画质、效率与相容性：ProRes 与 ProRes RAW 使用指引

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ProRes对于影音人士来说，是耳熟能详且被广泛採纳的格式，尤其对于电影工作流程，该格式具备了高品质、理想的储存大小以及流畅的回放特性。

而”ProRes RAW”则是延续了ProRes的特性，并将RAW元数据保存整合至ProRes编码。话至此也许不少人仍搞不懂其中的差异，本文简单介绍一下两种格式的差异和用途。



ProRes
ProRes是一种档案格式，也可说是一种编码(codec)，2007年由苹果公司所推出。什麽叫作”codec”? 就是编码器(coder)与解码器(decoder)的缩写：co/dec。

当时正逢HD快速普及之际，刚要脱离传统磁带的生态，而高品质数位化的趋势，随之而来的便是庞大的传输需求，但在频宽和储存空间都构不上的时代，必须藉由压缩影像以“节流”，于是得仰赖编码器针对影片进行帧间压缩(inter-frame)，所谓的“帧间压缩”意思就是：只保留小部份的完整画格，其馀画格只纪录有变化的像素，以达到减少档案大小的效果。(请参考： ALL-I还是IPB? 单眼录影眉角 )

但一般的影像压缩编码器(如H.264)，虽然有跨平台、容量小等优势，但仅适合终端大众“播放”使用，对于数位非线性的电影剪辑而言，品质不但不敷使用，其複杂的解码运算也拖累了剪辑效能。

ProRes格式诞生的目的，是为搭配Apple Final Cut Pro进行影音专业制作，同时兼具了“高品质”与“高效能”的特点。和一般的编码相较，ProRes将每一画格(帧)都保存下来，压缩方式採“帧内压缩”(intra-frame)，针对每一格的资讯独立去做减少冗馀资讯的处理，所以每一画格的独立完整性仍高，剪辑时节省效能，因为不用做帧间运算。

ProRes同时还有一特点，就是至少有10-bit的色彩深度纪录，相较于一般像是H.264 8-bit的格式而言，色彩数量丰富了四倍以上，有效的减少了渐层的断阶。(请参考： 10bit、8bit色彩深度，究竟差多少? )



ProRes 格式种类
ProRes编码的档案採用了.mov为档案容器。

即使已属高品质格式，ProRes仍有种类之分，譬如ProRes 4444和ProRes 422，主要差别在于像素採样的处理，在二级调色或VFX等去背处理时，较能感觉差异。(请参考： 色彩深度与色彩取样 )


像素採样差异(来源：苹果白皮书)



而ProRes的编码也有VBR的特性(浮动资料流量)，画面複杂时会降低压缩力道、提高资料流量。


浮动的压缩率/资料流量 (来源：苹果白皮书)



以下介绍各种ProRes格式，所提及的最高资料流量(bitrate)皆以1920*1080 30p的规格为基准，实际上ProRes支援4K或更高的解析度。

ProRes 4444 XQ
2014年与Final Cut Pro X一起推出，目前最高品质採样的ProRes版本，除了4:4:4的像素完整採样，第4个”4″则表示“透明通道”资讯(alpha channel)，该编码支援至12bit的RGB色彩、16-bit的透明通道资讯(alpha channel)，资料流量最高为500Mbps。可说是至今ProRes家族中最顶规的格式，带透明资讯的特性，极适合后期特效合成处理。

存取频宽要求也是最大，所以对于储存与效能的要求也是最高，对于一般中阶专案来说可能吃不消。



ProRes 4444
特性与ProRes 4444 XQ相同，推出时间较早，资料流量较低，最高330Mbps。



ProRes 422 HQ
纪录品质佳，和ProRes 4444的差异在于採样仅有4:2:2，但在视觉上仍难以察觉到品质的落差，即使在不同的后期作业中重新输出、转换，仍能保持相当高的原始品质，是不少广告、商业案的首选格式，最高资料流量为220Mbps。



ProRes 422
最常见且实用的ProRes格式，和ProRes 422 HQ的差异在于仅有66%的资料流量。

ProRes 422之所以普遍，因为在后期的剪辑回放流畅性即佳，且在品质与容量上取得了最多人认可的平衡点，资料流量为147Mbps。



ProRes 422 LT
比ProRes 422再低一些规格的格式，资料流量为102Mbps。



ProRes Proxy
ProRes中最低的格式，但同样也有10-bit和422的採样，主要差别是资料流量仅有45Mbps，故名思义，该格式通常是给参考或需要快速进行剪辑的专案使用，因为资料流量极低，所以对于效能的消耗最少。

