01|使用松下GH4 4k 10bit/8bit視頻抽幀對(duì)比

初識(shí)抽幀攝影

抽幀攝影非常依賴高品質(zhì)的視頻素材。不過，隨著近年來(lái)大眾消費(fèi)電子產(chǎn)品的發(fā)展，能夠拍攝高品質(zhì)視頻的攝影攝像器材選擇非常多，抽幀攝影已完全具備大眾化特點(diǎn)了。

如今，專業(yè)影視創(chuàng)作者大多使用專業(yè)攝錄設(shè)備以及高品質(zhì)電影鏡頭拍攝高清視頻，比如RED HELIUM 8K、BMPCC 6K、ZCAM E2、Sigma FP等。這些器材的特點(diǎn)是價(jià)格極其昂貴、一個(gè)人沒辦法去操作、定位于專業(yè)影視創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)。還有一些專業(yè)攝影師會(huì)選擇采用單反相機(jī)、微單相機(jī)，或者中大畫幅相機(jī)+數(shù)碼后背，通過逐幀RAW格式拍攝延時(shí)攝影視頻，普通消費(fèi)者仍然難以承受，學(xué)習(xí)成本也非常高。

02|從上到下依次為松下GH4、Kandao QooCam 8K、GoPro HERO 8 BLACK

那有沒有一些價(jià)格親民，同時(shí)還能拍攝高品質(zhì)視頻的器材呢？目前市面上有三款相機(jī)價(jià)格都在5000元以內(nèi)，主打視頻拍攝，還能夠兼顧影像質(zhì)量和相機(jī)尺寸，分別是松下無(wú)反相機(jī)GH/4（GH5性能更強(qiáng)，但價(jià)格更高）、Kandao Qoocam8K全景相機(jī)和GoPro HERO 8 BLACK運(yùn)動(dòng)相機(jī)。其中，松下GH4可以機(jī)內(nèi)錄制4K10bit/422視頻，QooCa m 8K可以機(jī)內(nèi)錄制8K 30fps 10bit 420全景視頻，而GoPro HERO 8 BLACK可以利用其零延時(shí)快門機(jī)制，錄制時(shí)長(zhǎng)為3秒、每秒30幀的12bitRAW格式4K視頻。使用擁有記錄10bit視頻能力的器材就能實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)抽幀攝影，雖然GoPro HERO 8 BLACK并不能記錄10bit視頻，但3秒12bit RAW格式記錄能力也讓抓拍瞬間變得易如反掌。

8bit/10bit視頻都是指一種視頻編碼的特征。10bit視頻指每個(gè)顏色通道用10個(gè)bit來(lái)表達(dá)。這樣，每個(gè)顏色通道的色彩級(jí)數(shù)從8bit的256級(jí)提高到了1024級(jí)，顏色更加細(xì)致，漸變更加細(xì)膩。在8bit編碼下，一些漸變色塊由于色彩變化范圍很小而面積很大，容易導(dǎo)致一端到另一端總共只出現(xiàn)了很少幾種顏色的情況，使畫面出現(xiàn)了BANDING現(xiàn)象（掉階）。10bit顏色的顏色級(jí)數(shù)是8 bit的4倍，掉階現(xiàn)象就很少發(fā)生，后期調(diào)色的空間也就更大。

03|8bit/10bit視頻色彩漸變對(duì)比

不過，10bit視頻并不是沒有缺點(diǎn)。首先，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的單位典型是8bit，使用10bit可能會(huì)浪費(fèi)一部分硬件數(shù)據(jù)傳輸和處理能力，使得處理性能低于8bit編碼。其次，很多硬件和軟件尚沒有提供對(duì)其較好的支持，使得應(yīng)用起來(lái)往往存在播放困難、消耗太多資源等問題。但隨著視頻編解碼技術(shù)的發(fā)展，這些問題均已得到改善。

實(shí)現(xiàn)視頻抽幀的基本原理

RGB色彩模式的數(shù)碼照片以紅綠藍(lán)三種顏色的采樣信息進(jìn)行存儲(chǔ)和展示，在8bit照片里，每一個(gè)像素點(diǎn)都包含78bit紅、8bit綠、8bit藍(lán)三種顏色共計(jì)2&bit采樣信息。同樣的道理，如果是10bit RGB照片，總信息數(shù)量就是30bit。該采樣方式符合人類認(rèn)知習(xí)慣，但把它用在視頻信息記錄時(shí)就顯得不那么合適了，因?yàn)閿?shù)據(jù)量太大。

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視覺專家很早以前就知道，人眼對(duì)亮度分辨率的敏感度高于對(duì)色彩分辨率的敏感度。因此，視頻信號(hào)會(huì)被分解為亮度和色度兩個(gè)組成色彩的元素，這類似于圖像分解為紅、綠、藍(lán)三個(gè)元素。亮度和色度元素被稱為YUV（模擬信號(hào)）或YCbCr（數(shù)字信號(hào)）而不是RGB。一旦被分開，色度分辨率會(huì)通過一個(gè)叫做“色度取樣”的步驟被減半或更多，結(jié)果就是在同樣的廣播帶寬情況下，視頻信號(hào)能呈現(xiàn)更多的細(xì)節(jié)（這是因?yàn)榱炼仍貙?duì)視頻信號(hào)的貢獻(xiàn)更大）。

