时间码和帧速率:您需要知道的一切

如果您在数字时代长大,时间码可能看起来像是广播电视和赛璐珞电影的遗物。但事实并非如此。

时间码是一种准确记录发生时间的方式˚F上设置为在编辑的对话,音乐和声音效果削减ROM笔记。

将其视为参考工具。当您浏览网页时,您会在页面之间徘徊。大多数时候,您不会太注意 URL,因为您只关注页面本身。但是,当你要记住 一个页面 或分享与别人的网页,或传达有关网页,那么你需要它记录的确切位置是URL。时间码对视频帧执行相同的操作。

例如

假设您正在拍摄音乐视频,并且您正在拍摄第 15 个镜头;所有的镜头看起来都一样,但有一个,完美的时刻。在拍摄了 30 个相同的镜头后,你会记得那个地方吗?拥有当前的确切时间戳不是更容易吗?这样,当您在剪辑室时,您可以立即找到它。

如果您使用 Frame.io获取详细反馈,并且您的客户建议缩短剪辑,他们的评论会准确显示在您的时间轴上  的正确位置。由于时间码,您知道这是正确的地方。时间码大部分时间都在幕后运行,但它是将所有东西粘合在一起的粘合剂。

至关重要的是,它还有助于在拍摄过程中保持声音和画面同步。

但是为什么我不能在帖子中同步所有内容?

我们的数字工具非常复杂,以至于认为一切都可以在后期修复已成为常规。如果您是编辑,您就会知道这个前提是多么错误。你不能在后期修复所有的东西——这是不可能的。如果可以,它通常非常昂贵。

是的,如果您的剪辑不太长,您可以在后期使用一些应用程序来同步音频和视频,包括 FCP X 的内置音频和视频同步功能、Premiere Pro CC、Red Giant 的PluralEyes甚至Audacity。但是您在后期使用的程序除了查看材料的数字参考外,不会查看任何其他内容。因此,当您看到未同步的视频和音频时,计算机只能看到时间码。它不知道有问题。如果音频和视频错误匹配但完全不相关,则更糟。

与 PluralEyes 的时间码同步
Red Giant 的 PluralEyes 与 Adob​​e Premiere Pro CC 结合使用。

现在假设您的非同步音频和视频素材不是以相同的帧速率录制的。现在,您的时间码在两个源之间甚至不会以相同的速率运行。如果您的源材料上面没有石板怎么办?你看这是怎么回事。

使用时间码,您可能一开始就知道明显的问题是什么。但大多数情况下,许多问题只有在您完成大量工作后才会变得明显。在这种情况下,你最终不得不重做你已经做过的事情,或者把它扔掉重新开始。这是您必须弥补的大量精力、时间和金钱损失。那些截止日期并没有改变,这些渲染也不能再快了。

并非没有问题

在线搜索“时间码问题”表明它并非万无一失。您可能会遇到您认为很好但不是的时间码问题。或者使用时间码很好,但会出现其他问题。这可能是由您正在使用的程序的转码或未知错误引起的。

例如,QTChange 过去使用值 23.98 来计算其帧速率和时间码,而不是 23.976。这给用户带来了问题。Premiere Pro 也有时间码问题,因为它是音频文件的往返起始时间码。那些程序是由人类编写的,他们会犯错误并且无法考虑所有可能的情况。

请记住,时间码是您的文件本机的,因此糟糕的时间码基本上就像是遗传缺陷。

您应该将后期同步视为绝对的最后手段。相反,计划您在现场录制的时间码尽可能完美。

数字平板上的时间码

如果您不在片场但参与了制作准备,请与处理摄像机的人交谈。询问他们将使用哪些设置,如果可以,请提出请求。

如果您甚至没有进行前期制作准备,请与工作人员交谈。找出谁拍摄了素材并尽可能多地获取有关相机设置的信息。您可能无法避免录制问题,但您可以更好地解决遇到的任何问题。

阅读本文后,您应该能够将时间码设置为尽可能无故障。或者至少了解您可能会遇到哪些问题,具体取决于镜头的拍摄方式。这些都不能保证帖子没有问题,但它肯定会减少您遇到的问题数量。

什么是时间码?

