编解码器是后期制作的每个步骤的核心技术考虑因素,因此接触工作流程的每个人都必须了解其基础知识。

编解码器是一组规则,用于告知计算机和电子设备如何处理媒体文件,比如数字视频素材。编解码器这个名词是 压缩器 - 解压器 或 编码器 - 解码器 的缩写。顾名思义,编解码器使视频文件占据的存储空间变小,然后在需要使用时将压缩的数据转换回可用的图像。

注意:编解码器与容器不同。容器是实际存储数字视频数据的文件类型,可以与许多不同的编解码器一起使用。可以将容器想象为放置数据的盒子,而编解码器是打包和打开盒子的说明。H.264,DNxHD和ProRes是编解码器,而.mov,.mxf是容器。

我们之所以需要编解码器,是因为未压缩的视频文件很大。一分钟未压缩的4K素材有十几GB大。因此,你可能永远无法在整个工作流程中使用未压缩的素材(没有编解码器的视频)。在大多数情况下,它们太大而且太复杂,很难使用。

编解码器通过减少素材的大小使后期制作流程更容易进行。但图像被压缩并不意味着它看起来会更糟。不是所有编解码器都一样,有许多高端编解码器可以提供很棒的图像质量。选择正确的编解码器将使你的素材更易于管理,甚至获得与原始素材别无二致的图像质量。

也就是说,如果你为后期工作流程选择了错误的编解码器,图像质量将会与原始素材有明显区别。使用压缩程度过高的编解码器可能会使你无法实现想要的颜色校正,或者使你的VFX看起来不真实。另一方面,压缩程度太低的编解码器可能会使你的素材无法在配置一般的电脑上编辑,并且难以在团队和设备间进行传输。不同的编解码器适合不同的实际情况,没有任何编解码器适用于所有情况。

选择编解码器是你为你的项目作出的最重要的决策之一。很多程度上可以说,编解码器决定了你在后期能对素材做什么,以及你的工作流程会有多复杂。选择你在以往计划或执行过的项目中用过的合适的编解码器通常安全、快速而高效,不要简单地围绕以前没用过的编解码器即兴创建新的工作流程。你要做的最后一件事,就是检查你的素材是否会由于软硬件设备不支持你的编解码器而无法读取。与后期制作中的每一件事一样,在项目开始之前测试你的所有编解码器。

当然,要有效地选择编解码器,你需要了解它们对视频的质量有什么影响。虽然编解码器背后的数学和计算机科学非常复杂,但是为生产选择合适的编解码器只需要了解一些基本概念。

位深度

首先,你需要了解位深度(也称为色彩深度)。这可以说是构成图像的颜色数量。视频最常见的位深度是8位(1600万种颜色),10位(10亿种颜色)和12位(680亿种颜色)。较高位深度的编解码器可以存储更多颜色,这使得视频显得更加平滑和细腻。通常,具有更深位深度的编解码器可提供更高质量的图像,但它们也会产生更大的文件。最好使用高位深度的编解码器进行视频捕获,颜色校正和VFX。

为了进一步说明位深度,想象一下,你想画一幅夕阳的图片,但你所拥有的是只有16支一盒的基础蜡笔。现实生活中的日落有各种各样的颜色,从耀眼的黄色和橙色到淡淡的红色和紫色。如果你拥有的只是16支蜡笔,你将无法真正绘制出所有不同的色调。你仍然可以画一幅画,但看起来不会那么好。

但是如果你有32支一盒的蜡笔呢?嗯,你可以使用多两倍的颜色,但你的图片看起来仍然不会逼真。现在,如果你有1024支一盒的蜡笔呢?在这种情况下,你就可能画出非常逼真的图案了。你不可能有绘制一幅照片级日落的所有颜色,但肯定比只用16或32支蜡笔要好的多。如果你不断在你的盒子里添加更多的蜡笔,你将能够画出更好更好的画面。

这个例子可能看起来有点简单,但它有助于理解位深度的工作原理。编解码器的位深度基本上就是可用于绘制图像的蜡笔盒。位深度越深,蜡笔盒(颜色数量)越大,就可以产生更真实的图像。

位深度如何度量

为了充分理解位深度,我们需要了解更多数字图像的工作原理。

你可能已经知道数字的静态和动态图像都由像素组成,并且每个像素将三个主要颜色通道(红色,绿色和蓝色)混合在一起,以在图像中产生许多不同的颜色。

你可能不知道的是这些颜色是如何由计算机定义的。三个颜色通道中的每一个都具有可以分配的一系列可能值,并且该范围存储为单个数字。决定该数字的大小的因素是计算机用于存储它的位元数。

一个位元只是一个二进制信息单元,数字显示为0或1。为了存储越来越复杂的信息,计算机需要在每个整数中使用更多位元。所以,1位整数只能有2个值(0或1),但2位整数可以有4个值(00,01,10和11),3位整数可以有8个值( 000,001,010,011,100,101,110和111)。整数每增加一个位元,数字的值就可以存储多两倍的信息。