我們經(jīng)常會(huì)看到4：4：4、4：2：2、4：2：0這樣的字眼，比如佳能EOS 5D Mark Ⅱ拍攝的視頻是4：2：0取樣壓縮的，專業(yè)攝影機(jī)拍攝時(shí)是以4：4：4取樣的。8bit YUV/4：4：4的采樣等同于8bit的RGB采樣。但是人眼對(duì)亮度信息更敏感，對(duì)色度信息不那么敏感，因此如果采用10bit YUV420的采樣方式進(jìn)行視頻存儲(chǔ)，不僅能保全了所有亮度信息，還擁有10bit位深度，同時(shí)還盡可能縮小原始數(shù)據(jù)量，再配合H.264或者HEVC等先進(jìn)的視頻編碼手段，就形成了很多相機(jī)機(jī)內(nèi)的10bit視頻拍攝能力。

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更進(jìn)一步，視頻編碼當(dāng)中都包含幀內(nèi)編碼（1幀）和幀間編碼（P幀/B幀）。I幀通過幀內(nèi)編碼記錄下的是一個(gè)完整畫面，而幀間編碼只會(huì)記錄幀之間畫面的運(yùn)動(dòng)變化，也被稱為差別幀。因此，如果我們能夠提取到I幀，則意味著我們?cè)?0bit視頻畫面中得到了一張能夠媲美10 bit RAW格式的照片。這個(gè)畫面的品質(zhì)是如此之高，以至于我們可以把它當(dāng)作RAW格式進(jìn)行調(diào)色和創(chuàng)作。

抽幀攝影的實(shí)現(xiàn)步驟

上文中我們提到松下GH4（能夠錄制4K 10bit 422視頻）和QooCam 8K（能夠錄制8K 10bit/420視頻）。通過相機(jī)機(jī)身設(shè)置，確保按下拍攝按鍵之后，相機(jī)可以按照最高畫質(zhì)進(jìn)行視頻錄制。

相機(jī)設(shè)置完成之后，在我們旅行過程中，就可以放肆去拍。通過預(yù)覽視頻內(nèi)容，找到一些精彩瞬間A、B、C、D。例如瞬間A發(fā)生的時(shí)間為1分09秒。

使用ffmpeg軟件打開視頻，在精彩瞬間處抽取出原始的I幀，存儲(chǔ)為無(wú)損TIF格式（10bit色深）。如果要做10bit與8bit的對(duì)比，再用ffmpeg同步抽取一張JPG即為8bit的結(jié)果。

用Adobe Camera Raw或者Adobe Photoshop Lightroom進(jìn)行調(diào)色，然后發(fā)布。這一步中，你也可以采用任何一種你所習(xí)慣的調(diào)色軟件。

通過以上4步就完成了抽幀攝影的全部流程。這里我們也會(huì)給出一些實(shí)例。你會(huì)發(fā)現(xiàn)抽幀攝影流程非常簡(jiǎn)單，就是從視頻里面抽取特定的畫面，該畫面具有10bit RAW的特性。通過進(jìn)一步的攝影調(diào)色流程，我們就能把畫質(zhì)潛力及藝術(shù)表現(xiàn)力徹底發(fā)揮出來(lái)。因此，抽幀攝影是一種通過錄制視頻方式進(jìn)行攝影創(chuàng)作的方式。

通過10bit RAW圖片獲取16bit RAW圖片

在以上原理討論和實(shí)踐案例中，我們使用10bit視頻通過抽幀的方式得到一張素質(zhì)不錯(cuò)的攝影作品。是否還能在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升畫質(zhì)呢？實(shí)際上，我們可以通過計(jì)算攝影的思路來(lái)達(dá)到這樣的目標(biāo)，通過10bit RAW格式圖片文件獲取16bit RAW格式圖片。

從數(shù)學(xué)原理上說，這樣需要提升6個(gè)bit，即需要64張圖片進(jìn)行堆棧平滑得到最終圖片。對(duì)于一個(gè)8K 30fps的視頻，64張圖片意味著需要拍攝2秒視頻。因此為了驗(yàn)證這一想法是否成立，我采用ffmpeg和Python撰寫了連續(xù)抽幀程序，并在Photoshop中撰寫了自定義深度平均值堆棧的腳本。

06|使用松下GH4 4k 10bit/8bit視頻抽幀對(duì)比

07|使用QooCam 8K拍攝的紐約時(shí)報(bào)廣場(chǎng)，上圖為4K 8bit視頻抽幀畫面，下圖4K10bit視頻抽幀畫面

最終，我使用一段ISO 800狀態(tài)下在傍晚錄制的8K 30fps 10bit視頻，通過處理后得到了下面的試驗(yàn)結(jié)果。通過視頻抽幀的方式，最終圖片的畫質(zhì)被進(jìn)一步增強(qiáng)了。其原理是：視頻是以30fps的速率進(jìn)行記錄的，意味著我們擁有了30張/秒的10bit畫面連拍，當(dāng)找到最佳瞬間，并在其前后多抽取一些畫面，通過堆棧的方式進(jìn)行降噪，從而就得到了更加極致的畫面。

在8K視頻即將全民普及的時(shí)代，通過視頻抽幀的方式進(jìn)行創(chuàng)作必將成為一種新風(fēng)尚。同時(shí)，它也是計(jì)算攝影的一種表現(xiàn)形式。這大概意味著，攝影與攝像界限逐漸變得模糊，攝影可以借助攝像的技術(shù)更進(jìn)一步，攝像也因?yàn)閿z影的發(fā)展更加絢麗多彩！

08 8K 30fps 10bit視頻改16bit測(cè)試結(jié)果

09 8K 30fps 10bit視頻改16bit測(cè)試結(jié)果