洋銘：究竟8-bit 、10-bit、12-bit、4:4:4、4:2:2、4:2:0代表什么?

　　從事數字視頻創作時，我們經常可以看到以8-bit、10-bit 甚至是12-bit 表示圖像處理器的規格，還有錄制設備上以4:4:4、4:2:2、4:2:0表示規格，究竟以上數字代表什么意思，又究竟對視頻的畫質和色彩詮釋有何影響，以下文章將為您解開疑惑。

　　什么是色深 – 8-bit、10-bit、12-bit

　　色深(Color Depth)亦可稱為色位深度，是指每個像素可以顯示的色階數，并以位(bit) 數表示數字視頻色階數目的單位。

　　RGB 技術應用于數字視頻中，以 0 – 255級共256個灰階表示色階的變化。如果您熟悉二的指數，應該對于「256」這個數字不會感到陌生，「256」剛好是2的8次方 (2^8)，而這也就是所謂的八比特(8-bit)位深，代表光的原色—紅、綠、藍各自帶有256階灰度，再將256乘以三次方 (256^3)，就是8-bit 位深所能呈現的色階數量，一共是16,777,216 色。

　　8-bit 能夠呈現1600 萬以上個色階，看似是一個非常龐大的數量，但是當你將8-bit 與10-bit 相比， 那可算是小巫見大巫。10-bit 位深所能呈現的色階數量是1024的三次方 (1024^3)，得到的數字是驚人的1,073,741,824，足足是8-bit 位深的64倍!而12-bit 位深所能呈現的色階數量是4096的三次方 (4096^3) 更是超過680億以上!由此可知，色深的位數越高，越能細膩詮釋色彩的色階變化。

　　什么是色彩采樣比 – 4:4:4、4:2:2、4:2:0

　　我們?？吹?4:4:4、4:2:2、4:2:0 表示錄制設備的色彩采樣比(Chroma Sampling)規格，在數字圖像處理領域中，色彩采樣比直接影響拍出來影片的顏色完整度，但究竟4:4:4、4:2:2、4:2:0 分別代表什么呢?

　　在進一步解釋色彩采樣比前，我們首先必須了解一個像素包含了「亮度」與「色度」兩組信息—若將像素中的「色度」抽離，得到的是黑白的畫面，若將像素中的「亮度」抽離，得到的會是全黑的畫面。另外，研究發現，人眼對「亮度」的敏感程度高于對「色度」的敏感程度，因此可藉由保留像素上的「量度」信息，壓縮「色度」信息，讓多個像素共享一個色度值呈現顏色，如此可以大幅降低數據量卻又能兼顧視覺質量。

　　在壓縮視頻中，以Y’CbCr 表示「色彩采樣比」，第一個「Y」表示亮度(Luma)，占據一個像素1/3的信息量，亮度信息予以保留，不壓縮;「Cb」、「Cr」則表示兩個不同顏色(Chroma) 分量，占據一個像素2/3的信息量，可藉由壓縮降低像素的數據量。以4:4:4 為例，第一個數字「4」代表的是像素的橫向采樣數量，第二個「4」代表的是第一行的色度采樣值，第三個「4」代表的是第二行的色度采樣值，畫面中每個像素都有與之對應的色度和亮度采樣信息。同理，4:2:2 表示第一排的色度采樣有2個顏色值，第二排的色度采樣也有2個顏色值，每個像素都有對應的亮度采樣，但色度采樣數只有4:4:4的一半;4:2:0 表示第一排的色度采樣有2個顏色值，第二排的色度采樣則是沿用鄰近第一排的色值，色度采樣數剩下4:4:4的四分之一了。

　　專業廣電級攝像機強在哪?

　　雖然每個像素是相當微小的單位，單一枚 4:4:4、4:2:2、4:2:0 的像素難以用肉眼察覺顏色上的差異，但是畢竟4:2:0、4:2:2 所含有的色彩訊息不比4:4:4 豐富，因此4:4:4 對于色彩細節的詮釋仍較4:2:0和4:2:2具有優勢。

　　市場上大多數的消費型數字單反相機和無反相機為了壓縮影片的檔案大小，普遍是以4:2:0 拍攝視頻，雖然在大多數的情況下使用4:2:0 拍攝視頻也能得到不錯的畫質效果，但是當您進一步執行摳像(Chromakey)和后期調色時，將會發現因為像素缺乏更精確的色度值，所以相較于4:4:4 的視頻，使用4:2:0 視頻進行摳像將會變得更困難、更費時，而且摳像效果還不若4:4:4 視頻的畫面干凈利落。因此，專業的影視工作者仍習慣以4:4:4或4:2:2 規格拍攝視頻，畢竟擁有較多色彩信息的源文件利于后期制作，最終視頻成品再壓縮為4:2:0 規格呈現。這個道理就如同專業攝影師必定會拍攝RAW文件，利用RAW格式文件修圖后，再將圖片以JPG格式輸出作為后續應用。

　　洋銘BC-100天鷹攝像機

　　了解了色彩采樣的原理之后，讀者們應該就能理解為何消費型相機、手機、小型DV拍不出電視上專業影片的色彩質感，以及廣播級的影視器材到底貴在哪里。以Datavideo 旗下的BC-100 可交換式鏡頭的魔方攝像機為例，BC-100即是一款專用于虛擬攝影棚所設計的廣電級攝像機，BC-100 搭載的感光組件具備12-bit 圖像處理能力，能夠記錄下極大量的色彩訊息，忠實詮釋細膩的色彩層次，另外具備HDR技術 (High Dynamic Range，高動態范圍成像)，在明、暗曝光反差極大的環境下，也能還原亮部和暗部的畫面細節及其豐富的色彩，宛如人眼所見。豐富的色彩層次與鮮銳的畫質不僅是視覺上的饗宴，更重要的是有利于用戶進行綠幕摳像時區分像素中的綠色和其他顏色，因此能夠得到相當純凈的摳像畫面，即便在虛擬攝影棚中拍攝極具挑戰的題材，例如玻璃酒杯和發絲，也能夠將極細微的細節與虛擬背景完美地結合。