数码相机短片格式录像功能发展的详细介绍

编者按：用数码相机(DC)录制动态影像短片，实现数码摄像机(DV)的部分功能，已经由来已久，算是数码相机的一个主要附加功能。不过它开始大范围流行普及起来，作为一个独立的卖点，深受家庭用户的欢迎其实不过是近两年的事情。如今消费者在购买数码相机时，越来越多的关注起DC的录像性能了，虽然在笔者看来这多少有些本末倒置，但是事物存在既有其合理性，为了读者在选购DC时能够有的放矢，特别撰写本文，简单介绍了DC短片功能的发展史和技术特点。在上世纪九时年代，数码影像技术离开了实验室，走上实际应用之路。特别是1995年后，随着CCD技术的成熟，数码相机(digitalcamera)在高端行业用户中开始普及。不过当时的产品价格动辄数万，像素也不过是38万、80万和130万，那时候技术人员更多的时间都花在了如何提升像素、改善画质，毕竟传统观念里相机就是用来拍照的。这种情况直到1999年，索尼发布划时代产品F505之后，才有所改变。F505是否是第一台支持短片录制的DC已经无从考证，不过笔者依稀记得从那时开始，才有了DC短片的概念，实际上直至2004年，这个功能并没有引起用户的多少注意，技术也是原地踏步。短片性能真正开始成为人们选购DC的一大家技术指标，还是在DC开始普及的今天。阻碍早期DC短片功能被人接受的原因很多，简单归纳起来主要是以下的因素：

技术水平和市场

早期的DC性能和现在有很大的差距，像素普遍不高，画质也有待商榷，厂商的技术力量都扑在了如何提高DC核心性能“拍照”上，对于短片这种“不务正业”附加功能并不关注，很多产品要么不支持这项功能，要么分辨率低，每段时长只有数秒钟。佳能尼康两大巨头始终排斥这项功，至今其产品动态短片性能还不如一些二线品牌，其态度可见一斑。此时的DC属于昂贵的奢侈品，数万元的身价只有专门行业用户才能承受，试想以行业用户对录制视频的需求，又怎么会接受当时效果“惨不忍睹”的DC短片。

周边配套技术的匮乏

DC成像原理过程是：CCD感光→数字图形处理芯片处理→写入高速缓存→录入记忆卡。而当时的情况，存储芯片价格同样昂贵，DC本身缓存有限，一般用户购买的存储卡容量也很少超过128兆，SM卡、CF卡写入速度也不快。这样只能对短片的尺寸和长度作严格的限制了。好在电子信息技术是当今发展最快的领域，自2002年以后，DC性能逐年攀升，而价格则更加平民化。CCD等核心技术的升级换代，促储卡容量和价格的反比例增长，使DC支持高分辨率不限时短片成为可能。XD卡、SD卡等相对记录速度较快的存储介质，取代了老式SM卡、CF卡的主流地位也是功不可没的。相对于行业用户，普通家庭对短片效果的要求并不苛刻，只需要部分替代DV功能，节省开支。这样一来，厂商加大了DC短片功能的开发研究，特别是一些在传统照相、光学器材领域没有优势的电子产品厂家，更把提升DC整体娱乐性作为了抗衡老牌DC厂家的一大法宝，而DC短片则是DC娱乐性的核心卖点之一。

介绍DC的短片，读者首先要了解它的几项重要技术指标：

分辨率

照片的分辨率会直接用像素来表示，如2048X1536就约为300万像素。可是动态短片无法以像素量化，只能沿用PC摄像头的标准叫法“分辨率”，当前主要有800X600，640X480，320X240，160X112等几种。其中320X240以下分辨率是2004年前的主流，目前濒临淘汰，当前主流是640X480，少数型号达到了800X600。

