录制视频的10bit422是什么意思?相比较8bit4:2:0使用区别是什么?

发表时间:2024-01-06 08:36:03
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录制视频的10bit422是什么意思?相比较8bit4:2:0使用区别是什么?,接下来小编带你了解详细信息。

想要搞清楚这两个问题,显得搞清楚两个重要指标“色彩深度”及“色彩取样”。

色彩深度(ColorDepth)

色彩深度的单位是bit。常见的色彩深度有8bit、10bit,简单的理解就是数字越大,能够表现的颜色越多,即色彩越丰富的意思。

8bit和10bit色彩深度与颜色总量

各位应该都学过色彩三原色是红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue),对电脑来说无法识别颜色,只能透过0和1二进位数字来定义颜色。

而8bit的意思就是八个二进位数字,代表有八个0或1,那么就会有256种(2的8次方)组合方式,而这只是单一原色的呈现方式而已。8bit的三原色就有16,777,216种(256的3次方)颜色,简称1600万色。也是现今主流手机与显示器能显示的颜色。

影像上的每个点都是由三原色(RGB)不同的数值组成。

比照同样的算法,10bit的单一原色有1024种颜色。10bit的三原色就有102410241024种,也就是等于1,073,741,824种颜色,简称10亿色。

很明显,8bit与10bit的差距就是颜色过渡上,10bit会更加平滑一些。

我们日常看到的互联网上分享的视频,绝大多数都是8bit视频,甚至说巨大多数视频和照片,也很难看出8bit与10bit的差别。

主要的差别在于记录颜色在视频中过渡变化巨大的场景,或者希望展示不容颜色带来的变化感受中,比如拍日出日落,大场景下颜色表达。效果会好一点。

如果遇有8bit记录出现颜色过渡断层的情况时,各位可以透过增加微量噪点的方式,可以缓和不自然的色彩层次感。(我没式过,但网上都这么说,借用一下)

色彩取样(ChromaSubsampling)

4:2:2与4:2:0。这数字代表的就是色彩取样方式,而取样是为了压缩影像,简单理解就是希望在不太影响画质,在有限的视频文件大小下,能保存更长时间的视频时长,更快的进行数据传输。

在介绍神秘数字之前,各位先了解一下影像的像素是由明度(Luma)与色度(Chroma)所构成的。早期就已经有科学家发现人眼对于「明度」更敏感,反而「色度」是可以被牺牲的,最终的影像看起来也差异不大,但大幅减少影像容量,所以取样是指色度上的取样。

明度一般以Y表示,色度以Cb和Cr表示,将明度和色度资讯混合起来就是大家常见的影像了。而明度的资讯占影像整体容量的1/3,色度的资讯占影像整体容量的2/3。

影像是由明度(Y)与色度(Cb和Cr)共同组成(侵删)

取样方式命名规则

4:4:4、4:2:2、4:2:0的命名规则如下(简单模拟,如有差错请评论区指正):

4:4:4采样:

第1个数字(4):横向像素数量,通常以4个像素作为一组,所以取样方式都是4开头的。第2个数字(4):第一行(奇数行)像素的4色度中取4个,四个像素都有色度。第3个数字(4):第二行(偶数行)像素的4色度中取4个,四个像素都有色度。

4:4:4采样模拟(截图来自影视飓风,侵删)

4:2:2采样:

第1个数字(4):和4:4:4采样的意思一样。第2个数字(2):第一行(奇数行)像素的4色度中取2个,其余2个像素共用相邻像素的色度。第3个数字(2):第二行(偶数行)像素的4色度中取2个,其余2个像素共用相邻像素的色度。

4:2:2相比较4:4:4,丢失了50%的色度信息,档案容量却是变小为2/3倍。因为明度占据1/3的容量且未被取样,而剩下的色度占据2/3的容量,且已经流失50%的色度资讯。相较于4:4:4色度取样来说,4:2:2色度取样容量被压缩至1/3+50%2/3=2/3倍。

4:2:2采样模拟(截图来自影视飓风,侵删)

4:2:0采样:

