破解錄影迷思:用相機錄影「片幅大小」真的是重點嗎?

許多人在使用相機錄影的時候,經常會遇到一個問題:「用什麼相機錄影好呢?」除了比較基本的帳面規格之外,這項問題往往會討論到片幅的選擇,但問題是:「以錄影為前提,片幅真的是越大越好嗎?」

單眼錄影時代的興起

猶記得早在 2008 年,相機大廠 Canon 首度在 EOS 5D Mark II 單眼相機上搭載了 Full HD 錄影功能,自此開創了用單眼相機錄影的新趨勢,在這樣的規格驅使之下,許多小成本製作團隊也先後使用 Canon EOS 5D 系列來拍攝影片,即便已經進入 4K 時代,還是有許多人運用 Canon EOS 全片幅相機在小規模的製片用途上。

破解錄影迷思:用相機錄影「片幅大小」真的是重點嗎?

▲Canon 5D Mark II 在當時開創了單眼相機錄影的新局面,截至目前 EOS 5D 系列仍深受錄影製片玩家的喜愛。

4K 裝置隨身化

時間推移到 2015 年,Panasonic 推出可錄製 4K 影像的 GH4,Sony 亦首度在隨身相機 RX100 Mark IV 身上搭載了 4K 錄影功能,截至目前甚至連手機都可以錄製 4K 影片,單純從帳面規格來看,似乎都已超出單眼相機的 Full HD 錄影規格,於是我們想知道的是,該選擇用 4K 小 DC 錄影,還是該用 Full HD 單眼相機錄影呢?

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▲即使是小 DC 也有 4K 錄影能力,目前 Panasonic 以及 Sony 都有推出可錄製 4K 畫質的隨身 DC。

片幅越大,錄影就越好嗎?

影像品質取決於片幅,這句話對「拍照」來說或許是正確的(但非絕對),因為大尺寸的感光元件理論上可以獲取更多光線,並且像素密度可以做到更低,使得低光源高感度雜訊更少。舉例來說,全片幅相機在色彩深度、動態範圍、寬容度、高感度表現上通常都會優於小片幅的相機,但對錄影來說,片幅越大是不是畫質越好呢?

答案是「不一定」

我們在用相機拍照時,使用的是感光元件全部的有效畫素,但在錄影時卻並非如此。舉例來說,一台 2,000 萬畫素、具備 Full HD 錄影功能的單眼相機,它在錄影並不是全部的畫素都在工作。以 Full HD 畫質來說,整個畫面總共也才 1920 x 1080=約 207 萬畫素而已,意味著這台相機雖然有 2,000 萬的有效畫素,但在錄影時僅僅只會輸出約十分之一的畫素,而若是 4K 畫質的錄影也僅有 3840x2160=約 829 萬畫素,仍佔不到一般數位相機的一半畫素。

取樣方式是重點

因此,相機在處理錄影時的邏輯有幾種,其一是隔行採樣(Line-Skipping),相隔幾個 Pixel 取一個畫素作為真實的像素點輸出,這是目前較多數的取樣方式。其二是像素合併(Pixel Binning)相鄰幾個 Pixel 合併成一個畫素輸出,這兩種方式的差異在於感光元件對錄影的取樣多寡,前者是僅利用最低限度的的像素去完成錄影,較多的像素點資訊會被犧牲,後者則是運用較多的像素點,所輸出的影像資訊也較齊全。

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▲隔行採樣(Line-Skipping)的原理,僅使用感光元件中的部分像素讀出

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▲像素合併(Pixel Binning)示意,圖中是取 9 個 Pixel 合併為一像素(if n=3),理論上可以獲取更好的畫質

另一種方式是像素裁切(Sensor Cropping),相機只取畫面較中央的畫素做錄影輸出,錄影出來的畫面會讓人有種較「拉近」的感覺,這是因為錄影裁切了畫面中央,因此給人錄影畫面可以拍較遠的錯覺。許多裝置都是用此原理在錄影的,例如 iPhone 一般錄影以及 Canon 5D Mark IV 的 4K 錄影畫面皆有經過裁切,另一方面 Sony 的 Super 35mm 格式也是經過裁切的格式(等同於 16:9 的 APS-C)。

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▲不同的裁切模式會利用到感光元件的不同區域

由於相機在錄影時,感光元件並不一定是 100% 全區運作的,因此在錄影時全片幅的特性往往無法完整發揮。事實上取樣方式很大程度決定了畫質表現,以像素合併(Pixel Binning)來說,有些相機具備「全像素讀出」的規格,例如 Sony 以及 Panasonic 部分相機,這些機種錄影時是使用感光元件全部的畫素資訊輸出,再合併為錄影所需的畫素,這種方式理論上是可以提供較佳畫質的。

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▲超採樣(Oversampling)是指擷取像素中超出錄影畫質的 Pixel 做合併輸出,上圖範例是超採樣 6K 約二千萬畫素合併輸出為 4K 畫質。

除了我們上述提到的隔行採樣(Line-Skipping)、像素合併(Pixel Binning)、像素裁切(Sensor Cropping)之外,還有超採樣(Oversampling)等方式。而在色彩採樣方面,也分為 4:2:2、4:2:0 等方式,不過受限篇幅,這部分我們點到即止,若有機會再為大家解答。

