【硬核科普向】为什么想看高清日剧那么难？TS档图像分析科普

作者：匿名

最近在网络上看到一个与日剧相关的问题被不同的人在不同的地方多次提到，那就是不再满足于字幕组发布的标清720p视频，想看1080p甚至以上的高清日剧。其实提出这种问题是情理之中的，随着人们生活条件提高，家用播放设备也在不断升级，一部分喜欢看日剧的人可能不再满足于对剧情的欣赏，也想追求像网络上海量的高清欧美剧集所带来的那样的视觉享受。而这个问题也曾经让我感到困扰，为了这个问题，自己也通过搜集网络上的资料来寻求解答自己的疑惑。

几天前看到B站UP主“JP搬运”的这篇高清生肉获取指南https://www.bilibili.com/read/cv9873197，给有能力的人提供了获取渠道非常全面详细的信息，受到这位UP主的启发，我也写一点自己积累的关于高清日剧的信息分享给大家，希望能够对有需要的人多多少少有一点帮助。

首先，很多人希望看到高清日剧，那么要对高清有一个清晰的定义，才好继续讨论日剧高清与否。根据电视的播放标准，大家通常认为的高清应该是电视标准中的全高清（FHD），即分辨率达到1920x1080并且为逐行扫描模式；而大家通常认为的标清应可以理解为电视播放标准的高清（HD），包括720p和1080i（这里p指逐行扫描progressive，i指隔行扫描interlaced，具体内容可以自行搜索网上的详细介绍，比如这一篇介绍文章https://zhuanlan.zhihu.com/p/33326278）。电视标准中的标清（SD）通常被人们理解为低清，这属于显像管显示器和DVD产品的时代，已经被淘汰了。

这里不妨就把1080p视频看作是通常理解中的高清视频。定义了视频分辨率和播放模式以后，下一步就是对实际的观看感受的定义，由于视频来源多种多样，观看器材多种多样，对视频效果的感知也是因人而异，因此对于这一项很难给出具体而量化的定义。UP主 JP搬运介绍的生肉获取站点的资源中大部分网络流媒体站点的视频都可以达到1080p的标准，如果读者获取的视频达到了1080p标准并且观看感受十分满意，那么本文后面的部分就可以不看了，以免徒增烦恼。如果读者对获取的高清视频的清晰度主管感受并不能使自己满意，那么不妨继续看后面的部分。

1.高清电视录制视频的清晰度分析

看到不少人提出这样一个疑惑，为什么和欧美的高清剧集相比，日剧总感觉没那么清晰呢。我个人对这个问题的解释是：这与日本的整个电视拍摄与播放系统使用的标准及器材有关。对于日本电视放送系统的介绍可以参考这篇文章https://zhuanlan.zhihu.com/p/107935657，日本民放台最常见的播放方式传输的音像数据正如前面UP主文章中介绍的TS档中存储的音视频流，视频标准为1440x1080i，编码方式为MPEG2。由于我不是通信或数字信号处理专业的人士，不能做专业准确的解释，这里仅根据自己所了解的内容结合一些推断来解释一下日剧清晰度的问题，如果有错误的地方还请读者指正。日本的高清放送开始于2004年、2005年左右，那时视频图像编码主流还是MPEG2，H264标准还没有普及，硬件设备上的实现也是很少，所以日本的高清信号视频编码方式采用的是MPEG2，另外由于当时老式的显像管显示器没有完全淘汰，考虑到向下兼容性，高清信号采用隔行扫描的模式存储和传输，既可以在新式的显示器播放，通过对应的设备转换以后也可以在老式的电视机正常播放。此外，日本各大民放电视台拍摄电视剧使用的录像设备大多都是隔行扫描的录像机，设备升级换代相当缓慢，虽然像NHK这样的有政府资金的电视台已经有了4K高清放送，但是现在看来大部分民放台升级换代设备的脚步还是很慢，特别像富士电视台这样曾经经典日剧辈出的电视台前几年传出经营状况不佳，拿出大笔经费全面升级拍摄设备的可能性个人感觉比较低。（关于拍摄设备的判断并非来自直接证据，而是个人根据间接的信息做出的推断，根据多部日剧蓝光原盘的视频分析发现，这些日剧中民放台拍摄的日剧即使是蓝光原盘，视频编码也采取的隔行扫描，提取视频流逐帧检查发现视频确实是真正的隔行扫描视频，而不像部分蓝光原盘为了兼容蓝光标准而把逐行扫描的视频打上隔行扫描的标签做成伪隔行扫描——该部分内容详细信息可见https://www.videohelp.com/hd。根据这一发现的事实，并考虑到只有隔行扫描的拍摄设备才能录制真正的隔行扫描制式的视频，我推断这些民放台拍摄日剧的设备本身就是隔行扫描的，因此拍摄的原始母带才会在转制蓝光时才会保持隔行扫描这一原始视频的特性）。不过随着时代进步，设备的升级换代最终是不可避免的，比如东京电视台拍摄的孤独的美食家2020大晦日スペシャル中大部分画面已经使用了采用逐行扫描模式的摄像机，只有少部分画面依然使用的是隔行扫描的设备拍摄，此外大部分日剧中插播的CM也已经采用了逐行扫描的设备拍摄。但是为了兼容旧的播放系统与设备，即使是逐行扫描的视频，依然会使用原来隔行扫描的编码方式。

