Počítače pracujú s farebnými priestormi RGB a miešajú červené, zelené a modré kombinácie na vykreslenie farieb na obrazovke. RGB však nie je vhodný na ukladanie a prenos, pretože obsahuje redundanciu.
Našťastie, ľudské vnímanie možno oklamať technikou známou ako chroma subsampling. Je to typ kompresie pre statické obrázky a video, ktorý zahodí niektoré farebné informácie bez zníženia vnímanej vizuálnej kvality.
Pomáha to znížiť veľkosť súboru a využitie šírky pásma.
Sledujte spolu s nami, ako funguje podvzorkovanie chromatickosti, ako rôzne režimy vzorkovania ovplyvňujú kvalitu obrazu a ako najlepšie nakonfigurovať svoje zariadenia.
Čo je to Chroma Subsampling? Čo to robí?
Ľudský vizuálny systém chápe zmeny vo farebných rozdieloch oveľa horšie ako jas. Chroma subvzorkovanie využíva túto skutočnosť znížením množstva farebných informácií v zdrojovom signáli, aby namiesto toho umožnilo viac údajov o jase. Inými slovami, farebné zložky sú vzorkované pri nižšom rozlíšení ako je jas.
Zníženie informácií o farbách umožňuje, aby sa video signál šíril efektívne cez káble HDMI s obmedzenou šírkou pásma a cez internet. Keďže vaše oko je oveľa menej citlivé na farby ako na jas, pri sledovaní obľúbených filmov nebudete vnímať zásadný rozdiel v kvalite.
Chroma subsampling sa používa aj pri kódovaní JPEG.
RGB vs. YUV vs. YCbCr
V digitálnom videu a fotografii sa zložka jasu - alebo luma - zvyčajne označuje Y. Údaje o farbe (nazývané chrominancia alebo jednoducho chroma) pozostávajú z dvoch rôznych zložiek: Cb (modrá projekcia) a Cr (červená projekcia). Ich kombinácia, známa ako YCbCr, je to, čo definuje farby, ktoré vidíte na obrazovke.
Zobrazovacie zariadenia, ako sú napríklad videokamery, používajú kompozitné analógové signály (YUV), ktoré možno digitálne zakódovať ako YCbCr. Pretože premietacie zariadenia majú radi Televízory a telefón vo vrecku sa namiesto toho zaoberajú RGB, pred zobrazením obrázkov konvertujú digitálny signál YCbCr späť do farebného priestoru RGB.
Bežné typy Chroma Subsampling
Farebný priestor YCbCr podporuje niekoľko schém podvzorkovania chromatickosti vyjadrených ako pomer A: B:C. A je horizontálna šírka vzorkovanej oblasti v pixeloch, B označuje počet farbonosných vzoriek (Cr, Cb) v prvom riadku a C označuje vertikálne vzorkovanie.
Napríklad schéma 4:2:2 definuje segment štyroch pixelov horizontálne v dvoch radoch. Vzorkuje štyri luma prvky a zmieša ich s dvoma chroma prvkami (jeden Cr a jeden Cb).
4:4:4, 4:2:2 a 4:2:0: Aký je rozdiel?
Nasledujú najbežnejšie kombinácie pre podvzorkovanie chromatickosti:
- 4:4:4 sa používa pre nekomprimovaný signál bez redukcie farieb. Získate plné horizontálne a vertikálne rozlíšenie farieb bez straty kvality. Je tu tiež 4:4:4:4, kde štvrtá štvorka je kanál transparentnosti.
- 4:2:2 má polovičnú farebnosť 4:4:4, čím znižuje horizontálne farebné rozlíšenie na polovicu v porovnaní s luma. Znižuje veľkosť súboru nekomprimovaného signálu o jednu tretinu s malými alebo žiadnymi kompresnými artefaktmi. Pomer 4:2:2 sa ako taký často používa v hrách a profesionálnych video formátoch, ako sú Digital Betacam, DVCPRO 50 a MPEG-2.
- 4:2:0 transportuje jednu štvrtinu vzoriek luma. Vzorkuje sa iba polovica pixelov v prvom riadku a druhý riadok sa zahodí. So vzorkovacou frekvenciou zníženou na polovicu horizontálne a vertikálne si 4:2:0 prakticky zachováva bezstratovú vizuálnu kvalitu. Tieto funkcie pomohli premeniť ho na priemyselný štandard pre filmy, televízne programy a šport.
Použitie vzorkovania 4:4:4 pre médiá má malú vizuálnu výhodu. To je dôvod, prečo väčšina digitálnych videokamier a mnoho Blu-ray filmov používa kódovanie 4:2:0. A na tie chvíle, keď to potrebujete exportovať video z Premiere Pro do počítača, populárne video kodeky ako MPEG-1, MPEG-2 a H.261/263 podporujú aj 4:2:0.
4:2:1 vs. 4:1:1 vs. 4:4:0
Iné schémy odberu vzoriek nie sú široko používané, ako napríklad príklady nižšie.
- 4:2:1 je trochu zastaraný režim vzorkovania s horizontálnym rozlíšením Cb polovičným v porovnaní s Cr a štvrtinovým rozlíšením horizontálneho Y.
