Tietokoneet käsittelevät RGB-väriavaruuksia sekoittaen punaisen, vihreän ja sinisen yhdistelmiä näytöllä näkyvien värien tuottamiseksi. Mutta RGB ei sovellu tallennukseen ja lähetykseen, koska siinä on redundanssia.
Onneksi ihmisen käsitys voidaan huijata tekniikalla, joka tunnetaan nimellä chroma subsampling. Se on still-kuvien ja videoiden pakkaustyyppi, joka hylkää osan väritiedoista heikentämättä havaittua visuaalista laatua.
Tämä auttaa vähentämään tiedostokokoa ja kaistanleveyden käyttöä.
Seuraa meitä, niin saat tietää, kuinka värin alinäytteenotto toimii, miten eri näytteenottotilat vaikuttavat kuvanlaatuun ja miten laitteesi määritetään parhaiten.
Mikä on Chroma Subsampling? Mitä se tekee?
Ihmisen visuaalinen järjestelmä ymmärtää värierojen muutoksia paljon huonommin kuin kirkkauden. Chroma-alinäytteenotto hyödyntää tätä tosiasiaa vähentämällä väriinformaation määrää lähdesignaalissa sallien sen sijaan enemmän luminanssidataa. Toisin sanoen värikomponentit otetaan näytteitä pienemmällä resoluutiolla kuin kirkkaus.
Väritietojen vähentäminen mahdollistaa videosignaalin kulkemisen tehokkaasti rajoitetun kaistanleveyden HDMI-kaapeleiden ja Internetin kautta. Koska silmäsi on paljon vähemmän herkkä väreille kuin kirkkaudelle, et huomaa suurta laatueroa, kun nautit suosikkielokuvistasi.
Kroma-alinäytteenottoa käytetään myös JPEG-koodauksessa.
RGB vs. YUV vs. YCbCr
Digitaalisessa videossa ja valokuvauksessa kirkkauskomponentti eli luma on yleensä merkitty Y: llä. Väritiedot (kutsutaan krominanssiksi tai yksinkertaisesti kromaksi) koostuu kahdesta eri komponentista: Cb (sininen projektio) ja Cr (punainen projektio). Niiden yhdistelmä, joka tunnetaan nimellä YCbCr, määrittää näytöllä näkyvät värit.
Kuvauslaitteet, kuten videokamerat, käyttävät komposiittianalogisia signaaleja (YUV), jotka voidaan koodata digitaalisesti YCbCr: ksi. Koska projektiolaitteet pitävät Sen sijaan televisiot ja taskussa oleva puhelin käsittelevät RGB: tä, ne muuntavat digitaalisen YCbCr-signaalin takaisin RGB-väriavaruuteen ennen kuvien näyttämistä.
Yleiset kroma-alinäytteenottotyypit
YCbCr-väriavaruus tukee useita värin alinäytteenottomalleja, jotka ilmaistaan A: B:C-suhteena. A on näytteitetyn alueen vaakasuora leveys pikseleinä, B tarkoittaa krominanssinäytteiden määrää (Cr, Cb) ensimmäisellä rivillä ja C tarkoittaa pystysuoraa näytteenottoa.
Esimerkiksi 4:2:2-malli määrittää neljän pikselin segmentin vaakasuunnassa kahdessa rivissä. Se ottaa näytteitä neljästä luma-elementistä ja sekoittaa ne kahden kromaelementin kanssa (yksi Cr ja yksi Cb).
4:4:4, 4:2:2 ja 4:2:0: Mitä eroa on?
Seuraavat ovat yleisimmät kroma-alinäytteenoton yhdistelmät:
- 4:4:4 käytetään pakkaamattomaan signaaliin ilman värin vähennystä. Saat täyden vaaka- ja pystysuoran väriresoluution ilman laadun heikkenemistä. Siellä on myös 4:4:4:4, jossa neljäs neljä on läpinäkyvyyskanava.
- 4:2:2 siinä on puolet värisävysuhteesta 4:4:4, mikä puolittaa vaakasuuntaisen väriresoluution lumaan verrattuna. Se pienentää pakkaamattoman signaalin tiedostokokoa kolmanneksella, jolloin pakkausvirheitä ei juurikaan esiinny. Sellaisenaan 4:2:2:ta käytetään usein peli- ja ammattivideoformaateissa, kuten Digital Betacam, DVCPRO 50 ja MPEG-2.
- 4:2:0 kuljettaa neljänneksen lumanäytteistä. Vain puolet ensimmäisen rivin pikseleistä otetaan näytteitä, ja toinen rivi hylätään. Kun näytteenottotaajuus puolitetaan vaaka- ja pystysuunnassa, 4:2:0 käytännössä säilyttää häviöttömän visuaalisen laadun. Nämä ominaisuudet ovat auttaneet tekemään siitä alan standardin elokuville, TV-ohjelmille ja urheilulle.
4:4:4-näytteenoton käyttämisestä medialle on vain vähän visuaalista hyötyä. Tästä syystä useimmat digitaaliset videokamerat ja monet Blu-ray-elokuvat käyttävät 4:2:0-koodausta. Ja niihin aikoihin, kun on tarvetta viedä videon Premiere Prosta tietokoneellesi, suositut videokoodekit, kuten MPEG-1, MPEG-2 ja H.261/263, tukevat myös 4:2:0:aa.
4:2:1 vs. 4:1:1 vs. 4:4:0
Muita näytteenottomenetelmiä, kuten alla olevia esimerkkejä, ei käytetä laajalti.