動態範圍

另一項不一定取決於片幅的是動態範圍。以拍攝照片來說,的確是片幅越大動態範圍表現越佳,少數會因為不同品牌而略有影響,例如同樣是全片幅,Sony 動態範圍表現通常較 Canon 為佳。而對錄影來說,動態範圍卻並不一定大片幅較佳。

以照片的動態範圍來衡量影片的動態範圍是不盡然正確的,這是由於相機在錄影與拍照時的根本原理不同所致。相信只要是錄影玩家們一定知道,以同一台相機來說,其錄影的動態範圍表現通常較照片來得差,而以前述提到的採樣方式為例,「隔行採樣」的動態範圍往往也會較「像素合併」來得差。

各相機廠商為了提升錄影的動態範圍,推出的解決方案是「Log 格式」,例如 Panasonic 的「V-Log」,Sony 的「S-Log」以及 Canon 的「C-Log」,為得是讓相機得以紀錄更大的動態範圍,並讓使用者在後製時能有更大的調整空間。如果你是需要後製調色的影片製作者,看 Log 檔決定動態範圍,會比看片幅來的正確許多。

格式、壓縮率與流量

影片的格式亦是重點之一,例如 AVCHD 與 XAVC S 格式,Motion Jpeg(影格內壓縮)、影格間壓縮等皆會影響影片的品質與用途。而在前篇「4K 的迷思?除了影片解析度,你更該關心的是「流量」多寡」一文中我們提到了解析度與流量的觀念,當解析度提高,流量卻沒有隨之倍增時,高解析度的影片表現不一定較好。

另一方面,使用者也需注意相機的錄影流量是否會超出硬體負擔,例如 Canon 目前推出的 4K 錄影相機皆遠高於目前 4K 錄影的主流流量(100Mbps),流量高達 500Mbps(EOS 5D4 以及 1Dx Mark II),每秒產生 62.5MB 的檔案會對後製與儲存端造成相當的負擔,若非影片需經後製與調色,不妨在購機時審慎考慮是否需要這麼高流量的 4K 影片。

破解錄影迷思:用相機錄影「片幅大小」真的是重點嗎?

▲在追求高畫質的同時,也要注意流量與色彩深度問題,如果後端無法處理大流量的高解析度影片,也無法剪輯色彩深度 10bit 的影片,那麼錄製高品質的影片也只會徒增麻煩。 

全片幅的優勢?

我們花了許多篇幅來強調片幅並不是一切,實際上也確實如此,即使是用在攝影棚內的廣播級攝影機,其感光元件大多也僅有 2/ 3” 而已,這並不比手機的感光元件大上多少。然而全片幅就沒有優勢嗎?非也,相較於小片幅,全片幅的景深、立體感、凸顯主題的能力、獨特的色調、廣大的鏡頭支援性仍然是無可取代的強大優勢,這也解釋了為什麼 DSLR 可以開創錄影盛世,並且直到現今仍然有許多玩家使用 DSLR 製片。

破解錄影迷思:用相機錄影「片幅大小」真的是重點嗎?

▲你知道嗎?即使是這樣的廣播級攝影機,其感光元件大小也才 2/3" 而已,比現今的一吋感光元件隨身機還要小。

我們的建議是...

本篇的寫作動機,主要是因為市場上不乏一些使用者,拿「隔行採樣」、「像素裁切」且沒有支援 Log 的數位全片幅單眼,來指出具備「全畫素讀出」、具備「Log 檔」、支援「10bit 色彩深度」的小片幅相機錄影不行,相信看完文章的你都能瞭解這其實是不大正確的觀念,錄影功能應以錄影功能論,拍照功能應以拍照功能論,雖然兩者有共通之處,但卻不能混為一談。

行文至此,對錄影這門學問來說,也僅是初窺門徑而已,筆者自認末學後進,網路上還有許多強者大師對此有更深一層的研究,本篇主要解釋錄影並非以片幅先決的概念,許多更複雜的原理容我們之後再細細詳談。

破解錄影迷思:用相機錄影「片幅大小」真的是重點嗎?

▲片幅會是考量錄影的選項之一,但絕非首要因素,挑選符合自己的錄影功能與機型才會是最佳的解決方法。

對錄影器材的選擇,仍須回歸使用者的需求而定,假如你是小規模的製片者,那麼 Log 檔可能就會是必要規格,如果相當重視影片色彩,那麼擁有 10bit 色彩深度就會是選項之一。又若只是拍攝家庭影片,那麼可能僅需要要求顏色、對焦這些基本功能,再注意影片流量不會對家中電腦造成負擔即可。

錄影需重視的層面極多,對硬體的思考方向並非像是拍照一樣完全是片幅先決,拋棄片幅就是一切的思考模式,對理解各種攝影規格的心想必也會更加開闊。

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陰毛蝨王
1.  陰毛蝨王 (發表於 2018年8月26日 19:36)
個人認為本文7成正確、3成不對,但立意是好的。
廣播級器材在思維和設計目的上,跟DSLR的錄影不盡相同,不應該拉進來談。

棚內機的需求有他不一樣之處,不在同一個出發點,棚外就更複雜了,還分業務機和電影機,而這些機型的設計不能只抽出 sensor 來討論,還有許多配套元件是一起的。
當然 DSLR 也有 DSLR 的配套,但肯定和廣播級不同目標,混為一談不恰當。

否則,如果把 ALEXA 算進來一起談它的 sensor 是不是就會發現哪裡怪怪的呢!?

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