在 1080P 的显示器上，4K 的视频是否看起来比 1080P 的视频更清晰？为什么？_ZNDS问答

iam_zhong

看到的不一样只是1080p的图像吗？

这个受到很多因素的影响，但最主要的因素是 色度抽样(Chroma Subsampling)wikipedia.org 的页面
先占坑，之后答。

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色度抽样：由于人眼对色度的敏感度不如亮度（因为我们还有不能感受“颜色”的视柱细胞嘛），图像的色度分量不需要有和亮度分量相同的清晰度，所以许多视频系统在色差通道上进行较低（相对亮度通道）清晰度（例如，抽样频率）的抽样。这样在不明显降低画面质量的同时降低了视频信号的总带宽。因抽样而丢失的色度值用内插值，或者前一色度值来替代。

我们来感受一下：

这是一张很正常的照片。

然后我们把它的色度信息去掉（只保留L通道，H,S全归零）……
然后就变成了这样：

好像还是很正常嘛……最起码能看得清……

可是，如果我们去掉亮度信息，只保留色度（L通道全变成50）：

什么鬼？！

正是利用人眼的这种特性，工程师们将视频的色域信息压缩，以降低视频的体积。
下面是几种流行的色度抽样方式：4:4:4: 4:2:2 4:2:0

所谓4:4:4，就是不对色域信号压缩，每个像素还保留之前的颜色。绝大部分电影的母带和专业电影摄影机，都会采用这种不压缩的方式。
所谓4:2:2，就是每两个横向的相邻像素，共用同一个颜色。4:2:2在广播电视领域比较流行，是压缩率和画质的权衡。
而最最常用的4:2:0，是每个正方形块的4个像素共用同一个颜色。事实上，绝大部分的视频编码器，如x264，的默认设置都是4:2:0色度抽样，这也就意味着一个1920*1080的视频，其色度信息只有960*540！

这两张是视频检测彩条图，上图为原始图像经过200%放大后；而下图则经过了4:2:0色度抽样（以Sony Vegas DV编码器压缩，套用Box滤镜）。能明显看到，两个“分辨率”相同的视频，有着明显的观感差异。

--------------------基础知识介绍完毕-------------------

好，下面我们回到题主的问题，在 1080P 的显示器上，4K 的视频是否看起来比 1080P 的视频更清晰？为什么？

因为市面上下载的绝大部分片源都采用了4:2:0色度抽样，因此一个4k（3840×2160）分辨率的视频，其色度分辨率为1920*1080。在1080p的显示器上播放时，播放软件会自动对4k视频缩小，每4个方形排列的像素取平均值。3840*2160的亮度信息经缩小后变为1920*1080，而其原本就是1920*1080的色度信息则保持不变，因此你就得到了一个1080p的4:4:4色度未压缩的视频！
虽然亮度分辨率没有提高，但是色度分辨率提高了两倍，这就是为何4k片源比1080p观感更清晰。

注：本答案并没有讨论视频编码压缩(如h.264本身的压缩)的问题，只是解释了色度抽样并将其应用到题主的问题上。文中有几处我为了省事使用了压缩一词，其实都是在指色度抽样。

秉承着求真的理念，笨球决定直接试验一下，来看看效果究竟如何。效果如下↓↓↓

为了避免外部光线的影响，笨球直接截取了电影播放画面。上图是1080P的画质，下图是4K画质，是在同一1080P显示器上播放。在实际观看过程中，两者的清晰度没有差别，唯一有区别的是颜色浓度的不同。
接下来，就让笨球来解释一下其中原理：
显示分辨率（屏幕分辨率）是屏幕图像的精密度，是指显示器所能显示的像素有多少。而清晰度效果细不细腻，主要看单位面积的像素密度PPI：Pixels Per Inch。我们常说的1080P分辨率即1920PX*1080PX，这里的PX（Pixel）即像素，是分辨率的单位。而PPI与分辨率的关系可以用下面的公式来表示：

图片来源网络，如侵删
从公式可以看出，PPI与屏幕分辨率成正比关系，屏幕的清晰程度其实是由分辨率和尺寸大小共同决定的，因此用PPI指数来衡量屏幕清晰程度会更加准确。PPI高，意味着像素更小更密集，它的作用主要体现在：让人在更短的视距内实现屏幕像素的“无颗粒感”。

高PPI（上）与低PPI（下）效果对比图
一般常用显示器的物理分辨率越高的显示器像素点距Pixel Pitch越小，PPI越高。而PPI是显示器的物理分辨率，不受片源的影响，即使是4K片源，在物理分辨率是1080P的显示器上播放，也只能呈现1080P的清晰度。所以，在1080P的显示器上，4K的视频看起来不会比1080P的视频清晰。
至于色彩方面，因为是用同一台显示器，所以色域没有差异，有差异的是色彩浓度。（如果对色域感兴趣的话可以看一下笨球之前发布的文章→【HDR显示器为什么要强调DCI-P3色域？】可以理解成：在4K视频的制作过程中，片源本身的用色更多，在1080P显示器上播放时，因为显示器本身像素的减少所以片源的颜色相应被压缩，或者是取像素平均值，但仍比起本来是1080P的片源颜色要浓。
不过，和在4K显示器上播放对比时，4K视频的画面颜色更丰富并且更清晰，如图：

同一4K片源不同显示器画面对比
总结一下，就清晰度而言两者没有区别。但很多人主观感觉上4K效果更好，是因为受到了片源及其他因素的影响，借用楼上回答的一句话：片子一样，片源不同。
另外再补充一句，现在我们在网上找的资源或者是直接在网页上在线观看，虽然写的是1080P片源，但因为解码以及网站的本身原因，画质可能会下降，你看到的也许是一个假的1080P~

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在 1080P 的显示器上，4K 的视频是否看起来比 1080P 的视频更清晰？为什么？

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