格式和编解码简单指南

奥利弗·彼得斯

“我只需要QuickTime文件。“你是不是经常从客户那里听到这样的话？”不幸的是，这些信息还不够。原因如下。

数字文件由格式封装器、数据和元数据组成。格式封装器根据文件扩展名的标识，定义文件的类型，如.mpeg、.mov、.mp4、.mxf等。封装器可想象成录像带。它标记哪种播放器应用程序应该与该文件兼容，就像VHS盒式磁带告诉您需要VHS放像机一样。数据是包含在格式封装器内的音频/视频内容。元数据是关于该数据的信息，如日期/时间戳、颜色配置文件等。

理解它们

使用编解码器（压缩/解压的简写），音频和视频信号被编码为数字文件。大多数视频文件使用数据压缩，而专业格式的音频信号通常是未压缩的。另一方面，消费音频格式，如.mp3和.m4a使用高度压缩的编解码。虽然我们倾向于将某些编解码与特定的格式（如ProRes和.mov）联系在一起，但它们并不是同义词。例如，文件可以使用ProRes编解码器编码，并将其存储在.mxf封装器中。

视频压缩被定义为有损或视觉无损。这取决于编解码器类型、用于编码文件的数据速率、帧率和帧大小。当使用有损方式时，文件尺寸将较小。但是，它们将显示人眼可见的压缩失真，因为大量的信号信息被丢弃了。像Netflix和YouTube这样的流媒体服务使用有损方式将信号通过互联网传送到您家中。视觉无损编解码，如Avid DNx的高码率版本，或Apple ProRes系列的编解码，被用于摄像机采集和后期制作。这些编解码的压缩采用高数据率，文件尺寸也将更大。然而，与未压缩的视频相比，压缩失真通常人眼难以识别。

目前用于制作和后期制作的绝大多数编解码器都是公司或协会的专有知识产权。它们并非开源或开放标准，尽管它们的使用可能无处不在。使用一种编解码，特别是根据该编解码编码数据，需要一个许可协议。一般来说，这是透明的，对用户来说似乎是免费的，但请放心，公司之间已经达成了协议。与所有知识产权一样，如果公司之间的协议终止，这可能导致编解码器在应用中不可用。

库组件和64位转换

当应用程序播放视频文件时，其数据被即时解码，并以RGB像素的形式显示在您的屏幕上或界面中的查看器中。这要求一系列应用程序能够利用已安装的库组件，以便读取、解码和显示视频数据。这些组件可能是计算机操作系统的一部分，也可能是只对某个应用程序起作用的自定义安装的组件。

隨着时间的推移，苹果和微软在他们自己的操作系统中放弃或“弃用”对旧的编解码器的支持。例如，苹果的Catalina是64位操作系统，不支持32位应用程序和库组件。这意味着某些编解码器——包括许多仍在频繁使用的编解码器，如DNxHD/ HR，不能再通过任何依赖于以前版本的macOS中使用的32位QuickTime框架的应用程序解码（播放）。这不是编解码本身的问题，而是所使用的库组件的问题。

为了让这些文件在Catalina内工作，苹果或应用程序开发者必须编写新的64位库组件来继续播放这些文件。在DNx的情况下，Avid和Adobe可以读写.mxf格式的文件，但苹果自己的应用程序，如Final Cut Pro X或QuickTime Player，却不能做到这一点。预计今年晚些时候会升级。

为什么不能在后期制作时写摄像机RAW文件？

数字摄像机将原始传感器数据转换成RGB像素信息，并使用定义的编解码和格式将其记录到数字文件中。文件处理是在摄像机中完成的，连同其原生ISO和色彩描述档在拜尔（Bayer）模式传感器数据到RGB的转换中“烤制”。然后，这些文件很容易由最专业的编辑和播放应用程序播放。

自从RED Digital Cinema推出RED One摄像机以来，压缩的原始编解码越来越受欢迎。当您记录摄像机RAW信号时，将跳过转换/处理为RGB的步骤，从而使您能够在后期获得更多的色彩校正自由度。它还可以在同等数据率和文件大小的条件下生成更高质量的图像。缺点是，摄像机RAW文件令用于后期的硬件系统负担很重。这是因为原本在摄像机中完成的转换现在由计算机实时执行。

RAW编解码器存储摄像机传感器产生的信息，仅用于图像采集。您不能在后期写或重新编码摄像机RAW文件，因为没有可用的传感器数据。摄像机RAW编解码器也属于各家公司专有，包括RED、阿莱、苹果、Blackmagic Design等。目前还没有相当于CinemaDNG的视频，CinemaDNG是Adobe开发的一种摄像RAW格式，然后作为开放标准提供给业界。但可以说，GoPro的CineForm RAW编解码器是一个类似的视频解决方案。

来自非RAW编解码器的视频可以通过色彩校正进行调整，但实际上您并没有改变文件本身的底层色彩处理。你在影响已经存在的RGB信息的准确性。相比之下，摄像机RAW编解码器采用各种色彩学和调节方案，提供利用传感器数据实际解码方式的机会。这要求每个公司创建一个其专有编解码器特有的摄像机RAW插件，用户可以使用该插件“开发”图像。软件工程师有几个选择：（1）保持该专有处理与他们自己的应用程序隔离开；（2）为其它公司创建供它们使用的插件；（3）创建人人都可利用的操作系统组件；（4）提供一个SDK，让其它公司编写自己的工具，用于其自己（往往是竞争性）应用程序。

由于RED的插件，像REDCODE这样的编解码器在大多数应用程序中都得到广泛支持。像ProRes RAW和Blackmagic RAW等的编解码器，随着非线性编辑系统增加支持，正处于过渡状态。从现实角度来看，如果你有一台可以记录RAW视频的摄像机，不要想当然以为你最喜欢的编辑工具或后期制作公司可以处理这些文件。像往常一样，还是要做足功课，提出正确的问题。B&P