三星、小米扎堆出8K 视频手机,有何用?

来自:虎嗅网 2020-02-26

当我们的视频平台,还在纠结于高清 (720p) 和全高清画质 (1080p),而半专业的摄影师,也不怎么想拍 4k 视频时,2020 年初,就一堆公司突然推出能拍 8k 视频的手机。

三星首先推出了能原生拍摄 8k 视频的 Galaxy S20,而小米更推出了原生拍摄 6k 视频,AI 增线成 8k 视频的小米 10 Pro。

难道我们连 4k 视频还未准备好,就要走进 8k 视频时代了?我们真的需要能拍 8k 视频的手机吗?

什么是 8k 视频?

要讨论 8k 视频拍摄功能有何用之前,我们先来回顾一下,分辨率对我们拍摄的影响究竟有多重要。

我们的照片,是由一堆方型的色块所组成,这些色块叫作“像素” (Pixels) ,是影像的最小单位。所谓的分辨率 (Resolution),是把相机能拍出、或是屏幕能显示出的横向最大像素,再乘以纵向最大像素的数值。 分辨率愈高,像素就会愈多,就代表记录画面的色块密度就愈多,由色块拼揍出来的图案就愈细致,包含更多的画面细节 (上图)。

日常我们经常接触到的所谓全高清视频 (Full High Definition, FHD),就是分辨率为 1920 x 1080 的 200 万像素视频,而现在高级手机和相机能拍最高分辨率的 4k 视频,是分辨率达 3840 x 2160 的 820 万像素视频。

8k、4k 与 FHD 的比例差别。图片来源: XFastest 。

8k 视频,是指视频分辨率达到 7680 × 4320(约 3,300 万像素)的视频,它比我们日常接触的全高清分辨率多了 16 倍,比一般旗舰手机多了 4 倍, 原理上 8k 视频手机能拍到的视频,比比其它 4k 视频手机拍出来的,要清晰和细致 4倍。

拍 8k 视频需要高科技吗?

能拍 8k 视频的相机或手机,技术还是真的强。

手机影像文件里的“像素”,源于像素相机里的感光元件 (CIS) 里所接收到的一组组亮度数据。我们每次拍完影像,相机或手机就要在不足一秒之内再做大量计算,将数据转换为画面、再经调色和压缩,才变成我们见到的照片。所以影像的分辨率愈高,相机需要处理的数据就会愈多。

试想一下:200 万像素相机,手机就要就要短时间内把 200 万组光影数据,通过计算转换成照片;而 3,300 万像相机,就要在不足一秒来处理 3,300 组数据。如果你觉得这样的计算量很大,那你更需要知道的是,视频需要的计算量,比一般照片大得多。

照片与视频的关系。图片来源: ResearchGate 。

所谓的视频,其实是画面快速播放一连串的影像(一般是 1 秒 24-30 张影像),通过脑海留下的残像,让我们误为这些影像在动(上图)。为了要让我们感觉到影像在动,相机或手机必须在 1  秒之内拍摄约 30 张照片,才能变成视频。

拍 200 万像素的照片,芯片每秒要处理 200 万组数据,但拍 200 万像素全高清视频时,芯片每秒要处理 30 倍于照片的数据(200 万 x 30 = 6,000 万组),所以对于芯片速度要求,远远比照片要高得多。而拍 4k 视频?就是 2.4 亿组数据,8k 视频就是让芯片每秒要处理接近 10 亿组数据。而且,里面还需要进行大量的采样、压缩、校正和调色,一点也不容易。

所以,要拍高分辨率视频,必须要有极高速的芯片,但目前连专业级别相机的芯片能力不足,所以都没几台相机能拍摄 8k 视频。但由于手机芯片发展速度惊人,部分手机的处理速度更胜一般笔记本电脑, 也拜手机芯片技术进步所赐, 三星和小米手机这种消费级别的手机,居然比大部份单反相机,更早获得 8k 视频拍摄能力。

图片来源:微博。

此外,由于芯片需要为 8k 视频的时候需要进行大量计算,所以功耗也会大幅增加,芯片也会同时严重发热。 所以手机公司设计能拍摄 8k 视频的手机,更必须要考虑手机续航力和散热的问题,十分考验工师对手机性能与体验之间的掌控能力。

拍 8k 视频有什么用?

虽然 Odin 说 8k 视频出来的画面异常细致清晰,也说过 8k 视频背后需要很强大的技术支持 ,但拍 8k 视频对我们有没有用?

