德拉贡就是龙
26-08-11 04:09

稍微写点关于DCP图像编码的事情吧,有些东西感觉我不写的话,中文互联网可能真没有人会愿意写这些。也算是填上一些当年备课数字影院时给自己挖的坑。

DCI体系是一个很强调面向旧系统兼容的体系,任何新特性只要会使得DCP在旧系统中无法正常放映,就很难被DCI体系接受。对于编码,DCI有这样的表述“如果未来对DCDM的升级,要求DCP压缩支持新的特性参数,从而破坏了旧款(符合DCI要求的)解码器对其的可读性,则不允许该升级”。
在InterOp时期,DCP使用过一段时间的MPEG-2编码,也就是国内发行放映领域常说的“1.3K”。由于1.3K时代服务器的兼容性问题,曾经有很多1.3K的DCP是没有图像加密的。这也使得1.3K背上了“不安全”的刻板印象。国内的发行放映可以认为已经淘汰了1.3K和MPEG-2。(当然即便是最新款服务器,也依然需要支持InterOp MPEG-2 DCP的解码,数字影院行业对旧系统兼容的强迫症可见一斑)
因此,我们现在提到DCP图像编码,就只存在一种可能——JPEG 2000。
DCI在兼容性方面的设计是很充分的,即便是一个4K DCP,在2K的服务器和放映机上也需要能够正常还放(图1)。为此,DCI认为DCP的图像编码需要支持“分层图像结构”。这种分层有点类似Web领域的渐进式加载。(图2、图3)在实践中,DCI最后采用了基于小波变化(DWT)的JPEG 2000编码。选择J2K的理由除了支持这种分层图像结构以外,还有两个重要原因:a) 小波变换的算子会将能量集中于低频部分,而日常图像的能量往往也集中于低频,因此小波编码会比使用余弦变换算子的编码具备更高的表达效率(图4、图5)。b) J2K在设计上有意避免了JPEG等以“块”为单位变换的编码常见的“块边缘伪像”问题,在码率不足时观感更自然。(图6、图7)
所有图像编码都存在一个绕不过去的问题:专利授权。DCI在这里取了个巧,它一方面限制DCP中使用的J2K特性,把编解码特性限制在了ISO/IEC 15444‑1的一个子集中,甚至连小波变换参数、Profile、解码器特性支持都做了严格限制,很大程度上消除了后续的专利纠纷可能性。另一方面,通过与J2K专利池管理方的谈判,为数字影院上下游的设备生产厂商提供了一个非常友好的专利授权模式,以极低的一次性代价实现了对DCI体系下所有厂商的保护。
这样做的代价也是显而易见的。由于不能引入新特性,制作端厂商能在编码器中能做的优化是十分有限的。同时DCP仅帧内压缩的特性也使得帧间冗余完全无法被编码器所利用。因此,可以认为DCP的“画质”,与图像码率是直接挂钩的。同一段内容,低码率的DCP画质不太可能会比高码率的更高。
DCI在标准中给图像码率留下的上限是250Mbps。在实践中,由于考虑到服务器硬盘性能不足可能导致“卡片”的情况,往往2K版本影片的码率会被控制在125-150Mbps,4K版本的码率会控制在180-200Mbps。虽然根据DCI当年的测试,这样的码率已经足够呈现大量高频高速移动细节的内容,但实践中,在足够大的银幕和更高的放映亮度下,高频高速画面还是容易露怯。例如《F1》中颁奖彩带纷飞的画面可以明显看出欠码导致的模糊。(图8)又如一些细节丰富的立体画面,比如《深海》中的粒子特效,考虑到立体DCP会让有效码率直接砍半,效果更是灾难(图9)。这里讨论的情况是常规发行,而如果我们考虑CINITY、杜比影院、IMAX这样的特殊版本发行,码率的限制就可以超出DCI的规定范围了,实践中,CINITY由于服务器性能高(当年为4K 120FPS准备的服务器,用的是纯SSD存储,理论可以稳定回放1250Mbps的内容码率)普通的2D 4K DCP会给到500Mbps的码率,相比其他低码率的系统,在一些画面上还是能看出明显的区别。

写了这么多,我最开始其实只是想说,我完全不理解这次IMAX给《奥德赛》制作的DCP为什么码率会给得这么低,折合下来只有120Mbps左右。4K内容给这样的码率,绝对是严重欠码的。而DCI体系和IMAX遍布全球的旧服务器也决定了,绝不可能存在什么“新编码技术,码率更低画质更高”的情况。省硬盘的逻辑更是说不通,且不论《奥德赛》是IMAX今年最重磅的影片,这个码率已经低于同档的其他影片了。我唯一能想到说得通的解释,是IMAX魔怔了觉得需要削弱大家的数字版观看体验来体现胶片拷贝版本的“画质优势”。
曾几何时我们都嫌流媒体发行和蓝光碟发行提供的画质不如影院,这次我们可能真能看到“IMAX版本的画质比UHDBD还差”的情况了。不知道该说什么好。

#龙的一句话影技科普#

发布于 上海