时间码是一种精确标记记录中所有帧的方法, 因此您可以知道记录点的确切位置。

我们将关注的主要时间码是 SMPTE。这是由电影和电视工程师协会在 1960 年代开发的。因此缩写。SMPTE 记录音频和视频信号。

时间码用于同步和引用所有类型的视听媒体——视频文件、声音文件、字幕、视觉效果等。

正常的时间码/SMPTE 显示读取 HOURS:MINUTES:SECONDS:FRAMES

时间码示例

小时、分钟和秒的编号就像它们在常规时钟上一样。秒可以分为帧,这些帧是单个图像和时间码中的最小增量。

通过根据记录长度或记录时间为每一帧提供唯一标识符,如果您有时间码参考,则可以在记录中找到任何特定帧。但是时间码只能计算整个帧而不是小数帧。

根据您正在处理的项目,有两种运行时间码的主要方式:自由运行和记录运行。

自由运行

 当您想知道正在录制的事件发生的实际时间时,可以使用自由运行时间码,因此它对于持续几天的纪录片或音乐或体育赛事很有用。在Free Run 中,无论您是否正在拍摄,录制设备都会连续运行时间码。时间码以设备上设置的帧速率运行。将时钟设置为一天中的时间是很常见的,但重要的是要记住,因为时间码以帧为单位计算而常规时钟不计算,因此相机时钟与一天中的实际时间之间可能存在偏差。

设置自由运行时间码

现在,当您有多个摄像机和录音机时,通常会使用 Free Run,因此您不必担心在同一时间停止和启动所有设备。

记录运行

Record Run 中,录制设备仅在摄像机录制时运行时间码。 它只计算记录的帧数,以便总运行时间反映总可用镜头。如今,Record Run 的使用频率较低,但在使用单个摄像机和录音机进行拍摄时是一个不错的选择。许多数码相机只是输出 TOD(时间)时间码,并且没有记录运行选项。

一旦您知道时间码是处于 Free Run 还是 Record Run,下一步就是确定要使用的帧速率。

选择正确的帧率

世界的不同地区使用不同的时间码帧速率。最常见的是:

  • 24 帧/秒(胶片、ATSC、2k、4k、6k)
  • 25 帧/秒(PAL,用于欧洲、乌拉圭、阿根廷、澳大利亚)、SECAM、DVB、ATSC)
  • 29.97 (30 ÷ 1.001) 帧/秒(NTSC 美国系统(美国、加拿大、墨西哥、哥伦比亚等)、ATSC、PAL-M(巴西))
  • 30 帧/秒 (ATSC)

但为什么?

为什么世界各地的帧率不同?因为最初电视只是直播而不是录制,所以确保演播室摄像机和家用电视机之间同步的唯一方法是将信号同步到电源。美国的市电为 60Hz (30fps),欧洲的市电为 50Hz (25fps)。但是电视最初是黑白的,所以当彩色出现时,SMPTE 工程师希望保持彩色信号向后兼容黑白电视。为此,他们必须在现有的黑白信号之间“滑动”一个颜色信号,并将帧速率从 30fps 稍微更改为 30/1.001 = 29.970 fps 以避免伪影,从而创建 NTSC 颜色标准。

因为时间码的最小增量是一整帧而不是小数帧,以 29.97fps 运行的时间码无法解释每秒丢失的 0.03 帧;所以以 29.97fps 运行时间码的设备运行速度比正常时钟慢一点。

重要的是要记住,即使它们是相关的,时间码和帧速率也不是一回事。 时间码是在记录中标记帧的一种方式,帧速率是记录或回放图像的速度。

由于 NTSC 标准具有特殊的帧速率,因此必须发明一种特殊的时间码,以便编辑人员可以通过简单的帧标记方法知道经过了多少实时时间。这就是丢帧时间码的创建方式。

什么是丢帧时间码?

请记住,NTSC 帧速率是 29.97fps 而不是 30fps,这意味着每秒 0.03 帧是下落不明的。由于时间码只能计算整帧,一小时后应该有 30fps x 60sec/min x 60min/hr = 108,000 帧。因为 NTSC 是 29.97fps,所以一小时后会有 29.97fps x 60sec/min x 60min/hr = 107,892 帧。

因此 NTSC 中存在 108 帧的差异,这意味着在实时一小时后,您录制的时间码将落后 3.6 秒(108 帧/30fps = 3.6 秒)。时间码计数将为 01:00:03:18。

丢帧是如何工作的?