- 4:2:1 on hieman vanhentunut näytteenottotila, jonka vaakasuuntainen Cb-resoluutio on puolet Cr: n resoluutiosta ja neljännes vaakasuuntaisesta Y-resoluutiosta.
- 4:1:1 neljäsosaa kromaresoluutiosta ja puolittaa kaistanleveyden, mikä vaikuttaa visuaaliseen laatuun. Vaikka jotkin digitaaliset videomuodot, kuten DV, DVCAM ja DVCPRO, käyttävät 4:1:1-suhdetta, tämä näytteenottotila ei ole lähetyslaatua.
- 4:4:0 puolittaa näytteenottosuhteen pystysuunnassa, mutta säilyttää sen vaakasuorassa.
Kroma-alinäytteenotto tekstissä, sovelluksissa ja mediassa
Eri värimaailman alinäytteenottotilat kohdistetaan tiettyihin käyttötapauksiin.
Kukaan ei pidä pakkausartefaktien näkemisestä korkeakontrastisessa, pikselin täydellisessä sisällössä, kuten tekstin tasaisen värin päällä. Tästä syystä tietokoneet, puhelimet, tabletit ja pelikonsolit käyttävät yksinomaan 4:4:4-näytteenottoa. Median koodaus 4:4:4-suhteella on ylivoimaista – siinä ei ole havaittavissa olevaa visuaalista eroa, ja tiedostokoko menee läpi katon.
Kuinka testata kroma-alinäytteenottoa
Yksinkertaisin tapa tarkistaa värin alinäytteenotto on televisioosi sisäänrakennettu digitaalinen testikortti, joka tunnetaan myös nimellä "käynnistys". testi" tai "testikuvio". Tämän ominaisuuden kytkeminen päälle television asetuksista tuottaa joukon kuvioita ja kalibroituja värejä baareja.
TV: n värilliset palkit Sen lisäksi, että voit tarkistaa, onko värin alinäytteenottoa käytössä, vaan myös varmistaa, että lähtö vastaa alkuperäisen signaalin väriä ja sävyä.
Jos et löydä tätä vaihtoehtoa, googleta "chroma subsampling test patterns" tai käytä kromatestikuvaa, jonka tarjoaa soittoäänet. Avaa tämä kuva tietokoneella tai katso sitä televisiosta. Muista asettaa skaalaus 100 %:iin, ennen kuin etsit tyypillisiä artefakteja, kuten sumeita tekstin reunoja, värivirheitä sekä viivojen ja tekstin epäselvyyttä.
Jos niitä ei ole, televisiosi käyttää pakkaamatonta 4:4:4 näytteenottotilaa.
Kuinka valita paras Chroma Subampling
Kaiken tämän tiedon avulla sinulla pitäisi olla perusymmärrys värin alinäytteenotosta ja eri pakkaustilojen toiminnasta.
Nyrkkisääntönä on, että HDMI-kaapeleiden tulee tukea sekä 4:2:0 että 4:2:2. Jotta voit nauttia pakkaamattomasta 4:4:4-videosta ilman värin alinäytteenottoa, tarvitset HDMI Ultra High-Speed -kaapelin, jonka ilmoitettu kaistanleveys on 18–48 Gbps.
Jos liität tietokoneen, digisovittimen tai pelikonsolin televisioon, muista asettaa videomuodoksi YCbCr/YUV (älä ole huolissasi tekstin epäselvyydestä peleissä – nykypäivän grafiikkamoottorit ottavat huomioon kroman osanäytteenotto).
- LG: Siirry kuva-asetuksiin ja kytke päälle HDMI ULTRA HD syvä väri. Napsauta nyt Syöte painiketta, valitse Kaikki tulot, ja valitse portti käyttääksesi tätä tilaa.
- TLC: 4:4:4 pitäisi olla oletusarvoisesti käytössä, kun liität tietokoneen. Jos ei, muista asettaa tulotyypiksi Tietokone asetusliittymässä.
- Samsung: Siirry kohtaan asetukset valikko ja napsauta Asiantuntijaasetukset alapuolella Kuva-asetukset otsikko. Vieritä nyt alas kohtaan HDMI UHD väri Valitse näytön alareunasta tulo, joka käyttää 4:4:4:tä, ja aseta se siihen PC tila.
- Sony: Avata asetukset ja mene ulkoisten tulojen valikkoon ja valitse sitten HDMI parannettu formaatti. Sinun on myös asetettava kuvatila Grafiikka kuva-asetuksissa.
- Vizio: Valitse syötteesi kohdassa Näyttö SmartCast-sovelluksen asetuksista. Valitse nyt HDMI-värien alinäytteenotto, määritä se haluttuun tuloporttiin ja aseta se sitten arvoon Tietokone.
Jos käytät mediasuojia, kuten Apple TV: tä, aseta HDMI-signaalin lähtöasetukseksi YCbCr Asetuksissa.
Kroma-alinäytteenotolla on merkitystä
Kroma-alinäytteenoton toiminnan ymmärtäminen ei vain auta sinua ymmärtämään noiden outojen lyhenteiden merkitystä tulostetaan television takana olevien I/O-porttien viereen, mutta valitse myös oikea asetus optimaalisen kuvanlaadun saavuttamiseksi.
Ilman chroma-alinäytteenottoa 4K-videovirrat pätkivät, ja tarvitset tonnia tallennustilaa vain elokuvien ja puhelimella otettujen kuvien tallentamiseen.