实话实说:没什么用。

低分辨率屏(左)与高分辨率屏幕(右)。图片来源: Glossary Web 。

为什么说拍 8k 视频没用?8k 分辨率 3,300 万像素的画面,也需要你的屏幕有不少于 3,300 万像素的 8k 分别率,才能看出画面的清晰度。可是,我们先不要说你那台拍 8k 视频手机的屏幕,连 4k 分辨率都没有,8k 分辨率的电视机,也由于逾万元的售价,而使用一般用户望而却步。 既然前市面上根本没几个 8k 显示屏,你拍了的 8k 视频,根本也无用武之地。

此外,8k 画质也与你屏幕大小也有幕大关系。

观赏距离与屏幕大小的关系。图片来源: RGB Spectrum 。

人类的视网膜,对画面清晰度的感知有其极限,画面的清晰度,与屏幕大小及你的观赏距离也有关系,超过了这个极限,8k 也好好 1080p 也好,在你眼中的分别也不会太大。以一般人的观赏距离为例:你在 2 米之外看一个 46 寸的电视屏幕、或是在 25cm 以外盯着一个 5.5 寸的手机屏幕, 你的视膜网就  1080p 和 4k 分辨率的差别都无法分辨 ,更何况是 8k 屏幕下看 8k 视频?

此外, 目前整个视频产业,根本没有为 8k 时代而准备。 目前在电影院播影的电影,绝大部份就只是 4k 分辨率,8k 电影屈指可数,而数码高清电视呢,目前也只有 1080i 全高清画质,更不要说 4k 了。视频平台呢?海外视频平台 YouTube 等尚能支持 8k,但国内的不要说 8k,就连支持 4k 也凤毛麟角,有的连 1080p、1080p+、1080p 蓝光,都是只有 VIP 才能看。

一言以蔽之,就算 你拍了8k 视频,也难以分享。

8k 视频会改善画质吗?

尽管如此,原理上 8k 分辨率还是能改善画质,但首要条件是:你要刻意把视频放大来看。 否则的话,8k 视频在一般的环境下,不但不会对画质有明显的提升,而且更有可能会影响画质 (注)

很多玩摄影的朋友都知道,相机画质要好,往往视乎相机的感光元件大小。因为感光元件愈大,它就能获得更多、更细致、更准碓的亮度信息。所以感光元件愈大,色彩层次愈分明、夜景的表现更好,在光暗对比强烈的环境下,也不会太容易把人面拍成“大黑脸”、或是把背景拍成死白一片。

但是在感光元件尺寸不变的情况下,拍摄的分辨率愈高,那每个像素所占用的空间也愈小(上图),也会使每个像素的感光能力变得更弱。

因此,高分辨率相机虽然能拍出更细致的画面,但拍夜景或低光场景的表现更差,在光暗对比强烈的环境,也更容易把人面拍成“大黑脸”、把背景拍成死白一片。

这种矛盾,在智能手机上更为严重:由于智能手机的感光元件,远比一般相机要少,所以当智能手机的分辨率提高了,每个像素的尺寸就会小得可怕,感光能力也会太幅衰退。以往我们的手机在拍照环境下,智能手机可以通过多帧合成技术,让相机快速拍摄 4-16 张不同曝光的影像,然后合成为一张,藉此克服感光能不足的难题,所以我们很多时会忽略了高分辨率所带来的副作用。

但是,手机在拍视频时,需要在一秒之内拍摄最少 24 张影像,智能手机总不可能在这每秒 24 张的每一个画面,再分别拍 4-16 张照片进行合成。所以, 我们如果用手机拍视视,感光元件尺寸不足的问题会变得明显,手机视频的分辨率愈高,问题就愈严重。

图片来源:小米。

更麻烦的是,视频质量的好坏,除了取决于分辨率之外,同时也取决于各种复杂的特性,例如帧率 (frame rate) 、码率 (bitrate) 、色彩深度 (colour depth) 、色度采样 (Chroma subsampling) 等等。要提升每一个参数,背后也需要计算能力。 但当我们把芯片的计算能力,全都花在无用功的 8k 分辨率之上,就会挤压其它影响视频质量的能力了。 想拍出电影感?真的与 8k 关系不太大。

举例说,今天的智能手机在拍 4k 视频时,也能同时进行电子防抖和连续跟焦等计算任务,才能让你拍出来的画面不会晃来晃去、拍出焦点准确的清晰画面。但媒体发现三星的 S20 在拍摄 8k 时限制甚大,不但 没有电子防抖 ,也 没有连续跟焦功能 (Tracking auto-focus) ,拍出来的画面更容易抖成大地震的样子、也更容易把画面拍糊了。

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注:我们由于还未为这两台拥有 8k 视频能力的手机进行详细测试,所以上述分析仅基于一般视频环境而进行,敬希注意。

8k 视频有何用?

如是者,拍摄 8k 视频有何用?还是有的。

目前而不少专业电影制作,也需要用到 8k 视频,所以不少专业级别的电影机,也拥有 6k-8k 的视频拍摄能力。诚然,目前大部份电影的分辨率也只有 4k 而已,拍 8k 视频又有何用?