根据上面分析，日本民放台最普及的放送方式发送的视频信号制式为1440x1080i MPEG2，下面来说明为何这种编码方式会影响的日剧的清晰度。

对于隔行扫描，本质上与逐行扫描中使用帧这一描述每幅画面的术语不同，采用的是场这一概念，具体介绍可以自行搜索关键词“隔行扫描”来进一步了解。对于目前最为普及的电视机、台式机笔记本显示器以及手机显示器，都已经失去了老式电子管显示器那种扫描枪的显示方式，因此对现代的显示器而言，隔行扫描的场的概念无法适用，需要将其转换成液晶显示器所支持的显示模式中的帧。最简单的办法就是将前后一组场（被称为顶场与底场）直接组合在一起显示，但是问题是两个场拍摄的时间是不同的，对于运动中的物体而言拍摄时的位置发生了变化，因此粗暴地将它们组合在一起导致了画面产生交错，也就是人们常说的拉丝现象，经常看B站UP主转载的日本综艺的人或许可以注意到某些UP主的视频充满了这种拉丝现象。解决这种问题就是很多压制者耳熟能详的“反交错”，主要方法包括使用多种差值算法根据每个半场的数据插值出整个帧的画面，最后视频帧率和场的播放频率相同，此外还可以进一步利用插值好的前后帧中数据的相关性进行运动矢量分析以后运动补偿，进一步优化画面。这方面的相关知识介绍从科普文到论文非常丰富，这里就不继续讲了。隔行扫描导致的结果就是画面的残缺，即使使用最好的处理手段，也不可能弥补本来不存在的信息，1080i意味着真是的每幅连续的画面实际分辨率垂直方向只有1080的一半也就是540，对于日剧而言每幅画面就是1440x540，与1080p的标准相差甚远。我们通常看到的处理后的日剧显示的帧率是29.97帧，放送的视频信号中场的频率是59.94Hz，也就是通常日剧处理将两场合并为一帧并通过处理消除交错现象或者只将奇数场或偶数场插值，剩余的另一半抛弃，当然也有采取将所有场均插值，使视频帧率达到59.94帧，通常后者的优点是视频中画面剧烈移动的场面看起来更流畅，缺点是会增大编码文件体积，增大编解码过程硬件负载。

