数字视频拍摄中常见的问题、问题原理解析后期处理方法总结

[橘子茜茜]

大家好呀，我是橘子茜茜，最近有点时间，又跑上来和大家晒经验啦 O(∩_∩)O~~。在拍摄中我们会遇到很多问题：噪点，抖动、果冻效应、模糊、等若干种问题。其实很多问题在使用电影胶片拍摄的时候是不存在的，但在数字视频里，这些问题是很难避免的。今天我们就聊聊，数字视频拍摄中常见的问题，以及产生问题的根源以及后期修复的方法。

既然众多的问题都集中在数字视频上，那我们先了解下，数字视频是什么？

数字视频就是以数字形式记录的视频，和模拟视频相对的。数字视频有不同的产生方式，存储方式和播出方式。比如通过数字摄像机直接产生数字视频信号，存储在数字带，P2卡，蓝光盘或者磁盘上，从而得到不同格式的数字视频。然后通过PC，特定的播放器等播放出来。

为了存储视觉信息，模拟视频信号的山峰和山谷必须通过模拟/数字（A/D）转换器来转变为数字的“0”或“1”。这个转变过程就是我们所说的视频捕捉（或采集过程）。如果要在电视机上观看数字视频，则需要一个从数字到模拟的转换器将二进制信息解码成模拟信号，才能进行播放。

根据电视信号的特征，亮度信号的带宽是色度信号带宽的两倍。因此其数字化时可采用幅色采样法，即对信号的色差分量的采样率低于对亮度分量的采样率。用Y:U:V来表示YUV三分量的采样比例，则数字视频的采样格式分别有4:2:0,4:1:1、4:2:2和4:4:4多种。

数字视频在拍摄中一般会出现以下的问题：

[橘子茜茜]

噪点 （image noise）

图像噪点（image noise）是图像中一种亮度或颜色信息的随机变化(被拍摄物体本身并没有)，通常是电子噪点的表现。它一般是由扫描仪或数码相机的传感器和电路产生的，也可能是受胶片颗粒或者理想光电探测器中不可避免的的散粒噪点影响产生的。图像噪点是图像拍摄过程中不希望存在的副产品，给图像带来了错误和额外的信息。

【调色理论】如何理解和使用达芬奇运动特效面板？空域降噪与时域降噪

图像噪点的强度范围可以从具有良好光照条件的数字图片中难以察觉的微小的噪点，到光学天文学或射电天文学中几乎满画幅的噪点，在这种情况下(图像中的噪点水平过高，以至于无法确定其中的目标是什么)，只能通过非常复杂的手段获取到一小部分有用信息。

常见的处理噪点的软件有：  Denoiser ，neat video

去除方法：

1. 尽可能的降低摄影机的Iso（电子感光度）
2. 提高灯光照明的功率，亮度（提高灯光的能量）
3. 后期通过新的算法去除噪点。（绝大多数的软件都是对噪点进行模糊处理，个别是对画面噪点周围的信息进行分析，从周边像素中提取优质的像素进行填充）
4. 使用RAW格式拍摄，给后期充足的余地进行噪点处理。（缺点：体积大占内存，后期处理要求高）。

由于JPEG格式的图像在缩小图像尺寸后图像仍显得很自然，因此就可以利用特殊的方法来减小图像数据。此时，它就会以上下左右8×8个像素为一个单位进行处理。因此尤其是在8×8个像素边缘的位置就会与下一个8×8个像素单位发生不自然的结合。

由JPEG格式压缩而产生的图像噪音也被称为马赛克噪音（Block Noise），压缩率越高，图像噪音就越明显。

虽然把图像缩小后这种噪音也会变得看不出来，但放大打印后，一进行色彩补偿就表现得非常明显。这种图像噪音可以通过利用尽可能高的画质或者利用JPEG格式以外的方法来记录图像而得以解决。

[橘子茜茜]

果冻效应 Global shutter and Rolling shutter

果冻的形成是摄影机本身的特性决定的，使用CMOS传感器的相机多数使用卷帘快门，它是通过图像传感器逐行曝光的方式实现的。在曝光开始的时候，图像传感器逐行扫描逐行进行曝光，直至所有像素点都被曝光。当然，所有的动作在极短的时间内完成，一般不会对拍摄造成影响。但如果被拍摄物体相对于相机高速运动或快速振动时。用卷帘快门方式拍摄，逐行扫描速度不够，拍摄结果就可能出现“倾斜”、“摇摆不定”或“部分曝光”等情况。这种卷帘快门方式拍摄出现的现象，就定义为果冻效应。