第1个数字(4):和4:4:4、4:2:2采样的意思一样。第2个数字(2):第一行(奇数行)像素的4色度中取2个,其余2个像素共用相邻像素的色度。第3个数字(0):第二行(偶数行)像素不采样,直接对照用第一行像素的色度。

4:2:0相比较4:4:4,丢失了75%的色度信息,档案容量却是变小为1/2倍。因为明度占据1/3的容量且未被取样,而剩下的色度占据2/3的容量,且已经流失75%的色度资讯。相较于4:4:4色度取样来说,4:2:0色度取样容量被压缩至1/3+25%2/3=1/2倍。

上面介绍了色彩深度,运用到RGB色彩。不过RGB色彩模式会将明度和色度资讯混合在一起了,若不进行影像压缩,那可是会获得容量超巨大的影片,因此现在普遍使用YCbCr色彩模式牺牲掉一些色度资讯。而YCbCr中的4:4:4色彩取样无牺牲色度资讯,故也可以说是RGB色彩。

估算影像档案容量

这段要来跟大家介绍一个影片的容量是怎么计算的,计算起来挺「数学」的,不想看的话直接给大家结论,透过色彩取样可大幅压缩影片容量,且4:2:0色彩取样的压缩效果比4:2:2色彩取样还好。

虽然这是你我都知道的结论,但是到底可以节省多少容量呢?以SonyA7M3的录制规格来看,使用无压缩8bitFullHD(1920×1080)24fps的格式来录影10秒。那么影像预期的容量会有多大呢?

无压缩表示使用4:4:4的色彩取样模式(亦称RGB色彩模式)。影像每个点都是用8bit的色彩深度去呈现,因此每个点占据有24bit的容量,一个FullHD静态影像有1920×1080个点。24fps的意思就是每秒有24张静态影像。录制10秒。

那么将上面看到的数字乘起来,10秒的影片容量是(8bit+8bit+8bit)x1920x1080x24x10=11,943,936,000bit,大约是1424MB的档案大小。

只有10秒的影片却占据非常巨大的容量,若使用4:2:2进行色度取样,根据上面的说明,预期容量可以压缩至原来的2/3倍,也就是949MB的档案大小。

关于这数据的正确性,可以透过AdobePremierePro来进行验证。

无压缩RGB(4:4:4色彩取样)8bitFullHD24fps影片设置

档案大小为1424MB(1.39GB)

▲图10:4:2:2色彩取样8bitFullHD24fps影片设置

这个时候各位一定感到非常惊讶,才10秒的影片还占据那么大的容量,那么记忆卡根本不够用呀!其实各位不用担心,相机内部除了色彩取样这种压缩方式之外,还有其他节省档案容量的机制。

这段只是让大家知道有些厂商宣传相机的规格都强调「无压缩」或「无损」影片到底占据多少容量。虽然「无压缩影片」对于后期调色一定有其优越的地方,变化也很多元,但是否都需要就见仁见智了,可自行评估是否需要这种规格的相机。

如何选择8bit420和10bit422呢?

这个问题是一直是相当热门的议题,各自都拥有支持的人以他们自身的经验去说服另外一方。

选择8bit4:2:0的相机

支持8bit4:2:0影片的人,大多都是认为这样的规格已经足够应付影片拍摄了,而且各位在网路上看的YouTube影片、节目内容…等,大多都是以8bit4:2:0色彩深度及色彩取样呈现的。如果还是一个摄影新手,想用相机拍摄Vlog记录生活,那么建议就买8bit4:2:0的相机拍摄即可。

选择10bit4:2:2的相机

CanonEOSR5和SonyA7S3都是可以拍摄这种规格的相机,而支持10bit4:2:2影片的人,大多都是认为让后期保留更加弹性的调色空间,像是前面提到的日落时段天空颜色变化剧烈的场景,非常适合使用这样种规格的相机进行拍摄。

如要为了拍摄更加优质的画面,且有后期调色需求,电脑、存储等硬件配置也够好的情况下,那么挑选10bit4:2:2的相机是有必要的。因为前期没有拍好的色彩,后期也有较多的调整空间,后制会很有差异的,这个差异可能就是没有不知道,有了真香定律。

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