מה זה 4: 4: 4, 4: 2: 2 ו -4: 2: 0 או צבע הדגימה התחתונה

יתכן שבשלב מסוים שמעת על המונחים בהירות וכרומיננס, אם כי לא הבנת בדיוק מה פירוש המושגים האלה או מה היו הפונקציות הספציפיות שלהם. שני המונחים משמשים גם כאשר יש צורך לדגימת משנה או לתבנית משנה של צבע.

כאשר קוראים את קבוצות הספרות 4: 4: 4, 4: 2: 2 ו- 4: 2: 0 זה אומר שבאמצעות תווים אלה מתבטאת נוסחת וידיאו הקשורה לדגימה המשנה של כרומה (המכונה גם דגימה משנה של כרומינאנס).. את שילובי המספרים הללו ניתן למצוא בתמונות ובסרטונים, לכן יש לדעת למה הם מיועדים.

לפני ניתוח הערות אלה, יש לקחת בחשבון שגם התוכן בתמונות וגם בסרטונים גורם להאטה בהפצה שלהם, הקשורה למגבלות שמציעה הפס הרחב.

בתרחיש זה, וכדי להשיג מהירות דחיסה והעברה רבה יותר בתוכן אורקולי, נעשה שימוש בדגימת המשנה הכרומנית, הנמצאת בשימוש נרחב בפורמטים שונים של תכנים, כגון תקליטורי Blu-ray ושירותי סטרימינג.

מדד התוכן

מהי דגימה תת כרומית או דגימה תת-דגימה?

דגימת משנה כרומטית (דוגמת משנה צבעונית) היא טכניקה באמצעות דחיסה של המידע הצבעוני הכלול באות כדי להעדיף את המידע הכלול בזוהר. בדרך זו רוחב הפס מצטמצם, אך מבלי לפגוע באיכות התמונה הדחוסה הזו.

לפני מספר שנים, עם הצגת הווידיאו הדיגיטלי, הסרטונים שקלו בכבדות, והקשו על העברתם ואחסונם. מנסה למצוא פיתרון לבעיות בגודל אלה, הגיעה דגימת המשנה לכרומיננס.

אם נחקור את ההרכב של כל הווידיאו הדיגיטלי, אנו נמצא שני רכיבים עיקריים שאנו מכנים זוהר וכרומינאנס.

המונח הראשון, שאנו מכירים גם בהירות או ניגודיות, מקיף את כל ההבדלים שאנו רואים בין האזורים החשוכים והקלילים ביותר בסרטון.

כרומיננס מצידו הוא המרכיב ברוויה הצבעונית של הווידיאו. מכיוון שלחזון של בן אדם יש רגישות רבה יותר לניגודיות (בהירות) מאשר לרוויה בצבע (כרומינאנס), הוחלט כי ישנו חלק מהסרטון שניתן לדחוס אותו מבלי להשפיע על איכותו.

לכן, כדי להקל על ניהול הווידיאו הדיגיטלי, הטמעת טכניקת הדחיסה. משמעות הדבר היא שסמל וידיאו צבעוני אמיתי (4: 4: 4) בו אנו מוצאים את כל המידע של אדום, ירוק וכחול בכל פיקסל, זה ידחס אם יוחל דוגמת משנה כרומטית, מה שהופך אותו העברה שלו קלה יותר והיא דורשת פחות רוחב פס כאשר הצבע כבר הוסר.

לאחר דחיסת התמונה, איכות השחור-לבן לא תהיה פחות מאיכות הצבעים, מכיוון שכאמור, לחזון האנושי יש פחות יכולת להטמיע כרומיננס. באופן זה, לאחר דגימת המשנה, הסרטון יהיה בעל בהירות רבה יותר מאשר מידע על כרומיננס.

בעזרת זה ניתן לשמור על איכות התמונה תוך הפחתה משמעותית בגודלה עד 50%. בכמה פורמטים כמו ה- YUV, כמות הזוהר מגיעה רק לשליש מסך הכל, כך שיש מרווח רחב להפחתת כרומיננס ובכך להשיג דחיסה גדולה יותר.

אם לוקחים בחשבון שיש מגבלות מסוימות במהירויות המהוות את הלהקות הרחבות של האינטרנט ו- HDMI, למשל, דחיסה זו משיגה שניתן להעביר וידאו דיגיטלי ביעילות רבה יותר.

שני צגי ה- CRT, ה- LCD והתקנים המשויכים לטעינה (CCD) משתמשים ברכיבים לצילום צבעים אדומים, ירוקים וכחולים. עם זאת, בסרטון דיגיטלי מבדילים בין לומה וכרומה רק כדי להיות מסוגלים ליצור דחיסה ולהפוך אותה לקלה יותר להעברה.