说完放送日剧视频数据的显示特点，下面说说编码特点，MPEG2编码以现在的视角来看，已经属于很过时的编码方式，它之所以能在现在依然这么顽强的存在于很多场合，大概是它曾经得到了很大的普及，DVD、早期第一批开始播放高清视频的发达国家大多采取了这一编码方式，使用的相关设备难以完全更替。随着时代发展，视频图像编码的理论在不断发展，处理器处理能力在不断提升，新的编码方式中采取的新技术在保证观看体验的同时大幅提高视频压缩比例，同样的码率可以编码分辨率更高、更清晰的视频。这正是MPEG2所不具有的优点，MPEG2与H264、H265编码相比编码效率低下，为了保证相同画面清晰度需要更大的码率，由于受到放送传输设备的物理带宽限制，日本民放台的MPEG2高清信号为了保证清晰度不得不采用压缩画幅的方式减小码率消耗，这种方法被称为可变像素纵横比（具体参见https://en.wikipedia.org/wiki/Pixel_aspect_ratio）。这也是为什么大多TS录制档横向分辨率是1440这么一个奇怪的数值，视频编码中储存着像素纵横比SAR=4:3这一信息，每个像素在数据渲染阶段会渲染成横向4/3个像素宽度，1440x4/3=1920，播放过程中会还原为全高清分辨率。但是正如上段所说的，损失掉的数据不会被完全还原，好在根据视觉理论，人肉眼对于图像横向的内容没有纵向敏感，所以结合这种理论合理的设计了这种压缩方式。通过观察TS档中视频Info信息，可以发现大部分民放台播放的视频数据最大比特率限制在20Mbit/s，实际平均比特率会小于这个值，而对于向WOWOW这样需要付费收看的电视台，它的很多视频编码标准达到了1920x1080i，对应录制的TS源码文件中视频最大比特率设定在24Mbit/s，实际平均比特率也会小于这个值，这种码率大概就是日本目前传统播放系统能够支持的上限了。即使如此大的码率，由于编码效率的低下，在有剧烈运动的画面时依然会出现由于码率不足造成的大量画面瑕疵出现，比如非常明显的方块效应（Blocking）以及高频细节边缘的蚊式噪声（Mosquito noise）。而这种码率如果使用H264编码全高清画面则绰绰有余了，比如看到一些Amazon prime video的全高清视频码率在1Mbit/s左右，Netflix高码率视频很多没有超过8kbit/s，体现出了H264与MPEG2编码效率的巨大差距。MPEG2编码与H264相比最明显的区别有几个。首先MPEG2对画面进行量化使用的宏块虽然最小支持到8x8，但实际TS文件中使用的MPEG2编码由于对应隔行扫描的场进行编码，仅支持到16x16（因此视频真实纵向分辨率为1088，但通常解码时会忽略最后8个像素），而H264量化最小可以支持4x4的宏块，常用的为16x16与8x8，更灵活的宏块划分可以提高画面运动矢量的预测。其次MPEG2在编码时缺乏有效的去除方块效应（Deblocking）方案，而H264在编码过程中采用了环路滤波（In-loop Deblocking） 的滤波方案，极大的缓解了画面压缩中出现的方块效应以及由于参考出现方块的的帧而进一步造成的更多画面瑕疵。（两种编码更多的技术标准差异可见：MPEG-2、MPEG-4 AVC/H.264使用的技术对比和性能差异估计http://blog.chinaunix.net/uid-29184939-id-4139741.html）。

与日本的电视拍摄与播放系统对比，美国的影视拍摄与播放系统要先进的多，面向的市场远大于日本，我们在网上看到的美剧大多是由那些财力雄厚的影视制作公司制作，它们的拍摄设备更加先进，并且通过网络流媒体传播的作品十分丰富，本身发行的蓝光版又很容易被人传播到网络中，因此大家可以对于欧美高清资源的获取难度远低于日剧，视频质量也要优于日剧。国内由于引入高清播放系统较晚，网络流媒体兴起也晚于美国，具有后发优势，采用了更新一代的设备，编码方式从MPEG2转入H264、H265成本更低，网络上国内近几年的剧集仅就画质质量而言差距已经不大，主要差距在于为了节省码率而造成的画质降低。

