A számítógépek az RGB színterekkel foglalkoznak, vörös, zöld és kék kombinációkat keverve a képernyőn megjelenő színek megjelenítéséhez. Az RGB azonban nem alkalmas tárolásra és átvitelre, mivel redundanciát hordoz.
Szerencsére az emberi észlelés megtéveszthető a chroma subsampling néven ismert technikával. Ez egyfajta tömörítés az állóképekhez és a videókhoz, amely eldob bizonyos színinformációkat anélkül, hogy rontaná az észlelt vizuális minőséget.
Ez segít csökkenteni a fájlméretet és a sávszélesség-használatot.
Kövessen velünk, hogy megtudja, hogyan működik a chroma subsampling, hogyan befolyásolják a különböző mintavételi módok a képminőséget, és hogyan konfigurálhatja a legjobban eszközeit.
Mi az a Chroma Subsampling? Mit csinal?
Az emberi vizuális rendszer sokkal kevésbé ismeri a színkülönbségek változásait, mint a fényerőt. A Chroma almintavétel kihasználja ezt a tényt azáltal, hogy csökkenti a színinformáció mennyiségét a forrásjelben, hogy ehelyett több fényerőadatot biztosítson. Más szóval, a színösszetevők mintavételezése a fényerőnél kisebb felbontásban történik.
A színinformációk csökkentése lehetővé teszi a videojel hatékony továbbítását korlátozott sávszélességű HDMI-kábeleken és az interneten keresztül. Mivel a szeme sokkal kevésbé érzékeny a színekre, mint a fényerőre, kedvenc filmjei lejátszása közben nem fog jelentős minőségbeli különbséget észlelni.
A Chroma almintavételt a JPEG kódolásban is használják.
RGB vs. YUV vs. YCbCr
A digitális videóban és fényképezésben a fényerő-összetevőt – vagy lumát – általában Y-vel jelölik. A színadatok (ezt krominanciának vagy egyszerűen színmértéknek nevezik) két különböző összetevőből állnak: Cb (kék vetítés) és Cr (vörös vetítés). Az YCbCr néven ismert kombinációjuk határozza meg a képernyőn látható színeket.
A képalkotó eszközök, például a videokamerák kompozit analóg jeleket (YUV) használnak, amelyek YCbCr-ként digitálisan kódolhatók. Mivel a vetítőeszközök, mint A TV-k és a zsebben lévő telefonok ehelyett RGB-vel foglalkoznak, a digitális YCbCr jelet visszaalakítják az RGB színtérbe a képek megjelenítése előtt.
A chroma részmintavétel általános típusai
Az YCbCr színtér számos színárnyalat-almintavételi sémát támogat, amelyek A: B:C arányban vannak kifejezve. A a mintavételezett tartomány vízszintes szélessége pixelben, B a színminták (Cr, Cb) száma az első sorban, C pedig a függőleges mintavétel.
Például a 4:2:2 séma négy pixelből álló szegmenst határoz meg vízszintesen két sorban. Négy luma elemet vesz mintát, és összekeveri őket két chroma elemmel (egy Cr és egy Cb).
4:4:4, 4:2:2 és 4:2:0: Mi a különbség?
A következők a leggyakoribb kombinációk a színárnyalat-almintavételhez:
- 4:4:4 tömörítetlen jelhez használják színcsökkentés nélkül. Teljes vízszintes és függőleges színfelbontást kap, minőségromlás nélkül. Van még 4:4:4:4, ahol a negyedik négy egy átlátszó csatorna.
- 4:2:2 fele 4:4:4 színarányú, így a vízszintes színfelbontás felére csökken a lumához képest. Egyharmadára csökkenti a tömörítetlen jel fájlméretét, kevés vagy semmilyen tömörítési műtermék nélkül. Mint ilyen, a 4:2:2-t gyakran használják játék- és professzionális videóformátumokban, mint például a Digital Betacam, a DVCPRO 50 és az MPEG-2.
- 4:2:0 a lumaminták egynegyedét szállítja. Az első sor képpontjainak csak a felét veszi a minta, a második sort pedig eldobja. A vízszintesen és függőlegesen felére csökkentett mintavételezési arány 4:2:0 gyakorlatilag megőrzi a veszteségmentes vizuális minőséget. Ezek a funkciók hozzájárultak ahhoz, hogy a filmek, TV-műsorok és sportok ipari szabványává váljanak.
A 4:4:4 arányú mintavételezésnek kevés vizuális előnye van a médiához. Ez az oka annak, hogy a legtöbb digitális videokamera és sok Blu-ray film 4:2:0 kódolást használ. És azokra az időkre, amikor szükség van rá exportáljon videót a Premiere Pro programból a számítógépére, a népszerű videokodekek, mint például az MPEG-1, MPEG-2 és a H.261/263, mind támogatják a 4:2:0-t is.
4:2:1 vs. 4:1:1 vs. 4:4:0
Más mintavételi sémákat nem használnak széles körben, például az alábbi példákat.
- 4:2:1 egy kissé elavult mintavételezési mód, amelynek vízszintes Cb felbontása fele a Cr-nek és negyede a vízszintes Y felbontásnak.
