How to 技術指南

製作高畫質影片的最後一哩路—認識編碼與封裝 |Datavideo

製作高畫質影片的最後一哩路—認識編碼與封裝

Mar 25 2022

製作高畫質影片有許多需要注意的流程,我們在過去的文章中陸續介紹過影片製作中的拍攝設備介紹與相關應用知識,例如不同焦段的攝影鏡頭選用、如何掌握影像曝光、幀率設定、色彩深度等,除此之外,製作影片採用的編碼、封裝和位元率將決定了最終輸出影片的畫質。我們將利用兩篇文章的篇幅,分別介紹製作高畫質影片的最後一哩路,也就是影片編碼、封裝和位元率。

什麼是編碼?

影片壓縮技術的關鍵是編解碼器(Codec),也就是對數位訊號進行編碼(Encoder)和解碼(Decoder)的縮寫。編解碼器則是將原始檔案進行編碼保存與解碼還原播放的程式,扮演數位訊號的翻譯者角色。編解碼器通常是為了資料傳輸、儲存或加密而進行編碼,或是為了播放與編輯而進行解碼。因此在影片製作流程中無論是前期的拍攝、後期的剪輯製作,以及最終的輸出,皆會用到編碼功能。

我們使用攝影機拍攝影的影片,其實就已經使用到編碼技術了,如果沒有將影像進行壓縮處理,拍攝影像檔案將會非常佔據儲存空間。以拍攝1080p 30fps的影片為例,每一幀的像素約為207萬(1920x1080px);而RGB模式,一個像素為3Byte,故每一幀畫面的檔案大小約當為5.9MB(207萬x3÷1024÷1024);一秒鐘含有30幀,則一秒鐘未壓縮的影片大小為約為177MB (5.9MBx30)。以此推算,拍攝一段十分鐘未壓縮的影片,則影片的檔案大小將會高達103GB,這是一個相當龐大的數據量,而且相當佔據電腦或是網路平台的儲存空間,運作並不務實。由此可見編碼技術對於數位影片製作的重要性。

許多廠商都有推出自行研發的編解碼技術,因此播放影片時必須使用特定的編解碼程式才能播放影片檔案,例如H.264 以及Apple ProRes 都是常見的編碼種類。編碼採用的影像壓縮技術又可分為「幀間壓縮」與「幀內壓縮」兩種。所謂幀間壓縮是紀錄兩幀影像時,只紀錄兩幀影像不一樣的地方,以及兩幀影像變化過程中的訊息,兩幀影像相同之處則不需要重複紀錄。幀間壓縮的優點是可以大幅降低影片的檔案大小,但是在播放時卻會較耗費電腦的運算資源。H.264編碼即是採用幀間壓縮技術,而H.264編碼技術也廣泛用於網路串流媒體,例如Vimeo、YouTube、和iTunes Store。

幀內壓縮則是針對每一幀影像進行獨立分析與壓縮,採用有損壓縮演算法,不考慮相鄰幀之間重複記錄的冗餘訊息,壓縮後的影片數據仍可以以「幀」為單位進行編輯。採用幀內壓縮的優點是可減輕電腦回放時的運算負荷,缺點則是能夠壓縮的數據量相較於幀間壓縮有限。Apple ProRes即是屬於幀內編碼技術。

如果製作的影片內容偏向靜態採訪,例如座談節目類型,採用幀間壓縮的編碼技術既可以高效率的壓縮影片檔案,節省電腦運算資源,又可以兼顧影像品質。如果拍攝動態型影片,例如運動主題影片,則應該採用幀內壓縮編碼,如此才可以保留較佳的影像素質並降低電腦在解碼時的運算負擔。

什麼是封裝格式?

我們常常看到影片檔名後面標示的mov和mp4,分別表示為影片的封裝格式。所謂的封裝格式您可以想像為一組訊息封包,內含著影片每一幀的畫面訊息、聲音訊息、媒體訊息(幀率、碼率) 和字幕,播放時,播放軟體再用正確的方式播放封包的訊息,呈現出我們所看到的帶有聲音、畫面和字幕的影片。常見的網路影片封裝格式有avi、wmv、mov、mp4,讀者可參考如下表。如果今天您打算將影片上傳至YouTube、Facebook 或著其他網路平台播放,mp4 即是常見的封裝格式。