為什麼用1080P的電視機看4K片仍然感覺比2K的更清晰?

不知道大家有沒有這樣的體驗:

找到一部電影,分別有4K片源和1080p片源,然後全屏觀看。


“嗯……4K果然就是更清楚……”
“但是等一下,我的顯示器明明只有1080p的分辨率呀!奇怪,這是為什麼呢?”

為什麼用1080P的電視機看4K片仍然感覺比2K的更清晰?


今天筆者就來幫大家解答這個廣泛存在的疑問。

首先要介紹一點背景知識:其實這個世界上並沒有“顏色”這種客觀存在的。我們人類感知到的顏色,其實是人眼對不同波長的可見光的一種主觀感受。例如我們可看到600納米波長的光,大腦感知到它是“紅色”,而對於另外一種生物,或者患了色盲症的人來說,這個光在大腦裡呈現的可能就不是這種顏色。


還有很重要的一點:人眼對顏色的敏感度不如對亮度的敏感度高。這是由我們的視覺細胞決定的。

因此,在視頻系統裡,圖像的色度分量不需要有和亮度分量相同的清晰度,為了節省儲存空間和傳輸的帶寬,許多視頻系統在色差信號上進行較低(相對亮度信號)清晰度的抽樣。這樣在不明顯降低畫面質量的同時降低了視頻信號的總帶寬。節省了數據量,讓數據的傳輸,複製,儲存更加方便。


我們來感受一下:

為什麼用1080P的電視機看4K片仍然感覺比2K的更清晰?


這是一張很正常的照片
然後我們把它的色度信息去掉

然後就變成了這樣:

為什麼用1080P的電視機看4K片仍然感覺比2K的更清晰?


好像沒什麼問題,看得很清楚,只是成了黑白片。


然後我們再去掉亮度信息,只保留顏色信息……

然後:


為什麼用1080P的電視機看4K片仍然感覺比2K的更清晰?


什麼也看不清了。

色度採樣:


例用人眼對亮度敏感而對顏色不太敏感的特性,對亮度信號完整保留,對顏色信號進行有選擇性的保留,這就是色度採樣。

通常有4:4:4; 4:2:2以及4:2:0三種方式。

為什麼用1080P的電視機看4K片仍然感覺比2K的更清晰?


第一種是亮度信號和色彩信號全部保留,是最無壓縮的方式。

第二種是亮度信號全部保留,相鄰2個像素點共享一個顏色信號。

第三種是亮度信號全部保留,相鄰4個像素點共享一個顏色信號。

為什麼用1080P的電視機看4K片仍然感覺比2K的更清晰?


儘管人眼對顏色不太敏感,但經過放大和對比,仔細看,依然能看出不同視頻之間的區別。例如:

為什麼用1080P的電視機看4K片仍然感覺比2K的更清晰?

為什麼用1080P的電視機看4K片仍然感覺比2K的更清晰?


這兩張是視頻檢測彩條圖,上圖為原始圖像經過200%放大後;而下圖則經過了4:2:0色。能明顯看到,兩個“分辨率”相同的視頻,有著明顯的觀感差異。

結論:


市面上絕大部分片源都採用了4:2:0色度抽樣,因此1080P的片源,通過4:2:0色度抽樣之後,其色度分辨率只有960*540。而一個4k(3840×2160)分辨率的視頻,經過4:2:0的色度採樣之後,其色度分辨率為1920*1080。


在1080p的顯示器上播放時,播放軟件會自動對4k視頻縮小,每4個方形排列的像素取平均值。3840*2160的亮度信息經縮小後變為1920*1080,而其原本就是1920*1080的色度信息則保持不變,因此你就得到了一個1080p的4:4:4色度未壓縮的視頻!
雖然亮度分辨率沒有提高,但是色度分辨率提高了兩倍,這就是為何4k片源比1080p觀感更清晰。


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