通过增加每个主要颜色通道的位数,计算机可以存储更复杂的颜色信息。如果每个主要颜色通道使用8位二进制整数,则意味着有256种可能的红色,绿色和蓝色用于每个像素。将这些色调全部混合在一起将可以产生16,777,216种不同的颜色(256x256x256),从纯黑色(每个通道的值为00000000)到纯白色(每个通道为11111111),以及介于两者之间的每一种颜色。

8-bit 对比 10-bit

视频的最常见位深度为8位。几十年来,它一直是电视和电影领域中的数字视频标准。DVD,蓝光和大多数流媒体内容(目前)使用8位颜色深度。很多高端摄影机仍默认录制8位色深的视频。事实上,几乎所有你观看过的数字视频都是8位的。我们强调这一点是为了说明8位色深被广泛应用,并且可以用来讲述难以置信的故事。

但是,尽管如此,如果你的工作流程允许,你应该考虑位深度高于8位的编解码器。为什么呢?因为8位的编解码器有一些重要的缺点,了解这些缺点很重要。

8位色深的根本问题是缺少可用的颜色。虽然1670万种颜色可能看起来很多,但请记住,每个主要颜色通道本身只有256种独特的色调。这使得难以在相同或相似的颜色之间再现细微的渐变。

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这个问题叫做色带。这是因为在任何给定颜色的最亮和最暗色调之间存在相对较小的区间。图像中的线条是计算机视图用太少的可用颜色覆盖太宽的信息渐变遗留下来的伪影。这种问题在低对比度的场景中更加明显,例如黑暗的房间或阴影下的场景。

8位编解码器的局限性涵盖了后期制作过程的整个长度,但是其对于色彩校正和VFX尤其有问题。8位编解码器中明显的色阶通常会在素材中留下明显的瑕疵,仅仅是因为没有足够的色调描述你想进行的细微调整。使用8位编解码器进行颜色键控(绿幕抠像)会留下锯齿状或不清晰的边缘,这会使VFX看起来很糟糕。

虽然近30多年的数字视频制作已经证明,8位色深可用于许多项目。但是,你应该为工作流程考虑更高质量的选项了。

10位颜色深度与8位颜色深度几乎相同,只是每个主色通道有两个额外位元用于存储颜色值。这意味着每个RGB通道不仅仅有256个可能的值,10位色深的每个RGB通道有1024个可能的值。这是比8位色深多四倍的1,073,741,824种颜色(1024x1024x1024)。

近十年来,10位色深已经存在于高端产品中,但如今,新的相机和软件开始支持它用于日常工作流程。即使是中档数码单反相机也可以以10位色深拍摄,并可以在普通的工作站上编辑10位编解码器。

如果你正在进行任何色彩校正或VFX,10位色深的优势几乎总是超过你处理它所需的额外存储和处理能力。你的原始素材质量将更高,你的色彩校正将更加精确,你的VFX工作看起来会更加逼真。即使你以8位编解码器交付视频,你仍应考虑以10位来控制项目,因为所有中间步骤将从中受益。

色度抽样

接下来,你需要了解色度抽样。这是一种通过丢弃某些像素的颜色数据然后用相邻颜色替换它来减小图像尺寸的方法。色度抽样被表示为比例,例如 4:4:4(无像素丢失的颜色数据),4:2:2(50%的像素丢失颜色数据)和4:2:0(75%的像素丢失颜色)数据)。这不仅可以节省大量空间,并且在许多情况下观众无法察觉到。因为人眼对亮度比对颜色变化更敏感。

不论如何,你都需要了解有多少种不同的编解码器色度抽样。抽样太多可能会明显降低图像质量,并且难以用某些方式编辑图像。通常,你应该尽可能选择色度抽样少的编码器。这会为你的原始素材提供大量色彩数据,这将使色彩校正和VFX工作变得更加容易。例如,如果你用4:2:0编解码器拍摄绿屏,你会遇到很多麻烦。

就如同上面所说的,人眼对亮度信息的变化比色度信息的变化更敏感,因此工程师想到,如果丢弃某些像素的颜色数据,就可以将存储空间用于存储更多的分辨率和帧率等数据。

当然,你不能只是丢掉图像中的颜色,这样人们会注意到。因此,色度抽样不仅可以消除颜色,还可以在像素之间共享色度值。如果一个像素丢失了它的颜色信息,它会从它旁边的另一个像素借一些像素。这并不意味着像素看起来会完全相同,因为它们都仍然保留了亮度信息。由于大多数像素至少都存在细微的亮度不同,所以这使得大多数情况下像素仍然会有所不同,这为观看者保留了视觉细节。

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字母边缘的像素中可见的深绿色实际上并不存在于现实生活中。这仅仅是色度抽样去除了蓝色像素的色度数据并将其替换为绿色像素的色度数据,且仍然具有相同的亮度信息的结果。显然,有一些数据丢失,但在正常的观看条件下(当你没有放大到像素级别时),这将是难以察觉的。所以这究竟是如何运作的呢?

色度抽样比例