电影拍摄中「APPLE ProRess格式」介绍

根据苹果官方的介绍，Apple ProRes 是由Apple Inc.开发的一种高质量、“视觉上无损的”有损视频压缩格式，用于支持高达8K视频分辨率的后期制作（语言学的精美在这句话里得到了良好的体现）。它是Apple Intermediate Codec 的继任者，于2007年随Final Cut Studio 2推出。与H.26x和MPEG标准非常相似，ProRes系列编解码器使用基于离散余弦变换(DCT)的压缩算法。ProRes被广泛用作商业广告、专题片、Blu-ray和流媒体中HD广播文件的最终格式交付方法。ProRes采用帧内压缩(Intra-frame Compression)技术，每个视频帧独立压缩，避免因帧间压缩导致的画面质量损失。这种设计使其在后期编辑中能快速解码，支持多流实时处理。ProRes下有若干种格式，下面我们将详细介绍每一种格式的内容。

Apple ProRes 4444 XQ

Apple ProRes 4444 XQ是Apple ProRes系列中针对4:4:4:4图像源（包括Alpha通道）的最高质量版本。它具有极高的数据速率，能够保留当今顶级数字图像传感器生成的高动态范围图像的细节。Apple ProRes 4444 XQ的动态范围是Rec. 709标准的数倍，即使在极端视觉效果处理中，黑影或高光部分被显著拉伸时，仍能保持出色的图像质量。与标准Apple ProRes 4444一样，该编解码器支持每个图像通道12位、Alpha通道16位的深度。在1920x1080分辨率和29.97 fps帧率下，Apple ProRes 4444 XQ的目标数据速率为约500 Mbps。

粗略估算，·对于4K分辨率(3840x2160)和30fps的帧率，ProRes4444XQ(无Alpha通道)的码率约为1989Mb/s,每小时文件大小约为895GB。这意味着256G的卡大约可以拍摄0.286小时， 即约17分钟。

Apple ProRes 4444

Apple ProRes 4444是Apple ProRes系列中针对4:4:4:4图像源（包括Alpha通道）的极高版本。它提供全分辨率、母版级质量的4:4:4:4 RGBA色彩，其视觉保真度与原始素材几乎无法区分。Apple ProRes 4444是存储和交换动态图形及合成图像的高质量解决方案，具有出色的多代性能和高达16位的数学无损Alpha通道。与未压缩的4:4:4 HD相比，该编解码器具有显著降低的数据速率。在1920x1080分辨率和29.97 fps帧率下，目标数据速率为约330 Mbps。此外，它支持直接编码和解码RGB及Y’CBCR像素格式。粗略估算，在4K30帧下使用Apple ProRes 4444拍摄时，一张256GB的存储卡大约可以拍摄26分钟。

Apple ProRes 422 HQ

Apple ProRes 422 HQ是Apple ProRes 422的高数据速率版本，专为4:2:2图像源设计，能够提供与Apple ProRes 4444相同高质量级别的视觉效果。它在视频后期制作行业中被广泛采用，能够对单链路HD-SDI信号传输的最高质量专业高清视频进行视觉无损保存。该编解码器支持全宽、4:2:2视频源，具有10位像素深度，并且在多次解码和重新编码过程中仍能保持视觉无损。在1920x1080分辨率和29.97 fps帧率下，目标数据速率为约220 Mbps。粗略估算，对于4K分辨率（3840x2160）和30fps的帧率，ProRes 422 HQ的码率约为880 Mbps（基于1080p码率220 Mbps的4倍估算），每小时文件大小约为396 GB。这意味着256G的卡大约可以拍摄0.646小时，即约39分钟。

Apple ProRes 422 

Apple ProRes 422 是一种高质量的压缩编解码器，几乎具备 Apple ProRes 422 HQ 的所有优势，但其数据速率仅为后者的 66%，从而实现了更出色的多流和实时编辑性能。在 1920x1080 分辨率和 29.97 fps 帧率下，目标数据速率为约 147 Mbps。粗略估算，对于4K分辨率（3840x2160）和30fps的帧率，ProRes 422的码率约为580 Mbps（基于1080p码率147 Mbps的4倍估算），每小时文件大小约为261 GB。这意味着256G的卡大约可以拍摄0.98小时，即约59分钟。

Apple ProRes 422 LT 

Apple ProRes 422 LT是一种比 Apple ProRes 422 更高度压缩的编解码器，数据速率约为后者的 70%，文件大小则减少约 30%。这种编解码器非常适合对存储容量和数据速率要求较高的环境。在 1920x1080 分辨率和 29.97 fps 帧率下，目标数据速率为约 102 Mbps。粗略估算，对于4K分辨率（3840x2160）和30fps的帧率，ProRes 422 LT的码率约为408 Mbps（基于1080p码率102 Mbps的4倍估算），每小时文件大小约为183.6 GB。这意味着256G的卡大约可以拍摄1.394小时，即约83.64分钟。

