您是否正在考虑成为专业的媒体服务器操作员或用户,但不确定需要哪些技能?在本指南的第四部分中,我们将继续探索媒体播放的内容,并查看静止图像格式。从压缩/有损图像格式到未压缩/无损格式,再到古老的问题,您何时需要解压缩?

与往常一样,内容基于媒体服务器专业人员(Facebook)组的优秀人员的建议。

图像/照片/静止格式

在视频之前,有静止图像...就像视频一样,媒体服务器(应该)支持具有不同功能的各种格式。最常见的图像格式是JPEG,GIF,PNG,TARGA(TGA),TIFF,BMP和PSD。

其中一些格式是压缩的,有些不是,有些甚至具有无损压缩。压缩文件将明显小于未压缩的文件,并且压缩文件将具有有损或无损压缩类型。无损压缩将保留所有图像信息,同时稍微小一点。当我们谈论有损压缩时,这些文件大小可以明显变小,但这是通过丢弃图像中的数据来实现的,从而导致图像质量的明显差异(噪声/伪影)。

您很有可能永远不会满足于单一的图像格式,因为它们彼此相比具有不同的好处 - 这完全取决于手头的任务。但知道其中的区别是件好事。

JPEG(联合摄影专家组)

目前最常用的图像格式是JPEG - 根据联合摄影专家组的数据,在2015年的一篇文章中,每天产生数十亿张图片。该小组开发了图像格式标准,并于1992年推出。推出后,它已被广泛采用,并用于几乎所有已经制造的数码相机 - 包括手机。因此,每天创建的图像数量惊人。

JPEG是一种有损文件格式,压缩程度可以调整。JPEG压缩用于许多图像文件格式,其中JPEG / Exif是大多数相机和手机使用的格式。JPEG/JFIF 是互联网上最常用的格式。但是,大多数人并不关心/了解这些差异,并且都被称为JPEG。JPEG 支持每通道 8 位(总共 24 位),并且可能没有不支持 JPEG 的图像应用程序或媒体服务器。

由于其压缩算法,并且缺乏对透明通道的支持,JPEG不是线条艺术等的理想选择。

媒体组件服务器数量达到上限(成为媒体服务器专业人员的指南)(1)

在这张来自Wiki的示例照片中,贡献者AzaToth在一张照片中说明了JPEG压缩。从最大值(左)到最小值(右)。

PNG(可拼凑的网络图形)

另一种非常流行的图像格式是便携式网络图形或PNG。这种格式支持无损数据,最初是作为图形交换格式(GIF)的(高度)改进的替代品而开发的,该格式在当时的专利和版权方面存在挑战。

PNG文件格式的第一个版本创建于1996年,并于2004年成为ISO标准。PNG 支持 24 位和 48 位色深,以及压缩和 Alpha 通道透明度,使其成为一种非常流行和通用的图像格式。如果您不确定24/48位包含的内容,请查看我之前的博客文章,其中我们深入研究了位深度。

媒体组件服务器数量达到上限(成为媒体服务器专业人员的指南)(2)

如果我们将 PNG 与 JPEG 进行比较,JPEG 文件由于其有损编码而会更小,但图像中的伪影和“杂色”更多 - 如示例所示。

GIF(图形交换格式)

GIF由CompuServe于1987年开发(CompuServe是美国最早的宽带服务提供商之一),并由于其在浏览器,应用程序和操作系统中的广泛支持而迅速成为互联网使用的流行图像格式。

GIF图像使用无损压缩算法Lempel-Ziv-Welch(LZW)),该算法于1985年由Unisys获得专利。当双方之间关于许可协议的争议升级时,PNG开发开始了。2004年,所有专利都到期了,但GIF从未真正夺回其作为网络无损图像格式的宝座。

图像格式支持高达每像素8位,并且与任何其他格式相比,调色板非常有限(每个图像最多256个)。但是,如果对GIF进行动画处理,则可以将其扩展到每帧具有256种不同的颜色,但是GIF格式通常不适合具有渐变的照片和图像。但是,对于具有简单动画和少量颜色的插图和图像,它是一个很好的选择。