- 4:1:1 negyedére csökkenti a színfelbontást és felére csökkenti a sávszélességet, ami befolyásolja a vizuális minőséget. Míg egyes digitális videoformátumok, például a DV, a DVCAM és a DVCPRO 4:1:1 arányt használnak, ez a mintavételi mód nem sugárzott minőségű.
- 4:4:0 függőlegesen felére csökkenti a mintavételi arányt, de vízszintesen megtartja.
Chroma almintavétel a szövegben, az alkalmazásokban és a médiában
A különböző színárnyalat-almintavételi módok konkrét felhasználási eseteket céloznak meg.
Senki sem szereti, ha tömörítési műtermékeket lát a nagy kontrasztú, pixel-tökéletes tartalmakon, például egy lapos színű szövegen. Ezért a számítógépek, telefonok, táblagépek és játékkonzolok kizárólag a 4:4:4 mintavételezést használják. A média 4:4:4 arányú kódolása túlzás – nincs észrevehető vizuális különbség, és a fájlméret átmegy.
Hogyan teszteljük a Chroma almintavételt
A színminta-almintavétel ellenőrzésének legegyszerűbb módja a TV-be épített digitális tesztkártya, más néven "indítási teszt” vagy „tesztminta”. Ha bekapcsolja ezt a funkciót a TV-készülék beállításaiban, a kimenet egy sor mintát és kalibrált színt jelenít meg bárok.
Színes sávok a TV-n nem csak annak ellenőrzését teszi lehetővé, hogy a színárnyalat almintavételezést használták-e, hanem azt is, hogy a kimenet szín- és tónushű legyen az eredeti jelnek megfelelően.
Ha nem találja ezt a lehetőséget, keresse meg a Google "chroma subsampling test patterns"-t, vagy használjon egy színmérés tesztképet, amelyet RINGS. Nyissa meg ezt a képet számítógépen, vagy nézze meg a TV-n. Ügyeljen arra, hogy a méretezést 100%-ra állítsa, mielőtt olyan jellegzetes műtermékeket keresne, mint például a homályos szövegélek, a színek elmosódása, valamint a vonalak és a szöveg elmosódása.
Ha egyik sem található, a TV-készülék a tömörítés nélküli 4:4:4 mintavételi módot használja.
Hogyan válasszuk ki a legjobb Chroma almintavételt
Mindezen ismeretek birtokában alapvető ismeretekkel kell rendelkeznie a színárnyalat-almintavételről és a különböző tömörítési módok működéséről.
Ökölszabályként a HDMI-kábeleknek támogatniuk kell a 4:2:0 és a 4:2:2 arányt. Ahhoz, hogy tömörítetlen, 4:4:4 arányú videót élvezhess kroma-almintavétel nélkül, szüksége lesz egy HDMI Ultra High-Speed kábelre, amelynek sávszélessége a 18-48 Gbps tartományban van.
Ha számítógépet, set-top boxot vagy játékkonzolt csatlakoztat egy tévéhez, ügyeljen arra, hogy a videó formátumot YCbCr/YUV (ne aggódj a játékok elmosódott szövege miatt – a mai grafikus motorok figyelembe veszik a chromát részmintavétel).
- LG: Menjen a képbeállításokhoz, és kapcsolja be HDMI ULTRA HD mély színek. Most kattintson a Bemenet gombot, válasszon Minden bemenet, és válassza ki a portot az üzemmód használatához.
- TLC: A 4:4:4 beállítást alapértelmezés szerint engedélyezni kell, amikor számítógépet csatlakoztat. Ha nem, akkor feltétlenül állítsa be a bemenet típusát Számítógép a beállítások felületén.
- Samsung: Menj a Beállítások menüt, és kattintson Szakértői beállítások valami alatt Képbeállítások fejléc. Most görgessen le a ponthoz HDMI UHD szín a képernyő alján válassza ki a 4:4:4: arányt használó bemenetet, és állítsa be PC mód.
- Sony: Nyisd ki Beállítások és lépjen a külső bemenetek menübe, majd válassza a lehetőséget HDMI továbbfejlesztett formátum. A képmódot is be kell állítani Grafika a képbeállításokban.
- Vizio: Válassza ki a bevitelt a Kijelző a SmartCast alkalmazás beállításait. Most válassz HDMI szín almintavételezés, rendelje hozzá a kívánt bemeneti porthoz, majd állítsa be Számítógép.
Az Apple TV-hez hasonló médiastreamelők esetén állítsa a HDMI jelkimenetet a következőre YCbCr a Beállításokban.
A chroma almintavétel végül is számít
A chroma almintavétel működésének megértése nem csak segít megfejteni a furcsa rövidítések jelentését a TV-készülék hátulján található I/O portok mellé nyomtatva, hanem válassza ki a megfelelő beállítást az optimális képminőség érdekében.
A chroma al-mintavételezés nélkül a 4K-s videofolyamok akadoznának, és rengeteg tárhelyre lenne szüksége, csak a telefonnal készített filmek és képek mentéséhez.
