畫素不是高就好,品質也很重要。所以是要 4:2:2 還是要 10-bit ?

礙於硬體規格,有時在魚與熊掌不能兼得的情況下,該以何為優先?

到影像處理,有著說不完的講究。光線經過了鏡頭轉換為數值之後,如何快速傳輸、壓縮、儲存,存在著不少複雜的結構…

 

而一般人最能理解的就是「畫素量」,不過如果你也是專業影像人士,肯定知道「畫素量」並非一切,畫素的「品質」也至關重要。

 

沒錯,就是要講「色彩取樣」和「色彩深度」這兩件事情,因為這也是常會被問到的其中之一問題。

 

色彩取樣

因應市場需求,畫素的規格標準越來越高,但硬體的發展速度總是差強人意。以4K 3840×2160的規格來說,畫素量就有829萬,要在極短時間內紀錄下每個像素的「色度」和「明度」,硬體效能不夠高,或者說沒有「超高」的話,是無法消化的,在硬體成本有限的情況下,部份的像素只能被迫保留明度值、放棄了色度值。

我們所見的影像是由不同的色度值(顏色)和明度值(黑到白)所組成

 

承上,在色度值被犧牲(所謂「取樣」)時,也有程度上的差別,主要又分為三種:

最理想狀態下的取樣是4:4:4,簡而言之就是每個像素都仍保有自己的色度值和明度值,但資訊量太過龐大,通常只有高階的電影級設備搭配高階的儲存裝置才有辦法如此取樣。

次之則是4:2:2,也就是每個像素仍保有自己的明度值,但每2個像素會共用一個色度值。該標準為目前專業影像拍攝的基本門檻。

最後則是4:2:0,每個像素仍保有自己的明度值,但每4個像素會共用一個色度值。大部份消費級以及專業入門攝影機仍以此為主要的取樣方式。而末端的消費者觀看影像仍多以此級別為主。

 

色彩深度

在影像色彩規格中常常可見4:X:X之後便會有10-bit(或稱”比特”)或8-bit的標示,這就是所謂的「色彩深度」。這個「深」不是指顏色很暗的那個「深」,而是指每單一色彩的豐富程度。

在8-bit的模式中,每種色彩從最暗到最亮只有256階,色彩總量約1,677萬種。而在10-bit的模式中,色彩則有1,024階,色彩總量高達10億。看似差了一個級距,兩者的色彩豐富度卻差別甚大。

 

色彩的深度較低,在漸層的呈現上容易有斷階的現象

 

 

不論是哪種取樣或深度,就算不經處理,在觀眾的電腦或一般電視上觀看,並不會明顯感受到太大的差異,差異主要還是在於我們影像處理階段期間的方便性。

 

魚與熊掌不能兼得時…

色彩取樣關係到的是:「哪些像素們的色度值要被犧牲掉?」而色彩深度則是:「這些具備色度值的像素們,能紀錄到多豐富的顏色?」

至於常被問道:「4:2:2 8-bit 和 4:2:0 10-bit 如何選擇?」可說是個罐頭問題。

若是可以同時4:2:2+10-bit那是完美狀態。但如果非得二選一,解法並不難:

  1. 需去背或要進行VFX的影像:選擇取樣率佳的模式會較理想,因為像素的獨立色彩保存量若越完整,在消除或色偏時才不會拖泥帶水、出現鋸齒,以至於去背不乾淨(尤其遇到毛髮時)。
  2. 要保持最大調色彈性:以色彩深度高的模式為首選,色彩層次豐富,在漸層的區域較不易出現斷階(banding)。

對我而言,除非有前述第一種情況的必要性,不然我是會直接選擇10-bit優先。當然啦,取樣若不理想,還是會影響到調色時區塊色彩位移的周圍表現,只是到通常都是調色力度很大畫面才會有問題。

 

像素取樣的等級不同,會影響到去背時發生鋸齒的程度

 

擷取很好的素材固然重要,但也要確認一下儲存空間是否足夠。尤其看似不過差了一個級距的規格,在空間需求上可不會只有「差了一級」的感覺,此外運算效能也會更加吃重。如果你第一次嚐試10-bit或4:2:2,建議先拍一點素材來試試水溫,免得案子拍到一半被強迫買硬碟,或者是剪到一半被迫升級電腦之類的,如果發生了我還是恭喜你被迫升級。

 

 

延伸閱讀:

色彩深度與色彩取樣

10bit、8bit色彩深度,究竟差多少?

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