Kakšna je barva 4: 4: 4, 4: 2: 2 in 4: 2: 0 ali podsklopčna

Možno je, da ste v nekem trenutku slišali za izraza svetilnost in barvnost, čeprav še niste natančno razumeli, kaj ti koncepti pomenijo in kakšne so bile njihove posebne funkcije. Oba izraza se uporabljata tudi, kadar je potrebno podvključitev ali podvključitev barve.

Ko se preberejo številčne množice 4: 4: 4, 4: 2: 2 in 4: 2: 0, to pomeni, da se s temi notacijami izrazi video formula, povezana s kromovo podzmogljivostjo (imenovano tudi krominance subampling).. Te številčne kombinacije najdemo na fotografijah in videoposnetkih, zato je treba vedeti, za kaj gre.

Pred analizo teh zapisov je treba upoštevati, da vsebina na fotografijah in v videoposnetkih povzroči upočasnitev njihove distribucije, kar je povezano z omejitvami, ki jih ponuja širokopasovna povezava.

V tem scenariju in za doseganje večje kompresije in hitrosti prenosa v avdiovizualnih vsebinah se uporablja podosvetlenje kromiranosti, ki se pogosto uporablja v različnih formatih vsebine, kot so Blu-ray diski in storitve pretakanja.

Kazalo vsebine

Kaj je kromos subampling ali subampling?

Kromatsko podskupiranje (barvno podopletanje) je tehnika, s katero se informacije o barvi, ki jih vsebuje signal, stisnejo v prid informacijam, ki jih vsebuje svetilnost. Na ta način se zmanjša pasovna širina, vendar brez vpliva na kakovost te stisnjene slike.

Pred nekaj leti so z uvedbo digitalnega videa videoposnetki močno tehtali, zato jih je težko prenesti in shraniti. Poskušali najti rešitev za te težave z velikostjo, je prišlo do podzmogljivosti kromiranosti.

Če bomo raziskali sestavo vseh digitalnih videoposnetkov, bomo našli dve glavni komponenti, ki ji rečemo svetilnost in barvnost.

Prvi izraz, ki ga poznamo tudi svetlost ali kontrast, zajema vse razlike, ki jih vidimo v najtemnejših in najlažjih območjih v videoposnetku.

Barva je sestavina barvne nasičenosti videoposnetka. Ker je vid človeka bolj občutljiv za kontrast (svetilnost) kot za nasičenost barve (barvnost), je bilo odločeno, da obstaja del videoposnetka, ki ga je mogoče stisniti, ne da bi to vplivalo na njegovo kakovost.

Zato je bila za lažje upravljanje digitalnega videa uporabljena tehnika stiskanja. To pomeni, da se pravi barvni video signal (4: 4: 4), v katerem najdemo vse informacije rdeče, zelene in modre barve v vsakem slikovnem piku, stisne, če uporabimo kromatsko podzmogljivost prenos je lažji in zahteva manj pasovne širine, ko je barva že odstranjena.

Ko je slika stisnjena, kakovost črno-bele ne bo manjša od kakovosti barv, saj ima človeški vid, kot je navedeno, manjše zmožnosti za uskladitev barvnosti. Na ta način bo videoposnetek po podsampoliranju imel več svetilnosti kot informacije o barvnosti.

S tem je mogoče ohraniti kakovost slike, hkrati pa znatno zmanjšati njegovo velikost do 50%. V nekaterih oblikah, kot je YUV, količina svetilnosti doseže le tretjino celotne količine, zato obstaja široka meja za zmanjšanje barvnosti in s tem doseganje večje kompresije.

Ob upoštevanju, da obstajajo določene omejitve hitrosti, ki predstavljajo široke pasove interneta in HDMI, na primer s tem stiskanjem dosežemo, da se digitalni video lahko prenaša z večjo učinkovitostjo.

Tako CRT monitorji, LCD-ji in naprave, povezane s polnjenjem (CCD-ji), uporabljajo komponente za zajem rdeče, zelene in modre barve. Vendar pa se v digitalnem videoposnetku loči med lumo in chromo, samo da bi lahko stisnili in olajšali prenos.

