTSC 電視使用了 YIQ 模型，而 PAL 使用了 YUV 模型，SECAM 使用了 YDbDr 模型。

在數位視訊當中，像素資料量（bits per pixel，簡寫為 bpp）代表了每個像素當中可以顯示多少種不同顏色的能力。由於頻寬有限，所以設計者經常藉由色度抽樣之類的技術來降低 bpp 的需求量。（例如 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0）。

### 畫面品質

畫面品質（或譯為「畫質」，「影像品質」）可以利用客觀的峰值信噪比（peak signal-to-noise ratio, **PSNR**）來量化，或藉由專家的觀察來進行主觀畫面品質的評量。

對一套視訊處理系統（例如壓縮演算法或傳輸系統），典型的主觀畫質評量通常包含下列幾個步驟：

* 選擇一組未處理的影像片段（稱為 _SRC_）作為比較基準。
* 選擇處理或傳輸系統的設定值（稱為 _HRC_）
* 訂定如何將處理過的影像呈現給評估者並且收集其評價的科學方法。
* 邀請足夠數量的評估者，通常不少於 15 人
* 實施評量
* 計算每個評估者給予每組不同 HRC 所打的分數（通常取平均值）

在 ITU-T 建議書 BT.500 當中描述了許多種進行主觀畫質評量的方法。其中一種標準化的作法是 _DSIS_（Double Stimulus Impairment Scale）。在 DSIS 評量中，評估者會先觀看一段未處理過的視訊片段，再觀看處理過的視訊片段。最後再針對處理過的視訊片段做出評價，從「與原始影像分不出差異」到「與原始影像相比嚴重劣化」。

### 位元傳輸率（僅適用於數位訊號）

**位元傳輸率**（又稱_位元速率_）是一種表現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。例如 DVD 格式的視訊（典型位元傳輸率為 5Mbps）的畫質高於 VCD 格式的視訊（典型位元傳輸率為 1Mbps）。HDTV 格式擁有更高的（約 20Mbps）位元傳輸率，也因此比 DVD 格式有更高的畫質。Blu-ray 格式擁有更高的（高達 40Mbps）位元傳輸率，又比 HDTV 格式擁有更高的畫質。Ultra HD Blu-ray 格式有著更高的（約 100Mbps）位元傳輸率，因此畫質更高於 Blu-ray 格式。

可變位元速率（Variable bit rate，簡寫為 VBR）是一種追求視訊品質提升並同時降低位元傳輸率的手段。採用 VBR 編碼的視訊在大動態或複雜的畫面時段會自動以較高的速率來記錄影像，而在靜止或簡單的畫面時段則降低速率。這樣可以在保證畫面品質恆定的前提下儘量減少傳輸率。但對於傳送頻寬固定，需要即時傳送並且沒有暫存手段的視訊串流來說，固定位元速率（Constant bit rate，CBR）比 VBR 更為適合。視訊會議系統即為一例。

### 立體影音

「立體影音」（_Stereoscopic video_）是針對人的左右兩眼送出略微不同的視訊以營造立體物的感覺。由於兩組訊號畫面是混合在一起的，所以直接觀看時會覺得模糊不清或顏色不正確，必須藉由遮色片或特製眼鏡才能呈現其效果。Blu-ray Disc 中出現含有立體視訊的影片。參見 Stereoscopy 與 3-D film。

## 視訊格式

## 參見

* 電影
* 音訊
* 彩色電視廣播標準
* 電視
* 數位電視
* 衛星電視
* 交錯掃瞄
* 循序掃瞄
* Video codec
* 色彩空間
* 閉路電視
* 投影機
* 視訊會議
* 視訊壓縮

## 註釋

## 參考資料