二、视频的获取
我们已经知道视频如何播放，那么这些视频是如何获得的呢？电影成像靠镜头把画面投影在胶片上而获得画面。视频画面的获得，和电影成像的方式相类似，只是画面投影在成像感应器上，感应器再把影像转换成画面信息。如图，就是摄像机摄取视频画面的方式。摄像机内三个感应器分别拍摄红、绿、蓝光的信息；如果是一个感应器的摄像机，那三种光都在一个感应器上完成摄取。感应器目前主要有CCD和CMOS两种，它们原理不同，但干的事情都一样。
① 摄像机
我们前面已经知道电视机显像的原理，再去了解视频成像就很简单了。如图，摄像机把拍摄到的画面转换成红绿蓝信息，然后把红绿蓝信息传给电视机，电视机把它们投影在屏幕上，视频系统的工作就完成了。哈哈，很简单吧。这就是视频系统最核心的原理：把画面变成RGB，然后再把RGB还原成画面。视频系统的其他理论都是围绕着这个核心展开的，抓着这个核心，就能轻而易举地理解其他看似很复杂的视频原理。
摄像机把拍摄的画面转换成RGB，然后把RGB传给电视机，电视机直接把RGB投影在屏幕上。看下图，摄像机把生成的独立的RGB信号直接给了电视机，我们把这3个独立的信号叫做分量(Component)。RGB信号就称作RGB分量。其实分量概念没什么高深的，就是独立信号的意思。
现在我们可以说，视频系统的核心，就是完成RGB分量的传送。RGB分量的传输需要3条线，这种传输方式是最能真实还原画面（或者说最Hi-Fi）的方式。但RGB信号的传输需要很大的带宽，由于我们前面提到的电视网传输带宽的问题，在技术上和成本上传输RGB信号有一定难度。于是就发展出另外一些节约带宽的信号方式。
② 信号
首先是所谓的“复合信号”(Composite)。就是把RGB三个分量给混起来，变成一个分量，这样1条线就搞定了。我们平时见得最多的就是这种信号接口，电视机的AV输入，DVD的AV输出都是这种信号。这种方式虽然简单，但它的画面质量并不高，家用是没有问题，但对于广播级别的要求就差很远了。因为它把RBG的信息都混在了一起，当还原的时候，清晰度和色彩都会发生很大的失真，所以，在要求比较高的视频制作中是不使用复合信号的。
看来要降低画面信息的失真，必须使用多分量的传输方式才行。于是出现了“Y/C分量系统”。Y就是亮度分量(Luminance)，C就是色度分量(Color)。这种方式是将画面分解成亮度和色度两个信号（就像上面那个图中的两个电视屏幕那样）。亮度信号就是没有颜色的黑白画面，色度信号就是色彩的信息（但并不是完整的彩色画面），然后用2条线分别传送。这样，独立的亮度信号就可以降低画面图形的失真。我们常用的S端子（S-Video）就是Y/C分量系统。但是，Y/C方式依然把RGB的信息进行了混合，色彩方面肯定是要打折扣的。于是，又出现了另一种信号系统：YUV。
如图，YUV有三个分量，Y分量，U分量和V分量。Y是亮度分量；U和V是两个代表颜色的分量，它们分别代表红色减去亮度的差，和蓝色减去亮度的差；Y分量跟U和V分量可以经过“运算”转换还原出RGB分量。哇塞，头好大。如果我们用图像说明的话就是下图显示的那样，Y分量就是黑白图像，而U和V就是带有色彩信息的分量，RGB可以转换成YUV，YUV也可以转换成RGB。
YUV有2种标示方法：一种叫Y Pb Pr，另一种叫Y Cb Cr。Y Pb Pr是YUV在模拟系统的标示， Y Cb Cr是在数字系统的标示。虽然它们技术细节上有区别，但基本原理是一样的。
YUV分量也是3条线，并不比RGB分量少，为什么还多此一举搞什么运算转换，直接用RGB不就得了？对，如果直接用RGB当然比用YUV要好，然而，RGB所需的带宽空间比YUV要大很多。同时，YUV因为有一个黑白画面的Y分量，能很容易地兼容黑白电视，因此在兼容性上比RGB更好。于是，结合带宽上的优势，YUV就被应用在视频系统中。除了一些少数极其高端的影像制作会直接处理RGB外，到目前，YUV方式仍是广播电视系统最主要的传输和处理方式。通常在广电业内，如果提到分量信号如何如何，一般指的都是YUV分量。
了解YUV分量是了解视频格式的基础，因为我们要处理的视频格式都是YUV信号，而不是RGB。
③ 成像
前面我们讲到电视机有隔行和逐行的扫描方式，同样，在摄像机上也有这两种扫描方式。想像一下，摄像机的CCD就对应这电视机的屏幕。CCD上也是由像素组成，它经过扫描“记录”下每个像素上的RGB的例，然后传给电视机，电视机把这些 像素信息打在荧光屏上。
摄像机的CCD像素的表示方法和电视机也是类似的，比如1280X720，960X540。画面经镜头投影在CCD的每个像素上，CCD通过扫描获得画面，隔行扫描就扫2次得1张，逐行就扫1次得1张。
正因为隔行扫描的CCD是扫2次得1张图，导致它在拍摄运动画面时会出现“毛刺现象”。就像右图中的这个画面，当CCD扫完第1场的时候，这位仁兄已经不在原来那个地方了，CCD扫的第2场相当于一个已经“移位的”画面，于是两个场合成一个画面，就只这个样子。这是隔行扫描CCD拍摄画面的硬伤，如果要拍摄高质量的运动画面，逐行CCD才是不二选择。
CCD扫描线的扫描频率和密度并不一定是固定的，用术语说就是“采样率”(Sampling)并一定固定。所谓采样率，可以理解成扫描线和扫描线上“拾取”的数据点。看图就好说了，比如松下HVX200，它的CCD是960X540，这是CCD的物理像素，固定不变的。当它拍摄720P格式时，采样率是960X720，意思就是，扫描线在CCD上扫720条线，而在每条扫描线上“拾取”960个数据点。于是我们看到，物理像素有540排，而扫描线有720根，扫描线就比像素排列要密；而没条线上“拾取”数据的点有960个，和CCD像素相同，就像图上画的那样。
而当HVX200以1080p方式拍摄时，采样率就变成1280X1080，即扫描线变得更密了，每条线上的采样点更多。使用不同的采样率，能够获得不同的画面像素，而不同的画面像素就产生了不同的视频格式。
由此我们知道，摄像机输出的视频格式的画面尺寸，是由CCD的物理像素和采样率共同决定的。CCD像素是一个物理指标，固定不变；而输出画面的像素则由不同的格式而决定。
看得这里感觉如何？有点头大？别着急，慢慢往下看，看完后面的内容再回头去看前面的也许就容易明白了。当然，也可以休息一下，到阳台去呼吸一下新鲜空气，或者去洗把脸什么的。我们下面要有精彩内容了。
转载于邓东的《理解视频格式》
