Kas ir 4: 4: 4, 4: 2: 2 un 4: 2: 0 vai apakšparauga krāsa

Iespējams, ka kādā brīdī esat dzirdējis par terminiem “ spožums” un “krāsa”, kaut arī neesat precīzi sapratis, ko šie jēdzieni nozīmēja vai kādas bija to specifiskās funkcijas. Abi termini tiek izmantoti arī tad, ja ir nepieciešama apakšparaugu ņemšana vai krāsu atlase.

Nolasot 4: 4: 4, 4: 2: 2 un 4: 2: 0 ciparu kopas, tas nozīmē, ka caur šiem apzīmējumiem tiek izteikta video formula, kas saistīta ar hroma apakšparaugu ņemšanu (saukta arī par hrominanses apakšparaugu ņemšanu).. Šīs skaitļu kombinācijas var atrast fotoattēlos un video, tieši tāpēc jāzina, kam tie paredzēti.

Pirms analizēt šos apzīmējumus, jāņem vērā, ka gan fotoattēlu, gan videoklipu saturs izraisa to izplatīšanas palēnināšanos saistībā ar platjoslas piedāvātajām iespējām.

Šajā scenārijā un lai panāktu lielāku audiovizuālā satura saspiešanas un pārsūtīšanas ātrumu, tiek izmantota hromatiska līmeņa atlase, plaši izmantota dažādos satura formātos, piemēram, Blu-ray diskos un straumēšanas pakalpojumos.

Satura rādītājs

Kas ir hroma apakšparaugu ņemšana vai apakšparaugu ņemšana?

Hromatiskā apakšparaugu ņemšana (krāsu apakšparaugu ņemšana) ir paņēmiens, ar kura palīdzību signālā esošā krāsu informācija tiek saspiesta, lai iegūtu labāku informāciju par spilgtumu. Tādā veidā tiek samazināts joslas platums, taču neietekmējot šī saspiestā attēla kvalitāti.

Pirms vairākiem gadiem, ieviešot digitālo video, videoklipi svēra ļoti daudz, padarot tos grūti pārraidīt un saglabāt. Mēģinot rast risinājumu šīm lieluma problēmām, tika iegūta hromatikas apakšparaugu ņemšana.

Ja mēs izpētīsim visu digitālā video sastāvu, mēs atradīsim divus galvenos komponentus, kurus mēs saucam par spilgtumu un krāsu.

Pirmais termins, kuru mēs zinām arī spilgtumu vai kontrastu, ietver visas atšķirības, kuras mēs redzam starp tumšākajiem un gaišākajiem video punktiem.

Savukārt hromatīns ir video krāsu piesātinājuma sastāvdaļa. Tā kā cilvēka redzējumam ir lielāka jutība pret kontrastu (spilgtumu) nekā uz krāsu piesātinājumu (hrominance), tika nolemts, ka ir kāda video daļa, kuru var saspiest, neietekmējot tā kvalitāti.

Tāpēc, lai atvieglotu digitālā video pārvaldību, tika ieviesta saspiešanas tehnika. Tas nozīmē, ka patiess krāsu video signāls (4: 4: 4), kurā katrā pikseļos atrodama visa informācija par sarkanu, zaļu un zilu krāsu, tas tiks saspiests, ja tiks piemērota hromatiskā apakšparauga ņemšana, padarot to tā pārsūtīšana ir vieglāka, un, ja krāsa jau ir noņemta, nepieciešams mazāks joslas platums.

Kad attēls ir saspiests, melnbaltā kvalitāte nebūs zemāka par krāsu kvalitāti, jo, kā norādīts, cilvēka redzei ir mazāka spēja asimilēt krāsu. Tādā veidā pēc apakšparaugu ņemšanas videoklipam būs lielāks spilgtums nekā informācija par krāsu.

Tādējādi ir iespējams saglabāt attēla kvalitāti, vienlaikus ievērojami samazinot tā izmēru līdz pat 50%. Dažos formātos, piemēram, YUV, spilgtuma līmenis sasniedz tikai trešdaļu no kopējā, tāpēc ir plaša rezerve, lai samazinātu hromatūru un tādējādi panāktu lielāku saspiešanu.

Ņemot vērā to, ka, piemēram, ātrumam, kas veido plašu interneta un HDMI joslu, ir noteikti ierobežojumi, ar šo saspiešanu tiek panākts, ka digitālo video var pārraidīt ar lielāku efektivitāti.

Gan CRT monitori, gan LCD, gan ar uzlādi savienotās ierīces (CCD) izmanto komponentus sarkanās, zaļās un zilās krāsas uztveršanai. Tomēr digitālajā video ir atšķirība starp lumu un hromu, lai varētu veikt saspiešanu un padarīt to vieglāku pārraidei.