专业影视制作需要 8k 视频,很多时是为了后期的需要。

很多电影工作者,在后期制作时都会进行二次构图(上图),例如用类似放大画面、然后旋转画面、或是改变画面比例,或是通过裁切进行防抖,以符合最佳的视觉效果。但绝大部份二次构图的手法,均需要通过裁剪画面来实现,裁剪画面会降低视频的分辨率,导致画质劣化。因此,大部份电影摄影师,都尽量拍摄 5-8k 分辨率的文件。这些画面即使在裁切后,也会保留 4k 水平的分辨率。

但这种专业制作流程,并不适用于以手机拍摄视频的一般消费者。首先,由于 8k 视频需要每秒钟处理 24-30 张 3,300 像素的数据,所以需要巨大的计算力。 凤凰科技在测试小米 10 Pro 时 ,在最新款的 16 寸 MacBook Pro 上播放,一样卡得不要不要的,更不要说是丢进 Final Cut Pro X 进行高强度编辑的话,应该更为吃力。

普通消费者本来还可以直接通过 8k,实现视频的无损数码变焦功能。只要把 8k 的部份画面裁切再放大,画质也只会变成 4k 或 1080p,不会严重劣化。这种无损数码变焦功能,早就在三星、华为和 OPPO 等以 超高放大倍数照片上十分成熟,但 8k 能力由于算力所限,无法提供视频防抖功能,而放大了的画面,也会同时把抖动一起放大,所以消费者也无法从 8k 视频上使用数码变焦效果。

8k 视频里截取 3,300 万像功能展示,左:小米,右:三星。

8k 视频对一般消费者真的没有用?无论是三星也好、小米也好,在硬推 8k 视频时,都在挖空心思,想给 8k 视频一些好的应用场景。结果他们不约而同地强调 8k 视频其中一个功能,就是通过 8k 视频,截取一张能高分辨率的影像作为照片。以往 4k 视频所以截出来的画面,就只有 820 万像素,但现在 8k 视频截图后,能生成 3,300 像素照片,比起 iPhone 拍出来的 1,200 像素照片还要好呢。

但很可惜的是,现在大部份智能手机,拍照时都拥有多帧合成技术,通过 4-16 张照片合成和优化成 1 张照片。所以即使它们拍出来的 1,200 像素照片,画质也会比 3,330 万像素截出来的视频质量要好。

8k 的实际意义在哪里?

如果 8k 视频真的没有用,那为什么手机厂商一窝蜂的去造 8k 视频?

首先,目前的手机市场激争太激烈了,当别人拥有新的技术的时候,如果你不去追赶,很容易就会在推广宣传上落后于人前,现在 8k 视频的竞争,其实在重复多年前相机的的 像素战争 (Megapixel Wars) 。想拍出好的画面,需要有好的的器材,但是,如何定义好的画面,却十分主观、而且并不容易展示。

相机在像素战争期间,照片的分辨率不断攀升。图片来源: Thoughts for Free 。

但像素和分辨率就不同了。它是一组可以对比的客观数值,而且通过放大细节,就能很直观地让消费者体现相机升级的效果。因此,当年的相机公司热衷于攀比像素,使相机的分辨率在 10 年之间增加了数十倍。 由于手机的用户对摄影更不内行,对分辨率与摄影能力之间的也不太了解,故此,在手机上的像素战争,更为激烈。 所以三星和小米,就使用了连专业摄影机也自口叹不如的 1 亿像素相机。

但由于手机的体积所限,无法无限扩充相机的感光元件,当相机的分辨率高了,很容易影响成像,所以他们不得不另开战场。在 2010 年,不少专业相机还只能拍 1080p 影像的时候,一堆智能手机都提早进入 4k 时代,当时大家也觉得 4k 还未普及,拍了 4k 视频也是用不上。没想到在 10 年后历史重演,智能手机再次提早进入 8k 时代,我们也在想:8k 视频对我们有何用?

中国的短视频市场随着 2017 年 4G 普及而出现并喷式增长。图片来源: Kleiner Perins 。

人类总是免不了要在追赶新的科技。在 3G 年代,我们的网速都很快,根本没有需要上 4G 啊,但4G 兴起后,才正式进入移动多媒体时代。在 10 年时的 3G 时代,我们只会拿着手机拍照,也没几个人懂得拍视频,但 4G 打开了视频分享的市场,用户争相拍摄短视频、制作 Vlog,视频市场才会突然井喷式增长。

同样地,要知道当年 4k 视频手机兴起,我们也不知道 4k 视频有何用,但未来总会用得上的。2010 年手机公司开始推广 4k 视频时,数码电视也陆续以高清 1080i 作为标准,而 1080p 也成为了目前视频平台的主流。

现在,我们也不知道 8k 视频有何用,但 8k 拍摄设备慢慢出现,也开始推动电影以  4k 为标准,我们的社会也这样地一层层互相推动。

有意义的“没用”

目前手机的 8k 视频拍摄能力,无法称得上能满足用户在视频上的刚需,相反,它更像是一个“食之无肉、弃之有味”的鸡肋功能。厂商的手机有了它,用户不会觉得你的手机特别好用,也不会特别为了 8k 视频而换购新机,但如果没有它呢?又可能在激烈的竞争中落后于人。

对于厂商来说,这是有意义的“没用” 。

但对于用户来说呢?你完全无需要为了 8k 视频拍摄能力,特意去买台新手机,但我们需要为着 8k 手机的出现而早着准备。8k 手机视频,很可能会带来新的视频压缩技术,未来我们也许能通过人工智能技术,轻松制作精良的视频,或是找出更多视频的新作用。

这对于一般用户来说,绝对也是有意义的“没用”。