虽然是“效率首选”的格式，缺点在于：大部份支援ProRes的摄影机，在录制时仅能选择一种ProRes格式，多数情况下仍会选择ProRes 422，输出后再进行转换ProRes Proxy方便快速编辑。但不少人认为ProRes 422已具备了高品质与方便编辑的特点，所以从来不会去选择ProRes Proxy。






针对1920*1080图像，未压缩的档案与ProRes压缩之后的容量差异。图片来源：Apple ProRes 白皮书



RAW 原理
接下来来讲讲RAW。

影像是由成千上万的感光单元(photosites)、也就是像素所组成，而这些像素分别纪录了三种光线颜色的强度(红、绿、蓝)。

但一个感光单元一次仅补捉一种颜色的光线，在输出影像时，再将彼此的色彩、亮度相互合併、转换为我们可视的图像，这个过程称之为“去拜尔化”(debayering)。

使用一般的影片格式录影时，去拜尔的程序在相机内就已完成，接著才储存到你的记忆卡中。而所谓RAW的格式则是省略了去拜尔化的过程，直接将感光单元的数据保存到你的记忆卡中，也就是说：“去拜尔”的工作将在后期由电脑进行。

虽然“去拜尔”这个工作，也仰赖一定程度的电脑效能才能有效率的进行，但在后期时却能提供最大的弹性调整空间，且可再针对ISO或白平衡进行变更，换个方法说：RAW格式才能在后期发挥摄影机感光元件100%的性能。


来源：苹果ProRes RAW白皮书

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什麽是 ProRes RAW?

ProRes RAW是在2018年由苹果公司发表。承袭了ProRes的特性，也就是高品质与高效率，加上保存了感光元件的RAW数据。不过严格说起来，ProRes RAW比起ProRes，更注重的是保存程度而非性能。



和RED或是Canon的RAW格式相较，身为平台/软体提供商的苹果表示：ProRes RAW在回放与运算时的效能表现更出色。




ProRes RAW 格式种类

ProRes RAW和原先的ProRes，一样也有等级上的差别，也就是不同的压缩率、不同的档案大小。ProRes在编码时有所谓的浮动资料流量调整(VBR)，而ProRes RAW的浮动调整范围更大。







ProRes RAW HQ

ProRes RAW格式中最高品质，其资料流量一般介于ProRes 422 HQ和ProRes 4444之间，判断图像资讯大时，资料流量接近ProRes 4444。







ProRes RAW

压缩率较高的RAW格式，资料流量一般介于ProRes 422和ProRes 422 HQ。







ProRes RAW和ProRes的资料流量比较


ProRes 成功的原因

ProRes之初，主要开发的目的是为了应付后期剪辑专案的格式。在推出时，ProRes的“视觉无损”品质为影视的后期带来了革命性的改变，其帧内压缩仍保持品质的特性，几乎无惧多道处理输出的摧残，也因此迅速成为了电影产业中的档案交换标准，和一般消费性产品的影音播放格式作出了清楚的区隔。



在此同时，高阶摄影机的制造商也看中了ProRes的优势，于是也推出了对应的硬体产品。Arri Alexa就是第一台可以直接输出ProRes的摄影机。之后SONY、Canon和Blackmagic也分别推出了支援ProRes内录的摄影机。



相较于其它“电影编码格式”的竞争对手(如Avid的DNxHR/HD)，苹果是唯一掌握了作业系统与剪辑软体的狠角色。





ProRes RAW 不同的出发点

和ProRes不太一样的是：ProRes RAW生来就是为了拍摄使用，所以主打保留感光单元数据。



但碍于需要极高的频宽，目前仍只有少数的摄影机可以“内录ProRes RAW”，比如DJI Zenmuse X7。现阶段要录制ProRes RAW的格式，仍须搭配像是Atomos的外录器才能够达成，同时相机/摄影机也必须支援输出RAW讯号的功能。



所以即使ProRes与ProRes RAW都具备了前期(拍摄)与后期再输出的能力，但开发的理念还是略有差别。




平台相容性与通用性

以苹果的角度来看，不论是ProRes或是ProRes RAW，最好都能搭配自家的Mac和Final Cut Pro使用，实际上确实也是如此，原生支援总是最好。FCPX的1/2解析度解码，甚至可以让ProRes速度快至2倍以上(如下图)。





但随著ProRes的快速普及，已可在Windows上进行播放或编辑ProRes格式的档案。不过在Windows上，Adobe Premiere Pro是目前能唯一输出ProRes格式的软体。虽然DaVinci Resolve在PC上可以编辑ProRes的档案，但碍于苹果授权，仍无法输出ProRes格式。



