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核心概念
與使用現有的中間編解碼器相比，在虛擬製作中使用混合編解碼器（如 HEVC 和 AV1）可以在不損失畫質的情況下顯著降低位元率，同時保持低延遲和高效的編碼速度。
摘要
虛擬製作中壓縮技術的重要性
這篇研究論文探討了壓縮技術在虛擬製作流程中的應用，特別是在 LED 螢幕牆顯示背景畫面的情境。由於虛擬製作需要高解析度、高動態範圍的影像素材，檔案大小通常非常大，因此壓縮技術對於儲存和傳輸媒體至關重要。
現有壓縮技術的比較
論文比較了多種壓縮格式，包括：
- 中間壓縮格式：HAP、NotchLC 和 Daniel2，這些格式在虛擬製作產業中很受歡迎，因為它們保證了解碼後原始素材的品質。
- 混合編解碼器：AV1、HEVC 和 H.264，這些格式廣泛應用於串流媒體和廣播電視，提供比舊版編碼器更高的壓縮效率。
評估方法
研究團隊設計了一個評估流程，透過比較使用不同壓縮格式的素材在攝影機拍攝的畫面品質，來評估壓縮技術對虛擬製作畫質的影響。他們使用多種客觀畫質指標，包括 PSNR、VMAF 和 ColorVideoVDP，來量化不同壓縮格式的效能。
結果與討論
研究結果顯示，與中間編解碼器相比，混合編解碼器可以在不損失畫質的情況下實現顯著的位元率降低。例如，在某些情況下，HEVC 和 AV1 可以比 NotchLC 和 HAP 的位元率低 10 倍，同時保持相同的視覺品質。
混合編解碼器的優勢
- 更高的壓縮效率：在相同的畫質下，混合編解碼器可以使用比中間編解碼器低得多的位元率。
- 低延遲：透過選擇適當的編碼模式，混合編解碼器可以實現低延遲的即時解碼，滿足虛擬製作的即時需求。
- 硬件加速：現有的 GPU 硬件已經包含了混合編解碼器的硬件編碼器/解碼器，可以實現高效的編碼和解碼。
研究結論
基於客觀畫質指標的測量結果，研究團隊建議將 HEVC 和 AV1 作為虛擬製作中現有串流媒體到 LED 螢幕牆的可行替代方案。使用僅限內部影格的模式可以確保低延遲，而如果可以容忍一些延遲，則 5 秒的 GOP 可以進一步降低位元率。
未來研究方向
未來的研究方向包括：
- 主觀測試：進行主觀測試以驗證客觀畫質指標的結果，並評估不同壓縮格式對觀眾觀看體驗的影響。
- 新興壓縮技術：評估新興壓縮技術（例如 AV2）在虛擬製作中的應用。
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arxiv.org
Demystifying the use of Compression in Virtual Production
統計資料
使用混合編解碼器 HEVC 和 AV1 可以比中間編解碼器 NotchLC 和 HAP 的位元率低 10 倍，同時保持相同的視覺品質。
在某些測試序列中，HEVC 和 AV1 可以實現比 NotchLC 低 30 倍的位元率，同時保持 VMAF 分數在 90 以上。
與使用 NotchLC 相比，使用僅限內部影格模式的 HEVC 和 AV1 可以平均節省約 12 倍的位元率。
允許一個內部影格的 GOP 可以進一步提高位元率的節省，在某些情況下可以達到 230 倍的節省。
引述
"與現有的中間編解碼器相比，混合編解碼器可以在不損失畫質的情況下實現顯著的位元率降低。"
"令人驚訝的是，當使用 NVIDIA 的“Nvenc”工具箱（在硬件中實現了多個編碼器）時，我們可以實現比虛擬製作中使用的標準中間編解碼器更好的編碼 FPS。"
"這些結果表明，在虛擬製作設置中部署可以使用混合編解碼器的基礎設施絕對是值得的。"
深入探究
隨著虛擬製作技術的進步，未來對於壓縮技術的需求將如何變化？
隨著虛擬製作技術不斷朝更高解析度、更高幀率和更廣色域發展，對於壓縮技術的需求也將發生以下變化：
更高的壓縮效率： 未來虛擬製作將需要處理和傳輸的數據量將會大幅增加，這需要更高效的壓縮技術來降低儲存和頻寬需求，同時保持畫面質量。
更低的延遲： 實時虛擬製作需要極低的延遲才能實現即時預覽和互動。未來的壓縮技術需要在保證高壓縮率的同時，最大限度地降低編解碼延遲。
更廣的格式支持： 未來的壓縮技術需要支持更廣泛的色彩空間、動態範圍和解析度，以滿足虛擬製作對畫面質量的更高要求。
硬件加速： 為了滿足虛擬製作對實時性的需求，未來的壓縮技術需要更好地與GPU等硬件加速平台結合，以提高編解碼速度。
總之，未來的壓縮技術需要在壓縮效率、延遲、格式支持和硬件加速等方面取得突破，才能滿足虛擬製作不斷發展的需求。
中間編解碼器是否還有其獨特的優勢，使其在某些虛擬製作應用中仍然是更好的選擇？
雖然本研究表明混合編解碼器在虛擬製作中具有顯著的比特率優勢，但中間編解碼器在某些應用中仍然具有獨特的優勢：
真正的無損壓縮： 中間編解碼器，顧名思義，提供真正的無損壓縮，確保畫面質量完全保留。這對於需要進行大量後期製作的虛擬製作項目至關重要，因為它可以避免多代壓縮造成的質量損失。
更成熟的生態系統： 中間編解碼器，如ProRes和DNxHD，在電影和電視行業已經使用多年，擁有更成熟的生態系統，包括廣泛的硬件和軟件支持。
更易於集成到現有工作流程： 許多現有的虛擬製作工作流程已經針對中間編解碼器進行了優化。
因此，在以下情況下，中間編解碼器可能仍然是更好的選擇：
需要絕對無損的畫面質量： 例如，涉及大量視覺特效或色彩分級的項目。
現有工作流程高度依賴於中間編解碼器： 例如，團隊已經習慣使用特定中間編解碼器，並且更換編解碼器會帶來額外成本和複雜性。
虛擬製作中壓縮技術的進步如何影響電影製作的整體流程和成本效益？
壓縮技術的進步對虛擬製作的影響深遠，將從以下幾個方面改變電影製作的整體流程和成本效益：
簡化工作流程： 更高效的壓縮技術可以降低對儲存和頻寬的要求，從而簡化虛擬製作的工作流程。例如，可以使用更輕便的設備進行拍攝，並且可以更輕鬆地在不同地點之間傳輸素材。
降低製作成本： 壓縮技術的進步可以降低虛擬製作的硬件成本，例如減少對高性能儲存設備和網絡基礎設施的需求。此外，更快的編解碼速度可以縮短後期製作時間，從而降低整體製作成本。
促進創意發展： 壓縮技術的進步可以讓電影製作人更自由地探索新的創意，例如使用更高解析度的素材、更複雜的視覺效果和更長的拍攝時間，而無需過於擔心儲存和頻寬限制。
總之，壓縮技術的進步將使虛擬製作更加高效、經濟和靈活，從而推動電影製作行業的發展。
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