Computers werken met RGB-kleurruimten, waarbij rode, groene en blauwe combinaties worden gemengd om kleuren op het scherm weer te geven. Maar RGB is niet geschikt voor opslag en verzending omdat het redundantie heeft.
Gelukkig kan de menselijke perceptie voor de gek gehouden worden met een techniek die bekend staat als chroma subsampling. Het is een soort compressie voor stilstaande beelden en video die bepaalde kleurinformatie weggooit zonder de waargenomen visuele kwaliteit te verslechteren.
Dit helpt de bestandsgrootte en het bandbreedtegebruik te verminderen.
Volg met ons mee om te leren hoe chroma-subsampling werkt, hoe verschillende sampling-modi de beeldkwaliteit beïnvloeden en hoe u uw apparaten het beste kunt configureren.
Wat is chroma-subsampling? Wat doet het?
Het menselijke visuele systeem heeft een veel lager begrip van veranderingen in kleurverschillen dan helderheid. Chroma-subsampling maakt hier gebruik van door de hoeveelheid kleurinformatie in een bronsignaal te verminderen en in plaats daarvan meer luminantiegegevens mogelijk te maken. Met andere woorden, kleurcomponenten worden gesampled met een lagere resolutie dan helderheid.
Door kleurinformatie te verminderen, kan een videosignaal efficiënt reizen via HDMI-kabels met beperkte bandbreedte en via internet. Omdat uw oog veel minder gevoelig is voor kleur dan voor helderheid, merkt u geen groot kwaliteitsverschil wanneer u geniet van uw favoriete films.
Chroma-subsampling wordt ook gebruikt bij JPEG-codering.
RGB versus YUV vs. YCbCr
In digitale video en fotografie wordt de helderheidscomponent - of luma - meestal aangeduid met Y. De kleurgegevens (chrominantie of kortweg chroma genoemd) bestaan uit twee verschillende componenten: Cb (blauwe projectie) en Cr (rode projectie). Hun combinatie, bekend als YCbCr, bepaalt de kleuren die u op het scherm ziet.
Beeldvormingsapparaten zoals videocamera's gebruiken samengestelde analoge signalen (YUV), die digitaal kunnen worden gecodeerd als YCbCr. Omdat projectie-apparaten zoals Tv's en de telefoon in je zak werken in plaats daarvan met RGB, ze zetten het digitale YCbCr-signaal terug naar de RGB-kleurruimte voordat afbeeldingen worden weergegeven.
Veelvoorkomende soorten chroma-subsampling
De YCbCr-kleurruimte ondersteunt verschillende chroma-subsamplingschema's, uitgedrukt als een A: B:C-verhouding. A is de horizontale breedte van het bemonsterde gebied in pixels, B staat voor het aantal chrominantiemonsters (Cr, Cb) in de eerste rij en C staat voor verticale bemonstering.
Het 4:2:2-schema definieert bijvoorbeeld een segment van vier pixels horizontaal in twee rijen. Het samplet vier luma-elementen en mengt ze met twee chroma-elementen (een Cr en een Cb).
4:4:4, 4:2:2 en 4:2:0: wat is het verschil?
De volgende zijn de meest voorkomende combinaties voor chroma-subsampling:
- 4:4:4 wordt gebruikt voor een ongecomprimeerd signaal zonder kleurreductie. U krijgt volledige horizontale en verticale kleurresolutie zonder kwaliteitsverlies. Er is ook 4:4:4:4, waarbij de vierde vier een transparantiekanaal is.
- 4:2:2 heeft de helft van de chroma van 4:4:4, waardoor de horizontale kleurresolutie wordt gehalveerd in vergelijking met luma. Het verkleint de bestandsgrootte van een ongecomprimeerd signaal met een derde, met weinig tot geen compressie-artefacten. Daarom wordt 4:2:2 vaak gebruikt in gaming- en professionele videoformaten zoals Digital Betacam, DVCPRO 50 en MPEG-2.
- 4:2:0 vervoert een kwart van de lumamonsters. Slechts de helft van de pixels in de eerste rij wordt bemonsterd en de tweede rij wordt weggegooid. Met de sampling rate horizontaal en verticaal gehalveerd, behoudt 4:2:0 praktisch verliesvrije visuele kwaliteit. Die functies hebben ertoe bijgedragen dat het een industriestandaard is geworden voor films, tv-shows en sport.
Er is weinig visueel voordeel aan het gebruik van de 4:4:4-sampling voor media. Daarom gebruiken de meeste digitale videocamera's en veel Blu-ray-films 4:2:0-codering. En voor die momenten dat het nodig is exporteer een video van Premiere Pro naar uw computer, populaire videocodecs zoals MPEG-1, MPEG-2 en H.261/263 ondersteunen allemaal ook 4:2:0.
4:2:1 vs. 4:1:1 vs. 4:4:0
Andere steekproefschema's worden niet veel gebruikt, zoals de onderstaande voorbeelden.
