什么是时间码?

时间码(Timecode)进行视频时间标记,是视频中的每一帧画面的特定编码,它为视频时间轴上的每一帧画面提供“唯一的时间地址”。

其中,HH代表小时,MM代表分钟,SS代表秒,FF代表帧。例如,00:01:23:45表示第1小时第23分钟第45帧。

作用:

①同步拍摄:在进行多机位拍摄或使用外部设备时,时间码可以帮助编辑人员将不同来源的素材进行同步。

②定位素材,方便后期剪辑:作为时间跟踪工具,通过时间码可以具体定位到某一帧画面,方便后期进行剪辑,进行画面的切入和切出。

TC时间码同步 是什么?

TC时间码同步的本质,或者说时间码同步的是:“时间参考系”,让所有参与拍摄的设备(摄像机,录音机等)在同一物理时刻,为它们正在记录的内容贴上完全相同的时间戳。所有设备都被校准到一个精确的主时钟上。

下面说一下TC同步的设定条件因素。

  • 时间码的2种计数方式

  • 开始时间设定方式

  • 时间码同步的方式

时间码的2种计数运行模式

记录运行时间码(Record Run Timecode)

记录运行时间码的计数原理是 只在设备实际录制(Record)时才会步进。开始录制时,时间码从一个初始值(例如 01:00:00:00)开始。当设备停止录制时,时间码也暂停。当再次开始录制时,时间码从上次停止的地方继续。

核心特点:

  • 它记录的是累计的,纯粹的录制时长, 时间码显示的是“累积录制时间”,与真实世界的时间无关。

  • 无缝衔接:所有片段的时间码是绝对连续、没有重复或跳跃的。这对于后期剪辑至关重要,编辑软件可以依靠连续的时间码来精准地定位素材。

  • 无时间码“空洞”: 录制的每一段素材都是时间线上的一个连续块。

自由运行时间码(Free Run Timecode)

自由运行时间码的计数原理是时间码发生器一旦启动,就会像时钟一样不间断运行,无论设备是否在录制。它不受录制键的控制。因此你始终知道拍摄帧的时间。

核心特点:

  • 它反映的是一个连续的,独立的时间轴,可以与真实时间挂钩,也可以作为一个项目的内部时间。

  • 多机位同步的理想选择: 只要所有摄像机的时间码在开机时就被同步(通过电缆、时码器或Wi-Fi),它们就会运行完全一致的时间码。无论哪台机器何时开始或停止录制,所有素材都共享同一个时间轴,后期同步变得极其简单。

两种类型的时间码都有特定的用途,但从广义上讲,它们完成相同的事情——为定位视频中的任何帧提供参考。


开始时间设定方式

“当前时刻”和“手动设定”决定了时间码轴的起点和意义。

①当前时刻 → 若使用机内时间码同步功能, 则相机的时间码和当前相机所设定的实际时间保持一致并进行同步。

→若使用外部设备同步,则相机时间码和外部设备上的当前的,真实的时间保持一致并进行同步。比如现在是下午3点15分30秒,时间码就是15:15:30:00

②手动设定 → 自由设定一个任意数值作为时间码的起点。完全不需要与真实时间有关。可以进行创造项目专属时间轴。


时间码同步方式

  • 使用相机内部时间码同步

  • 使用外部设备同步

①使用相机内部同步:也就是“时间码同步功能OFF”,不依赖任何外部设备,直接使用相机自身的时间而生成的时间码来为视频添加时间戳。

它的核心是依赖相机主板上一块内置的实时时钟芯片来计时。

  • 优点:成本极低,不需要购买任何外部时间码发生器。

  • 缺点:每台相机内部的时钟晶振精度都很低,且各不相同,并且会随时间和温度推移产生偏差,也就是所谓的时间码漂移。所以在长时间 多机位 同时拍摄时,每台相机之间的时间码会有几秒的误差

②使用外部设备同步:通过无线或有线等外部时间码同步设备,和相机连接之后,让所有相机上的时间码和外部同步设备上的时间码保持一致。

  • 优点:可以解决在多机位拍摄前,如果是选择手动设置时间码起始,几台相机同时人工用手设定而带来的误差问题。


TC同步的组合设置

当前时刻 × free run → 达到与时间码上发生器内的世界真实时间同步。(当前项目组内部的小蓝盒同期设备不支持这种组合方式,只支持手动设定 × rec run)

当前时刻 必须和 free run时间码计数方式组合,是唯一选择✔

单机位时:可以快速定位素材每一帧;支持跨天拍摄,保持时间的连续性。(应用场景:法律取证/现场调查监控取证/赛车)

