2012年11月11日 星期日

GOP 檔案格式

ProMdiaTW 的 James 講了句接近真理的話:(GOP 不是拿來剪接用的)

GOP 就是 Group of Picture 的意思,最早是為了解決廣播傳輸資料量負載,所發展出來的一種壓縮格式,因此他的強項是在媒體的播放與儲存上,絕對不適用在剪接工作上,因為科學家壓根就沒有考慮到用它進入後期製作。

那麼影像是怎麼 Group 在一起的呢?
科學家很聰明的想出一個方法,讓影片檔案在播放前經過分析而產生 I-frame、P-frame、B-frame。當影片被分解成為獨立存在的影格,重複的畫素不再獨立存在,只記錄產生變化的畫素。
圖片來源:維基百科
這解釋了為什麼壓縮得不好的影片,會產生方格雜訊的原因。那麼影片是怎麼應用 GOP 的方式播放呢?
圖片來源:維基百科
使用影像偵測將獨立的格分析成為這樣的模式,然後利用電腦或影像硬體卡來還原影片的播放。舉例來說:當 DVD 片放進播放機器時,會發現機器開始高速運轉了一陣子,然後影像才會出現,這就是 DVD 機器在分析這種壓縮格式的 I、P、B-frame。就算是當代的電腦軟、硬體有能力即時還原 GOP 檔案,也不適合拿來做為後製作的格式,再強的運算、顯示能力都受不了一直不斷的解碼、還原影像,系統一直在高負荷的運轉,就離當機不會太遠了。

MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4 都是採用這樣的邏輯作業,只是每一種壓縮格式所採用的科學技術不同,每一種壓縮格式也不斷的在演進。
  1. MPEG-1被廣泛運用在 VCD 製作
  2. MPEG-2主要是運用在 DVD 格式,有些廣播電視也用它。部分攝影機採用這個格式來記錄影像,例如:Sony XDCAM、Pannasonic DVCPRO P2、Canon XF、MXF/AAF。
  3. MPEG-4在最初設計給網路影片的播放,後來因為它性能優異,也被運用在很多影像製作工具上,例如:Canon H.264、Sony 與 Panasonic 所共同開發的 AVCHD(mts)。
還記得Digital Betacam 用的壓縮格式嗎?是 2:1 的 Motion-JPEG 格式,為什麼要壓縮成一連串的 JPEG 圖檔呢?我們回到最基礎的剪接理論,底片的剪接基礎是「呎與格」(feet and frame),到了電子視訊的時代,我們依然需要將影像還原成為影格,才能順暢的發揮工作效能。

攝影機體積小,機上能搭載的晶片不能太耗電,運算能力也有限。因為攝影機主要的任務是將好的畫面捕捉下來,並且儲存在可攜帶的記憶媒體中。當我們取得這樣的檔案時,一定要記得將它處理成為適合進入後期作業的格式,像是蘋果系統的 QuickTime ProRes 或者是 Windows AVI,至少是你所使用的軟體所建議的格式,無論是剪輯、特效或者調色工作,都可以即時的操作影片,才能達到後期創作的效果。因此在使用攝影機之前,製作人員應該先了解轉檔的方式,或者是現場就使用外部錄影機,直接將攝影機所捕捉的影像儲存成為後期可以處理的格式。( 日子會好過很多)

有人跟我說過:用原生檔也可以作業阿!
這我一點也沒意見,因為用原生檔案作業所花的時間與工作上的痛苦,並不會發生在我身上。使用 GOP 檔案格式作業,所需要的硬體加速並非一般製作所能負擔,就讓後期公司去投資這些設備吧!雖然,現代的高階電腦也可以跑得動原生檔,但是這麼勉強...何必把自己丟進這個算圖的地獄呢?

1 意見:

賴孟辰 提到...

呵呵,似乎太晚看到這篇文章,這是2012年寫的,不過2012年能夠即時還原GOP的硬體也不太貴,至少有張中階的獨立顯卡即可應付(開DXVA即可),然而最主要的瓶頸在於H.264的編碼上,一直到2014年的現在,這問題還有一半存在。

一半的原因是Intel, AMD, Nvidia自行設計硬體+驅動+軟體(就是這麼搞剛...),將編碼的工作交由專用的高速電路執行,但一定得使用他們各自的軟體才行。

H264在壓縮率與再現性的表現都非常好,但硬體跟不上他的腳步,原因是當初設計H264框架的專家們錯估了現代的硬體處理能力。

有了前車之鑑,於是這幾年有了新架構的H265,又名High Efficiency Video Coding,HVEC. 從名字看來,這次有將處裡效率納入設計參數當中,此外這也支持4K標準,目前Mediacoder有這玩意兒的Encoder,您不妨試試。