祯数

祯数就是在游戏中常常提到的FPS值，表示一定时间内，画面刷新的张数，单位就是张/秒。对于视频文件来说，祯数和系统负荷始终是个矛盾的。一秒钟录的祯数越多,画面就越流畅,对硬件要求就更高,生成的文件也越大。普遍的观点DC短片要想保持流畅，必须保证20FPS以上，如果低于15FPS，那就是幻灯片效果了。当前主流DC短片一般分为两档，30FPS和15FPS，少数还有25FPS一档，个别甚至还有60FPS。

除了分辨率和祯数这两个最基本的参数外，在我们常见的“640X480pixl，30FPS不限时有声短片，拍摄可变焦”一段描述中，还出现了其它几个有必要理解的参数：

短片时长

当前主流的DC短片都能达到不限时或者录满1G存储卡为止这样的时间长度，也可以认为是短片长度仅受存储卡的限制(毕竟家用购买超过1G存储卡的用户有限)。不过，两年以前的DC并不是这样：例如2003年主流的尼康3100和佳能A70，3200的640X480分辨率短片只能录制40秒，而A70则是30秒，如果降低了分辨率为320X240，则A70最长支持3分钟。而同时代的松下LC43却可以拍摄320X240的不限时短片。

这和厂商技术态度固然有关，硬件的限制才是关键，事实证明，作为存储介质，写入速度偏慢、发热量大的早期CF卡并不适合短片的录制，直到2004年佳能推出最后一批使用CF卡的DC，短片依旧是限制时长的，而使用SD卡的DC似乎先天就没有限制。如今40速、60速、80速乃至100速的高速CF卡已经很普遍了，可惜除了高端准专业机型，家庭消费类相机很少使用CF卡了，可叹英雄无用武之地。需要特殊说明的是，凡事无绝对，即便今天的技术水平，厂商依旧无法把60FPS的短片做到不限时。

拍摄过程中变焦

DC在拍摄动态短片过程中，有些机型可以实现光学变焦，有些仅仅是数码变焦，甚至不能变焦。出现这个差别不仅仅是技术问题，以今天眼光看老掉牙的尼康2100尚且支持录制过程中的光学变焦，甚至可以客串PC摄像头。今天的很多产品为什么不行？也许，对一些品牌来说实现变焦过程中的连续对焦有难度。电子变焦很好理解了，很多用户认为他在DC上属于不折不扣的鸡肋，DC照片固然可以后期在PC上使用看图软件轻松实现放大。而一段动态的视频则截然不同，把一个60秒的短片中，20~30秒一段内容的一部分放大，最后还要保证短片的完整，这对专业视频工作者和影像发烧友来说并不难，但是对大多数普通家庭用户来说，缺乏必要的软硬件支持，技术一窍不通，实现起来十分困难。当然，数字变焦后的短片，噪点也被放大了，效果不是很理想。

拍摄过程同步录音

这个技术很好理解了，早期DC不提供录音话筒，短片都是无声的。现在几乎所有的主流DC都具备这项功能了，但是同步录音也是要占用数据带宽的，对硬件也有一定要求。此外，很多时候，支持录制过程中光学变焦的DC很多都不可以同步录音，估计这不是技术瓶颈。而是出于效果的考虑。很多DC的镜头变焦噪音不小，很容易被DC灵敏的麦克捕捉，干扰了录音效果。在没有更好的办法过滤镜头噪音之前，一部分厂商只好在二者之间做出选择，录音则不变焦，变焦则无声；另一部分厂商则对自己的镜头有信心，容忍两项技术指标共存。

除了以上几个常识性的概念，作为动态数字影像的一种，DC短片还涉及到编码格式，压缩率等更为专业化的内容，笔者水平有限，就不在本文讨论之列了。接下来文章的第二部分，只能谈谈当前几种最常见的DC短片编码格式和大家最关系的短片存储卡占用空间问题。因为不同品牌即便采用同一格式，但技术也有细微差别，记忆卡的实际容量也是品牌而定，下文所有数据都是估算值，可能存在20%的误差度，读者以自己DC官方说明书为准。