丢帧时间码的工作原理是每分钟丢弃两个帧数,每十分钟除外。你的记录不受影响,因为 它丢弃的帧数量,而不是实际的帧!因为它会实时删除这些数字,所以在一小时内,您的时间码将增加一小时。

它看起来像这样:

丢帧时间码
请注意,丢帧时间码在最后一个数字之前用分号书写,而不是冒号。

从逻辑上讲,当您以 29.97fps 或 59.94i(59.94 隔行)拍摄素材时,您会使用丢帧 (DF) 时间码,因为它适用于电视广播。围绕所有这些看起来相同的帧速率的普遍混淆意味着有时人们仍然将其称为 30fps 或 60i,即使这在技术上是不正确的。如果你回顾一下各种帧率和它们适用的标准,只剩下 30fps 的是 ATSC,它兼容 29.97fps / 59.94i。30fps 和 60i 并不常见,但不幸的是,一些录制设备确实以这些格式录制,因此确保您的帧速率与您认为的完全一致非常重要。

非丢帧如何工作?

非丢帧时间码很简单:对于每一帧记录,都会记录一个时间码帧。帧记录与时间码计数的比率为 1:1。

非丢帧时间码

我为什么要麻烦你计算?因为您越熟悉不同类型的时间码是什么样子,您就能越快地判断源材料是否存在问题。

当您决定使用什么时间码时,您必须考虑具体情况。例如,如果您在 Free Run 中拍摄一个长时间的事件,因为您要记录不同事情发生的实时日志,并且您以 29.97fps 进行拍摄,那么您将必须使用丢帧时间码,因此您的时间码时钟与真实时钟保持同步。

如果您使用非丢帧时间码,您每小时将落后 3.6 秒,这意味着 24 小时后您的时间码将落后 24 小时 x 3.6 秒/小时 = 86.4 秒 — 将近一分半钟!

连连看

对于不涉及 29.97fps NTSC 标准的大多数其他情况,您可以使用非丢帧时间码。

如果您在一次拍摄中使用多个录制设备,请确保它们都设置为相同类型的时间码 – DF 或 NDF。任何混合它们的情况都会导致大量的后期头痛,原因很简单,没有任何东西会排队,并且您将花费时间尝试同步没有匹配时间码的素材。如果您有石板,这似乎没什么大不了的,但它仍然是;想想你必须在整个节目中手动同步的镜头数量。

有时,当您使用无法在录制时同步的多个设备时,您可能必须确定链中最薄弱的环节并调整其他设备上的时间码设置以匹配最薄弱的环节。您的目标是让时间码在您的录音设备上以相同的增量计数。与时钟时间不匹配的相机时间码可能很烦人,但与另一台相机不匹配的相机时间码可能是一场噩梦。

一旦您知道丢帧和非丢帧时间码是如何形成的以及您使用它们的目的,就会相对简单。但是 23.98 vs 24fps 呢?那里有什么故事?

23.98fps 与 24fps

我们都熟悉 24fps 标准,因为我们都看过用胶片制作的电影。将 24 帧放入一秒拍摄素材的想法根深蒂固,以至于可能会导致人们对后期制作产生很大的困惑。

电影以 24fps 的速度在胶片上拍摄,但视频以 29.97fps(NTSC 标准)播放。为了将 24fps 的电影正确地适应 29.97fps 的视频信号,您必须首先将 24fps 的帧速率转换为 23.976fps。

所以 23.976fps,向上取整为 23.98fps,开始作为在 NTSC 后期环境中处理 24fps 电影的格式。

23.98fps 现在作为独立的高清视频格式存在。 但从逻辑上讲,它仅在 NTSC 国家/地区使用,因此您不会在 PAL 25fps 国家/地区找到它。

只是为了了解数字,在 Free Run 中以 23.98fps 拍摄的相机,实时一小时后漂移也将是 3.6 秒,因此时间码计数将为 01:00:03:14。(0.6 秒 x 24 帧每秒 = 14.4 帧)。

虽然能够补偿每秒未计算的 0.024 帧会很好,但没有 23.98fps 的丢帧标准, 因为没有可以从时间码中丢弃的帧数以使其完全适合实时. 我们很幸运使用 29.97,但它不适用于 23.98。

外部录音机

使用外接录音机时,也必须有23.98fps 的可选,否则声音和画面会出现漂移。

许多较旧的录音机只有实时时间码时钟或只能执行 24fps 时间码。如果是这种情况,那么您可能应该以 24fps 而不是 23.98fps 进行拍摄,以帮助保持音频和图片时间码同步。