- 4:1:1 štvrtina rozlíšenia chromatickosti a polovičná šírka pásma, čo ovplyvňuje vizuálnu kvalitu. Zatiaľ čo niektoré formáty digitálneho videa ako DV, DVCAM a DVCPRO používajú 4:1:1, tento režim vzorkovania nemá kvalitu vysielania.
- 4:4:0 zníži vzorkovací pomer vertikálne na polovicu, ale zachová ho horizontálne.
Chroma Subsampling v texte, aplikáciách a médiách
Rôzne režimy podvzorkovania chroma sa zameriavajú na špecifické prípady použitia.
Nikto nemá rád kompresné artefakty na vysokokontrastnom obsahu s dokonalými pixelmi, ako je napríklad text na plochej farbe. To je dôvod, prečo počítače, telefóny, tablety a herné konzoly používajú výlučne vzorkovanie 4:4:4. Kódovanie médií s pomerom strán 4:4:4 je prehnané – nie je viditeľný žiadny vizuálny rozdiel a veľkosť súboru presahuje strop.
Ako testovať Chroma Subsampling
Najjednoduchším spôsobom, ako skontrolovať podvzorkovanie chromatickosti, by bola digitálna testovacia karta zabudovaná do vášho televízora, známa aj ako „spustenie“. test" alebo "testovací vzor." Zapnutím tejto funkcie v nastaveniach televízora sa zobrazí sada vzorov a kalibrovaná farba bary.
Farebné pruhy na vašom televízore Umožní vám nielen skontrolovať, či sa používa podvzorkovanie chromatickosti, ale tiež zabezpečiť, že výstup zodpovedá farbe a tónu podľa pôvodného signálu.
Ak nemôžete nájsť túto možnosť, vyhľadajte v Googli „testovacie vzory podvzorkovania chromatickosti“ alebo použite testovací obrázok chromatickosti poskytnutý RTINGS. Otvorte tento obrázok na počítači alebo si ho pozrite na televízore. Pred hľadaním charakteristických artefaktov, ako sú neostré okraje textu, spadávanie farieb a rozmazanie čiar a textu, nezabudnite nastaviť mierku na 100 %.
Ak nie sú k dispozícii žiadne, váš televízor používa režim vzorkovania bez kompresie 4:4:4.
Ako si vybrať najlepšie Chroma Subvzorkovanie
Vyzbrojení všetkými týmito znalosťami by ste mali mať základné znalosti o farebnom podvzorkovaní a o tom, ako fungujú rôzne režimy kompresie.
Vo všeobecnosti by vaše káble HDMI mali podporovať 4:2:0 aj 4:2:2. Ak si chcete vychutnať nekomprimované video 4:4:4 bez podvzorkovania chromatickosti, budete potrebovať ultra vysokorýchlostný kábel HDMI s uvedenou šírkou pásma v rozsahu 18 – 48 Gb/s.
Ak k televízoru pripájate počítač, set-top box alebo hernú konzolu, nezabudnite nastaviť formát videa na YCbCr/YUV (nerobte si starosti s neostrosťou textu v hrách – dnešné grafické motory zodpovedajú za farebnosť podvzorkovanie).
- LG: Prejdite do nastavení obrazu a zapnite ho HDMI ULTRA HD hlboké farby. Teraz kliknite na Vstup tlačidlo, vyberte Všetky vstupya vyberte port na použitie tohto režimu.
- TLC: 4:4:4 by malo byť predvolene povolené, keď pripojíte počítač. Ak nie, potom nezabudnite nastaviť typ vstupu na Počítač v rozhraní nastavení.
- Samsung: Choďte na nastavenie menu a kliknite Expertné nastavenia pod Nastavenia obrazu hlavička. Teraz prejdite nadol na Farba HDMI UHD v spodnej časti obrazovky vyberte vstup, ktorý bude používať 4:4:4: a nastavte ho na PC režim.
- Sony: OTVORENÉ nastavenie a prejdite do ponuky externých vstupov a potom vyberte Rozšírený formát HDMI. Musíte tiež nastaviť režim obrazu na Grafika v nastaveniach obrazu.
- Vizio: Vyberte svoj vstup v Displej nastavenia aplikácie SmartCast. Teraz si vyberte HDMI podvzorkovanie farieb, priraďte ho k požadovanému vstupnému portu a potom ho nastavte na Počítač.
Pre streamery médií, ako je Apple TV, nastavte výstup signálu HDMI na YCbCr v Nastaveniach.
Chroma Subvzorkovanie je predsa dôležité
Pochopenie toho, ako funguje podvzorkovanie chroma, vám nepomôže len rozlúštiť význam týchto podivných skratiek vytlačené vedľa vstupno-výstupných portov na zadnej strane televízora, ale tiež zvoliť správne nastavenie pre optimálnu kvalitu obrazu.
Bez podvzorkovania chromatickosti by sa toky videa v rozlíšení 4K zadrhávali a na ukladanie filmov a obrázkov nasnímaných telefónom by ste potrebovali veľa úložného priestoru.
