二、視頻的獲取
我們已經知道視頻如何播放，那麼這些視頻是如何獲得的呢？電影成像靠鏡頭把畫面投影在膠片上而獲得畫面。視頻畫面的獲得，和電影成像的方式相類似，只是畫面投影在成像感應器上，感應器再把影像轉換成畫面信息。如圖，就是攝像機攝取視頻畫面的方式。攝像機內三個感應器分別拍攝紅、綠、藍光的信息；如果是一個感應器的攝像機，那三種光都在一個感應器上完成攝取。感應器目前主要有CCD和CMOS兩種，它們原理不同，但乾的事情都一樣。
① 攝像機
我們前面已經知道電視機顯像的原理，再去了解視頻成像就很簡單了。如圖，攝像機把拍攝到的畫面轉換成紅綠藍信息，然後把紅綠藍信息傳給電視機，電視機把它們投影在屏幕上，視頻系統的工作就完成了。哈哈，很簡單吧。這就是視頻系統最核心的原理：把畫面變成RGB，然後再把RGB還原成畫面。視頻系統的其他理論都是圍繞着這個核心展開的，抓着這個核心，就能輕而易舉地理解其他看似很複雜的視頻原理。
攝像機把拍攝的畫面轉換成RGB，然後把RGB傳給電視機，電視機直接把RGB投影在屏幕上。看下圖，攝像機把生成的獨立的RGB信號直接給了電視機，我們把這3個獨立的信號叫做分量(Component)。RGB信號就稱作RGB分量。其實分量概念沒什麼高深的，就是獨立信號的意思。
現在我們可以說，視頻系統的核心，就是完成RGB分量的傳送。RGB分量的傳輸需要3條線，這種傳輸方式是最能真實還原畫面（或者說最Hi-Fi）的方式。但RGB信號的傳輸需要很大的帶寬，由於我們前面提到的電視網傳輸帶寬的問題，在技術上和成本上傳輸RGB信號有一定難度。於是就發展出另外一些節約帶寬的信號方式。
② 信號
首先是所謂的“複合信號”(Composite)。就是把RGB三個分量給混起來，變成一個分量，這樣1條線就搞定了。我們平時見得最多的就是這種信號接口，電視機的AV輸入，DVD的AV輸出都是這種信號。這種方式雖然簡單，但它的畫面質量並不高，家用是沒有問題，但對於廣播級別的要求就差很遠了。因爲它把RBG的信息都混在了一起，當還原的時候，清晰度和色彩都會發生很大的失真，所以，在要求比較高的視頻製作中是不使用複合信號的。
看來要降低畫面信息的失真，必須使用多分量的傳輸方式才行。於是出現了“Y/C分量系統”。Y就是亮度分量(Luminance)，C就是色度分量(Color)。這種方式是將畫面分解成亮度和色度兩個信號（就像上面那個圖中的兩個電視屏幕那樣）。亮度信號就是沒有顏色的黑白畫面，色度信號就是色彩的信息（但並不是完整的彩色畫面），然後用2條線分別傳送。這樣，獨立的亮度信號就可以降低畫面圖形的失真。我們常用的S端子（S-Video）就是Y/C分量系統。但是，Y/C方式依然把RGB的信息進行了混合，色彩方面肯定是要打折扣的。於是，又出現了另一種信號系統：YUV。
如圖，YUV有三個分量，Y分量，U分量和V分量。Y是亮度分量；U和V是兩個代表顏色的分量，它們分別代表紅色減去亮度的差，和藍色減去亮度的差；Y分量跟U和V分量可以經過“運算”轉換還原出RGB分量。哇塞，頭好大。如果我們用圖像說明的話就是下圖顯示的那樣，Y分量就是黑白圖像，而U和V就是帶有色彩信息的分量，RGB可以轉換成YUV，YUV也可以轉換成RGB。
YUV有2種標示方法：一種叫Y Pb Pr，另一種叫Y Cb Cr。Y Pb Pr是YUV在模擬系統的標示， Y Cb Cr是在數字系統的標示。雖然它們技術細節上有區別，但基本原理是一樣的。
YUV分量也是3條線，並不比RGB分量少，爲什麼還多此一舉搞什麼運算轉換，直接用RGB不就得了？對，如果直接用RGB當然比用YUV要好，然而，RGB所需的帶寬空間比YUV要大很多。同時，YUV因爲有一個黑白畫面的Y分量，能很容易地兼容黑白電視，因此在兼容性上比RGB更好。於是，結合帶寬上的優勢，YUV就被應用在視頻系統中。除了一些少數極其高端的影像製作會直接處理RGB外，到目前，YUV方式仍是廣播電視系統最主要的傳輸和處理方式。通常在廣電業內，如果提到分量信號如何如何，一般指的都是YUV分量。
瞭解YUV分量是瞭解視頻格式的基礎，因爲我們要處理的視頻格式都是YUV信號，而不是RGB。
③ 成像
前面我們講到電視機有隔行和逐行的掃描方式，同樣，在攝像機上也有這兩種掃描方式。想像一下，攝像機的CCD就對應這電視機的屏幕。CCD上也是由像素組成，它經過掃描“記錄”下每個像素上的RGB的例，然後傳給電視機，電視機把這些 像素信息打在熒光屏上。
攝像機的CCD像素的表示方法和電視機也是類似的，比如1280X720，960X540。畫面經鏡頭投影在CCD的每個像素上，CCD通過掃描獲得畫面，隔行掃描就掃2次得1張，逐行就掃1次得1張。
正因爲隔行掃描的CCD是掃2次得1張圖，導致它在拍攝運動畫面時會出現“毛刺現象”。就像右圖中的這個畫面，當CCD掃完第1場的時候，這位仁兄已經不在原來那個地方了，CCD掃的第2場相當於一個已經“移位的”畫面，於是兩個場合成一個畫面，就只這個樣子。這是隔行掃描CCD拍攝畫面的硬傷，如果要拍攝高質量的運動畫面，逐行CCD纔是不二選擇。
CCD掃描線的掃描頻率和密度並不一定是固定的，用術語說就是“採樣率”(Sampling)並一定固定。所謂採樣率，可以理解成掃描線和掃描線上“拾取”的數據點。看圖就好說了，比如松下HVX200，它的CCD是960X540，這是CCD的物理像素，固定不變的。當它拍攝720P格式時，採樣率是960X720，意思就是，掃描線在CCD上掃720條線，而在每條掃描線上“拾取”960個數據點。於是我們看到，物理像素有540排，而掃描線有720根，掃描線就比像素排列要密；而沒條線上“拾取”數據的點有960個，和CCD像素相同，就像圖上畫的那樣。
而當HVX200以1080p方式拍攝時，採樣率就變成1280X1080，即掃描線變得更密了，每條線上的採樣點更多。使用不同的採樣率，能夠獲得不同的畫面像素，而不同的畫面像素就產生了不同的視頻格式。
由此我們知道，攝像機輸出的視頻格式的畫面尺寸，是由CCD的物理像素和採樣率共同決定的。CCD像素是一個物理指標，固定不變；而輸出畫面的像素則由不同的格式而決定。
看得這裏感覺如何？有點頭大？彆着急，慢慢往下看，看完後面的內容再回頭去看前面的也許就容易明白了。當然，也可以休息一下，到陽臺去呼吸一下新鮮空氣，或者去洗把臉什麼的。我們下面要有精彩內容了。
轉載於鄧東的《理解視頻格式》
