第一章?Capture?拍攝

附錄01 什么是編碼

Part.B?色度采樣

封面來自RED DSMC2 官網(wǎng)

（接上篇）

Part.B 色度采樣（Chroma Subsampling）

下一步，你需要明白色度下采樣（Chroma Subsample）。下采樣色度值，即把圖像信息中的部分色彩去除，只留下另一部分色彩信息。詳細點說，就是將一部分像素點的色彩信息丟掉，然后從他們邊上的像素取相近的顏色。色度下采樣 用比例表示：首先是4:4:4，不丟失任何色度信息。再者是4:2:2，丟失50%的色度信息。最后就是日常見到的4:2:0，丟失了75%的色度信息。但是雖然丟失了這些色度信息，但是這樣就能夠大大的壓縮視頻文件的大小，同時也便于相機處理。利用色度下采樣進行數(shù)據(jù)壓縮的最大的理由：雖然明度信息（即亮度）不可丟失，但是色度信息可以適當(dāng)?shù)臏p少，而其中的卻不會被人眼識別出來。因為人的眼睛，相對于明度信息，對色度信息其實不那么敏感。

雖然色度下采樣給我們的視頻更小的體積，但是，如果色度下采樣太猛了，圖像信息根本遭不住啊，畫質(zhì)就會大大降低，并且對后期的工作流程有很大的負面影響。所以，為了后期的工作流程，你應(yīng)該選擇幾乎沒有色度下采樣（換言之，色度采樣高）的編碼。這樣一來，你的視頻素材就會保留更多的色彩信息，對特效和調(diào)色就會有非常大的幫助。這里同時舉個簡單的反例，如果你在拍攝綠幕視頻的時候，使用的是4:2:0色度下采樣（或者你叫色度采樣也可以，不過兩者某種程度上可以說是相反的，也可以說是被包含關(guān)系），那么你在后期綠幕摳像、做特效的時候，會遇到非常嚴重的問題。

你可能會覺得很奇怪：“有時候色彩都丟了75%了，畫面還和原先差別不大，怎么可能呢？” 所以下面我們就深入剖析色度下采樣。

前面我們已經(jīng)提到了，我們?nèi)搜蹖uma（明度信息/亮度）比Chroma（色度信息/色彩）更敏感。所以，天才工程師們就想到：可以通過保留明度信息，適當(dāng)?shù)膾仐壱恍┥刃畔ⅲ瑏斫档蛨D像信息的大小。而壓縮后，多出來的這些存儲空間和帶寬，可以用于提高記錄編碼的分辨率和幀率。

當(dāng)然，我們不可能直接丟掉圖像的明度信息，不然就是一片黑暗。所以，色度下采樣不是簡簡單單的丟棄掉色彩信息然后直接讓像素變得全黑，而是讓這些丟失色彩信息的像素，通過算法，從邊上的像素獲取顏色。不過這不代表這些像素長得就完全一毛一樣了。這些偷了別人家顏色信息的像素，自己本身的明度信息可能和被偷的那一家的不一樣，所以當(dāng)別人的色度信息加上自己的明度信息，可能就長得完全不一樣了，而不是簡簡單單的復(fù)制粘貼。

如上圖，綠色和藍黑色的分界處有非常奇怪的、感覺像是被涂抹的屎綠色，在現(xiàn)實中其實是沒有這種奇怪的顏色分界。這僅僅只是色度下采樣帶來的結(jié)果：有的藍黑色像素的藍色度信息去掉；在下采樣的時候，卻取了借用了旁邊綠色像素的色度信息；但是畢竟這些像素本來是明度是偏暗的，所以色度和明度信息相加之下，呈現(xiàn)的是暗綠色。不過雖然色度信息損失了，但是有時候你如果不放大看，很難看出細微的差別。

但是，色度采樣是怎樣影響后期工作流的呢？

1. 色度下采樣比例

色度下采樣，一般分為三個比值：代表四列兩行像素，色度信息A、色度信息B。其實就是分為我們?nèi)粘Ｒ姷降?strong>YUV（也稱YCrCb）。不過原文使用J:a:b表示，我下文亦是如此表示。

注意：你可能有時候會見到四個比值表示的（比如蘋果家的Prores 4444XQ編碼），4:4:4:4，前三個其實是一樣的，而第四個是Alpha通道（也就是透明度信息），一般和第一個值是一樣的。

「譯者注：下文將會提到參考塊，你可以將它看做一個單位：一般指的是，從視頻中的其中一幀的圖像信息中，截取出一個4像素x2像素的方塊，用于色度采樣的解釋。」

J層一般指的是，一個4x2參考塊內(nèi)有四個垂直列（也可以表示一行有多寬），而橫向有兩行分別和后面兩個比值有關(guān)。其也可以用來表示每行的Luma明度信息數(shù)量。

a層指的就是這個4x2的參考塊中的第一行的色度采樣值。b層就是在第二行的色度采樣值。

這里常見的幾種色度采樣比值：4:4:4、4:2:2、4:2:0。

首先是4:4:4，這個時候每一行的每一個像素都有自己的色度信息，沒有借用旁邊的像素的色度信息。第一行四個像素都自己有自己的色度信息，則第二個比值為4，第二行四個像素也是如此，第三個比值為4。所以在這個從畫面的取出的一小塊4x2的參考塊里，沒有八個像素都沒有丟失色度信息，也就是說所有像素都有自己的色度信息。那么色度采樣4:4:4的視頻編碼也就意味著沒有色度信息丟失，非常適合頂級電影底片掃描器和電影后期工作流程，常見于Raw以及其他高端視頻編碼，以獲取最好的圖像質(zhì)量。