此外，开放源码的FFmpeg提供了反向工程演算ProRes格式的方案，但该做法未获正式授权，不论是品质或可靠性，都是不建议採用的。



而ProRes RAW的通用性，一旦脱离了Final Cut Pro X，比起ProRes更加受限。在Mac上的Premiere Pro，仅在採用Metal硬体加速时才能编辑ProRes RAW素材。如果是在Windows上，则需先安装Apple ProRes RAW解码器。Premiere Pro目前也仅支援ProRes RAW的曝光和色彩空间转换调整，不像FCPX能够完全解放RAW性能。至于未来DaVinci Resolve对ProRes RAW的支援可能，估且不论FCPX的主人苹果愿不愿意放行，Blackmagic为了自己的Blackmagic RAW，支援的可能性极低，一个要保护自家的剪辑软体，一个要保护自家的摄影产品。



从另一个角度看，这也是为何在大部份的电影产业中，都臣服于身为平台商同时又是ProRes创造者的苹果，几乎选择採用Mac的平台，而非PC。



两者的优缺点

也许你会认为对于所有后期工作来说，RAW是不二选择，毕竟保存了最佳的感光数据。对于顶尖的制作团队来说，肯定是非RAW不用，这点并没有错。



然而现实是：ProRes仍是目前最广泛被採用的格式，不论是电影或电视产业皆是如此。极易交付的档案格式，在不同单位之间相互交换时，ProRes总是最佳首选。不止是在制作流程中使用，在电影专案中，ProRes其实也是最终交付予客户的理想格式。



ProRes属于拍摄当下就已经去拜尔储存的格式，所以可以在拍摄时选择使用Log或是Rec.709之类的色彩进行储存，也就是在拍摄当下就直接决定后期时能最方便调整或使用的色彩，直接省略掉去拜尔和转换色彩空间的步骤，比起ProRes RAW，即时处理的效率更高，省下了不少人工处理和电脑每一次解码的运算成本。



ProRes的优点是方便好编辑，不像ProRes RAW须多一道去拜尔化的运算 ; 缺点则是无法像ProRes RAW一样动态范围极大、色彩极緻，也无法再针对白平衡或ISO做原始的调整。



ProRes的另一好处是大部份专业摄影机都已可直接编码保存。ProRes RAW在大部份情况下，仍须仰赖外部纪录器。对于一般小型团队或单枪摄影来说，为了ProRes RAW，需要多准备一项设备，精神、人力的耗费成本太高，此外还需面对更高的耗电量。



如果你是个效率至上的婚录摄影师，拍摄完还要提供SDE快速剪辑的服务，那ProRes 422肯定最适合你。为了绝佳的品质选择ProRes RAW，反而可能让你深陷沼泽。



ProRes RAW 与 ProRes 4444 / ProRes 4444 XQ 的抉择

两者的纪录方式和单位都不同，ProRes採用的是像素保存，而ProRes RAW则是保存了更原始、未对应色彩空间的感光单元数值，后者可调整的弹性理论上更高。但这就像98分和99分的差距，比较品质不如比较用途，还比较有意义。



以最高资料流量来看，ProRes 4444/ProRes 4444 XQ皆会比ProRes RAW高，理论上对硬碟的吞吐速度要求也会较高。但ProRes RAW须仰赖电脑进行去拜尔化，对于显示卡有一定程度的要求。



倘若想比较两者的编辑回放效能，得先考虑硬碟吞吐速度和显示卡运算能力，不同规格的电脑所得到的结果也都会不同。



如果你是Final Cut Pro X的使用者，ProRes RAW可选择”Better Quality”或是”Better Performance”，后者对于效率剪辑十分有利，同样也是採用降低即时解码量的方式，但速度提升的倍数远超过前面提到的ProRes 1/2，这很有可能会成为未来的ProRes RAW的强势原因之一。



来源：苹果白皮书





此外，ProRes 4444/ProRes 4444 XQ还包含了透明通道，讲浅白就是多了一个透明图层(或说是透明背景)，所以在后期档案交换上更适合视觉特效团队使用。但对于不够规模的制作团队，若想为了透明图层而採用ProRes 4444，可能得先统整一下自己有多少储存设备。





结论

ProRes和ProRes RAW都是高阶的影片编码格式，而后者的诞生并非为了取代前者，至少在未来几年内不会。



挑选影片格式时，品质从来都不该是佔100%的因素，实用性与通用性也是得充份考虑的面向。盲目的追求RAW，那是亿万导演的权利。