Apple ProRes 422 Proxy 

Apple ProRes 422 Proxy 是一种比 Apple ProRes 422 LT 更高度压缩的编解码器，专为需要低数据速率但全分辨率视频的离线工作流程而设计。在 1920x1080 分辨率和 29.97 fps 帧率下，目标数据速率为约 45 Mbps。粗略估算，对于4K分辨率（3840x2160）和30fps的帧率，ProRes 422 Proxy的码率约为180 Mbps（基于1080p码率45 Mbps的4倍估算），每小时文件大小约为81 GB。这意味着256G的卡大约可以拍摄3.16小时，即约190分钟。

ProRes RAW

2018 年 4 月，Apple 发布了 ProRes RAW。它基于与其他 ProRes 编解码器相同的技术构建，但直接应用于来自传感器的原始数据，从而将去拜耳化过程延迟到后期制作阶段。因此，ProRes RAW 的目标是质量和更好的色彩再现，而不是性能。下文是对苹果官方的ProRes RAW白皮书的翻译：2007年，Apple推出了Apple ProRes编解码器家族，它以无与伦比的实时多流编辑性能、出色的图像质量保留以及降低的存储需求，为高比特深度的4:2:2和4:4:4:4视频提供了卓越的解决方案。Apple ProRes RAW继承了现有ProRes编解码器的核心原则和技术，但专门针对相机传感器的原始RAW图像数据设计，而非传统的图像像素。ProRes RAW将ProRes在传统视频领域的卓越性能、质量和易用性带入了RAW视频领域，成为在Final Cut Pro中创建高动态范围（HDR）内容的理想格式。数字相机传感器由数百万个光敏元件（称为感光元件）组成，这些感光元件将接收到的光线转换为数字强度值的阵列。为了捕捉颜色，大多数现代数字相机采用色彩滤镜阵列，使每个感光元件位置仅记录一个原色值（红色、绿色或蓝色）。这种滤镜排列方式称为拜耳阵列，其特点是每2x2的感光元件组包含一个红色、一个蓝色和两个绿色传感器元件。与之不同的是，传统的RGB图像在每个像素位置包含三个原色值（红色、绿色和蓝色），从而能够直接表示完整的色彩信息。将拜耳阵列图像转换为传统RGB图像的过程称为去马赛克。对于传统视频，去马赛克和其他处理操作通常在相机内完成，生成可直接录制到视频文件中的RGB图像。在播放时，应用程序只需解码视频文件即可生成可编辑和显示的RGB图像。去马赛克和处理操作在拍摄时已由相机完成，并且结果已“固定”。

相比之下，ProRes RAW直接编码拜耳阵列图像，将去马赛克和处理操作推迟到播放时由应用程序软件完成。这虽然增加了播放时的计算需求，但提供了更大的灵活性。正如不同的图像和视频编解码器需要在压缩率、质量和复杂性之间做出权衡一样，去马赛克算法也需要在速度、质量和其他因素之间进行取舍。使用ProRes RAW可以将去马赛克算法的选择推迟到后期制作阶段，并能够利用RAW处理的增强功能以及未来软件中去马赛克算法的改进。ProRes RAW 提供两种压缩级别：Apple ProRes RAW 和 Apple ProRes RAW HQ。两者都能出色地保留 RAW 视频内容，而 Apple ProRes RAW HQ 在更高的数据速率下进一步提升质量。Apple ProRes RAW 几乎不会出现压缩相关的可见伪影，而 Apple ProRes RAW HQ 则几乎完全排除了这种可能性。与现有的 ProRes 编解码器一样，ProRes RAW 的数据速率与帧率和分辨率成正比。此外，ProRes RAW 的数据速率会根据图像内容的不同而变化，但变化幅度比传统 ProRes 更大。与大多数视频编解码器（包括现有的 ProRes 系列）不同，ProRes RAW 旨在保持所有帧的恒定质量和原始图像保真度。因此，细节丰富或传感器噪声较多的图像会以更高的数据速率编码，从而生成更大的文件。ProRes RAW 的数据速率得益于其对仅包含每个感光元件一个样本值的拜耳阵列图像的编码。通常，Apple ProRes RAW 的数据速率介于 Apple ProRes 422 和 Apple ProRes 422 HQ 之间，而 Apple ProRes RAW HQ 的数据速率则介于 Apple ProRes 422 HQ 和 Apple ProRes 4444 之间，如下表所示。与现有的ProRes编解码器家族一样，ProRes RAW专为速度而设计。尽管RAW视频编辑对计算能力要求较高，ProRes RAW为RAW视频提供了与ProRes为传统视频带来的相同的一流性能和便捷编辑体验。RAW视频播放不仅需要解码视频比特流，还需要对解码后的RAW图像进行去马赛克处理。Final Cut Pro包含一个经过GPU优化的高效去马赛克算法，能够满足实时多流视频编辑的性能需求。下表展示了在20核Mac Studio计算机上，Apple ProRes RAW HQ和Apple ProRes RAW能够同时播放的全质量4K流的数量。为了便于比较，表格中还列出了Apple ProRes 4444和Apple ProRes 422 HQ的相关数据。

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