如果您必须以 23.98fps 的速度拍摄视频,但您的录音机却无法以 23.98fps 的速度进行录制,那么我在文章末尾提供了一种解决方法。

无论你做什么,都要保持一致。不要混合具有不同帧速率的素材。

如果可能,请在拍摄前检查您的发布选项,以优化发布时间,而不是在转换上花费大量时间和金钱。

如果您不是后期制作的一部分,请尝试在对素材进行任何操作之前尽可能地找出有关素材拍摄方式的所有信息。

让我们看看一些可用的物理工具,这样如果您对现场发生的事情有任何发言权,您就可以提出正确的问题,提出正确的请求,甚至自己操作录音机。如果没有,您仍然可以询问是否使用过这些工具,只要您了解它们是什么。

真正同步:时间码输入/输出和同步锁相

同样,时间码是在记录中标记帧的一种方式。如果处理得当,它可以用于在拍摄时同步设备,但这不是它的主要目的。术语同步和时间码通常可以互换使用,但单独使用时间码并不是在设备之间保持同步的可靠方式。

为什么不?因为许多相机和录音机都有石英晶体或类似的时钟,这些时钟既不高度精确也不跨设备一致。这意味着两个不同的相机可能会以稍微不同的方式计算秒数。两台设备分开足以出现明显的同步问题并不需要很长时间,有时只需半小时。考虑到一帧漂移足以引起口型同步错误,这很快就会成为一个问题。

使用单个摄像头时它不那么重要(尽管在您的摄像头和录音机之间仍然可能),但在使用多个摄像头时可能会非常引人注目。

时间码输入/输出端口

大多数专业相机都有时间码输入/输出端口。要通过摄像机输入/输出端口连接多台摄像机,您首先必须将它们设置为“自由运行”时间码。基本同步两台摄像机的最简单方法是将主摄像机的时间码输出端口连接到辅助摄像机的时间码输入端口。但是还记得我们刚才所说的不同设备之间的漂移吗?一旦两个摄像头开始运行,辅助摄像头将运行时间码,但它通常会运行,这就是为什么您仍然可以在两个摄像头之间漂移。这就是 Genlock 的用武之地。

身体锁定时间码 1

共同体供应时间码

在我们开始同步锁相之前,请注意:一些较新的相机没有时间码输入/输出端口。如果它们没有,并且您需要在具有时间码输出端口的单独录音机上录制同步声音,您可以将录音机的时间码输出记录为相机音轨上的音频信号。虽然这些不会与您的视频录制完美对齐,但与让两台设备彼此独立运行时间码相比,它们在后期更容易匹配。请记住这一点,以防您知道所使用的摄像机没有 TC 输入/输出端口并且摄像机操作员不熟悉此技巧。

什么是同步锁?

Genlock 代表发电机锁定。 它有时被称为同步锁定。同步锁相向所有摄影机发出规律的、类似节拍器的“节拍”。相机使用该信号而不是它们自己的内部时钟,防止不可靠时钟可能造成的漂移。所以 Genlock 同步帧。时间码本身不同步任何东西——它是一种参考工具,用于在录制设备与 Genlock 同步后在后期同步素材。希望这种差异现在已经很清楚了。

同步脉冲发生器

通过同步帧,Genlock 可防止多个设备相互分离。因此,对于多台摄像机、录音机等,要实现真正的同步,您必须同时使用时间码输入/输出端口和 Genlock 端口。所有的录音设备都必须有一个共同的时间码源和一个锁定到时间码的同步(节拍/脉冲)源。由于同步和主时间码是锁定的,摄像机不能运行自己稍微不同的时间码,也不会出现漂移。

缺点是所有录音设备都必须硬连线到同步和时间码源。对于多台摄像机,如果您使用不同长度的线缆,这可能意味着需要大量线缆和大量摄像机校准。这在工作室环境中不是问题,但在外景拍摄时可能会非常棘手(这是一个很好的理由,如果您不在现场,请仔细检查所做的工作)。最好的方案是将每台摄像机连接到可靠的同步设备,例如环境记录锁定盒或具有同步输出的声音设备记录器。