ישנן מספר שיטות לדגימה תת כרומיות המשתמשות בסימנים שונים אותם נסביר בקצרה, וציינו שהמספר הראשון מיועד ללומה והמספרים השנייה והשלישית מיועדים לכרומה.

שיטות דוגמת תת-דפוס צבעונית / תת-דגימה

4: 4: 4

זו הרזולוציה המלאה והמקורית, בה אין דחיסה מכל סוג שהוא, כאשר המספר הראשון מציין את הזוהר (4) ושני המספרים הבאים (4: 4) המשמשים לרכיבי כרום Cb ו- Cr. 4: 4: 4 משמש בדרך כלל לתמונות RGB, אם כי הוא משמש גם עבור מרחב הצבעים YCbCr.

4: 2: 2

בגיליון הראשון אנו רואים רזולוציה מלאה של הלומה, ואילו אנו רואים רזולוציה של חצי לכרום. סימון זה הנו הסטנדרט בתמונות ונושא דחיסה שאינה משפיעה על איכות התמונה. הוא משמש לתבניות וידיאו דיגיטליות DVCpro50 ו- Betacam דיגיטליות.

4: 1: 1

שוב, יש לנו לומה ברזולוציה מלאה, בעוד שכעת יש לנו פחות כרומיננס - רק רבע. זוהי ערכת הדגימה המשמשת את הפורמטים NTSC DV ו- PAL DVCPro.

4: 2: 0

סימון זה מציין כי הרזולוציה של הלומה מלאה (4), בעוד שיש לה רזולוציה של חצי בכיוון האנכי והאופקי של רכיבי הכרומה. למעשה 4: 2: 0 הוא דגימת צבע קשה למדי שכוללת הרבה וריאציות בהתחשב אם הסרטון משולב או מתקדם, או אם הוא נמצא בשימוש על ידי MPEG2 או PAL DV.

עם הדגימה הזו 4: 2: 0, אתה מקבל רזולוציית צבע 1/4, בדיוק כמו דגימה של 4: 1: 1. עם זאת, במקרה הראשון הצבע נדחס אופקית ואנכית, ואילו בסימון השני הדחיסה אופקית.

דגימת משנה צבעונית 1920 x 1080

אחרי HDTV אנלוגי הגיע HDTV דיגיטלי, טכנולוגיה באיכות גבוהה יותר ורזולוציה. עם זאת, זה גם הביא אתגר גדול עבור המהנדסים, מכיוון שהם היו חייבים ליצור טופס המאפשר להשתמש בטכנולוגיה חדשה זו במערכות שנמצאו באותה תקופה, בעיקר PAL ו- NTSC.

כתוצאה מכך, כל המאמצים היו צריכים להיות מכוונים לאפשר התאמה בין PAL ל- NTSC. התקן החדש של HDTV היה צריך להיות תואם גם PAL וגם NTSC, בין התכונות העיקריות שלו.

הווריאציות מהן סבל תקן זה לאורך השנים היו רבות, עד שנקבע סופית על 1125 קווים אנכיים, כאשר 1080 מתוכם הוקדשו אך ורק לתמונה. באותה תקופה, השיעור המרבי עבור 1080 היה 29.97 fps (NTSC) ואילו עבור 720 הוא היה 59.94 fps (NTSC).

אלה הם כמה מערכי הדגימה המשנה הנפוצה ביותר הכרומטית בפורמטים הווידיאו הדיגיטלי הפופולריים השונים:

• HDCAM: 3: 1: 1NTSC: 4: 1: 1PAL, DV, DVCAM, HDTV: 4: 2: 0 וידאו באינטרנט: 4: 2: 0HDTV איכות שידור: 4: 2: 2 לא דחוס (מידע מלא): 4: 4: 4: 4

האם דגימת המשנה 3: 1: 1 טובה יותר מ- 4: 2: 2?

בפורמט הישן של 1080p HDCAM, נעשה שימוש ב -3: 1: 1, ואילו הרזולוציה של 720p הייתה ועודנה דגימה של 4: 2: 2. אבל מי מאלו היה הטוב ביותר?

אם נתבסס רק על הנתונים, זו תשובה פשוטה: 4: 2: 2 היא פעמיים 3: 1: 1 מבחינת דגימה צבעונית, ולכן נוכל בבירור לקבוע כי הטוב ביותר במקרה זה הוא 4: 2: 2.

עם זאת, זו לא יכולה להיות תשובה מוחלטת, מכיוון שגודל התמונה אינו נחשב בתמונות 4 × 4 של דגימת הצבע.