2.网络流媒体来源的日剧清晰度分析

正如UP主“JP搬运”的日剧生肉指南中介绍的那样，很多网络流媒体也开始播放日剧，而对画质比较在意的观看者或许会发现不同的网络播放平台播放的日剧即使同样为1080p，观感也有差距。就我自己曾经看到的几个不同平台的视频的观感来说，Netflix与Amazon的要排在第一梯队，然后是Paravi、Hulu，再然后是KKTV。当然这只是个人主观看法，不具有普遍性，不同的人主观感受或许不同。如果读者确实有有这样类似的感受，那么可以继续往下看关于网络播放源的视频清晰度的个人分析。

首先要说明的一点是随着美国公司Netflix、Amazon这样的巨头也参与了一些在日本拍摄的剧集，这类剧集与日本本土民放台拍摄的日剧要区分开来，它们本质上的模式还是美国的模式，拍摄使用的是本公司先进的设备，视频像美剧一样清晰，部分剧集也像美剧一样在网络上广为传播，与这些公司通过购买播放权播放的日本本土民放台拍摄的剧集是不同的。前一部分剧集与美剧画质没有区别，这里就不再继续讨论，只讨论后一种情况：网络平台播放的民放台拍摄的剧集。

正如在对高清录制来源视频分析中所说的，日本民放台大部分依然使用隔行扫描式的录像机拍摄，而使用液晶显示的设备不能够支持隔行扫描的播放方式，如果用于网络播放，如果简单粗暴的将场直接合并为帧是不可行的，充满拉丝的画面显然不能让观众满意，网络播放商也面临着大部分TS档压制者同样的问题，如何把隔行扫描的视频变成能让观众接受的逐行扫描视频。众所周知，商业化行为与个人行为的模式存在很大的不同，在视频处理方面应该也是如此，网络播放商也许会要考虑采用高效、节约硬件成本、批量、通用、健壮的解决方案，不能像个人用户那样对于视频的处理具有随意性、甚至可以不计时间与硬件成本。对于个人而言，可以使用扩展功能强大的开源视频处理工具如Avisynth和Vapoursynth来解决这一问题，但是对于网络播放商具体采用何种方法，目前不得而知，比如是使用像蓝光播放机和机顶盒内置的专门处理画面交错的芯片那样使用硬件ASIC的解决方案，还是使用软件解决方案，也是一个未知的问题，作者能做的只是从获得的视频通过观察来推测他们的处理方法的效果如何。

像Netflix、Amazon这样的实力雄厚的公司，无论资金和技术上都具有优势，他们处理视频可以使用更好的设备，网络服务器也支持更大的访问带宽，因此他们的视频具有先天优势。由于现在网络视频编码都使用了H264以及H265标准的编码方式，即使是较低的码率，对视频画面的影响也不再像MPEG2那样会出现非常明显的瑕疵，对人的主观感知影响减轻和很多。对于清晰度主观感知影响另一重要的因素，还是前面所说的对于交错画面的处理。在这一方面，Netflix的做的应该是最好的，即使是老日剧，画面在解除交错的同时，保证了画面边缘的锐利程度，对于观感来说是最好的，Amazon优点是视频的码率往往很高，但是对于交错的处理没有Netflix那么好，它使用的算法对于画面中剧烈运动造成的前后两场内容差异过大会显得无能为力，因此画面往往会残留没有处理的拉丝，特别是对于老日剧和一些由于剪辑造成的交错规律复杂的日剧的处理，有的甚至可以用一塌糊涂来形容，但是由于Amazon的码率优势，即使如此依然至少可以保证还原的画面保留了原始数据的画面细节。其他如Hulu，KKTV的日剧视频，画面多了一种柔和，代价就是细节的损失，特别是KKTV，由于为了实现节约码率并保证画面不得不做出折中的选择，那就是对画面进行低通滤波（Low-Pass Filtering），使用一些Bluring的滤镜来处理画面，可以降低画面中的噪声，使锐利的边缘变得柔和，使视频在经过离散余弦变换（DCT）之后高频的分量减少，在保证压缩视觉效果的前提下提升压缩比。

