怎样理解点对点、超采样与像素合并

在介绍视频拍摄功能时，我们经常会看到点对点、欠采样、超采样、像素合并等名词。今天我们就来说说这些采样方式的区别。

点对点

佳能 EOS R5 具有约 4500 万有效像素（最大照片尺寸 8192×5464，比例为 3:2）。在拍摄 DCI 8K（8192×4320）视频时，传感器像素与记录分辨率相同，这就是点对点采样。

同理，4K（3840×2160）点对点采样需要至少约 829 万像素、全高清（1920×1080）点对点采样需要至少约 207 万像素。由于绝大多数传感器是 3:2、4:3，而不是 16:9、17:9 的，所以实际对应的传感器像素还要再多一些。

欠采样

如果我们在用佳能 EOS R5 拍摄 DCI 8K 视频时开启了数码防抖，画面边缘就会被裁切掉一些（视角稍稍变窄）。这意味着传感器有效像素减少了，需要通过插值放大实现 DCI 8K 分辨率。传感器有效像素少于记录分辨率，这叫做"欠采样"。

除了数码防抖外，裁切、数码变焦、高速视频拍摄也可能导致欠采样。比如采用 1 英寸堆栈式传感器的索尼黑卡相机 / ZV-1，在 HFR 超慢动作视频模式下，传感器读取的有效像素数会随着帧率升高而降低。960fps / 1000fps 时，有效像素只有 1244×420 或 912×308。

超采样

还是以佳能 EOS R5 为例。拍摄无裁切的 DCI 4K（4096×2160）视频时，如果开启 4K HQ 选项，传感器依然输出 DCI 8K 数据，然后送到处理器内进行"缩图"处理。这种传感器有效像素大于记录分辨率，就叫做"超采样"。

* 在超采样中，传感器有效像素可以是记录分辨率的任意倍数。

超采样的优点是能利用所有像素，具有最好的细节和信噪比、更少的摩尔纹和伪色。但"缩图"处理也意味着更大的数据运算量，会带来额外的能耗与热量。而且 EOS R5 在拍摄 8K 时最高为 30p，所以超采样的 4K 视频也无法超过 30p。

跳采

另一种高像素传感器记录较低像素视频的方法是"跳采"，即跳过一些像素。还是以 EOS R5 为例，我们可以只读取传感器上的奇数行得到 8192×2160，然后再对水平方向缩图获得 DCI 4K 视频。

因为跳过了一些行，完成一次读取的时间变短了。不仅可以达到更高帧率（50p / 60p），也能实现更低的卷帘快门（果冻效应更小）。但因为实际使用的像素变少了，所以信噪比和分辨率都会有明显下降。

* 跳采和裁切都舍弃了一些像素。区别在于跳采使用了更大的传感器区域，通常不影响拍摄视角和虚化。

像素合并

除了超采样和跳采外，一些新型传感器还支持"像素合并"，即将相邻像素信息合并后再输出给处理器。这样既减轻了处理器的压力、提高读取速度，也能利用所有像素实现较高信噪比（传感器有效面积没变，但分辨率不如超采样），是比跳采更优秀的工作模式。

手机上的四拜耳、九拜耳传感器，在日常拍摄时就是进行"像素合并"操作，传感器有效像素是记录分辨率的整倍数。

超采样与全采样

前面提到的通过 8.2K 超采样得到 DCI 4K 视频用到了传感器 17:9 内的所有像素，这种极致的超采样也能称为"全采样"。超采样并不只有"全采样"这一种情况，很多时候它还会和隔行、像素合并同时出现。例如：

- 索尼 α1 在拍摄无裁切 4K 视频时，先从 8.6K 像素合并到 4.3K，然后再超采到 4K。

- 佳能 EOS R5 在拍摄无裁切全高清视频时，先跳采到 4K，然后再超采到全高清。

本文来自微信公众号：相机笔记 （ID：xjbiji），作者：滕飞 et