本文介紹了GIF在現(xiàn)代應(yīng)用中的劣勢&優(yōu)勢，以及Vimeo對GIF的運(yùn)用方法。

現(xiàn)在是2021年，視頻編碼完全被AV1等現(xiàn)代編解碼器所主導(dǎo)。好吧，也不完全是。一個(gè)小小的，不屈不撓的格式仍然能夠抵抗入侵者。對于那些想要提高視頻質(zhì)量的工程師來說，生活并不容易……

Sintel by the Blender Institute/CC BY. 在Vimeo上制作的GIF

即使在今天，創(chuàng)建于1987年的Graphics Interchange Format（圖形交換格式），或稱 GIF （發(fā)音為“ JIF”） ，仍然是傳輸短動(dòng)畫或視頻的最便攜、最廣泛支持的方式。盡管它每幀最多只支持256種顏色，壓縮性能很差，而且不能包含音軌，但該格式的簡單使其在電子郵件、論壇、社交媒體等應(yīng)用中，以及在不支持現(xiàn)代替代品的傳統(tǒng)系統(tǒng)中仍占據(jù)主導(dǎo)地位。由于該格式的限制，許多聲稱支持 GIF的平臺(tái)實(shí)際上使用的是 h.264，這種格式被配置為在沒有音頻的情況下循環(huán)播放，以模擬實(shí)際的GIF。瀏覽器和移動(dòng)設(shè)備可以輕松回放這些文件，它們在相同或更好的質(zhì)量下提供更低的文件大小。然而GIF在支持方面仍然有優(yōu)勢。

在Vimeo，我們最近發(fā)布了一個(gè)功能，允許會(huì)員從他們的視頻中創(chuàng)建GIF，嵌入到電子郵件中，并在任何平臺(tái)上分享。與任何視頻編碼系統(tǒng)一樣，我們需要考慮如何在保持合理的文件大小和編碼時(shí)間的同時(shí)盡可能保持高質(zhì)量。但由于壓縮格式的能力有限，我們必須解決一些特有的相關(guān)問題，涉及圖像量化、時(shí)間優(yōu)化、速率控制和性能。

后臺(tái)是一個(gè)由libimagequant和FFmpeg組成的系統(tǒng)。我們使用libimagequant對圖像進(jìn)行量化——減少每幀中使用的顏色數(shù)量，以滿足格式的限制——同時(shí)最小化這一過程對質(zhì)量的影響。這個(gè)優(yōu)化步驟是復(fù)雜的，也是編碼器中最耗時(shí)的部分。libimagequant還應(yīng)用了抖動(dòng)，它看起來類似于膠片的顆粒，并在生成的GIF中隱藏了量化可能產(chǎn)生的任何色帶。然后，F(xiàn)Fmpeg獲取量化和抖動(dòng)圖像及其調(diào)色板，并將它們編碼為實(shí)際的GIF格式。

為了提高量化質(zhì)量和壓縮性能，我們采用了預(yù)處理步驟來減少時(shí)間冗余。GIF可以有透明像素，在動(dòng)畫GIF中，可以利用這一點(diǎn)在不同幀之間只改變部分像素，保持其他像素的靜態(tài)。如果視頻中的背景在幀之間沒有變化，我們可以通過對比連續(xù)幀的每個(gè)像素來避免對其顏色進(jìn)行多次編碼，當(dāng)它們非常相似時(shí)，在后一幀中使其透明。我們使用一個(gè)簡單的感知顏色距離測量來確定要成為透明的像素，這樣就不會(huì)影響人眼看到的質(zhì)量。

這套系統(tǒng)可以讓我們用一些控制幀速率和大小的質(zhì)量參數(shù)、量化質(zhì)量和像素透明度的像素距離閾值來對GIF文件進(jìn)行編碼，但是還有一個(gè)我們需要解決的問題：速率控制。由于GIF是一種舊的格式，并沒有針對視頻編碼進(jìn)行優(yōu)化，所以我們不能用同樣的設(shè)置對每一個(gè)視頻進(jìn)行不加區(qū)分的編碼，并期望合理的大小用于有硬性大小限制的電子郵件和平臺(tái)。現(xiàn)代視頻編碼器通常包括內(nèi)部速率控制機(jī)制，以調(diào)整質(zhì)量以達(dá)到目標(biāo)大小，但對于GIF，管理文件大小的方法有限：減少每幀顏色的數(shù)量，減少幀數(shù)，減少幀的大小。為了保持文件大小合理而不犧牲質(zhì)量（除非必要），我們運(yùn)行多個(gè)編碼，根據(jù)需要逐步降低默認(rèn)參數(shù)的質(zhì)量，直到我們達(dá)到一個(gè)適當(dāng)水平，盡可能少地?fù)p害質(zhì)量。

對同一視頻進(jìn)行多次編碼確實(shí)會(huì)導(dǎo)致整體響應(yīng)時(shí)間更長，因此我們在多個(gè)級別上對它們進(jìn)行并行處理，以保持合理的等待時(shí)間。目前，我們在收集結(jié)果并挑選出最終結(jié)果之前，以固定規(guī)模的批次運(yùn)行編碼，并且每個(gè)編碼同時(shí)在多個(gè)幀上運(yùn)行主要瓶頸，顏色量化。下面的活動(dòng)示意圖描述了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和程序流程。

GIF 創(chuàng)建系統(tǒng)的活動(dòng)示意圖

由于年代久遠(yuǎn)和格式的低復(fù)雜性，GIF永遠(yuǎn)不會(huì)像它們的源視頻那樣好看，但我們?nèi)匀挥幸恍┽槍|(zhì)量和性能的改進(jìn)工作。通過電子郵件或社交媒體分享GIF片段是在朋友或關(guān)注者中創(chuàng)建視頻興趣的好方法。

現(xiàn)在我們所有的成員都可以使用這個(gè)功能，所以如果你想通過電子郵件或社交媒體在Vimeo上分享視頻，在你的視頻設(shè)置中找到GIF選項(xiàng)，并試一試！
編輯：lyn