业内主流的MPEG4

代表机型：卡西欧P505、卡西欧S600、柯达V550、星空体育平台UCA5、索尼M1

技术特点：MPEG4采用Object bbsed方式解压缩，压缩比指标远远优于MPEG1和MotionJPEG，压缩倍数为450倍(静态图像可达800倍)，分辨率输入可从320 ×240到1280 ×1024，这是同质量的MPEG1和MotionJEPG的十倍多。由于使用「图层」方式，能够智能化选择影像的不同之处，是可根据图像内容，将其中的对象(人物、物体、背景)分离出来分别进行压缩，使图文件容量大幅缩减，而加速音/视频的传输，这不仅仅大大提高了压缩比，也使图像探测的功能和准确性更充分的体现出来。

MPEG-4是目前最主流的DC短片编码模式，最大的优点就是在保证画质的前提下，尽可能的加大了压缩率。同样大小的存储空间可以录制更长的动态视频节目。在网络传输、数字电视、可视电话等领域有着巨大的发展前景。从对MPEG4的术语解释中，我们不能看出这个技术标准的最大优点就是占用空间小，不过无论算法多么先进，有压缩就有损失，这是很难两全其美的。因为是根据图像的具体内容进行压缩，占用空间的波动也比较大，复杂场景和单一场景间存在50%以上的差距，下面网页截图是卡西欧官方网站中，有关新品S600短片占用空间的说明。

在这个说明中，出现了前文没有解释的“近似数据比率”名词，单位是“Mbits 兆比特”可以近似认为是不同的压缩率，很多DC在640X480这个分辨率上都是提供了30FPS和16FPS两个不同祯数的档位。显然卡西欧采取了截然不同的办法，在640X480分辨率下，高画质和普通画质两档都是30FPS，不过由于压缩率的不同，还是产生了50%的尺寸差距。按照空间单位KB数据流单位bit之间1：8的换算关系，4Mbits/秒，相当于1秒时长的短片占用500K的存储卡空间，对于一张128兆卡来说，正好是4分钟多一点。但是实际上目前大家接触最多的640X48030FPS有声短片为例，一张标准的128兆SD卡，还是可以录制5分钟左右的短片。显然卡西欧的数据保守了些，这和各品牌对Mbits/秒值的设置也有关系。

这是MPEG4 格式短片的参考拍摄时长，具体机型以官方数据为准。

效果最好的MotionJPEG

代表机型：富士F11、佳能A610、卡西欧Z500、Z120

技术特点：M-JPEG(Motion- Join Photographic Experts Group)技术顾名思义，即运动静止图像压缩技术，最近也经常被叫做“动态JPEG”。广泛应用于非线性编辑领域可精确到帧编辑和多层图像处理，把运动的视频序列作为连续的静止图像来处理，这种压缩方式单独完整地压缩每一帧，在编辑过程中可随机存储每一帧，可进行精确到帧的编辑，此外M-JPEG的压缩和解压缩是对称的，可由相同的硬件和软件实现。但M-JPEG只对帧内的空间冗余进行压缩。不对帧间的时间冗余进行压缩，故压缩效率不高。

通俗的说M-JPEG技术原理类似于早期动画片的制作，靠一张一张连续的独立图片，拼接成动画，只不过原来手工绘画变成了现在的JPEG格式电脑图片。它的好处是显而易见的，在“拼接”过程中几乎每有进行压缩，最大限度的保留了画面的细节。对于后期通过视频编辑软件压缩成VCD或者DVD软件来说，非常方便，因为在后期的制作中，“片源”的质量非常重要。但是这个模式同样存在致命的缺点，就是占用的存储卡空间近似MPEG4模式的4倍！我们可以想象一下，如果每播放一秒的短片，要调用30张640X480标准压缩率的JPEG格式照片，对DC来说是多么恐怖的一件事，也正因为如此，MJPEG模式短片对DC缓存的要求很高。以下是F11的富士官方网页截图：