除此之外，看过的其他几家的日剧视频中，有时会发现画面中线条出现锯齿，这种情况原因可能比较复杂，不能简单的来确定。如果不是画面的所有线条均出现，只是偶尔出现在明亮的地方，有一种可能是拍摄设备与此处的反射光的光学特性叠加造成的摩尔纹（Moiré）。如果是画面中多处线条出现锯齿并且没有明显的规律性，那么可能是与交错处理的插值算法有关。因为线条的方向多种多样，简单的插值算法难以根据线条方向特点来插值，往往对线条的处理不是很理想，难以避免出现锯齿，后来越来越多的插值算法注意对线条插值，因为线条对于人们对画面观看感受的影响很大。从ELA（edge‐based line averaging）、EDI（Edge‐Directed Interpolation）到NNEDI（neural network edge directed interpolation），对线条的插值效果越来越好，不过相应的代价就是算法计算开销越来越大，对于公司而言，也就意味着视频处理的成本会增加，因此他们会有自己的取舍。

说一千道一万，一切这些麻烦都始于日本民放台尚未更新的拍摄设备和电视播放系统，如果将来这个问题得到解决，至少获得的高清视频就没有以上所讲的各种问题了。希望读完文章的人也能够找到字幕组为什么大多不压制1080p视频的一部分原因，虽然我不清楚字幕组的具体工作流程，但是至少文中对TS录制档做了一些技术上的解释，这些对不压制1080p的选择可以解释一小部分。除此之外就是大家熟知的压制设备、存储设备、财力、网络上传带宽等人力物力原因，这部分就不需要我多做解释了。

3.视频截图

最后我用一部分视频的截图来解释我前文中所讲的部分内容

这是一张TS档视频经过解码之后未经任何反交错滤镜处理的画面截图，请按照1:1原比例查看图像，否则图像经过缩小以后交错的条纹因为缩小使用的插值算法处理以后很可能变得不清楚

上图截取了一部分，按1:1 比例观察很容易看清交错现象，在剧烈运动的画面中这种交错现象十分明显。

上面两幅图是TS档中同一幅画面按照场来显示，可以看到隔行扫描顶场与底场拍摄到的物体位置不同，这也意味着两幅画面拍摄的时间点不同，这是判断视频是否为交错的最直接方法。

上图是UP主分享的WEB源视频在同一时间点的截图

前面两幅图可以使用1:1的原图进行比较，可以看出WEB源的画面比较模糊，画面细节损失较多。同样的剩余三组对比图Web-2 / TS after postprocessing-2、Web-3/ TS after postprocessing-3、Web-4 / TS after postprocessing-4这里就不贴出来了，有兴趣的可以下载附件查看。（链接: https://pan.baidu.com/s/1YbMG9TFPjvDv-Af2RmwbjA  密码: fhnc）

最后一幅图是TS截图中方块现象、蚊式噪声的展示

局部1:1比例的截图，可以看得画面左上角的方块和文字边缘的噪声。在TS档中快速运动的画面，这些瑕疵经常出现。

扩展资料

[1] “视频”是怎么来的：https://www.bilibili.com/video/BV1nt411Q7S6

[2][VCB-Studio][教程00]视频格式基础知识 / [教程02]播放器教程背后的知识：

https://vcb-s.nmm-hd.org/Twilight%20Council/ 

[3] 视频压缩与编解码的基本原理：https://zhuanlan.zhihu.com/p/67305755

[4] 视频编码与解码：https://zhuanlan.zhihu.com/p/273689484

[5]MPEG-2压缩编码技术原理应用：https://blog.csdn.net/lanxch/article/details/3023899

[6]h.264 去块滤波：https://www.cnblogs.com/TaigaCon/p/5500110.html