Što je boja 4: 4: 4, 4: 2: 2 i 4: 2: 0 ili podsustav

Moguće je da ste u jednom trenutku čuli za pojmove svjetlost i sjaj, iako niste točno razumjeli što ti pojmovi znače ili koje su njihove specifične funkcije. Oba se termina koriste i kada je potrebno podsklopljenje ili podsklopljenje boje.

Kad se čitaju znamenke od 4: 4: 4, 4: 2: 2 i 4: 2: 0, to znači da se putem ovih notacija izražava video formula koja se odnosi na kromosko subampliranje (koja se također naziva i kromosansko podsuplingiranje)., Te kombinacije brojeva mogu se naći na fotografijama i videozapisima, pa je zato potrebno znati za što se odnose.

Prije analize ovih oznaka, potrebno je uzeti u obzir da i sadržaj na fotografijama i u videozapisima usporava njihovu distribuciju, povezano s ograničenjima koje nudi širokopojasna mreža.

U ovom se scenariju, a radi postizanja veće kompresije i brzine prijenosa u audiovizualnom sadržaju, upotrebljava podskampanje boja, koja se široko koristi u različitim formatima sadržaja, kao što su Blu-ray diskovi i usluge streaminga.

Sadržaj indeks

Što je krom subampling ili subampling?

Kromatsko podskupljanje (subampling u boji) je tehnika kojom se informacije o boji sadržane u signalu komprimiraju kako bi pogodovale informacijama sadržanim u osvjetljenju. Na ovaj se način smanjuje propusnost, ali bez utjecaja na kvalitetu ove komprimirane slike.

Prije nekoliko godina, uvođenjem digitalnog videa videozapisi su itekako vagali što otežava prijenos i pohranjivanje. Pokušavajući naći rješenje ovih problema s veličinom, stiglo je podsklopljenje boja.

Ako istražimo sastav svih digitalnih videozapisa, pronaći ćemo dvije glavne komponente koje nazivamo osvjetljenjem i sjajem.

Prvi pojam, za koji znamo i svjetlinu ili kontrast, obuhvaća sve razlike koje vidimo u najmračnijim i najsvjetlijim područjima videozapisa.

Sa svoje strane, boja je komponenta zasićenosti boje videozapisa. Budući da vizija ljudskog bića ima više osjetljivosti na kontrast (svjetlinu) nego na zasićenost boja (kromiranost), odlučeno je da postoji dio videozapisa koji se može komprimirati bez utjecaja na njegovu kvalitetu.

Zbog toga je za lakše upravljanje digitalnim videozapisima primijenjena tehnika kompresije. To znači da se pravi video signal u boji (4: 4: 4) u kojem nalazimo sve informacije crvene, zelene i plave boje u svakom pikselu, a to će biti komprimirano ako se primijeni kromatska podsklopka, čineći ga prijenos je lakši i zahtijeva manju širinu pojasa kad je boja već uklonjena.

Jednom kada se slika komprimira, kvaliteta crno-bijele neće biti manja od kvalitete boja, jer, kao što je naznačeno, ljudski vid ima manju sposobnost usvajanja kromatičnosti. Na ovaj će način videozapis nakon podsampoliranja imati više svjetline od informacija o kromiranosti.

Ovim je moguće održavati kvalitetu slike uz značajno smanjenje njegove veličine do 50%. U nekim formatima poput YUV, količina osvjetljenja doseže tek trećinu ukupne količine, tako da postoji široka marža za smanjenje kromatičnosti i na taj način postizanje veće kompresije.

Uzimajući u obzir da postoje određena ograničenja brzina koje čine široki opseg interneta i HDMI-a, na primjer, ovom kompresijom se postiže da se digitalni video može prenositi s većom učinkovitošću.

Oba CRT monitora, LCD-a i uređaji povezani s punjenjem (CCD-ovi) koriste komponente za snimanje crvene, zelene i plave boje. Međutim, u digitalnom videu razlikuje se luma i krom samo radi kompresije i olakšavanja prijenosa.

Postoji nekoliko metoda podskupine kromatike koje koriste različite oznake koje ćemo ukratko objasniti, napominjući da je prvi broj za lumu, a drugi i treći broj za krom.

Metode podskupiniranja / podskupiniranja u boji

4: 4: 4

Ovo je puna i originalna rezolucija, u kojoj nema nikakve kompresije, pri čemu prvi broj označava osvjetljenje (4) i sljedeća dva broja (4: 4) koja se koriste za komponente Cb i Cr chroma. 4: 4: 4 obično se koristi za RGB slike, iako se koristi i za YCbCr prostor u boji.

4: 2: 2

U prvom izdanju vidimo potpunu razlučivost lume, dok za kromiranost vidimo pola rezolucije. Ova notacija je standard u slikama i ima kompresiju koja ne utječe na kvalitetu slike. Koristi se, između ostalog, za DVCpro50 i Betacam Digital video formate.

4: 1: 1

Opet imamo lumu pune razlučivosti, dok sada imamo još manje bojenosti - samo četvrtinu. Ovo je shema subampliranja koju koriste NTSC DV i PAL DVCPro formati.

4: 2: 0

Ovaj zapis označava da je razlučivost lume potpuna (4), dok ima polovinu rezolucije u vertikalnom i vodoravnom smjeru za krom komponente. Zapravo 4: 2: 0 prilično je teško uzorkovanje boja koje uključuje puno varijacija s obzirom na to da li je video isprepleten ili progresivan ili ga koristi MPEG2 ili PAL DV.

S ovim uzorkovanjem 4: 2: 0, dobivate 1/4 razlučivost boja, baš kao i 4: 1: 1 uzorkovanje. Međutim, u prvom slučaju boja je komprimirana vodoravno i okomito, dok je u drugom zapisu kompresija vodoravna.

