2011年4月29日 星期五

4:2:2? 4:2:0?數位取樣(Digital Sampling)

CD上的數位音樂採用44.1KHz,12bit取樣密度...這到底是什麼意思?猜想應該有很多人跟我以前一樣想破頭!這是一個極為重要的觀念,每一位玩數位影像、聲音的人都應該要懂。「數位取樣」就是數位技術的最底層基礎,了解這個觀念對於工作上的判斷~很重要~

無論是聲音或是圖像,數位的處理方式沿襲自電子學上的載波原理,傳統類比訊號利用電波的震盪頻率所產生的周波來描述一個訊號,再由這些訊號來組成聲音或是圖像。比方說:AM電台的音質就無法跟FM的音質比較,其中就跟電波振幅有極大的關係。
www.videomaker.com
上圖可以看到數位訊號的階梯,就是利用數位的方式來模擬類比訊號所用的震盪,階梯越少品質就越粗,階梯越密就會描繪出比較細緻的波形。舉例來說:CD頻率是44.1KHz取樣密度是12bit,後來的DAT頻率是48KHz取樣密度為16bit,當然DAT的聲音品質會勝過CD。
www.olympusmicro.com
上圖可以說明取樣密度對於訊號精細度影響,同時也清楚的說明了;越高解析度的訊號,資料量就會越大。這也是為什麼後來會有這麼多壓縮的技術產生,mp3、AAC、Mpeg2、Mpeg4...等等。

重點來了;音樂的數位訊號相對簡單,數位影像的訊號就非常複雜了,幸好他們的原理一樣,理解起來也不太困難。以目前電視台使用的D1 NTSC的數位影像來說:頻率以13MHz作為黑訊號的標準,然後以YUV的色彩方式來編碼,Y代表的是亮度訊號的灰階,U、V則代表了兩個色相(見下圖)
圖片來自維基百科
YUV是類比時代的名稱,到了數位時代有些廠商為了搶規格,不用國際規格的Y、Cb、Cr或Y、Pb、Pr,而另外取的Y、R-Y、B-Y事實上就是同一件事情。

好啦看到這裡,我們是不是就比較了解4:2:0就代表了:Y=四倍取樣,U=兩倍取樣,V=0。它的資料量當然很小,在HDSLR的機器上就可以跑得動,但是他必須要犧牲掉取樣的細節。可是7D的畫質還是很好阿~沒錯,因為Canon很聰明,他們用H.264的Mpeg4格式來壓縮檔案。所以我們必須要轉檔,將它處理成ProRes 4:2:2的檔案,才能還原藏在壓縮檔的那些亮度、灰階、色彩資訊。

目前主流的HD數位視訊還是8bit,也就是說電視台、數位電影院都還是使用8bit的規格。不過少部分廠商的高階器材已經進步到10bit,甚至有數位電影的器材已經到達12bit、14bit,主要的考量還是要提高製作時畫面品質。還是那句老話:電腦跑得動的才是有效的編碼,我們當然可以用YUV=4:4:4的訊號來作業,不過工作的平台跑得動嗎?

編碼的工作很重要,如果自己不懂得編碼來轉檔,工作流程也是會「卡」到不行!如果不想花時間自己研究成專家!那就交給專業的來吧~

6 意見:

BOBO誠心新城 提到...

所以拍攝時4.2.0的採樣,是可以被還原成422的採樣嗎

愛立刻 提到...

『還原』這個字眼有點爭議,因為不是所有攝影機都會保留影像的參數在檔案裏。所以...別不能說是還原,只能說把420的壓縮檔案『轉換』到比較能夠保留影像資料的422檔案格式。

匿名 提到...

同樣有趣的取樣問題。
Redone拍4K ,在後製時,在台灣目前只有SD 。是直接把4K降轉至SD好,還是先轉成HD (2K) ,然後再轉至SD好。
個人認為,數位的取樣,次數愈少愈好,尤其不能整除的畫面比例。會造成降轉的線性干擾。
尤其,要交SD做HD,除了花錢,還在作業期間看𣎴到最後的結果,要等轉完了才知道。再怪後期,怎麼差這麼多?

3DAY 影像工作室 提到...

好奇,如果7D拍出來的影像,如何處理成ProRes 4:2:2的檔案?
請問有沒有軟體可以看影像編碼資訊的呢?
我使用avicodec看7D的mpeg檔,好像沒有詳盡的資訊。

Eric Chen 提到...

3DAY 影像工作室

用 PC 無法處理成 ProRes 422,因為只有蘋果上的 QuickTime 才有編碼器,但 PC 上的 QuickTime 可以解碼。也就是說你在 PC 上可以使用 ProRes 可是不能輸出成 ProRes。

如果沒打算使用蘋果電腦,則可以考慮使用像 Aja Ki Pro 這樣的機器幫你轉檔,或者是直接使用外部錄影機來錄成 ProRes。

3DAY 提到...

上面是我的提問,忘了換帳號..
謝謝分享與解說!
很常看您寫的文章!