Obstaja več načinov za podzmogljivost kroma, ki uporabljajo različne zapise, ki jih bomo na kratko pojasnili, pri čemer je treba omeniti, da je prvo število za lume, drugo in tretje pa za krom.

Barvni načini podsklopitve / podsklopčenja

4: 4: 4

To je popolna in izvirna ločljivost, v kateri ni stiskanja, pri čemer prva številka označuje svetilnost (4) in naslednji dve številki (4: 4), uporabljeni za komponente Croma in Cr chroma. 4: 4: 4 se običajno uporablja za slike RGB, čeprav se uporablja tudi za barvni prostor YCbCr.

4: 2: 2

V prvi številki vidimo celotno ločljivost lume, medtem ko vidimo polovično ločljivost za barvnost. Ta zapis je standard v slikah in ima stiskanje, ki ne vpliva na kakovost slike. Med drugim se uporablja za video formate DVCpro50 in Betacam Digital.

4: 1: 1

Spet imamo lume s polno ločljivostjo, medtem ko imamo zdaj še manj barvnosti - le četrtino. To je shema podvzorčenja, ki jo uporabljata formata NTSC DV in PAL DVCPro.

4: 2: 0

Ta zapis označuje, da je ločljivost lume popolna (4), medtem ko ima polovična ločljivost v navpični in vodoravni smeri za krom komponente. Pravzaprav je 4: 2: 0 precej težko barvno vzorčenje, ki vključuje veliko različic glede na to, ali je video prepleten ali progresiven ali če ga uporabljata MPEG2 ali PAL DV.

S tem vzorčenjem 4: 2: 0 dobite 1/4 barvne ločljivosti, tako kot vzorčenje 4: 1: 1. Vendar je v prvem primeru barva stisnjena vodoravno in navpično, v drugem pa je stiskanje vodoravno.

1920 x 1080 barvno podvzorčenje

Analogni HDTV je sledil digitalni HDTV, tehnologija višje kakovosti in ločljivosti. Vendar je to prineslo tudi velik izziv za inženirje, saj so morali ustvariti obliko, ki je omogočila uporabo te nove tehnologije v takratnih sistemih, predvsem PAL in NTSC.

Zato je bilo treba vsa prizadevanja usmeriti v omogočanje združljivosti med PAL in NTSC. Novi standard HDTV je moral biti med glavnimi lastnostmi združljiv za PAL in NTSC.

Razlike, ki jih je ta standard trpel skozi leta, so bile številne, vse dokler ni bil končno postavljen na 1125 navpičnih črtah, od tega je bilo 1080 namenjenih izključno sliki. Takrat je bila najvišja hitrost 1080 29, 97 fps (NTSC), medtem ko je bila za 720 59, 94 fps (NTSC).

To je nekaj najpogosteje uporabljenih vrednosti kromatskega podsklopčenja v različnih priljubljenih digitalnih video formatih:

• HDCAM: 3: 1: 1NTSC: 4: 1: 1PAL, DV, DVCAM, HDTV: 4: 2: 0Internet video: 4: 2: 0HDTV Kakovost prenosa: 4: 2: 2 Nekomprimirano (popolne informacije): 4: 4: 4: 4

Je podvzorčenje 3: 1: 1 boljše od 4: 2: 2?

V starem formatu HDCAM 1080p je bil uporabljen 3: 1: 1, medtem ko je ločljivost 720p imela in še vedno ima podzmogljivost 4: 2: 2. Toda kateri od teh je bil najboljši?

Če se zanašamo le na podatke, je preprost odgovor: 4: 2: 2 je dvakrat 3: 1: 1 glede barvnega vzorčenja, zato bi lahko jasno navedli, da je v tem primeru najboljše 4: 2: 2.

Vendar to ne more biti absolutni odgovor, saj velikost slike ni upoštevana pri 4 × 4 zapisih barvnega vzorčenja.