Ir vairākas hroma apakšparaugu ņemšanas metodes, kurās tiek izmantoti dažādi apzīmējumi, kurus mēs īsumā izskaidrosim, atzīmējot, ka pirmais cipars ir domāts ar lumu, bet otrais un trešais cipars ir par hromu.

Krāsu apakšparaugu ņemšanas / apakšparaugu ņemšanas metodes

4: 4: 4

Tā ir pilnīga un oriģināla izšķirtspēja, kurā nav nekādas saspiešanas, ar pirmo numuru, kas norāda spilgtumu (4), un šādus divus skaitļus (4: 4), ko izmanto Cb un Cr hroma komponentiem. 4: 4: 4 parasti izmanto RGB attēliem, lai gan to izmanto arī YCbCr krāsu telpā.

4: 2: 2

Pirmajā numurā mēs redzam pilnīgu lūmas izšķirtspēju, bet pusē - krāsu izšķirtspēju. Šis apzīmējums ir standarts attēlos, un tam ir saspiešana, kas neietekmē attēla kvalitāti. To cita starpā izmanto DVCpro50 un Betacam Digital video formātiem.

4: 1: 1

Atkal mums ir pilna izšķirtspēja luma, kamēr mums tagad ir vēl mazāk hromatisko vērtību - tikai ceturtdaļa. Šī ir apakšparaugu ņemšanas shēma, ko izmanto NTSC DV un PAL DVCPro formātos.

4: 2: 0

Šis apzīmējums norāda, ka lūmas izšķirtspēja ir pilnīga (4), savukārt hroma komponentiem tai ir puse izšķirtspējas vertikālā un horizontālā virzienā. Faktiski 4: 2: 0 ir diezgan sarežģīta krāsu paraugu ņemšana, kas ietver daudz variāciju, ņemot vērā to, vai video ir savstarpēji savienots vai progresīvs, vai arī to izmanto MPEG2 vai PAL DV.

Izmantojot šo 4: 2: 0 izlasi, jūs iegūstat krāsu izšķirtspēju 1/4, tāpat kā 4: 1: 1 izlasi. Tomēr pirmajā gadījumā krāsa tiek saspiesta horizontāli un vertikāli, bet otrajā gadījumā saspiešana ir horizontāla.

1920 x 1080 krāsu apakšparaugu ņemšana

Pēc analogās HDTV sekoja digitālā HDTV - augstākas kvalitātes un izšķirtspējas tehnoloģija. Tomēr tas inženieriem sagādāja arī lielu izaicinājumu, jo viņiem bija jāizveido forma, kas ļāva šo jauno tehnoloģiju izmantot tajā laikā esošajās sistēmās, galvenokārt PAL un NTSC.

Rezultātā visi centieni bija jānovirza, lai padarītu iespējamu PAL un NTSC savietojamību. Jaunajam HDTV standartam bija jābūt savietojamam gan ar PAL, gan ar NTSC, starp tā galvenajām funkcijām.

Variantu, ar kuriem šis standarts cieta gadu gaitā, bija daudz, līdz tas beidzot tika noteikts 1125 vertikālās līnijās, no kurām 1080 tika veltītas tikai attēlam. Tajā laikā maksimālais ātrums 1080 bija 29, 97 kadri sekundē (NTSC), savukārt 720 tas bija 59, 94 kadri sekundē (NTSC).

Šīs ir dažas no visplašāk izmantotajām hromatiskās apakšizlases vērtībām dažādos populārajos digitālā video formātos:

• HDCAM: 3: 1: 1NTSC: 4: 1: 1PAL, DV, DVCAM, HDTV: 4: 2: 0Internet Video: 4: 2: 0HDTV Pārraides kvalitāte: 4: 2: 2 Nesaspiests (pilnīga informācija): 4: 4: 4: 4

Vai 3: 1: 1 apakšparaugu ņemšana ir labāka par 4: 2: 2?

Vecajā 1080p HDCAM formātā tika izmantota proporcija 3: 1: 1, savukārt 720p izšķirtspējai bija un joprojām ir apakšizlase 4: 2: 2. Bet kurš no šiem bija labākais?

Ja mēs balstāmies tikai uz datiem, tā ir vienkārša atbilde: 4: 2: 2 ir divreiz 3: 1: 1 attiecībā uz krāsu paraugu ņemšanu, tāpēc mēs varētu skaidri apgalvot, ka labākais šajā gadījumā ir 4: 2.: 2.

Tomēr tā nevar būt absolūta atbilde, jo attēla lielums netiek ņemts vērā 4x4 krāsu paraugu ņemšanā.

