Full HD 與 4K ,解析度越大越好?

在錄影拍攝上有 HD>Full HD>2K>4K 可供我們選擇,直覺來看,解析度越高畫質越好,因為有了更多的細節去表現畫面的色彩,但…錄製4K影片,畫質有可能不一定會比較出色!!!因為這中間還有許多關鍵的因素在裡頭,如影片播放的平台只有1080P的時候!雖然4K 影像解析度是 1080p 的四倍,理應可獲得比 1080p 更好的畫質,但若顯示端不支援4K,且設備壓縮率過高,有可能獲得不如預期的影像。

其中影響的有:流量 / 取樣方式 / 動態範圍

就如我們生活一樣,知道自己需要的,多了就是負擔!

那該如何決定錄製影片的格式,有幾點可以去思考:

  1. 是否需要後製調色
  2. 電腦硬體能否處理
  3. 儲存空間管理
  4. 播放的平台

假使我們投資一筆金額在4K的拍攝設備與效率高的電腦,並耗費大量了時間與精神去調色,最後卻只在臉書或著只有支援1920X1080的螢幕播放,那就要考慮這中間的成本是否值得,以及如何管理那如怪獸般的儲存空間。

影響解析度的另一個重點:流量

流量代表影片寫入的數據多寡、檔案的大小,也間接表示這則影片的輸出品質。

換言之,我們可以從流量來反推影片的檔案大小,一則 50Mbps 的影片每秒大約會有 6.25MB 的資料量,若錄製一分鐘,影片大小大約就等於 6.25MBX60s=375MB。

流量的多寡是不分影片解析度的,一則 4K 50Mbps 和 1080p 50Mbps 的輸出流量都會是 50Mbps,倘若壓縮格式相同,它們的檔案大小會十分接近,或甚至一樣。

解析度與流量的觀念:當解析度提高,流量卻沒有隨之倍增時,高解析度的影片表現不一定較好。

我們可以參考Dji Mavic 2 的流量數據(官方提供):

  • 4K 24/25/30   :碼流 100Mbps
  • 2.7K 24/24/30:碼流 50Mbps
    48/50/60         :碼流 90Mbps
  • FHD 24/25/30:碼流 35Mbps 左右
    48/50/60         :碼流 70Mbps 左右
    120                  :碼流 100Mbps 左右

四倍解析度的矛盾

再回來看 4K 與 1080p 的比較,前者解析度是後者的四倍,那麼若採用同樣的品質來錄製,前者的流量也應該要是後者的四倍,但實際上卻不一定如此。

我們從Mavic 2 來看,1080p 流量 35Mbps,4K 流量 100Mbps。解析度是4倍,但是流量只有2.85倍,意味著有更多的畫質遭到壓縮。而2.7k流量為50Mbps,解析度是Full HD的2.7倍,但流量只有1.42倍。

這代表著在有限的流量內,4K 影片由於壓縮率較高,所記錄的動態細節有可能不及 1080p ,尤其當你的顯示器只有 1080p 時,35Mbps 的 1080p 影片相較於 100Mbps 的 4K 影片,可能還有更好的動態範圍與暗部細節。

取樣方式是重點

我們在用相機拍照時,使用的是感光元件全部的有效畫素,但在錄影時卻並非如此。舉例來說,一台 2,000 萬畫素、具備 Full HD 錄影功能的單眼相機,它在錄影並不是全部的畫素都在工作。以 Full HD 畫質來說,整個畫面總共也才 1920 x 1080=約 207 萬畫素而已,意味著這台相機雖然有 2,000 萬的有效畫素,但在錄影時僅僅只會輸出約十分之一的畫素,而若是 4K 畫質的錄影也僅有 3840×2160=約 829 萬畫素,仍佔不到一般數位相機的一半畫素。

相機在處理錄影時的邏輯有:

  • 隔行採樣(Line-Skipping),相隔幾個 Pixel 取一個畫素作為真實的像素點輸出,這是目前較多數的取樣方式。

隔行採樣(Line-Skipping)的原理,僅使用感光元件中的部分像素讀出

  • 像素合併(Pixel Binning)相鄰幾個 Pixel 合併成一個畫素輸出。這兩種方式的差異在於感光元件對錄影的取樣多寡,前者是僅利用最低限度的的像素去完成錄影,較多的像素點資訊會被犧牲,後者則是運用較多的像素點,所輸出的影像資訊也較齊全。

40ea9f0c11375d52f82c887c47a2ceb7

像素合併(Pixel Binning)示意,圖中是取 9 Pixel 合併為一像素(if n=3),理論上可以獲取更好的畫質

  • 像素裁切(Sensor Cropping),相機只取畫面較中央的畫素做錄影輸出,錄影出來的畫面會讓人有「拉近」的感覺,這是因為錄影裁切了畫面中央,因此給人可以拍較遠的錯覺。

Mavic 2 的Full FOV 模式和 HQ(High Quality)模式分別是從 Mavic 2 Pro 的 5.5K 圖像傳感器下採樣到 4K 解像度和中央裁切到 4K 解像度。Full FOV 模式保留了完整的 75°視角(約28mm),HQ 模式視角約為 55°(約42mm)

HQ 模式畫質更細膩,就是採用像素裁切的方法。

動態範圍

為了提升錄影的動態範圍,推出的解決方案是「Log 格式」,例如 Sony 的「S-Log」以及 Dji 的「Dlog-M」,為得是讓相機紀錄更大的動態範圍,讓使用者在後製時能有更大的調整空間。如果你是需要後製調色的影片製作者,看 Log 檔決定動態範圍,會比看片幅來的正確許多。

這樣還需要錄製 4K 影片嗎?

4K 最直接的優勢是可以裁切放大影像不失真,有較大的彈性去修剪影片,並且在拍攝4K 的素材上直接壓縮輸出影片為Full HD時,還是有較佳的銳利度。

4K 影片無疑是個趨勢,但即便數位影像發展如此快速,高畫質相關的科技卻還仍未十分普及,例如顯示器僅支援至 1080p,或播放平台尚未支援4K。這個問題的根源還是在於你要求的是什麼?倘若是以接案為主的影像工作室,若業主並未要求成品到 4K 的水準,又沒有影像裁切的需求,那麼 Full HD 1080p 就已足矣。若非極端情況,以一般用途來說 4K 影像流量在 50Mbps 就算是夠用,況且經後製剪輯後也一定會有所減損,若沒有理由的堅持錄製最高畫質、最大流量,無論是對拍攝、剪輯、檔案傳輸與管理上都會造成相當的麻煩。

參考文章:

取樣方式與動態內容

流量

發表迴響