视频压缩方法“帧内和帧间”的基础知识以及在拍摄中的选择

视频压缩方法“帧内和帧间”的基础知识以及在拍摄中的选择
2018年05月06日 13:47 虎数码

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索尼大法家的FS7是目前市场上的热门机型。玩这款摄影机的小伙伴都知道FS7里有XAVC-I,XAVC-L两种录制模式。这两种录制模式最直接的区别是记录码流的大小,但是除了码流大小之外,还有什么区别呢?这里有一个关键区别就是XAVC-I帧内压缩和XAVC-L帧间压缩的压缩方法。一般而言,XAVC-I和XAVC-L各有优势。如果拍摄场景没有很多运动画面(比如采访),通常会选择XAVC-L模式;如果拍摄场景有很多运动画面,则应该选择XAVC-I模式。

XAVC-I和XAVC-L的差别在哪里?

这里首先要介绍一下视频压缩的基本概念。一般来说,视频压缩系统会将拍摄画面中每一像素的色彩和亮度信息都进行处理,这也就是所谓的空间压缩。虽然空间压缩能够有效缩减视频文件的数据大小,但是它并不是压缩视频的唯一方法。还有一种办法就是时序压缩,也就是把某个时间段上相邻的帧序列放在一起处理,相邻帧图像中相似的内容就可以直接省略,进一步缩减视频文件数据大小。这个帧序列,也就是通常所讲的GOP “Group of Pictures”。XAVC-L即Long GOP 压缩系统,即帧间压缩系统,显著的缩减视频文件大小,平衡录制质量、录制时间和媒体容量。

XAVC-I的全称为XAVC Intra,即帧内压缩,压缩仅以单帧进行,不考虑相邻帧的相同性,支持以高比特率进行高品质4K或高清录制,也更加方便后期逐帧处理。总结一下,两者最大的差别在于XAVC-L,Long GOP 压缩系统会应用于一系列帧上,降低存储空间和增加录制时间,而XAVC-I则没有。

具体的压缩工作是如何进行的?

假设将摄影机设置为24fps,此时它每秒拍摄的帧数就是24帧。仅采用空间压缩方式的帧内压缩Intra会将每一帧都保留较为完整的图像信息。而同时采用空间压缩和时序压缩的Long GOP帧序列里,每帧只保留和相邻帧的差异化信息,相邻帧又分为预测帧和后续帧,也就是“P帧”和“B帧”。 如果算法得当,这样的“偷工减料”行为能在有效降低码流的同时保留足够好的画质。

XAVC-I压缩解码

XAVC-L压缩解码

可以看出,XAVC-I采用的是逐帧压缩,高质量、高码流,方便后期制作。而XAVC-L则联合“P帧“或“B帧”一同处理图像信息,帧在压缩过程中被比较,以便在保证不降低质量的前提下减少数据量。如果需要高效存储且后期制作链较短,则首选XAVC-L。它提供的文件更小,但需要更强大的编解码处理能力才能达到此效率。

对比视频

如果你所拍摄视频的画面包含很多的不可预测的运动信息或者拍摄时摄影机保持高速不规则移动,XAVC-L的录制模式就会容易出现运动伪影。如果你拍摄基本静止的对象,帧内压缩算法虽然码流更高,但并不一定会带来优势(有时甚至反而劣势)。如下画面中的湖面波纹和岸边的树就是很好的例子。

XAVC-L录制模式下的湖面水波部分有大量运动伪影,但岸边的树的细节却更丰富

XAVC-I录制相同的画面,发现湖面的运动伪影明显减少,但树部分的细节信息也减少了,变软

XAVC-L录制相同的画面,树枝部分稍显锐利

XAVC-I录制相同的画面,树枝部分稍显柔和

XAVC-L录制相同的画面,湖面有大量的运动伪影

XAVC-I录制相同的画面,湖面较为柔和,运动伪影明显减少

总结

采用带有时序压缩的XAVC-L可以在某些情况下改善画质,但并不是在所有场景下XAVC-L都有这个好处。我们每一次拍摄还是需要根据拍摄场景的具体特点来决定技术参数,如编解码器、伽玛曲线、帧速率、分辨率以及其他一些技术参数。XAVC-I和XAVC-L各有千秋,如果后期制作链较长,例如需要调色合成,则选择XAVC-I。如果你只需简单剪辑,则XAVC-L能满足大部分拍摄需求。

本文由影像麦客编译整理,原作者:Ollie Kenchington。欢迎在文后留言吐槽,加入各种专业影像创作与技术交流群、如需获取文中原始资源用于学习可私信影像麦客。

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