אז מי מהסימונים האלה עדיף? תמונה שמכילה הרבה מידע צבעוני או אחר עם פחות מידע אבל עם צבע מדגם טוב יותר? אין תשובה ברורה.

הכוונה של ניתוח זה הייתה שנראה שלתמונה יש הרבה יותר מידע ומורכבות כרקע ממה שנראה באופן שטחי.

כמובן, תמיד לזכור שאנו משתמשים במדגם של תמונה ב -4: 4: 4, מכיוון שזו סימון שלם בו מתקבלת תדירות הדגימה הטובה ביותר.

דגימת משנה 4: 4: 4 לעומת 4: 2: 2 לעומת 4: 2: 0

המספר 4, שהוא המספר הראשון משמאל, מציין את גודל המדגם.

לגבי שני המספרים שקדמו לכך, הם קשורים למידע הכרומה. אלה תלויים במספר הראשון (4) והם אחראים להגדרת הדגימה האופקית והאנכית, בהתאמה.

תמונה עם רכיב צבע 4: 4: 4: 4 אינה דחוסה כלל, מה שאומר שהיא לא הודגמה משנה ולכן מכילה במלואה את נתוני הזוהר והצבע.

בניתוח מטריקס של ארבעה על שני פיקסלים, אנו רואים כי 4: 2: 2 מכיל מחצית הכרומה שאנו מוצאים בסימן 4: 4: 4, תוך ניתוח מטריקס 4: 2: 0 אנו רואים שהוא מכיל אפילו פחות: רק חדר מידע צבעוני.

קצב הדגימה האופקי על אות 4: 2: 2 יהיה רק ​​מחצית (2) ואילו הדגימה האנכית שלו תהיה מלאה (4). לעומת זאת, בסימן 4: 2: 0, יש רק דגימת צבע במחצית מהפיקסלים בשורה הראשונה, תוך התעלמות מוחלטת מהפיקסלים בשורה השנייה של האות.

חישוב גודל נתוני הדגימה המשנה

ישנו חישוב פשוט למדי איתו אנו יכולים לדעת בדיוק כמה מידע הולך לאיבוד לאחר שיש לנו צבע מדגם משנה. החישוב הוא כדלקמן:

כפי שכבר ציינו, האיכות המקסימאלית לדגימה היא 4 + 4 + 4 = 12

משמעות הדבר היא שתמונה עם צבע מלא היא 4: 4: 4 = 4 + 4 + 4 = 12, שם אנו מוצאים 100% איכות, ללא שום דחיסה. מכאן ואילך, איכות המדגם יכולה להשתנות כדלקמן:

• 4: 2: 2 = 4 + 2 + 2 = 8, שהם 66.7% מ- 4: 4: 4 (12) 4: 2: 0 = 4 + 2 + 0 = 6, שהם 50% מתוך 4: 4: 4 (12) 4: 1: 1 = 4 + 1 + 1 = 6, שהוא 50% מ- 4: 4: 4 (12) 3: 1: 1 = 3 + 1 + 1 = 5, שהם 42% מ- 4: 4: 4 (12)

לכן, אם אות 4: 4: 4 בגודל מלא הוא 24 מגהבייט, פירושו שאות 4: 2: 2 יהיה בערך 16 מגהבייט ואילו אות 4: 2: 0 זה יהיה בגודל 12 מגה בייט וסמל 3: 1: 1 יהיה 10 מגה בייט.

בעזרת זה אנו כבר יכולים להבין מדוע דגימת המשנה הכרומטית כה חשובה וממשיכה להתקיים. עבור מגזרים כמו אינטרנט וטלוויזיה זה חיוני מכיוון שהוא מקטין את גודל הקבצים ולכן דורש פחות משאבי רוחב פס.

מסקנה לגבי דגימת משנה

בעזרת דגימת משנה כרומטית אנו יכולים לדחוס קובץ תמונה כדי לצמצם את גודלו בדרך זו. בעזרת זה מושג כי פחות רוחב פס נדרש להעברתו, מבלי לאבד את איכות התמונה בעין בלתי מזוינת. משמעות הדבר היא שאחרי דגימה תת-צבעית או דוגמת משנה, לא ניתן להבחין בצורה מושלמת בחסרונות משמעותיים.

נכון לעכשיו, המדגם 4: 2: 0 חיוני לפלטפורמות תוכן אורקולי, כך שללא טכניקת דחיסה זו, בוודאי היה קשה וגישה הרבה יותר לשירותים כמו תוכן 4K מאמזון ונטפליקס.

מקור ויקיפדיה