多机位时:同步多台相机,为后期提供以真实时间为基础的同一时间轴。(应用场景:演唱会,体育赛事,新闻直播等多机位拍摄)

小小tips:这种组合下既可以使用相机内部时间码同步,也可以使用外部设备同步,但外部设备同步更好一些。

手动设定 × free run → 自主掌握时间码的起点,可以创建一个服务于项目本身的,不受现实时间影响的内部时钟系统。

单机位时:可以打造出跨日期的无缝项目时间轴(例如纪录片,旅行短片,任何需要多天完成的项目)。整体项目所有素材都在一条连续的时间线上,后期排序和管理极为方便。

多机位时:为后期实现所有素材 “基于时间码同步”的一键同步。

小小tips:和①组合同理,这种组合下既可以使用相机内部时间码同步,也可以使用外部设备同步,但外部设备同步更好一些。

手动设定 × rec run → 记录纯粹,连续的素材时长,而非与真实时间或项目时间轴挂钩。

单机位时:简单单一镜头管理,直观显示单段素材的精确时长。

多机位时:不推荐,除非能完全控制住所有相机同时开启/停止录制。

小小tips:rec run模式下,只能使用相机内部时间码同步。外部时间码同步设备不支持手动设定 × rec run方式,因为这种组合很矛盾。

而且大部分外部时间码同步设备都只用free run。


TC同步的前期设定条件

①统一帧率:请将所有设备(时间码发生器,需要同步的相机)设置一致或倍数关系的帧率,否则无法进行时间码的同步 。

②检查时间码丢帧模式:如果是29.97fps/59.94fps的帧率设置时,要保证“丢帧模式”设置一致。外部同步设备上和相机上都统一设置为DF模 式/NDF模式,若丢帧模式不统一,则无法进行时间码同步。(下面内容有提到“丢帧”问题)

如果是整数帧率(例如:25fps/50fps等)和非整数帧率23.98fps时,则不需要开启丢帧时间码功能。

同步时所有设备上必须选择一致的帧率吗?还是说同系倍数关系的帧率就可以呢?

都可以的!只要保证所有设备处于同一系列的帧率内就可以。例如:29.97fps和59.94fps 属于倍数关系的帧率,但是他们的时间码帧数范围是一致的,都是0-29P,时间码是同步的 无偏差。

如果是不同系列的帧率(25fps和29.97fps),时间码不会进行同步

如果是同一系列但是涉及到是否开启丢帧时间码的帧率(例如:相机侧29.97fps DF,同期设备上29.97fps NDF),时间码也不会进行同步。

若设置不同帧率/帧率的时间码丢帧模式不统一的话,则时间码同步失败

设置相同帧率且丢帧模式统一,时间码同步成功合影!


TC(Time Code)帧率的历史

说起TC的起源以及TC的帧率还得从制式讲起,什么是制式呢?

电视信号的标准简称为「电视广播制式(television system)」,制式是模拟电视时代不同国家和地区为了实现电视图像信号或声音信号所采用的一种技术标准。

世界上主要分为3大类制式:是由于不同国家不同地区的电网频率不一致导致的

  • ①NTSC ---美 日 韩等国家 (交流电频率60HZ)

  • ②PAL ---中国 欧洲等国家 (交流电频率50HZ)

  • ③SECAM---俄 法等国家

由于SECAM制式因为后期制作困难和兼容性差等问题而难以推广,下面我们主要讨论NTSC和PAL制式。

制式和帧率的关系

NTSC和PAL 2大制式和当今流行的2套帧率体系(25fps系和29.97/23.98fps系)有着直接关联,下面讲讲制式和帧率的关系。

黑白电视时代:

美日韩等国家交流电频率为60HZ,当时黑白电视的场频为60HZ。(场频:每秒扫描多少次)

采用隔行扫描(把1帧图像分成2次扫描)帧率=场频/2=60/2=30fps

转折点:彩色电视到来(NTSC标准)

引入彩色信号时,彩色副载波与声音载波产生干扰 → 解决方案:为“挪出”空间避免干扰,进行了微小调整。

场频从 60HZ 降低0.1% →新场频 59.94HZ 60HZ/(1-0.1%)=59.94HZ

接下来就是3大非整数帧率的诞生

  • 29.97fps

  • 59.94fps

  • 23.98fps

①29.97fps 为新场频/2 = 59.94/2 = 29.97fps

成为了NTSC制式的标准广播帧率。

②59.94fps 随着高清电视和逐行扫描技术的发展,人们需要更高帧率来获得更流畅画面

→59.94HZ场频本身 为逐行扫描的帧率。

③23.98fps(23.976fps)

