關(guān)于VR視頻清晰度：為什么沒有正常視頻/直播那么清晰？

分類： 全景教程 標(biāo)簽： VR視頻 VR直播 5320 2020-12-21 分享： 

同樣8K，為什么VR視頻沒有正常視頻那么清晰？為什么我的全景視頻沒有別人的清晰？還沒有人家4K的視頻清晰？VR直播/視頻要保證清晰度需要注意哪些細(xì)節(jié)？

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同樣8K，為什么VR視頻沒有正常視頻那么清晰？

當(dāng)各項(xiàng)參數(shù)相同時(shí)，VR視頻和正常視頻的清晰度卻大相徑庭，Why？原因在于VR視頻在播放的時(shí)候要進(jìn)行投影變換。通常采用的是墨卡托投影(正軸等角圓柱投影) ，這種投影方式由荷蘭地圖學(xué)家墨卡托在1569年擬定。最早應(yīng)用于地圖繪制領(lǐng)域。基本原理是，假設(shè)地球被圍在一中空的圓柱里，其基準(zhǔn)緯線與圓柱相切（赤道）接觸，然后再假想地球中心有一盞燈，把球面上的圖形投影到圓柱體上，再把圓柱體展開，這就是一幅選定基準(zhǔn)緯線上的“墨卡托投影”繪制出的地圖了。現(xiàn)在印制的平面世界地圖就是這種墨卡托投影。

墨卡托投影的特點(diǎn)是水平方向上不會(huì)產(chǎn)生面積形變，但垂直方向上由赤道到兩極則形變越來越大。舉個(gè)例子，在地圖上非洲和格陵蘭島差不多大小，但實(shí)際上非洲有3020萬平方公里，而格陵蘭島僅有217萬平方公里，二者相差13倍。

同樣，基于墨卡托投影變化的全景視頻在頂部和底部也存在拉伸問題。如圖：

當(dāng)然這并不是全景視頻清晰度變差的主要原因。相對視野面積才是關(guān)鍵。普通視頻你在顯示器窗口上能看到畫面的所有信息，這時(shí)的視野面積就是視頻面積。而全景視頻你在顯示器窗口上僅能看水平方向約120°的視野，視野面積僅為視頻面積的1/8。這就是為什么全景視頻的清晰度會(huì)變差。因?yàn)槟闶窃谀谜w比局部。

為什么同樣是8K，我的全景視頻沒有別人的清晰？

全景視頻可以分為采集、傳輸、觀看三個(gè)階段，每個(gè)階段都存在造成清晰度下降的可能，在采集端主要的影響因素是全景相機(jī)。鏡頭和CMOS或是內(nèi)部的編解碼、存儲(chǔ)等都會(huì)影響原始視頻的清晰度。而在傳輸階段，則受限于帶寬和編解碼條件。觀看終端則考驗(yàn)設(shè)備的編解碼能力和顯示性能。

鏡頭類型：由于球面像差的存在，非球面鏡頭的邊緣畫質(zhì)要好于球面鏡頭。

對焦準(zhǔn)確度：全景相機(jī)選用的是定焦鏡頭，在出廠前要逐一調(diào)教。調(diào)焦不準(zhǔn)就會(huì)造成成像發(fā)虛，此外鏡頭長時(shí)間工作也會(huì)導(dǎo)致熱虛焦。所以你可能有這樣的經(jīng)歷，同一臺(tái)相機(jī)拍的片子，有的清晰，有的不夠清晰，就是此類原因了，泰科易是如何解決這個(gè)問題的呢，他們研發(fā)了一種新型結(jié)構(gòu)專利，用其保證高溫狀態(tài)下的對焦準(zhǔn)確性。

鏡片材質(zhì)：鏡片材質(zhì)不同，那么色散性能也就不同，因?yàn)椴ㄩL隨折射率而變化，除了性能的差別，氧化、形變、溫度也都是影響成像清晰度的因素。

塞爾的偏差：一般來說，鏡頭有五種基本偏差：球差、彗差、像差、場差和失真。

傳感器尺寸：CMOS圖像傳感器的尺寸越大，則成像系統(tǒng)的尺寸越大，捕獲的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。成像清晰度也就越好。

