Apakah 4: 4: 4, 4: 2: 2 dan 4: 2: 0 atau warna subsampling

Ada kemungkinan bahawa pada suatu ketika anda telah mendengar mengenai istilah luminance dan chrominance, walaupun anda tidak memahami dengan tepat apa arti konsep-konsep ini atau fungsi-fungsi khusus mereka. Kedua-dua istilah juga digunakan apabila subsampling atau subsampling warna diperlukan.

Apabila 4: 4: 4, 4: 2: 2 dan 4: 2: 0 set digit dibaca bermakna bahawa melalui notasi ini, formula video yang berkaitan dengan chroma subsampling (juga dipanggil chrominance subsampling) sedang dinyatakan.. Gabungan nombor ini boleh didapati dalam foto dan video, sebab itulah perlu untuk mengetahui apa yang mereka inginkan.

Sebelum menganalisis notasi ini, mesti dipertimbangkan bahawa kedua-dua kandungan dalam gambar dan video menyebabkan pengedaran mereka perlahan, yang berkaitan dengan had yang ditawarkan oleh jalur lebar.

Dalam senario ini, dan untuk mencapai kelajuan mampatan dan pemindahan yang lebih besar dalam kandungan audiovisual, subpram krominaan digunakan, digunakan secara meluas dalam pelbagai format kandungan, seperti cakera Blu-ray dan perkhidmatan penstriman.

Indeks kandungan

Apa itu chroma subsampling atau subsampling?

Subsampling kromatik (subsampling warna) adalah teknik di mana maklumat warna yang terdapat dalam isyarat dimampatkan untuk memihak kepada maklumat yang terkandung dalam cahaya. Dengan cara ini, jalur lebar dikurangkan, tetapi tanpa menjejaskan kualiti imej termampat ini.

Beberapa tahun yang lalu, dengan pengenalan video digital, video sangat berat, menjadikannya sukar untuk menghantar dan menyimpannya. Mencuba mencari penyelesaian kepada masalah saiz ini, subprinter krominance telah tiba di.

Jika kita menyiasat komposisi semua video digital, kita akan dapati dua komponen utama yang kita panggil luminance dan chrominance.

Istilah pertama, yang kita juga tahu kecerahan atau kontras, merangkumi semua perbezaan yang kita lihat antara kawasan paling gelap dan paling terang di dalam video.

Untuk bahagiannya, krominance adalah komponen ketepuan warna video. Kerana visi manusia lebih sensitif terhadap kontras (pencahayaan) daripada warna ketepuan (chrominance), ia telah memutuskan bahawa terdapat sebahagian daripada video yang boleh dimampatkan tanpa menjejaskan kualitinya.

Oleh itu, untuk menjadikan pengurusan video digital lebih mudah, teknik pemampatan telah dilaksanakan. Ini bermakna isyarat video warna sebenar (4: 4: 4) di mana kita dapati semua maklumat merah, hijau dan biru dalam setiap piksel, ini akan dimampatkan jika subsampling kromatik digunakan, menjadikannya pemindahannya lebih ringan dan memerlukan jalur lebar kurang apabila warna telah dikeluarkan.

Apabila imej dimampatkan, kualiti hitam dan putih tidak akan kurang daripada kualiti warna, kerana, seperti yang ditunjukkan, penglihatan manusia mempunyai kapasiti kurang untuk mengasimilkan kromin. Dengan cara ini, selepas subampling, video akan mempunyai lebih banyak cahaya daripada maklumat krominans.

Dengan ini, ia dapat mengekalkan kualiti imej semasa membuat pengurangan yang signifikan dalam saiznya sehingga 50%. Dalam beberapa format seperti YUV, jumlah luminance hanya mencapai satu pertiga daripada jumlah keseluruhan, jadi terdapat margin yang luas untuk mengurangkan krominance dan dengan itu mencapai pemampatan yang lebih besar.

Mengambil kira bahawa terdapat batasan tertentu dalam kelajuan yang membentuk jalur lebar internet dan HDMI, sebagai contoh, mampatan ini mencapai bahawa video digital boleh dihantar dengan kecekapan yang lebih tinggi.

Kedua-dua monitor CRT, LCD, dan peranti yang digabungkan dengan alat ganti (CCD) menggunakan komponen untuk menangkap warna merah, hijau, dan biru. Walau bagaimanapun, dalam video digital perbezaan dibuat antara luma dan chroma hanya untuk dapat membuat mampatan dan menjadikannya lebih ringan untuk penghantaran.

