February 27, 2024

Τι είναι η υποδειγματοληψία χρώματος; | Ψηφιακές τάσεις

Η υποδειγματοληψία Chroma είναι ένας από τους πιο αποτελεσματικούς τρόπους προβολής περιεχομένου υψηλής ανάλυσης και υψηλού ρυθμού ανανέωσης χωρίς το τεράστιο εύρος ζώνης που απαιτείται για τη μετάδοση αυτών των σημάτων. Όπως η συμπίεση ροής οθόνης, η υποδειγματοληψία χρώματος είναι μια τεχνική συμπίεσης που, όταν χρησιμοποιείται αποτελεσματικά, δεν διακρίνεται σχεδόν από την εγγενή εικόνα.

Λειτουργεί αφαιρώντας ορισμένες από τις πληροφορίες χρώματος από την εικόνα ή το βίντεο, ενώ διατηρεί όλες τις πληροφορίες φωτεινότητας ή φωτεινότητας. Μειώνει το εύρος ζώνης, ανοίγοντας περισσότερο χώρο για σήματα υψηλότερης ανάλυσης και ρυθμού ανανέωσης. Αυτό καθιστά δυνατές οθόνες UHD με υψηλότερο ρυθμό ανανέωσης και είναι μια τεχνολογία χωρίς την οποία πλατφόρμες όπως το Disney+ και το Netflix απλά δεν θα είχαν την ίδια απόδοση.

Εικόνα από μπολ με λεμόνι, σμέουρα και μέντα σε ένα Samsung S95C.
Ακόμη και τηλεοράσεις αιχμής όπως η Samsung S95C εξακολουθούν να χρησιμοποιούν υποδειγματοληψία χρώματος στις θύρες HDMI 2.1 τους. Zeke Jones / Digital Trends

Τι είναι η υποδειγματοληψία χρώματος;

Η υποδειγματοληψία χρώματος ενός σήματος αφαιρεί ορισμένες από τις πληροφορίες χρώματος από την εικόνα ή το βίντεο, ενώ διατηρεί τις πληροφορίες που σχετίζονται με τη φωτεινότητα. Αυτό μειώνει το συνολικό εύρος ζώνης που απαιτείται για τη μετάδοση του σήματος, χωρίς να επηρεάζεται σημαντικά οπτικά η τελική εικόνα. Σε αντίθεση με τη συμπίεση ροής οθόνης, η οποία είναι οπτικά χωρίς απώλειες, η υποδειγματοληψία χρώματος παράγει περιστασιακά τεχνουργήματα, αν και συνήθως είναι δύσκολο να εντοπιστεί εκτός και αν το αναζητάτε.

Στην πραγματικότητα, ο λόγος που η υποδειγματοληψία χρώματος είναι τόσο αποτελεσματική και χρησιμοποιείται τόσο ευρέως οφείλεται σε ένα τέχνασμα του ανθρώπινου ματιού. Ενώ οι άνθρωποι είναι εξαιρετικοί στην ανίχνευση της αντίθεσης (δηλαδή της διαφοράς μεταξύ φωτεινού και σκοτεινού), δεν είναι τόσο καλοί στην ανίχνευση της διαφοράς χρώματος. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο σε εικόνες και βίντεο με υποδειγματοληψία χρώματος, όλα τα δεδομένα φωτεινότητας μεταδίδονται, αλλά τα δεδομένα χρώματος είναι περιορισμένα. Αν και αυτό μειώνει τη χρωματική διακύμανση μέσα σε μια εικόνα, είναι πολύ δύσκολο να το ανιχνεύσουν ακόμη και τα εκπαιδευμένα μάτια, εκτός κι αν το αναζητούν πραγματικά.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι περισσότερες ταινίες μεταδίδονται με υποδειγματοληψία πλήκτρων χρώματος που χρησιμοποιείται σε μεγάλες πλατφόρμες ροής και χρησιμοποιούνται ακόμη και με UHD Blu-ray, που θεωρούνται σε μεγάλο βαθμό ο τρόπος παρακολούθησης ταινιών υψηλότερης ποιότητας.

Παραδείγματα υποδειγματοληψίας χρωμάτων.
Εδώ μπορείτε να δείτε την επίδραση διαφορετικών τεχνικών υποδειγματοληψίας χρώματος. Οι παρακάτω εικόνες δείχνουν την ανάλυση χρώματος. Janke/Wikimedia

Η παραπάνω εικόνα δείχνει πόσο μικρή διαφορά υπάρχει κατά την αφαίρεση μεγάλων τμημάτων της ανάλυσης χρώματος με πιο ακραίες τεχνικές υποδειγματοληψίας χρώματος.