TIFF (标记图像文件格式)

TIFF因其图像质量而成为印刷和出版行业以及高端摄影的首选。TIFF 文件可以完全解压缩或使用无损压缩进行压缩。

TIFF由Aldus公司创建,最初是专门为桌面出版和印刷开发的。第一个版本于1986年推出,最新版本是1992年发布的6.0。Adobe于1994年收购了Aldus。

TIFF 是一种高度灵活的格式,用于处理单个文件中的图像和数据。TIFF 文件可以是一个容器,其中包含有损 JPEG 图像、基于矢量的剪切路径(轮廓、裁剪图)或完全未压缩的图像。压缩方法是LZW,并且还受到2004年到期之前持有的专利的限制。

TIFF 文件非常适合存储稍后将编辑或修改的文件,因为文件格式不会引入压缩伪影。TIFF文件是某些相机支持的完全RAW文件的绝佳选择 - 这将在本文后面介绍。

TGA (TRUEVISION TGA 或 TARGA)

TGA是由Truevision,Inc.创建的图形文件格式,最初是IBM兼容PC的TARGA和VISTA图形卡的本机格式.TGA支持24位深度,这与JPEG中的颜色量相同,但它也支持通过alpha通道的透明度。

图像数据可以未压缩存储,也可以以无损压缩 (RLE) 存储。与JPEG相比,由于无损压缩,TGA文件的文件大小会更大。

与TIFF相比,TGA文件格式的位深度有限,传统上不用于印刷材料,但在动画和视频业务中一直很强大 - 现在仍然如此。

BMP(位图图像文件)

BMP文件格式是由微软开发的图像格式,并与微软Windows的第一个版本一起发布。第一个版本非常基本,自引入以来增加了更多功能,与所有其他图像格式一样。

今天,BMP文件通过RLE编码进行未压缩或压缩(无损),与TGA文件的方法相同。BMP 通过 Alpha 通道支持 24 位颜色和透明度(自 Windows 95 起)。

虽然许多应用程序可以读取和保存BMP格式的文件,但与其他文件格式相比,该格式从未获得广泛的普及。

PSD (PHOTOSHOP DOCUMENT)

PSD 是 Adobe Photoshop 的本机文件格式。PSD文件将存储一个图像,其中包含有关您在Photoshop中拥有的选项的所有信息,例如图层,蒙版,文本,剪切路径等。PSD文件是无损压缩的,支持每通道高达32位。这种高位深度被称为高动态范围(HDR)。

由于PSD是一种原生Adobe格式,因此它尚未在许多应用程序或媒体服务器中获得广泛支持。

未压缩的视频播放和RAW格式

对于大多数安装和实时事件,不需要使用未压缩。但在某些情况下,这是一项要求。然后你需要了解它是什么以及如何做到这一点。

如上所述,视频压缩通常是一个挑战(多种格式和设置),它会降低图像质量并引入不需要的伪影。Uncompressed 适用于鉴赏家和高端用例。您可以在另一篇文章中阅读有关未压缩视频的更多信息。

未压缩的视频不应被理解为直接来自摄像机的 RAW 视频。RAW 视频可以是未压缩的,但未压缩的视频不是 RAW 的。螨虫困惑了吗?让我来帮忙。

当您在相机中拍摄某些内容时,光线会照射到传感器上,传感器会将光线变成一组数据。尚未创建视频或图像,只有传感器创建的大量数据。为了帮助将其变成视频或照片,这些数据需要处理,这由相机的图像处理器完成。在这里,您可以添加ISO和所有其他图像效果(生动,色彩平衡等)等功能。现在,您有两组数据。

一组是RAW(未触及),另一组是编码的(格式化)。

RED,BlackMagic和Sony等相机制造商有RAW选项,但它们并不是真正的未压缩。RED相机的RAW是REDCODE,实际上应用了一些压缩;他们声称3:1在数学上是无损的,或者5:1或8:1,在视觉上是无损的。

根据HDvideoPro的一篇文章,他们声称ARRI的ALEXA摄像机使用ARRIRAW格式输出真正的未压缩RAW数据。您可以在此处阅读有关AIRRAW的更多信息。

媒体服务器如何处理图像序列?