Terdapat beberapa kaedah kembung chroma yang menggunakan notasi yang berbeza yang akan dijelaskan secara ringkas, dengan menyatakan bahawa nombor pertama adalah untuk luma dan nombor kedua dan ketiga adalah untuk kroma.

Kaedah subsampling / subsampling warna

4: 4: 4

Ini adalah resolusi penuh dan asal, yang mana tidak ada pemampatan apa-apa jenis, dengan nombor pertama menunjukkan luminance (4) dan dua nombor berikut (4: 4) yang digunakan untuk komponen krom dan Cb Cr. 4: 4: 4 biasanya digunakan untuk imej RGB, walaupun ia juga digunakan untuk ruang warna YCbCr.

4: 2: 2

Dalam isu pertama kita melihat resolusi penuh luma, sementara kita melihat resolusi separuh untuk krominans. Notasi ini adalah standard dalam imej dan membawa mampatan yang tidak menjejaskan kualiti imej. Ia digunakan untuk format video DVCpro50 dan Betacam Digital, antara lain.

4: 1: 1

Sekali lagi, kita mempunyai resolusi penuh luma, sementara kita kini mempunyai kurang chrominance - hanya satu perempat. Ini adalah skim subsampling yang digunakan oleh format NTSC DV dan PAL DVCPro.

4: 2: 0

Notasi ini menunjukkan bahawa resolusi luma selesai (4), sementara ia mempunyai resolusi separuh pada arah menegak dan melintang untuk komponen kroma. Sebenarnya 4: 2: 0 adalah persampelan warna yang sangat sukar yang merangkumi banyak variasi yang dipertimbangkan jika video itu dijalin atau progresif, atau jika ia digunakan oleh MPEG2 atau PAL DV.

Dengan pensampelan 4: 2: 0 ini, anda mendapat resolusi warna 1/4, seperti pensampelan 4: 1: 1. Walau bagaimanapun, dalam kes pertama warna dimampatkan secara mendatar dan menegak, manakala dalam notasi kedua, mampatan adalah mendatar.

Subsampling warna 1920 x 1080

HDTV Analog diikuti oleh HDTV digital, teknologi kualiti dan resolusi yang lebih tinggi. Walau bagaimanapun, ia juga membawa cabaran besar kepada para jurutera, kerana mereka perlu membuat satu bentuk yang membolehkan teknologi baru ini digunakan dalam sistem yang hadir pada masa itu, terutamanya PAL dan NTSC.

Oleh itu, semua usaha perlu diarahkan untuk membuat keserasian antara PAL dan NTSC. Standard HDTV baru terpaksa serasi untuk kedua-dua PAL dan NTSC, di antara ciri utamanya.

Variasi yang ditakdirkan oleh piawaian ini selama bertahun-tahun banyak, sehingga ia akhirnya ditetapkan pada 1125 garis menegak, dengan 1080 ini khusus khusus untuk imej. Pada masa itu, kadar maksimum untuk 1080 ialah 29.97 fps (NTSC), manakala untuk 720 ia adalah 59.94 fps (NTSC).

Ini adalah beberapa nilai subsampling kromatik yang paling banyak digunakan dalam format video digital yang berbeza:

• HDCAM: 3: 1: 1NTSC: 4: 1: 1PAL, DV, DVCAM, HDTV: 4: 2: 0 VideoInternet: 4: 2: 0HDTV Transmission Quality: 4: 2: 2 Uncompressed (full information) 4: 4: 4

Adakah 3: 1: 1 menyusun lebih baik daripada 4: 2: 2?

Dalam format 1080p HDCAM lama, 3: 1: 1 digunakan, sementara resolusi 720p dan masih mempunyai subsampling 4: 2: 2. Tetapi yang mana antara yang terbaik?

Jika kita hanya bergantung kepada data, itu adalah jawapan yang mudah: 4: 2: 2 adalah dua kali 3: 1: 1 dari segi pensampelan warna, jadi kita dapat dengan jelas menyatakan bahawa yang terbaik dalam hal ini ialah 4: 2: 2.

Walau bagaimanapun, ini tidak boleh menjadi jawapan mutlak, kerana saiz imej tidak dipertimbangkan dalam notasi 4 × 4 pensampelan warna.