图中对F11不同分辨率下短片占用空间的描述比较有代表性，卡西欧和佳能等品牌的情况也大致相当。不过从实际应用上看，640X480 30FPS的短片，多数情况时长为1秒的短片占用内存为1.2兆左右，不过佳能A610的作品要比F11压缩率小，占用空间也要大一些。

这是M-JPEG 格式短片的参考拍摄时长，具体机型以官方数据为准。

濒临淘汰的MOV

代表机型：松下早期产品

技术特点：MOV采用的是Apple计算机公司的数字视频编码格式，需要使用QuickTime或者含QuickTime插件的媒体播放器才能播放。因为属于流媒体格式，对系统硬件要求不高，广泛用于网站的视频服务项目上。事实上QuickTime有两种标准的数字视频格式，分别是MOV格式和前文提到的MotionJPEG格式。由于MOV是有损压缩，虽然体积比M-JPEG要小一些，但是效果也随之下降。不过和压缩率很高的MPEG4格式比起来，它的画质还是有一定的优势。

作为一项Apple公司的专利技术，MOV格式的普及和推广受到了很多限制，在网络压缩流媒体市场上已经被完全基于PC开发的MPEG4所取代，QUICK的忠实拥护则更倾向于使用效果更好的M-JPEG。拼空间利用率不如MPEG4，比效果不敌M-JPEG，MOV的尴尬可想而知。目前的DC市场上，除了松下和柯达一些早期型号的DC之外，我们已经很难看到他的身影了。

这是MOV格式短片的参考拍摄时长，具体机型以官方数据为准。

索尼自成一体的MPEG VX

代表机型：索尼P系列、W系列

技术特点：从记忆棒的与众不同，我们就能感觉出作为消费电子业巨头，索尼的产品每每采用与众不同的技术标准。从早期F505所支持的MPEG EX格式开始，索尼就采取不同于大众的命名方式。目前的索尼DC，除了突出动态视频拍摄性能的M1和M2采用了主流MPEG4格式以外，其他的机型几乎都是MPEG VX格式。

有关MPEG VX格式的详细规格笔者没有找到官方的技术文件。从使用经验和一些专题文章分析，它应该是MPEG1的一个变种，如果给它一个有中国特色的名字，那就是“改进版的MPEG1，性能接近MPEG2”。事实上不同版本的MPEG格式视频，最直观的不同是编码速率的大小差异，MPEG1多为1.5Mbits/秒，而MPEG2则是3-10Mbits/秒，其中以6 Mbits/秒居多，索尼的MPEG VX支持两种画质的短片，在同为640X480分辨率的情况下，如果采用普通记忆棒，祯数只能达到16.6FPS；使用高速的MS-pro记忆棒，则能保证30祯的速率。当使用普通记忆棒时，索尼MPEGVX格式640X480分辨率短片占用存储卡空间的水平和主流MPEG4模式短片相似，而只在使用高速记忆棒MS-pro的前提下，能达到30祯，估计和该分辨率要求较高的传输速率有关，此时空间占用较大，接近了M-JPEG的标准。笔者曾经使用非原厂的莱卡沙128兆记忆棒对索尼H1进行过测试，导入电脑的短片在编辑软件中显示为MPEG1格式，祯数25。接下来就以H1为例，简单归纳下索尼MPEGVX格式在不同模式下的空间占用情况：

总结：本文简单介绍了目前市场上主流DC支持的短片技术规格以及常见参数。篇幅所限就不对具体机型加以点评了。有关数字影像的编辑和加工涉及方面较多，需要一定的技术功底，就不是笔者所能完成的了，撰写本文仅供大家作为选购DC的参考，具体的技术数据和各厂商产品的实际情况，还是以官方说法为准，本文不能保证所列举参数的完全真实。