Calculatoarele se ocupă de spațiile de culoare RGB, amestecând combinații de roșu, verde și albastru pentru a reda culorile pe ecran. Dar RGB nu este potrivit pentru stocare și transmisie, deoarece are redundanță.
Din fericire, percepția umană poate fi păcălită cu o tehnică cunoscută sub denumirea de subeșantionare cromatică. Este un tip de compresie pentru imagini statice și video care elimină unele informații de culoare fără a degrada calitatea vizuală percepută.
Acest lucru ajută la reducerea dimensiunii fișierului și a utilizării lățimii de bandă.
Urmăriți-ne alături pentru a afla cum funcționează subeșantionarea cromatică, cum diferitele moduri de eșantionare afectează calitatea imaginii și cum să vă configurați cel mai bine dispozitivele.
Ce este Chroma Subesampling? Ce face?
Sistemul vizual uman are o înțelegere mult mai scăzută a modificărilor diferențelor de culoare decât luminozitatea. Subeșantionarea cromatică valorifică acest fapt prin reducerea cantității de informații de culoare dintr-un semnal sursă pentru a permite mai multe date de luminanță. Cu alte cuvinte, componentele de culoare sunt eșantionate la o rezoluție mai mică decât luminozitatea.
Reducerea informațiilor de culoare permite unui semnal video să circule eficient prin cabluri HDMI cu lățime de bandă limitată și prin internet. Deoarece ochiul tău este mult mai puțin sensibil la culoare decât la luminozitate, nu vei percepe o diferență majoră de calitate atunci când te bucuri de filmele tale preferate.
Subeșantionarea cromatică este utilizată și în codificarea JPEG.
RGB vs. YUV vs. YCbCr
În video și fotografie digitală, componenta de luminozitate - sau luma - este de obicei notată cu Y. Datele de culoare (numite crominanță sau pur și simplu croma) constau din două componente diferite: Cb (proiecție albastră) și Cr (proiecție roșie). Combinația lor, cunoscută sub numele de YCbCr, este cea care definește culorile pe care le vedeți pe ecran.
Dispozitivele de imagistică, cum ar fi camerele video, utilizează semnale analogice compozite (YUV), care pot fi codificate digital ca YCbCr. Pentru că dispozitivele de proiecție ca Televizoarele și telefonul din buzunar se ocupă în schimb de RGB, ele convertesc semnalul digital YCbCr înapoi în spațiul de culoare RGB înainte de a afișa imagini.
Tipuri comune de subeșantionare cromatică
Spațiul de culoare YCbCr acceptă mai multe scheme de subeșantionare cromatică exprimate ca raport A: B:C. A este lățimea orizontală a regiunii eșantionate în pixeli, B reprezintă numărul de eșantioane de crominanță (Cr, Cb) din primul rând, iar C reprezintă eșantionarea verticală.
De exemplu, schema 4:2:2 definește un segment de patru pixeli orizontal pe două rânduri. Eșantionează patru elemente lumina și le amestecă cu două elemente cromatice (unul Cr și unul Cb).
4:4:4, 4:2:2 și 4:2:0: Care este diferența?
Următoarele sunt cele mai comune combinații pentru subeșantionarea cromatică:
- 4:4:4 este utilizat pentru un semnal necomprimat fără reducerea culorii. Obțineți rezoluție completă a culorilor orizontale și verticale, fără pierderi de calitate. Există și 4:4:4:4, unde al patrulea patru este un canal de transparență.
- 4:2:2 are jumătate din croma de 4:4:4, reducând rezoluția culorii orizontale la jumătate în comparație cu lumina. Reduce dimensiunea fișierului unui semnal necomprimat cu o treime, cu artefacte de compresie mici sau deloc. Ca atare, 4:2:2 este adesea folosit în jocuri și formate video profesionale, cum ar fi Digital Betacam, DVCPRO 50 și MPEG-2.
- 4:2:0 transportă un sfert din probele de luma. Doar jumătate dintre pixelii din primul rând sunt eșantionați, iar al doilea rând este eliminat. Cu rata de eșantionare redusă la jumătate pe orizontală și pe verticală, 4:2:0 își păstrează practic calitatea vizuală fără pierderi. Aceste caracteristici l-au ajutat să-l transforme într-un standard industrial pentru filme, emisiuni TV și sport.
Există puțin avantaj vizual în utilizarea eșantionării 4:4:4 pentru media. Acesta este motivul pentru care majoritatea camerelor video digitale și multe filme Blu-ray folosesc codificarea 4:2:0. Și pentru acele momente când ai nevoie exportați un videoclip din Premiere Pro pe computer, codecurile video populare, cum ar fi MPEG-1, MPEG-2 și H.261/263, acceptă și 4:2:0.
4:2:1 vs. 4:1:1 vs. 4:4:0
Alte scheme de eșantionare nu sunt utilizate pe scară largă, cum ar fi exemplele de mai jos.
