Chcemy odpowiedzieć na kilka pytań — jakie są współczynniki kompresji, jak wpływają one na cyfrowe tworzenie filmów i co mają wspólnego z kodekami?
W tym artykule wyjaśnimy tajemniczy współczynnik kompresji, wyjaśnimy, w jaki sposób można z niego wywnioskować przydatne znaczenie, a następnie pokażemy kilka sztuczek do oceny kodeków w celu określenia najlepszej opcji dla Twojej produkcji.
Podstawy kompresji danych
Omówiliśmy już podstawy kompresji, więc tutaj szybko je omówimy.
Cała kompresja dzieli się na jeden z dwóch typów:kompresję stratną (która odrzuca informacje ze względu na rozmiar pliku lub szybkość danych) lub kompresję bezstratną (która tymczasowo kompresuje dane podczas procesu kodowania, aby umożliwić pełne lub prawie pełne odtworzenie nieskompresowane dane ustawione podczas dekodowania). Materiał nagrany bez użycia algorytmu kompresji jest uważany za nieskompresowany.
Teraz musimy zająć się informatyką 101 przed zagłębieniem się w współczynniki kompresji. (Obiecuję, że to będzie szybkie).
Podstawowa cząstka świata informacji nazywana jest „bitem”, reprezentowanym przez małą literę „b”. (Tak, sprawa jest ważna). Na tym poziomie informacja ma swoją najbardziej podstawową, binarną formę — 1 lub 0.
8 bitów tworzy „bajt” (wymawiane „bite”), reprezentowany przez wielką literę „B”. Na tym i na każdym kolejnym poziomie prezentowane dane stają się bardziej złożone.
1000 bajtów tworzy KiloByte. Nie należy tego mylić z „Kilobitem” („Kb”), który ma 1000 bajtów. Ponieważ bajty to jednostki 8-bitowe, kilobajt to w rzeczywistości 1024 bity.
Tysiąc kilobajtów tworzy megabajt lub MB. (Ponownie, nie mylić z „Megabitem” — „Mb.”)
Ten trend się utrzymuje — tysiąc megabajtów tworzy gigabajt i tak dalej, ale to mniej więcej tyle, ile potrzebujemy w tym artykule. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, WhatsAByte.com jest fantastycznym źródłem informacji.
Przejdźmy teraz do współczynników kompresji.
Współczynniki kompresji
Współczynniki kompresji to prosta liczbowa reprezentacja „mocy kompresji” określonych kodeków lub technik kompresji. Są nieocenionym skrótem, ponieważ oferują znacznie uproszczony opis jakości danych, materiału filmowego lub dźwięku, które zamierzasz skompresować.
Więc czym one są?
Dwie liczby we współczynniku kompresji odnoszą się do rozmiaru danych skompresowanych i nieskompresowanych. Pierwsza liczba reprezentuje siłę kompresji, podczas gdy druga (zwykle tylko „1”) odnosi się do całkowitego rozmiaru nieskompresowanych danych.
Jeśli kiedykolwiek będziesz chciał znaleźć współczynnik kompresji dla dowolnych danych, które kompresujesz, oto wzór:Współczynnik kompresji =rozmiar nieskompresowany/rozmiar skompresowany
Jeśli chcesz poznać oszczędności miejsca przyznane przez dany kodek, wykonaj dwie proste korekty w formule i gotowe:Oszczędność miejsca =1 – (rozmiar skompresowany/rozmiar nieskompresowany)
Tak więc plik 10 MB kompresuje się do 2 MB przy użyciu kodeka X, co daje nam współczynnik kompresji 5:1 . Aby znaleźć oszczędności, po prostu wprowadzamy nasze wartości do wzoru.
Oszczędność miejsca =1 – (2/10) -> =1 – (.2) -> =0,08 -> 0,08*100 =80
Tak więc kodek X oferuje nam 80% oszczędności pamięci masowej w stosunku do nieskompresowanych danych. Całkiem fajnie.
Więc co teraz?
Decydowanie o kodeku
Skoro mamy już omówione podstawy, jak zdecydować, który kodek będzie najlepszy dla Twojego projektu? Przyjrzyjmy się parametrom używanym przez inżynierów podczas opracowywania algorytmów kompresji, ale podejdźmy do tego jak strzelcy i redaktorzy.
Pytania, które należy zadać sobie na temat projektu:
- Szybkość:jaki jest harmonogram projektu?
- Współczynnik kompresji:potrzebujesz plików o wyższej jakości lub mniejszych?