1920 x 1080 podskupina u boji

Analogni HDTV pratio je digitalni HDTV, višu tehnologiju i razlučivost. Međutim, to je također predstavljalo veliki izazov za inženjere, jer su oni morali stvoriti oblik koji će omogućiti da se ova nova tehnologija koristi u tadašnjim sustavima, uglavnom PAL i NTSC.

Stoga su svi napori trebali biti usmjereni na omogućavanje kompatibilnosti između PAL-a i NTSC-a. Novi HDTV standard morao je biti kompatibilan i za PAL i za NTSC, među glavnim značajkama.

Varijacije koje je ovaj standard pretrpio tijekom godina bile su brojne, sve dok konačno nije postavljen na 1125 okomite linije, pri čemu je 1080 bilo posvećeno isključivo slici. Tada je maksimalna brzina za 1080 iznosila 29, 97 fps (NTSC), dok je za 720 bila 59, 94 fps (NTSC).

Ovo su neke od najčešće korištenih vrijednosti kromatskog podskupina u različitim popularnim digitalnim video formatima:

• HDCAM: 3: 1: 1NTSC: 4: 1: 1PAL, DV, DVCAM, HDTV: 4: 2: 0Internet video: 4: 2: 0HDTV Kvaliteta prijenosa: 4: 2: 2 Nekomprimirano (potpune informacije): 4: 4: 4: 4

Je li podskupina 3: 1: 1 bolja od 4: 2: 2?

U starom HDCAM formatu od 1080p korišteno je 3: 1: 1, dok je rezolucija 720p imala i još uvijek ima 4 podskupine 2: 2. Ali koji od njih je bio najbolji?

Ako se samo temeljimo na podacima, to je jednostavan odgovor: 4: 2: 2 je dvaput 3: 1: 1 u smislu uzorkovanja boja, tako da bismo mogli jasno reći da je najbolje u ovom slučaju 4: 2: 2.

Međutim, to ne može biti apsolutni odgovor, jer veličina slike nije uzeta u obzir u 4 × 4 notaciji uzorkovanja boja.

Pa koji je od tih zapisa bolji? Slika koja sadrži puno informacija o boji ili drugu s manje podataka, ali s boljom uzorkom boje? Ne postoji jasan odgovor.

Namjera ove analize bila je da vidimo da slika ima mnogo više informacija i složenosti kao pozadine od onoga što se površno vidi.

Naravno, uvijek imajući na umu da koristimo uzorak slike u 4: 4: 4, jer je ovo potpuna notacija u kojoj se dobiva najbolja učestalost uzorkovanja.

Podbroj 4: 4: 4 vs 4: 2: 2 vs 4: 2: 0

Broj 4, koji je prvi broj s lijeve strane, označava veličinu uzorka.

Što se tiče dva broja koja tome prethode, povezana su s podacima o boji. One ovise o prvom broju (4) i odgovorne su za definiranje horizontalnog i vertikalnog uzorkovanja.

Slika s komponentom boja 4: 4: 4: 4 uopće nije komprimirana, što znači da nije bila uzorana u uzorku i stoga u potpunosti sadrži podatke o osvjetljenju i boji.

Analizirajući matricu od četiri po dva piksela, vidimo da 4: 2: 2 sadrži polovicu kroma koju nalazimo u signalu 4: 4: 4, dok analizirajući matricu 4: 2: 0 vidimo da sadrži još manje: samo informativna soba u boji.

Vodoravna stopa uzorkovanja na signalu 4: 2: 2 bit će samo polovina (2), dok će njeno vertikalno uzorkovanje biti potpuno (4). Suprotno tome, u signalu od 4: 2: 0 postoji samo uzorkovanje boja u polovici piksela u prvom redu, potpuno zanemarivši piksele u drugom redu signala.

Izračunavanje veličine podataka o podskupini

Postoji prilično jednostavan izračun s kojim možemo točno znati koliko se podataka izgubi nakon pod uzorkovanjem boje. Izračun je sljedeći:

Kao što smo već naveli, maksimalna kvaliteta za uzorak je 4 + 4 + 4 = 12

To znači da je slika s punom bojom 4: 4: 4 = 4 + 4 + 4 = 12, gdje nalazimo 100% kvalitetu, bez kompresije. Od ovog trenutka, kvaliteta uzorka može varirati na sljedeći način:

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

Stoga, ako je signal pune boje 4: 4: 4 veličine 24 MB, to znači da će signal 4: 2: 2 biti veličine oko 16 MB, dok je signal 4: 2: 0 signal Bit će veličine 12 MB, a signal 3: 1: 1 bit će 10 MB.

S ovim već možemo shvatiti zašto je kromatsko podskupljanje toliko važno i nastavlja postojati. Za sektore poput interneta i televizije to je izuzetno važno jer smanjuje veličinu datoteka i stoga zahtijeva manje resursa propusne širine.

Zaključak o podskupini

Pomoću kromatskog podsampoliranja možemo komprimirati datoteku slike da bismo na taj način smanjili njezinu veličinu. Ovim se postiže da je za prijenos potrebno manje propusne širine, a da se pri tome ne izgubi kvaliteta slike golim okom. To znači da nakon podskupiniranja ili podskupini boja ne vide se veće nesavršenosti vizualno.

Trenutno je uzorak 4: 2: 0 ključan za platforme audiovizualnog sadržaja, pa bez ove tehnike kompresije sigurno bi bilo puno teže i skuplje pristupiti uslugama poput 4K sadržaja Amazona i Netflixa.

Izvor Wikipedije