Tātad, kurš no šiem apzīmējumiem ir labāks? Vai attēls ir daudz informācijas par krāsu vai cits ar mazāk informācijas, bet ar labāku krāsas paraugu? Nav skaidras atbildes.

Šīs analīzes mērķis bija redzēt, ka attēlam kā fonam ir daudz vairāk informācijas un sarežģītāk nekā virspusēji redzētajam.

Protams, vienmēr paturot prātā, ka mēs izmantojam attēla paraugu ar 4: 4: 4, jo tas ir pilnīgs apzīmējums, kurā tiek iegūts vislabākais paraugu ņemšanas biežums.

Apakšatlase 4: 4: 4 pret 4: 2: 2 pret 4: 2: 0

Cipars 4, kas ir pirmais cipars no kreisās puses, norāda parauga lielumu.

Diviem numuriem pirms šī datuma tie ir saistīti ar informāciju par hromu. Tie ir atkarīgi no pirmā skaitļa (4) un attiecīgi ir atbildīgi par horizontālās un vertikālās paraugu ņemšanas noteikšanu.

Attēlu ar 4: 4: 4: 4 krāsu komponentu nemaz nesaspiež, tas nozīmē, ka tas netika ņemts no apakšparauga un tāpēc pilnībā satur datus par spilgtumu un krāsu.

Analizējot četru līdz divu pikseļu matricu, mēs redzam, ka 4: 2: 2 satur pusi no hroma, kuru mēs atrodam 4: 4: 4 signālā, savukārt, analizējot 4: 2: 0 matricu, mēs redzam, ka tajā ir vēl mazāk: tikai krāsu informācijas telpa.

Horizontālā parauga ņemšanas ātrums 4: 2: 2 signālā būs tikai puse (2), savukārt tā vertikālā paraugu ņemšana būs pilna (4). Turpretī signālā 4: 2: 0 ir tikai krāsu paraugu ņemšana uz pusi no pirmās rindas pikseļiem, pilnībā ignorējot signāla otrās rindas pikseļus.

Apakšatlases datu lieluma aprēķināšana

Ir diezgan vienkāršs aprēķins, ar kura palīdzību mēs varam precīzi zināt, cik daudz informācijas tiek zaudēts pēc krāsas parauga ņemšanas. Aprēķins ir šāds:

Kā mēs jau norādījām, parauga maksimālā kvalitāte ir 4 + 4 + 4 = 12

Tas nozīmē, ka attēls ar pilnu krāsu ir 4: 4: 4 = 4 + 4 + 4 = 12, kur mēs atrodam 100% kvalitāti bez jebkādas saspiešanas. No šī brīža parauga kvalitāte var mainīties šādi:

• 4: 2: 2 = 4 + 2 + 2 = 8, kas ir 66, 7% no 4: 4: 4 (12) 4: 2: 0 = 4 + 2 + 0 = 6, kas ir 50% no 4: 4: 4 (12) 4: 1: 1 = 4 + 1 + 1 = 6, kas ir 50% no 4: 4: 4 (12) 3: 1: 1 = 3 + 1 + 1 = 5, kas ir 42% no 4: 4: 4 (12)

Tāpēc, ja 4: 4: 4 pilnkrāsu signāls ir 24 MB, tas nozīmē, ka 4: 2: 2 signāls būs aptuveni 16 MB, bet signāls 4: 2: 0 Tā izmērs būs 12 MB, un signāls 3: 1: 1 būs 10 MB.

Ar to mēs jau varam saprast, kāpēc hromatiskā apakšparaugu ņemšana ir tik svarīga un turpina pastāvēt. Tādās nozarēs kā internets un televīzija tas ir ļoti svarīgi, jo tas samazina failu lielumu un tāpēc prasa mazāk joslas platuma resursus.

Secinājums par apakšparaugu ņemšanu

Izmantojot hromatisko apakšparaugu ņemšanu, mēs varam saspiest attēla failu, lai šādā veidā samazinātu tā lielumu. Ar to tiek panākts, ka tā pārsūtīšanai nepieciešams mazāks joslas platums, nezaudējot attēla kvalitāti ar neapbruņotu aci. Tas nozīmē, ka pēc krāsu apakšparaugu ņemšanas vai atkārtotas paraugu ņemšanas vizuāli nav pamanāmas lielas nepilnības.

Pašlaik 4: 2: 0 paraugs ir būtisks audiovizuālā satura platformām, tāpēc bez šīs saspiešanas tehnikas noteikti būtu bijis daudz grūtāk un dārgāk piekļūt tādiem pakalpojumiem kā 4K saturam no Amazon un Netflix.

Wikipedia avots