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而接下來就是?4:2:2 色度下采樣了。在這種情況下，每兩個像素共享一個色度信息。這意味著一個4x2的參考塊里，8個像素中有4個像素是借用另外四個像素的色度信息，那么整個圖像就損失了50%的色度信息了，一般能讓視頻比特率（即視頻每秒占多少空間）下降三分之一。然而，在觀感上不會有太多直觀的區(qū)別。

4:2:2中，明度信息依然不變，第一行行1與2號像素、3號與4號像素共享一個色度信息，那么第一行只有兩組色度信息了，第二個值為2；第二行也是如此，第三個值也為2。

很多中高端數(shù)字視頻編碼和接口，都采用了這種方法，包括比較知名的Prores 422。當(dāng)很多攝影機能夠記錄10-bit色深的圖像的時候，同時，原本人們想使用4:2:2的色度采樣的夢想，最終也變?yōu)楝F(xiàn)實，成為現(xiàn)在專業(yè)視頻制作領(lǐng)域的一大標(biāo)準（10-bit + 4:2:2）

最后是很常見的4:2:0，第一行的情況和4:2:2相同，每兩個像素共享一個色度信息，比值是2；但是到了第二行就很慘了，第二行直接和第一行的像素共享同一個色度信息，即第二行沒有一個像素擁有自己的色度信息，全都是樓上的，即第三個比值是0。丟失了6個色度信息/原來8個色度信息，那么算下來，我們已經(jīng)丟失了75%的色度信息了。但是換來的是50%的比特率的降低。

4:2:0 當(dāng)然是更激進的色度下采樣，但不代表它畫質(zhì)就非常感人了。其實，它跟上期提到的8-bit色深一樣，是生活中最常見的。在大多數(shù)你們?nèi)粘？吹降木W(wǎng)絡(luò)視頻中的H.264視頻編碼，就是用的4:2:0色度采樣，很多人將它作為最后成片的高效壓制的方法之一。甚至是超高質(zhì)量的成片的格式中，比如你們常見的4K 藍光視頻（Ultra HD Blu-Rays），基本上都是4:2:0色度采樣。

2. 色度采樣與影視工作流

越高的色度采樣（即越低的色度下采樣）對你的后期工作越有利。不過，不能僅僅只考慮畫質(zhì)上的好處，比如你的腰包里的小錢錢的量和你的電腦性能。對很多應(yīng)用場景下， 4:4:4 已經(jīng)超出太多的技術(shù)上的需求了，甚至是對一些需要高效出片的工作流是一種致命打擊。比如，很多視頻網(wǎng)站上的視頻（油管，嗶哩嗶哩等）都是用4:2:0的色度采樣。如果你的工作只是拍一拍，不調(diào)色，不加特效（不是Ae那種“特效”），最后也只是剪輯剪兩下，完全就沒有必要用4:4:4的編碼，幾乎和日常的4:2:0沒有差別。

但是，如果你在做特效VFX的時候，更高的色度采樣比如4:4:4和4:2:2會對特效制作、綠幕摳像都有非常大的幫助。如果你的圖像色度信息損失嚴重，在摳像的時候，就摳不出干凈的人像，特效顯得非常假，再強的軟件算法也救不了你。所以，如果你的工作流中包含合成和調(diào)色工作，更高的色度采樣（即更低的色度下采樣）才是選擇。如同之前幾期提到關(guān)于編碼選擇的因素，這些都是專業(yè)影視領(lǐng)域的重要技術(shù)問題。

同時再推薦一下影視颶風(fēng)的色度采樣的視頻~ 可以鞏固一下知識，他們講的超級棒~

譯者：本期其實鴿了一天半，實在抱歉。前幾天學(xué)校元旦晚會幾個人找我做視頻和音頻，加上感冒頭疼。這次沒有很細致的審核，希望大家見諒。如果有理解不了的地方可以去看看影視颶風(fēng)大佬們的講解。

下期的內(nèi)容：比特率

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※ 本系列涵蓋電影后期制作流程中的：1. 視頻拍攝 2. 準備工作 3. 剪輯 4. 套底 5. 特效 6. 調(diào)色 7. 音效 8. 成品 9. 實例 。對影視制作有興趣的小伙伴可以在閑暇的時候多看看，漲姿勢。

※ 本篇我僅搬運第一章Capture，關(guān)于前期拍攝，往后每一章的翻譯不定期更新。?

※ 因為內(nèi)容繁多，其它的第一章的詞條還沒有解釋完，請點一波關(guān)注，收藏~?我會不定時放送搬運。

翻譯：Heric（X索飯君）

英文原文：https://workflow.frame.io/guide/

修改于：2021-4-30