Jadi mana antara notasi ini lebih baik? Imej yang mengandungi banyak maklumat warna atau yang lain dengan maklumat kurang tetapi dengan warna sampel yang lebih baik? Tiada jawapan yang jelas.

Tujuan dari analisis ini adalah untuk kita melihat bahawa imej mempunyai lebih banyak maklumat dan kerumitan sebagai latar belakang daripada yang dilihat secara dangkal.

Sudah tentu, sentiasa ingat bahawa kami menggunakan sampel imej pada 4: 4: 4, kerana ini merupakan notasi lengkap di mana frekuensi persampelan terbaik diperolehi.

Subsampling 4: 4: 4 vs 4: 2: 2 vs 4: 2: 0

Nombor 4, yang merupakan nombor pertama dari sebelah kiri, menunjukkan saiz sampel.

Bagi dua nombor yang mendahului ini, ia berkaitan dengan maklumat krom. Ini bergantung kepada nombor pertama (4) dan bertanggungjawab untuk menentukan pensampelan mendatar dan menegak.

Imej dengan komponen 4: 4: 4: 4 tidak dimampatkan sama sekali, yang bermaksud ia tidak sub-sampel dan oleh itu sepenuhnya mengandungi data cahaya dan warna.

Menganalisis empat oleh dua matriks piksel, kita melihat bahawa 4: 2: 2 mengandungi separuh krom yang kita dapati dalam isyarat 4: 4: 4, sambil menganalisis matriks 4: 2: 0 kita melihat bahawa ia mengandungi lebih kurang: hanya bilik maklumat warna.

Kadar pensampelan mendatar pada isyarat 4: 2: 2 akan hanya separuh (2), manakala pensampelan tegaknya akan penuh (4). Sebaliknya, dalam isyarat 4: 2: 0, hanya terdapat sampling warna pada separuh piksel di baris pertama, sama sekali mengabaikan piksel di baris kedua isyarat.

Mengira saiz data subampling

Terdapat pengiraan yang agak mudah dengan mana kita dapat mengetahui dengan tepat berapa banyak maklumat yang hilang selepas mempunyai warna sub-sampel. Pengiraan adalah seperti berikut:

Seperti yang telah kami katakan, kualiti maksimum bagi sampel adalah 4 + 4 + 4 = 12

Ini bermakna bahawa imej dengan warna penuh ialah 4: 4: 4 = 4 + 4 + 4 = 12, di mana kita dapati kualiti 100%, tanpa apa-apa mampatan. Dari sudut ini, kualiti sampel boleh berbeza-beza seperti berikut:

• 4: 2: 2 = 4 + 2 + 2 = 8, iaitu 66.7% daripada 4: 4: 4 (12) 4: 2: 0 = 4 + 2 + 0 = 6, 4: 4: 4 = 4 + 1 + 1 = 6, iaitu 50% dari 4: 4: 4 (12) 3: 1: 1 = iaitu 42% daripada 4: 4: 4 (12)

Oleh itu, jika isyarat warna penuh 4: 4: 4 adalah saiz 24 MB, ia bermakna isyarat 4: 2: 2 akan menjadi kira-kira 16 MB, manakala isyarat 4: 2: 0 Ia akan berukuran 12 MB dan isyarat 3: 1: 1 akan menjadi 10 MB.

Dengan ini kita sudah dapat mengerti mengapa subsampling kromatik sangat penting dan terus wujud. Bagi sektor seperti internet dan televisyen, ia penting kerana ia mengurangkan saiz fail dan oleh itu memerlukan kurang sumber jalur lebar.

Kesimpulan tentang subsampling

Dengan subsampling kromatik kita boleh memampatkan fail imej untuk mengurangkan saiznya dengan cara ini. Dengan ini, dicapai jalur lebar yang kurang diperlukan untuk menghantarnya, tanpa kehilangan kualiti imej dengan mata kasar. Ini bermakna bahawa selepas subampling atau subsampling warna, tiada ketidaksempurnaan yang besar kelihatan secara visual.

Pada masa ini, sampel 4: 2: 0 adalah penting untuk platform kandungan audiovisual, jadi tanpa teknik mampatan ini, pasti lebih sukar dan mahal untuk mengakses perkhidmatan seperti kandungan 4K dari Amazon dan Netflix.

Sumber Wikipedia