- 4:2:1 este un mod de eșantionare oarecum învechit, cu rezoluția orizontală Cb jumătate din cea a lui Cr și un sfert din rezoluția Y orizontală.
- 4:1:1 înfrântă rezoluția cromatică și reduce la jumătate lățimea de bandă, ceea ce afectează calitatea vizuală. În timp ce unele formate video digitale, cum ar fi DV, DVCAM și DVCPRO, utilizează 4:1:1, acest mod de eșantionare nu are calitatea transmisiei.
- 4:4:0 înjumătăţeşte raportul de eşantionare pe verticală, dar îl menţine pe orizontală.
Subeșantionarea cromatică în text, aplicații și media
Diferite moduri de subeșantionare cromatică vizează cazuri de utilizare specifice.
Nimănui nu-i place să vadă artefacte de compresie pe conținut cu contrast ridicat, perfect pentru pixeli, cum ar fi textul deasupra unei culori plate. De aceea, computerele, telefoanele, tabletele și consolele de jocuri folosesc exclusiv eșantionarea 4:4:4. Codarea media cu 4:4:4 este exagerată - nu există nicio diferență vizuală vizibilă, iar dimensiunea fișierului trece prin acoperiș.
Cum se testează subeșantionarea cromatică
Cea mai simplă modalitate de a verifica subeșantionarea cromatică ar fi un card de testare digital încorporat în televizorul dvs., cunoscut și sub numele de „startup”. test” sau „model de testare”. Activarea acestei funcții în setările televizorului va scoate un set de modele și culoare calibrată baruri.
Barele colorate de pe televizor nu numai că vă permit să verificați dacă este utilizată subeșantionarea cromatică, ci și să vă asigurați că ieșirea este fidelă la culoare și ton, conform semnalului original.
Dacă nu găsiți această opțiune, Google „modele de testare pentru subeșantionarea cromatică” sau utilizați o imagine de test cromatică furnizată de RTINGS. Deschideți această imagine pe un computer sau vizualizați-o pe televizor. Asigurați-vă că setați scalarea la 100% înainte de a căuta artefacte caracteristice, cum ar fi marginile neclare ale textului, sângerarea culorilor și neclaritatea liniilor și a textului.
Dacă nu este prezent, televizorul dvs. utilizează modul de eșantionare 4:4:4 fără compresie.
Cum să alegeți cea mai bună subeșantionare Chroma
Înarmat cu toate aceste cunoștințe, ar trebui să aveți o înțelegere de bază a subeșantionării cromatice și a modului în care funcționează diferite moduri de compresie.
Ca regulă generală, cablurile dvs. HDMI ar trebui să accepte atât 4:2:0, cât și 4:2:2. Pentru a vă bucura de videoclipuri necomprimate 4:4:4 fără subeșantionare cromatică, veți avea nevoie de un cablu HDMI Ultra High-Speed cu o lățime de bandă stabilită în intervalul 18-48 Gbps.
Dacă conectați un computer, un set-top box sau o consolă de jocuri la un televizor, asigurați-vă că setați formatul video la YCbCr/YUV (nu vă faceți griji cu privire la neclaritatea textului în jocuri - motoarele grafice de astăzi țin cont de croma subeșantionare).
- LG: Accesați setările pentru imagine și porniți Culoare profundă HDMI ULTRA HD. Acum faceți clic pe Intrare butonul, alegeți Toate intrările, și alegeți portul pentru a utiliza acest mod.
- TLC: 4:4:4 ar trebui să fie activat în mod implicit atunci când conectați un computer. Dacă nu, atunci asigurați-vă că setați tipul de intrare la Calculator în interfața de setări.
- Samsung: Du-te la Setări meniu și faceți clic Setări expert sub Setări imagine antet. Acum derulați în jos la Culoare HDMI UHD în partea de jos a ecranului, alegeți intrarea care va folosi 4:4:4: și setați-o la PC modul.
- Sony: Deschis Setări și accesați meniul intrări externe, apoi alegeți Format îmbunătățit HDMI. De asemenea, trebuie să setați modul imagine la Grafică în setările imaginii.
- Vizio: Selectați intrarea dvs. în Afişa setările aplicației SmartCast. Acum alege Subeșantionarea culorilor HDMI, atribuiți-l la portul de intrare dorit, apoi setați-l la Calculator.
Pentru streamerii media, cum ar fi Apple TV, setați ieșirea semnalului HDMI la YCbCr în Setări.
Subeșantionarea Chroma contează la urma urmei
Înțelegerea modului în care funcționează subeșantionarea cromatică nu vă va ajuta doar să descifrați semnificația acelor abrevieri ciudate. imprimat lângă porturile I/O de pe spatele televizorului, dar alegeți și setarea corectă pentru o calitate optimă a imaginii.
Fără subeșantionarea cromatică, fluxurile video 4K s-ar bâlbâi și ai avea nevoie de tone de spațiu de stocare doar pentru a salva filme și imagini filmate cu telefonul tău.
