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  壓縮、不壓縮、及 RAW 的差異 2017 / 07 / 14

 

壓縮、不壓縮、及 RAW 的差異

 

作者:Phil Rhodes 

日期:201772

 

用鐵鎚碎雞蛋?(影像由Shutterstock.com提供)

 

我們前一篇文所得到的結論:壓縮是種災難,就不難理解現在提供以不壓縮、幾乎不壓縮、RAW、或上述組合的方式記錄影片的攝影機數量增加。

 

這些方式之間的不同,因市場行銷的強大力度而被模糊化,導致易於產生誤解。我們今天的目的在於討論低壓縮、或無壓縮,好讓我們能合理的選擇使用何種格式拍攝,及在拍片現場與後製需什麼樣的儲存設備。

 

不壓縮

大多數的人都瞭解什麼是不壓縮的資料,這個工作流程最簡單的莫過於基於可能仍為最古老的方法:一個裝滿DPX檔的目錄。每一個檔案包含了數字的列表,而每個數字代表一個像素的紅、綠、或藍色值。DPX大體上與BMP檔相同。同樣的,我們也可使用像是:BlackmagicAJA SDI等截取卡普遍使用的R10KR210編碼,在AVIQuicktime檔中完整儲存不壓縮的資料。這些非真實的編碼(Not-Really-Codec)只是將紅、綠、及藍色值列表的方式標準化而已。當人們說到“不壓縮(Uncompressed)”,通常所討論的就是這個。

 

(稍微偏離一下本文主題,在像是V210編碼中的差分量影像(Component Image - 不精確的說,就是YUV)的問題,如果我們考慮到色彩次取樣(Subsampling)的壓縮,也真的是壓縮,那麼就沒有不壓縮的差分量影像了但這是改天另外再來談論的一個故事。)

 

無損壓縮

不論如何,成像專家宣稱攝影的影像中,儲存了許多“多餘的資訊”,這通常暗示了能接受一些對影像的小改變以獲得壓縮,這也正是如ProRes等壓縮格式的產生。然而,今天我們所談論的是關於不喪失任何影像品質的壓縮,有一種無損的JPEG版本,雖然它一般僅應用於動態影像,而成為CinemaDNG(下面將做說明)的一部份。

 

HuffYUVUt編碼可在WindowsMac兩平台使用,且可用於無損(Lossless)壓縮資料的QuicktimeAVI檔。這些方法以低於3:1的壓縮,做到適度的壓縮,而通常大約為2:1。這是無損或在數學上無損的壓縮。雖然對於CPU的時間、及相容性的風險比較大,但其結果通常與不壓縮的工作流程相同。

 

RAW

在這樣的壓縮比,HD4K素材對於轉盤式硬碟而言,仍是繁重的工作,而快閃記憶體(Flash)作為大量的儲存又通常太小。問題是,最現代的攝影機,使用單一、Bayer-Filtered感光元件,如果是4K的攝影機擁有4K感光元件,未處理的感光元件資料組成一4096x2160單色(Monochrome)的影像,如果我們將它轉成4K RGB資料,現在對於紅、綠、藍色我們就各有一4096x2160的圖層,三分之二的RGB資料乃以內插值替換(Interpolated,亦即捏造),如果我們僅儲存未加工的感光元件資料,也許我們就可在不損失影像品質的情況下,儲存甚至比無損壓縮RGB更少的資料。

 

RAW”這個字來自數於位相機檔案,而其作用正如上述。它們主要儲存簡單的像素值列表,雖然DSLR製造商,透過將這些數字列表包裝起來、成為保護智慧財產的檔案格式,讓它們不易讀取,刻意讓它複雜化、有時是故意的。要解決那樣的問題已經成為一種問題,而樂見有開放原始碼的程式DCRAW,它支援來自各種不同攝影機的幾百種格式,且成為備份及保存舊資料的重要工具。一般而言,雖然只是在檔案中找出數字在哪裡,並將Bayer Mosaic資料處理成可觀看的影像而已。那麼,這就是RAW及關於相機,其結果通常與不壓縮的工作流程相同。

 

壓縮的RAW

要壓縮RAW資料是完全可能的,它仍是一序列的照片影像,而壓縮可以是有損耗(Lossy)或無損耗(Non-Lossy),第一台對RAW感光元件資料進行無損耗壓縮的攝影機,可能是Silicon ImagingSI2K,因此與SI2K關連的Cineform編碼,是第一個廣泛使用於壓縮RAW資料便於稍後處理的方法。相同的方法在後來為RED所採用,它亦應用小波編碼(Wavelet Codec)。CineformR3D檔皆是用單一檔案呈現一段完整的動態影片,但它們都沒有使用兩個影格的相似性(similarity)進行資料的壓縮。其結果大體上相似於Adobe免費的CinemaDNG格式,但它以一個DNG檔儲存一個影格,是為DSLR而設計的一般性格式。假如DNG檔使用耗損壓縮,那就是耗損壓縮的RAWDNG也可用無耗損對RAW進行壓縮。

 

結論

那麼,我們已經考慮了不壓縮的RGB影像、無損壓縮的RGB影像,及以壓縮或不壓縮儲存RAW感光元件資料,它可以是耗損或無耗損。我們唯一漏掉的是OpenEXR格式,它主要用於視覺特效(Visual Effect),它可使用各式各樣的壓縮,其中有部分是針對處理無雜訊、電腦算圖的影像而設計。理論上,將影像儲存於磁碟的方法千百種,當然,實際上我們已從大致上相同的概念,提出許多彼此不相容重複想法,但這至少能保持事情的趣味。

 

原文出處:https://goo.gl/Cm5Mid


 
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