分辨率：分辨率是指CMOS圖像傳感器對景物中明暗細(xì)節(jié)的分辨能力，通常來講，分辨率越大，圖像的清晰度也就越高。

有效像素：有效像素的數(shù)量直接決定了CMOS圖像傳感器的分辨能力。同樣是1200萬像素的CMOS，但CMOS利用率不同，有效像素也就不同。

動(dòng)態(tài)范圍：動(dòng)態(tài)范圍由CMOS圖像傳感器的信號(hào)處理能力和噪聲決定，反映了CMOS圖像傳感器的工作范圍，高動(dòng)態(tài)范圍能夠捕獲更多的暗部細(xì)節(jié)與高光細(xì)節(jié)，而細(xì)節(jié)是清晰度最重要的參數(shù)。

編碼格式：編碼實(shí)際上就是視頻壓縮，目前視頻流傳輸中最為重要的編解碼標(biāo)準(zhǔn)有國際電聯(lián)的H.264，運(yùn)動(dòng)靜止圖像專家組的M-JPEG和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織運(yùn)動(dòng)圖像專家組的MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)，此外在互聯(lián)網(wǎng)上被廣泛應(yīng)用的還有Real-Networks的RealVideo、微軟公司的WMV以及Apple公司的 QuickTime等。不同的編碼格式擁有不同的壓縮效率與壓縮效果。H.265和H.264相比，同樣清晰度能夠節(jié)省一半的帶寬。

碼率：碼率是影響清晰度最直接的因素，碼率越高越清晰、碼率越低馬賽克效果越強(qiáng)，當(dāng)然它們不是絕對的線性關(guān)系。

碼率類型：固定碼率是指比特率固定,優(yōu)點(diǎn)是壓縮快，兼容性好。但是當(dāng)畫面變化較快（如移動(dòng)拍攝時(shí)）會(huì)出現(xiàn)明顯的畫質(zhì)下降。而動(dòng)態(tài)碼率則能根據(jù)畫面的細(xì)節(jié)復(fù)雜程度自動(dòng)調(diào)整碼率。通常直播選擇固定碼率、視頻后期輸出選擇動(dòng)態(tài)碼率。

分辨率：通常來說，分辨率越高，全景視頻的清晰度也就越高。當(dāng)然也有特例，我們后面說。

編解碼次數(shù)：從圖像采集到最終觀看，經(jīng)歷的編碼次數(shù)越大，畫質(zhì)的損失也就越大。泰科易全景相機(jī)采用的是機(jī)內(nèi)拼接技術(shù)，全程僅需一次編碼。

YUV格式：YUV，是一種顏色編碼方法。常使用在各個(gè)影像處理元件中。主要的抽樣（subsample）格式有YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2、YCbCr 4:1:1和YCbCr 4:4:4。YUV的表示法稱為A:B:C表示法：4:4:4表示完全取樣。4:2:2表示2:1的水平取樣，垂直完全采樣。4:2:0表示2:1的水平取樣，垂直2：1采樣。4:1:1表示4:1的水平取樣，垂直完全采樣。一般10bit視頻要選用4:2:2以上。

上行帶寬和下行帶寬：對終端設(shè)備來說，自己的下行帶寬和服務(wù)器的上行帶寬是影響畫面清晰度的兩個(gè)關(guān)隘，假設(shè)服務(wù)器上行帶寬是10M，下行帶寬是1000M，那么終端設(shè)備能獲取到的最快速度就是10M/s，假設(shè)個(gè)人PC的上行帶寬是1000M，下行帶寬是5M，那么理論能達(dá)到的最大速率就是5M/s。

硬解碼和軟解碼：硬件解碼就是通過硬件進(jìn)行視頻的解碼工作，其中硬件解碼是由GPU來進(jìn)行的，軟件解碼則是通過軟件本身占用的CPU進(jìn)行解碼，軟解碼的畫質(zhì)要好于硬解碼。