- 4:2:1 is een ietwat verouderde bemonsteringsmodus met een horizontale Cb-resolutie die de helft is van die van Cr en een kwart van de horizontale Y-resolutie.
- 4:1:1 verviervoudigt de chroma-resolutie en halveert de bandbreedte, wat de visuele kwaliteit beïnvloedt. Hoewel sommige digitale videoformaten zoals DV, DVCAM en DVCPRO 4:1:1 gebruiken, is deze bemonsteringsmodus niet van uitzendkwaliteit.
- 4:4:0 halveert de bemonsteringsratio verticaal maar handhaaft deze horizontaal.
Chroma-subsampling in tekst, apps en media
Verschillende chroma-subsamplingmodi zijn gericht op specifieke gebruiksscenario's.
Niemand ziet graag compressie-artefacten op contrastrijke, pixel-perfecte inhoud, zoals tekst bovenop een egale kleur. Daarom gebruiken computers, telefoons, tablets en gameconsoles uitsluitend de 4:4:4-sampling. Het coderen van media met 4:4:4 is overdreven: er is geen waarneembaar visueel verschil en de bestandsgrootte gaat enorm.
Hoe te testen op chroma-subsampling
De eenvoudigste manier om te controleren op chroma-subsampling is een digitale testkaart die in uw tv is ingebouwd, ook wel een "opstartkaart" genoemd. test" of "testpatroon". Als u deze functie inschakelt in de instellingen van uw tv, wordt een reeks patronen en gekalibreerde kleuren uitgevoerd staven.
De gekleurde balken op je tv u kunt niet alleen controleren of chroma-subsampling wordt gebruikt, maar u kunt er ook voor zorgen dat de uitvoer waarheidsgetrouw is aan kleur en toon volgens het originele signaal.
Als u deze optie niet kunt vinden, Google dan "chroma subsampling test patterns" of gebruik een chroma testafbeelding geleverd door RTINGEN. Open deze foto op een computer of bekijk hem op je tv. Zorg ervoor dat u de schaal instelt op 100% voordat u op zoek gaat naar karakteristieke artefacten zoals vage tekstranden, kleuroverloop en vervaging van lijnen en tekst.
Als er geen aanwezig zijn, gebruikt uw tv de 4:4:4-bemonsteringsmodus zonder compressie.
Hoe u de beste chroma-subsampling kiest
Gewapend met al deze kennis zou je een basiskennis moeten hebben van chroma-subsampling en hoe verschillende compressiemodi werken.
Als vuistregel geldt dat uw HDMI-kabels zowel 4:2:0 als 4:2:2 moeten ondersteunen. Om te genieten van ongecomprimeerde 4:4:4 video zonder chroma subsampling, heb je een HDMI Ultra High-Speed kabel nodig met een aangegeven bandbreedte in het bereik van 18-48 Gbps.
Als u een computer, settopbox of gameconsole aansluit op een tv, moet u ervoor zorgen dat het videoformaat is ingesteld op YCbCr/YUV (maak je geen zorgen over onscherpe tekst in games: de huidige grafische engines zijn verantwoordelijk voor chroma subsampling).
- LG: Ga naar de beeldinstellingen en zet aan HDMI ULTRA HD diepe kleur. Klik nu op de Invoer knop, kies Alle ingangenen kies de poort om deze modus te gebruiken.
- TLC: 4:4:4 moet standaard ingeschakeld zijn wanneer u een pc aansluit. Zo niet, zorg er dan voor dat u het invoertype instelt op Computer in de instellingeninterface.
- Samsung: Ga naar de Instellingen menu en klik Expert-instellingen onder de Beeld Instellingen koptekst. Scroll nu naar beneden naar HDMI UHD-kleur kies onderaan het scherm de invoer die 4:4:4: zal gebruiken en stel deze in op PC modus.
- Sony: Open Instellingen en ga naar het externe invoermenu en kies vervolgens HDMI-enhanced formaat. Je moet ook je beeldmodus instellen op Afbeeldingen in de beeldinstellingen.
- Vizio: Selecteer uw invoer in het Weergave instellingen van de SmartCast-app. Kies nu HDMI-kleurensubsampling, wijs het toe aan de gewenste ingangspoort en stel het vervolgens in op Computer.
Stel voor mediastreamers zoals de Apple TV uw HDMI-signaaluitvoer in op YCbCr bij Instellingen.
Chroma Subsampling is tenslotte van belang
Als u begrijpt hoe chroma-subsampling werkt, kunt u niet alleen de betekenis van die rare afkortingen ontcijferen afgedrukt naast I/O-poorten op de achterkant van je tv, maar kies ook de juiste instelling voor een optimale beeldkwaliteit.
Zonder chroma-subsampling zouden 4K-videostreams haperen en zou je heel veel opslagruimte nodig hebben om films en afbeeldingen op te slaan die met je telefoon zijn gemaakt.