在此之前先了解一下数码相机的Global shutter and Rolling shutter：
Global shutter是通过整幅场景在同一时间曝光实现的。Sensor所有像素点同时收集光线，同时曝光。即在曝光开始的时候，Sensor开始收集光线；在曝光结束的时候，光线收集电路被切断。然后Sensor值读出即为一幅照片。CCD就是Global shutter工作方式。

Rolling shutter与Global shutter不同，它是通过Sensor逐行曝光的方式实现的。在曝光开始的时候，Sensor逐行扫描逐行进行曝光，直至所有像素点都被曝光。当然，所有的动作在极短的时间内完成。

如果被拍摄物体相对于相机高速运动时。用Global shutter方式拍摄，假如曝光时间过长，照片会产生像糊现象。而用Rolling shutter方式拍摄，逐行扫描速度不够，拍摄结果就可能出现“倾斜”、“摇摆不定”或“部分曝光”等任一种情况。这种Rolling shutter方式拍摄出现的现象，就定义为果冻效应。

如下图所示，即为一个在Rolling shutter工作方式的摄像头在高速水平运动状态下拍下的物体结果。

正常画面

果冻效应

消除果冻效应：

在premiere中我们可以使用Rolling shutter repair插件来对画面进行修复。

[橘子茜茜]

运动模糊 motion blur

造成图像退化或者说使图像模糊的原因有很多种，如果是因为在摄像时相机和被摄景物之间有相对运动而造成的图像模糊则称为运动模糊（或者说动态模糊）。所得到图像中的景物往往会模糊不清，我们称之为运动模糊图像。运动模糊图像相对于静帧图像含有更多，更大的信息量，对于更真实的还原场景有着非常重要的意义。

不难发现，在电影或电视中，运动模糊是经常出现的，甚至于你不会注意到它。另一方面，在计算机图形中，你就会发现缺少运动模糊，由此也带来了失真。

motion blur（运动模糊）影片与游戏的视觉区别

为什么每秒24帧的速度对于电影来说已经足以获得很流畅的视觉效果，而对于电脑游戏来说却会显得磕磕碰碰呢？

原因很简单，摄像机在工作的时候并非一帧一帧静止的拍摄，它所摄下的每一帧已经包含了1/24秒以内的所有视觉信息，包括物体的位移。如果在看录像的时候按下暂停键，我们得所到的并不是一幅清晰的静止画面，而是一张模糊的图像，原因就在于此。

电脑做不到这一点，游戏里的每一帧就是一幅静止画面，如果你在运动的过程中抓一张图片下来，得到的肯定是一幅清晰的静态图。运动模糊技术的目的就在于增强快速移动场景的真实感，这一技术并不是在两帧之间插入更多的位移信息，而是将当前帧同前一帧混合在一起所获得的一种效果。

增加运动模糊：

针对我们制作的字，动画，需要增加 Motion Blur 来增强画面的真实感，在Ae，Nuke中有多种方法可以增加运动模糊效果，来模拟真实摄影机拍摄的运动模糊。其中RSBM运动模糊处理插件效果非常好，在AE，Nuke中均可以使用：

【Nuke合成】NUKE运动模糊RSMB插件常见问题 【插件下载】

Premiere 中增加运动模糊效果的方法详解

[橘子茜茜]

镜头抖动

前期拍摄我们一般使用斯坦尼康、陀螺仪之类的稳定器来进行拍摄，但在某些时候，我们只能手持拍摄，纵然是经验丰富仍然难以避免抖动，在后期消除抖动有若干种方法，但这些方法都无一例外的会对画幅进行裁切（用画幅换取稳定，）

消除/减少抖动的前期方法：

1、详细周密的计划

知道拍摄的内容，提前计划好所需要的稳定设备，以及备用设备。（滑轨，摇臂，陀螺仪）。

2.人员素质的要求

以高度专业的要求来规范自己

消除视频的抖动的后期方法：

Nuke F_Steadiness 去除影片抖动 【FurnaceCore实例】

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[橘子茜茜]

闪烁 Flicker

拍摄视频时经常会出现视频闪烁的现象，如在日光灯下或拍摄电脑屏幕时。

发生的原因：中国的交流电为220V，50Hz，也就是说，每秒交变50次，若我们摄影机拍摄的帧速率的倍数与灯光的频率不一致，则会出现闪烁。

处理方法：

1、调整拍摄速度，如果使用 30fps闪烁的话，可以尝试 50fps或 60fps，应该能有一个不闪的。
2、如果改变速度还不行那么就只能避开这些造成闪烁的因素了。如，不要在日光灯下进行拍摄或直接对着电脑显示器拍摄等等。
3、后期消除闪烁。Nuke，Ae均可以非常完美的去除闪烁。

Nuke 使用F_DeFlicker去除影片中的闪烁【FurnaceCore实例】

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