在數位技術領域,通常採用二進位運算,而且用構成圖像的像素數來描述數字圖像的大小。由於構成數字圖像的像素數量巨大,通常以K來表示210即1024,因此:1K=210=1024,2K=211=2048,4K=212=4096。
在數字電影應用中,通常2K圖像是由2048×1080個像素構成的,其中2048表示水平方向的像素數,1080表示垂直方向的像素數;4K圖像是由4096×2160個像素構成的,其中4096表示水平方向的像素數,2160表示垂直方向的像素數。在實際的數字母版製作和數字放映中,還需根據不同的畫幅寬高比來對圖像水平方向或垂直方向的像素數進行調整。
為簡化起見,也常常以構成數字圖像水平方向上的像素數來描述圖像大小。這樣,1K圖像即水平方向上有1024個像素的圖像,2K圖像即水平方向上有2048個像素的圖像,4K圖像即水平方向上有4096個像素的圖像,如圖1所示。
圖1 1K/2K/4K圖像示意圖
DCI數字電影系統規範(DCSS,Digital Cinema System Specification)中明確規定數字電影發行母版(DCDM)應使用分等級的圖像結構,即同時支持2K/4K兩種圖像格式,且2K/4K數字電影數據包(DCP)在2K/4K影院播放伺服器和2K/4K數字放映機上均可實現解碼播放和數字放映。
4:4:4/4:2:2/4:2:0/4:1:1表示不同的圖像取樣結構,如圖2所示,廣泛應用於數字電影攝影、數位電視攝像、數字圖像處理、高清格式數據採集與記錄等領域。
4:4:4/4:2:2/4:2:0/4:1:1源於色度取樣。當對模擬分量視頻或YUV/YCbCr信號等進行數字取樣時,常常會用到色度取樣,它是指在色度通道上進行相對於亮度通道較低解析度的取樣,即在表示圖像時使用較亮度信息低的解析度來表示色度信息(即色彩信息)。
根據人類視覺系統(HVS)特性,人眼對色度信號的解析度低於對亮度信號的解析度,因此色度取樣在不明顯降低圖像質量的同時減少了視頻信號的總帶寬,有利於信號存儲和傳輸,因取樣而丟失的色度值通常可使用內插值或前一色度值來替代。
4:4:4是指對色度信號進行原始取樣,而不做壓縮處理,又稱全帶寬或全色度方式,用於XYZ/RGB等色彩空間中,這種方式對圖像質量的要求最高,廣泛用於數字電影攝影、數據存儲記錄和解碼放映等領域。例如HDCAM-SR格式可使用Dual link HD-SDI(雙通道高清串行數字接口)記錄4:4:4 RGB信號。
4:2:2是指將色度信號的取樣率選為亮度信號的1/2,其每個色差通道的取樣率是亮度通道的1/2,用於YUV/YCbCr等色彩空間中,這種方式對圖像質量的要求較高,廣泛應用於電視演播室等領域。
4:2:0是指對每行掃描線來說,只有一種色度分量以2:1的取樣率存儲,它並不意味著只有Y/Cb而無Cr分量,4:1:1則是指在水平方向上對色度信號進行4:1取樣,這兩種方式對圖像質量的要求均較低。
圖2 圖像取樣結構示意圖