屏幕動(dòng)態(tài)范圍：如果你的顯示屏幕不支持HDR ，那么啥都不用說了。

屏幕分辨率：在2K屏幕上看4K電影，那當(dāng)然只能得到2K的顯示效果。

色域：目前常見的屏幕色域標(biāo)準(zhǔn)有三種，分別是sRGB、NTSC、Adobe RGB。sRGB色域是微軟和HP在1996年共同開發(fā)的色彩空間，也是目前的微軟旗下的Windows系統(tǒng)和眾多原生軟件默認(rèn)支持的色彩空間。NTSC色域是NTSC電視標(biāo)準(zhǔn)下的色彩空間。Adobe RGB是Adobe在1998年推出的色彩空間。sRGB≈ 72% NTSC，Adobe RGB≈95% NTSC，在購買電腦時(shí)你可能已經(jīng)了解過45% NTSC和72% NTSC的區(qū)別。是的，在同一種色彩空間里，色域百分比越高，所能顯示的色彩范圍就越廣。

亮度和對比度：亮度越高對比度的調(diào)整空間越大，對比度的提升能夠給人視頻變得更清晰了的感覺。 

像素密度：表示的是每英寸所擁有的像素?cái)?shù)量。因此PPI數(shù)值越高，即代表顯示屏能夠以越高的密度顯示圖像。當(dāng)然，顯示的密度越高，畫面也就更細(xì)膩，清晰度也就更高。

為什么我的8K，還沒有人家4K的視頻清晰？

如果你的8K視頻沒有別人4K視頻清晰，那么最大的可能就是碼率過低。事實(shí)上，視頻的清晰度主要是由碼率決定的，分辨率所能決定的是清晰度的上限，和修真小說里的設(shè)定一樣，分辨率是靈根資質(zhì)，碼率是修為，而清晰度就是實(shí)力。所以一個(gè)筑基期的天靈根弟子是打不過雜靈根元嬰期長老的，但天靈根能修煉到大乘期，雜靈根可能終身止步元嬰期了。

舉一個(gè)更易懂的例子，分辨率就好比是一個(gè)杯子，他有大有小。碼率就是倒進(jìn)杯子里的水，而清晰度就是你能喝到多少水。如果兩個(gè)一樣大小的杯子（分辨率相同），倒進(jìn)去的水越多，你能喝到的水也就越多（碼率越高、清晰度越好）但是當(dāng)杯子倒?jié)M水時(shí)，無論你再倒多少水，你能喝到的也只有一杯（碼率不是越高越好，存在極值）。如果兩個(gè)杯子的大小不同（分辨率不一樣），但每個(gè)杯子倒入的水量相同（碼率一樣），那么你能喝到的水呢也是相同的（清晰度一樣）。

VR直播/視頻要保證清晰度需要注意哪些細(xì)節(jié)

首先是全景相機(jī)的選擇，因?yàn)樵妓夭牡暮脡闹苯佑绊懽罱K清晰度效果。我們可以按照上文介紹的影響清晰度因素來貨比三家。比如鏡頭類型、傳感器尺寸、CMOS利用率等。當(dāng)然你也可以選擇直接看樣片或者項(xiàng)目案例。泰科易是專業(yè)級(jí)全景相機(jī)的標(biāo)桿品牌，大家可以以它的樣片為例和其他家進(jìn)行對比，在官網(wǎng)咨詢銷售顧問可以很輕松的拿到樣片甚至原片素材。

在后期拼接、調(diào)色、添加字幕等環(huán)節(jié)我們盡量減少編碼次數(shù)，這樣能夠防止對畫質(zhì)造成損失。比如拼接后我們可以輸出幀序列或者mov等格式。只有最終成片的前一階段我們才選擇MP4格式。適當(dāng)?shù)恼{(diào)色，增加對比度和畫面銳化也能從視覺上營造更清晰的效果。

VR直播的話，我們需要考慮帶寬，在條件允許的情況下選擇最大碼率。至于觀看終端，盡量選擇一塊好顯示器。

——作者：TECHE全景相機(jī)

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