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果酱同步

您可能想知道为什么我没有提到 jam-sync。Jam-sync 是指您有一个主摄像机和一个辅助音频摄像机的情况。如果主摄像头出现时间码问题,出现丢失,则辅助摄像头会填充时间码。因此,如果次要时间码相对于主要设备的时间码存在问题,则果酱同步不是真正的同步。每台摄像机仍然依赖于自己的内部时钟,因此卡纸同步的摄像机必须经常重新卡纸同步,否则它们的时间码会开始漂移。

如果您不在现场,重要的是要了解 TC 输入/输出端口和同步锁相是否用于多机拍摄,因为您会立即知道会在摄影机之间发生漂移。

如果将所有录音设备硬连线到同步和时间码源是不切实际的,您可以尝试使用无线音频发射器将时间码输入到您的录音设备。如果您在使用无线时间码时不在现场,那么在开始后期制作材料之前,您应该了解以下内容。

无线时间码

SMPTE 12M LTC 等时间码可以作为模拟音频信号传递。当通过扬声器播放时,这会产生特定的、可识别的声音。许多公司制作的应用程序和其他产品承诺出色的无线时间码和同步。这是一个发展中的领域,有望随着无线网络变得更加可靠而变得更加可靠。

同时,出于以下原因,最好保持怀疑态度:

  • 众所周知,Wi-Fi 并非万无一失,以无线方式发送音频或视频时可能会丢失信号。
  • 更重要的是,如果时间码信号因任何原因下降,相机将恢复到其内部时钟。这可能会导致上述任何漂移问题。
  • 如果只有很小的信号下降,那么问题可能不会被注意到,直到为时已晚而无法采取任何措施。
  • 如果出现任何问题,在没有时间码硬件的情况下通过 wi-fi 网络进行故障排除可能会使任何已经存在的问题变得更糟。

值得注意的是像Ambient这样的公司。他们基于温度补偿晶体振荡器技术 (TCVCXO) 制造了越来越坚固和可靠的无线硬件。每天拍摄的漂移不到一帧。

同样,如果你在片场,你必须权衡你的选择并决定在这种情况下什么最适合你。

帮助自己

为了能够在发布前或发布后帮助自己,了解以下内容会有所帮助:

  1. 时间码和同步之间的区别。
  2. 将使用或曾经使用的帧速率。
  3. 如何使您的视频帧速率与音频帧速率最佳匹配。你能在片场这样做吗?或者你需要在后期转换一些材料?

而且您需要一个可靠的时间码源来避免现场漂移。换句话说,不要依赖设备的内部时钟,并了解如何连接时间码输入/输出端口。这也意味着使用 Genlock 进行真正的同步。

在帖子中:询问是否使用了一个,使用了哪个,以及是否也使用了 Genlock。

现场:希望尽快获得更好的无线时间码,因为越来越多的专业消费者相机没有 Genlock 端口。

在帖子中:询问是否使用了无线时间码。特别是如果素材是在现场使用多台摄像机拍摄的。

关于以 23.98fps 拍摄的附录

如果您必须以 23.98fps 拍摄视频,但您的录音机不提供以 23.98fps 录制的选项,那么您可以做的最接近的事情是尽可能以 29.97fps 不丢帧录制声音。您仍然会在视频和音频之间出现漂移,但它会比以其他帧速率运行刻录机时小。或者根据真实的内部时钟。

以下是其工作原理的细分:

全帧率

以全帧速率拍摄意味着您不太可能遇到时间码同步的重大漂移或问题。因此,如果您以 23.98fps 的速度拍摄视频,一个多小时后您的图片时间码将漂移 3 秒 14 帧。但是以 24fps 或 29.97fps 丢帧等全帧速率录制音频将实时匹配而不会出现漂移。

  • 1 小时后的视频时间码 @ 23.98fps = 01:00:03:14
  • 1 小时后的音频时间码 @ 24fps 或 29.97fps DF = 01:00:00:00

您的视频和音频时间码之间的差异/漂移将为 3 秒和 14 帧。

无丢帧率

如果您以 29.97fps 的非丢帧拍摄音频,则如我们上面所说的,漂移将是 3.6 秒。(0.6 秒 x 30 帧每秒 = 18 帧)

  • 1 小时后的视频时间码 @ 23.98fps = 01:00:03:14
  • 1 小时后的音频时间码 @ 29.97fps NDF = 01:00:03:18

您的视频和音频时间码之间的偏差将为 4 帧。

它并不完美,但在不以完全相同的 23.98fps 速率进行拍摄的情况下,它已尽可能接近。

2021年6月24日

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