- Złożoność:czy dodatkowe kodeki stworzą niepotrzebną złożoność?
- Przestrzeń:czy możesz skutecznie przechwytywać, tworzyć kopie zapasowe i archiwizować to, czego potrzebujesz?
- Opóźnienie:czy będziesz odtwarzać w czasie rzeczywistym?
- Współdziałanie:czy kodek będzie wymagał transkodowania w Twoim systemie edycji?
Skoro mamy już wyobrażenie o specyficznych potrzebach naszej produkcji, co jeszcze musimy zrobić przed wyborem kodeka?
Poza oceną mocy kompresji kodeka, możemy wykorzystać wszystko, czego się do tej pory nauczyliśmy, do prognozowania pamięci dla danych, które będziemy kompresować przez całą sesję. Jest to wiele korzyści — od wyboru między dwoma podobnie sklasyfikowanymi kodekami po wiedzę, ile dysków twardych będziesz potrzebować do tworzenia kopii zapasowych i archiwizacji.
Powiedzmy, że oceniliśmy potrzeby naszej produkcji i skłaniamy się ku nagrywaniu wideo przy użyciu ProRes 422 HQ lub DNxHD 145 dla naszego projektu 1920 × 1080, 29,97 klatek na sekundę. Przy tej rozdzielczości i liczbie klatek na sekundę, ProRes 422 ma szybkość przesyłania danych 220 Mb/s (megabitów na sekundę), podczas gdy DNxHD Avida to 145 Mb/s.
Tak więc, używając prostej matematyki, możemy przewidzieć, jak duży będzie nasz 1-godzinny klip z wywiadem, zanim zaczniemy toczyć.
Dla ProRes:
220 Mb/s =220 000 000 bitów na (/) sekundę
220 000 000 bitów na sekundę * 60 =13 200 000 bitów na minutę
13 200 000 bitów na minutę * 60 =792 000 000 000 bitów na godzinę
792 000 000 000 bitów /godzina / 8 =99 000 000 000 bajtów na godzinę
99 000 000 000 bajtów / 1000 =99 000 000 megabajtów na godzinę
99 000 000 megabajtów / 1000 =99 gigabajtów na godzinę
Dla DNxHD:
145 Mb/s =145 000 000 bitów na (/) sekundę
145 000 000 bitów na sekundę * 60 =8 700 000 000 bitów na minutę
87 000 bitów na minutę * 60 =522 000 000 000 bitów na godzinę
522 000 000 000 bitów /godzina / 8 =65 250 000 000 bajtów na godzinę
65 250 000 000 bajtów / 1000 =65 250 000 megabajtów na godzinę
65 250 000 megabajtów / 1000 =65,25 gigabajtów na godzinę
Tak więc nasz jednogodzinny wywiad zaowocuje plikiem, który ma około 99 gigabajtów z ProRes 422 HQ i około 65 GB dla DNxHD 145.
Teraz nasz wybór jest prosty. Po prostu wracamy do pytań, które zadaliśmy sobie przed chwilą na temat naszej konkretnej produkcji, aby zdecydować, czy oszczędność ~35 GB/godzinę DNxHD jest mniej lub bardziej istotna niż około 50% wzrost szybkości przesyłania danych, który daje nam 422 HQ.
Czy nasza godzinna rozmowa kwalifikacyjna do 30-sekundowej reklamy internetowej? Jeśli tak, DNxHD powinien oferować jakość obrazu zbliżoną do 422 HQ, ale po ukończeniu zajmie o 40% mniej pamięci — co czyni go wyraźnym zwycięzcą w tym przypadku.
A co, jeśli wywiad jest tylko jednym z kilkudziesięciu pełnometrażowych filmów dokumentalnych, które planujesz rozejrzeć po festiwalu? W takim przypadku musisz położyć nacisk na maksymalizację jakości obrazu w stosunku do pamięci masowej (w ramach podanych parametrów), a 50 procent wyższa szybkość transmisji danych ProRes 422 HQ idealnie pasuje do potrzeb.
Dysponując zaledwie odrobiną podstawowej wiedzy o nauce leżącej u podstaw technik kompresji stosowanych w nowoczesnych kodekach, możemy ocenić potrzeby naszej produkcji, zweryfikować kodeki pod kątem potrzeb produkcji, a następnie podjąć świadomą decyzję w oparciu o zakres projektu. Całkiem przydatne rzeczy, jeśli mnie o to pytasz.