Kateri od teh zapisov je torej boljši? Slika, ki vsebuje veliko barvnih informacij ali drugo z manj informacijami, vendar z boljšo vzorčno barvo? Ni jasnega odgovora.

Namen te analize je bil, da vidimo, da ima podoba veliko več informacij in zapletenosti kot ozadje kot tisto, kar je videti površno.

Seveda vedno upoštevamo, da uporabimo vzorec slike pri 4: 4: 4, saj je to popolna notacija, v kateri dobimo najboljšo frekvenco vzorčenja.

Zbroj 4: 4: 4 proti 4: 2: 2 proti 4: 2: 0

Številka 4, ki je prva številka z leve, označuje velikost vzorca.

Kar zadeva dve številki, ki sta pred tem, sta povezani s podatki o barvi. Te so odvisne od prve številke (4) in so odgovorne za določitev horizontalnega in navpičnega vzorčenja.

Slika z barvno komponento 4: 4: 4: 4 sploh ni stisnjena, kar pomeni, da ni bila podvzeta in zato v celoti vsebuje podatke o svetilnosti in barvah.

Če analiziramo matrico s štirimi pikami, vidimo, da 4: 2: 2 vsebuje polovico kroma, ki jo najdemo v signalu 4: 4: 4, medtem ko analiziramo matrico 4: 2: 0, vidimo, da vsebuje še manj: samo barvna informacijska soba.

Vodoravna stopnja vzorčenja na signalu 4: 2: 2 bo le polovica (2), medtem ko bo njeno navpično vzorčenje polno (4). Nasprotno pa v signalu 4: 2: 0 vzorčenje barv poteka le na polovici slikovnih pik v prvi vrstici, pri čemer se pike v drugi vrstici signala popolnoma ignorirajo.

Izračun velikosti podatkov o podvrsteh

Obstaja dokaj preprost izračun, s katerim lahko natančno vemo, koliko informacij se izgubi po podvzorčenem barvanju. Izračun je naslednji:

Kot smo že navedli, je najvišja kakovost za vzorec 4 + 4 + 4 = 12

To pomeni, da je slika s polno barvo 4: 4: 4 = 4 + 4 + 4 = 12, kjer najdemo 100% kakovost, brez stiskanja. Od tega trenutka dalje se lahko kakovost vzorca spreminja na naslednji način:

• 4: 2: 2 = 4 + 2 + 2 = 8, kar je 66, 7% od 4: 4: 4 (12) 4: 2: 0 = 4 + 2 + 0 = 6, kar je 50% 4: 4: 4 (12) 4: 1: 1 = 4 + 1 + 1 = 6, kar je 50% 4: 4: 4 (12) 3: 1: 1 = 3 + 1 + 1 = 5, kar je 42% 4: 4: 4 (12)

Če je torej polnobarvni signal 4: 4: 4 velikosti 24 MB, pomeni, da bo signal 4: 2: 2 velikosti približno 16 MB, medtem ko signal 4: 2: 0 Velikost bo 12 MB, signal 3: 1: 1 pa 10 MB.

S tem že lahko razberemo, zakaj je kromatsko podskladanje tako pomembno in še vedno obstaja. Za sektorje, kot sta internet in televizija, je to nujno, saj zmanjšuje velikost datotek in zato zahteva manj virov pasovne širine.

Sklep o podvključitvi

S kromatskim podsklopčenjem lahko stisnemo slikovno datoteko, da na ta način zmanjšamo njeno velikost. S tem je doseženo, da je za njegovo prenašanje potrebno manj pasovne širine, ne da bi s prostim očesom izgubili kakovost slike. To pomeni, da po barvni podskupini ali podsklopitvi niso vidne nobene večje nepopolnosti.

Trenutno je vzorec 4: 2: 0 bistven za platforme avdiovizualne vsebine, zato bi brez te tehnike stiskanja zagotovo bil veliko težji in dražji dostop do storitev, kot sta 4K vsebina Amazon in Netflix.

Vir Wikipedije