媒体服务器支持回放图像序列,其中单个图像尚未暴露于任何压缩算法。每个图像都会自然而然地变得相当大,并且对大磁盘空间的需求是巨大的。此外,播放包含未压缩图像的视频流需要媒体服务器中的磁盘能够同时随机播放大量数据。这只能通过构建 RAID 磁盘系统(数据放置在许多磁盘上)或拥有单个超快磁盘(例如 HGST SN260 Ultrastar 磁盘)来实现,该磁盘可以从一个驱动器读取高达 6GB/s 的速率。

未压缩材质的磁盘存储要求是什么?

在之前的博客文章中,我们查看了不同编码类型和帧速率的数据要求的一些计算示例。只是为了好玩,让我们对未压缩的材料做同样的事情。

1080p 分辨率 (1920x1080) 和 10 分钟视频:

TIFF 8 位 RGBA 未压缩 @ 每秒 30 帧 – 139.05 GB 数据

TIFF 8 位 RGBA 未压缩 @ 每秒 50 帧 – 231.74 GB 数据

TIFF 8 位 RGBA 未压缩 @ 每秒 60 帧 – 278.09 GB 数据

TIFF 10 位 RGBA 未压缩 @ 每秒 30 帧 – 173.81 GB 数据

TIFF 10 位 RGBA 未压缩 @ 每秒 50 帧 – 289.68 GB 数据

TIFF 10 位 RGBA 未压缩 @ 每秒 60 帧 – 347.61 GB 数据

如果我们将 1920 x 1080 @60 fps 未压缩(8 位)与 H.264(最大压缩)和 ProRes 4444(最小压缩)进行比较,我们得到以下内容:

未压缩的文件(278,09GB)比ProRes文件(48.39 GB)大575%,比H.264文件大1922%。

除了磁盘存储和读取速度的要求之外,使用未压缩的另一个方面是内容创建部分(您希望以未压缩格式导出大分辨率设置)。这需要时间。

由于最后一分钟的更改是有效的点,因此请确保您的媒体服务器能够正确执行此操作。这不仅适用于未压缩。

如您所见,系统播放未压缩文件有一些主要要求。除了增加媒体服务器端的成本外,通常还会增加生产端的成本。这是一个庞大的数据处理量,需要一些非常重的渲染机。

结论(到目前为止,再次)

哇!每个转弯处都有很多东西需要学习,这是肯定的。但是阅读有关事物的内容只会让你走得更远。你需要做的是走出去。要咄咄逼人,确保你尽可能地打包你的经验袋。

在我的下一篇博客文章中,我将介绍3D文件,并提供使用2D和3D技术的投影映射的入门级一瞥。

在结束之前,我要感谢以下在论坛帖子中贡献了伟大想法的人:

帕特里克·坎贝尔,伊恩·麦克莱恩,奥拉·弗雷登伦德,马特·阿尔丁,马雷克·帕克,埃里克·加齐略,阿克塞尔·桑德博滕,乔·布莱斯代尔,帕克·兰瓦特,亚历克斯·米斯特里奥·穆勒,克里斯托弗·约翰·博尔顿,安迪·贝茨,大卫·吉莱特,查理·库珀,汤姆·巴斯,弗雷德·朗,诺吉·耶尔尼夫,休·戴维斯-韦伯,马库斯·拜耳,阿兰·Vj-Air,曼尼·康德,乔尔·阿德里亚,亚历克斯·奥利谢夫斯基,鲁本·莱恩,扬·休维尔,马吉德·尤尼斯,恩斯特·齐勒, 马可·帕斯托维奇,杰弗里·普拉特,泰德·帕拉斯,戴尔·雷拜因,迈克尔·科勒,乔·邓克利,约翰·布尔弗,杰克·班克斯,斯图尔特·麦高恩,托德·内维尔·斯克鲁奇菲尔德

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