为了将24fps的电影无缝转换到29.97fps的电视上播放,(电视原始帧为24fps)通过" 3:2 pulldown" 的技术,可以将24匹配到29.97进行拉伸, 24fps*(1-0.1%)=23.976fps

以上就是3大 非整数帧率的由来,29.97,59.94,23.98本质上是一家人,它们都是NTSC彩色电视标准为了兼容而做出的“0.1%减速”的产物。其影响一直延续到了今天的数字视频时代。但是在PAL制式(中欧等国)没有这个历史性问题,所以帧率一直是干净的整数,如:25fps,50fps。

TC码和帧率的关联

制式影响着帧率,同时TC时间码的生成又依赖着帧率。

在视频处理中,时间码的计算基于帧率

如30fps → 时间码从 00:00:00:0 → 00:00:00:29

下面为富士相机不同帧率对应时间码的帧位范围:

fps

TC时间码帧位范围

59.94P

0~29

50P

0~24

47.95P

0~23

29.97P

0~29

25P

0~24

24P

0~23

23.98

0~23


丢帧问题

由于存在非整数帧率,我们在进行 录制视频的同时 将时间码同步开启(记录运行时间码),过一段时间之后,你就会发现时间码的时长和视频录制时长不一致,少了几秒,这是为什么?

拿29.97fps帧率举例:TC最小单位为帧,29.97P即29.97帧/秒,0.97帧与最小单位(1帧)相差0.03帧,也就是说失0.03帧/秒、失1.8帧/分钟,1小时相当于丢了约108帧 ≈ 丢了3.6036秒的画面

约3.6秒的视频帧画面和实际的录制时长画面不对等,导致TC时间码功能失效了,因为后期剪辑人员无法根据时间码来准确定位画面→→→从而引出了“丢帧Drop Frame时间码”功能。

丢帧Drop Frame时间码

核心目标:是让基于29.97fps视频的时间码显示与录制总时长(手动设定 × rec run)保持一致/真实世界的时钟时间(当前时刻 × free run)同步。

工作原理:每分钟删除2个时间码号码,跳过(不显示)时间码的开头2帧(即 :00和 :01);但有个例外:在每个整10分钟(0,10,20,30...分钟),不执行跳帧。

以消除每小时约108帧的误差,确保时间码与时钟同步。

为什么整10分钟不丢帧?

TC最小单位:帧,29.97P即29.97帧/秒,0.97帧与最小单位(1帧)相差0.03帧,也就是说失0.03帧/秒、失1.8帧/分钟,但是最小单位(1帧),所以实际失2帧/分。 理论上失1.8帧/分钟,失18帧/10分钟。由于最小单位(1帧),所以实际失18帧/9分钟。即,9分钟的失帧数已经达到了18帧,所以整10分钟是不会再失帧。

如何使用DF丢帧时间码功能呢?

非整数帧率:29.97fps,59.94fps → 选择丢帧时间码模式 DF

23.98fps → 选择非丢帧时间码模式 NDF

整数帧率:30fps,50fps,25fps等 → 选择非丢帧时间码模式 NDF

为什么23.98fps也是非整数帧率,它就不丢帧呢?

因为23.98fps是电影(24fps)在电视系统上的“数字化身”,继承29.97fps,但本身是整数帧率,没有每分钟的累积误差,所以不需要开启丢帧时间码功能进行辅正。

下面举个例子(相机SPX6):例如59.94fps 未开启丢帧时间码功能时,拍摄10分钟后,TC时间码时长和录画视频时长不对等,秒位步进不一致,会丢失0.6秒的画面≈18帧

开启丢帧时间码功能后,TC时间码时长和录画视频时长对等,秒位步进一致,不丢帧。


项目测试中 外部设备同步时间码 的使用方法以及注意事项

下面以富士项目中蓝牙同期设备(小蓝盒)进行举例:

无线-外部时间码同步设备:UltraSync BLUE是第一款通过蓝牙®将时间码同步到各种兼容相机、录音机和应用程序的产品。

使用方法:

1.小蓝盒功能以及操作简介:

2.时间码同期设定:(该设备只支持手动设定 × free run方式)

在相机和小蓝盒同期前,统一他们的帧率以及时间码丢帧模式,在小蓝盒上提前设定时间码的起始时间。

3.让相机和小蓝盒同步处于蓝牙配对画面(多台相机进行时间码同步时,要一台相机一台相机分别去配对连接)

4.配对成功后,时间码开始步进。



参考资料如下

深入聊聊时间码(Timecode) - 知乎

轻松玩转时间码 Time Code | 索尼官方网站

揭秘时间码(Timecode)算法:揭秘影视制作中的时间奥秘 - 云原生实践

时间码/时码使用方法及注意事项

DeepSeek - 探索未至之境