Πώς λειτουργεί η υποδειγματοληψία χρώματος;

Ένα τυπικό σήμα βίντεο έχει δύο κύρια στοιχεία: πληροφορίες φωτεινότητας και πληροφορίες χρώματος. Εντελώς ασυμπίεστο, αυτό το σήμα ονομάζεται 4:4:4, όπου κάθε pixel έχει το δικό του σύνολο τιμών χρωματισμού (χρώμα). Αυτή είναι η υψηλότερη δυνατή ποιότητα για ένα βίντεο, χωρίς υποδειγματοληψία.

Ένα οριακά συμπιεσμένο σήμα ονομάζεται 4:2:2, το οποίο έχει πληροφορίες χρώματος για κάθε δύο pixel και αυτά τα άλλα pixel αντιγράφουν τις πληροφορίες χρώματος των γειτόνων τους. Έτσι, σε ένα μπλοκ εικονοστοιχείων δύο προς δύο, κάθε εικονοστοιχείο έχει τα δικά του δεδομένα φωτεινότητας, ενώ κάθε ομάδα των δύο μοιράζεται τα δεδομένα χρώματος. Αυτό χρησιμοποιείται συχνά στην επαγγελματική επεξεργασία βίντεο, όπου μειώνει τον ρυθμό δεδομένων χωρίς να επηρεάζει καθόλου την ποιότητα της εικόνας.

Η μετάδοση, η ροή και τα Blu-ray UHD χρησιμοποιούν μια πιο επιθετική υποδειγματοληψία χρώματος 4:2:0, όπου υπάρχει μόνο ένα pixel με δεδομένα χρώματος κάθε τέσσερα pixel. Ένα μπλοκ εικονοστοιχείων δύο προς δύο θα έχει δεδομένα φωτεινότητας για κάθε εικονοστοιχείο, αλλά θα μοιράζεται δεδομένα χρώματος μεταξύ όλων αυτών. Αν και αυτό ακούγεται δραματικό (και η επίδραση που έχει στο εύρος ζώνης είναι δραματικό) το τελικό αποτέλεσμα εξακολουθεί να είναι σχεδόν αδιάκριτο από το 4:2:2 ή το 4:4:4.

Η υποδειγματοληψία Chroma συνήθως δεν είναι ενεργοποιημένη από προεπιλογή σε οθόνες υπολογιστή, επειδή μπορεί να προκαλέσει προβλήματα με την αναγνωσιμότητα μικρού κειμένου, κάτι που φαίνεται πολύ πιο εύκολα στις οθόνες από τις τηλεοράσεις.

Πρέπει να χρησιμοποιήσετε υποδειγματοληψία χρώματος;

Η υποδειγματοληψία Chroma είναι μία από τις πολλές τεχνικές συμπίεσης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μείωση του συνολικού εύρους ζώνης που απαιτείται για τη μετάδοση βίντεο. Για τους καταναλωτές, το DSC έχει αντικαταστήσει σε μεγάλο βαθμό την υποδειγματοληψία χρώματος, καθώς δεν εισάγει οπτική απώλεια και ξεκλειδώνει το είδος του πρόσθετου εύρους ζώνης που απαιτείται για υψηλούς ρυθμούς ανανέωσης και αναλύσεις.

Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι η υποδειγματοληψία χρώματος είναι περιττή. Στην πραγματικότητα, παραμένει ένα σημαντικό στοιχείο στη λειτουργικότητα των σύγχρονων υπηρεσιών ροής και των σύγχρονων UHD Blu-ray, που το εκμεταλλεύονται για να αποθηκεύουν τη μεγάλη ποσότητα δεδομένων χρώματος και φωτεινότητας που απαιτούνται για βίντεο ανάλυσης 4K.

Η υποδειγματοληψία Chroma εξακολουθεί να είναι χρήσιμη όταν χρησιμοποιείτε παλαιότερες οθόνες που δεν υποστηρίζουν DSC. Είναι επίσης ένα σημαντικό στοιχείο ορισμένων αλγορίθμων στατικής εικόνας, όπως το πώς δημιουργούνται τα αρχεία JPEG.

Αρκεί να αναφέρουμε ότι η υποδειγματοληψία χρώματος μπορεί να είναι ακόμα χρήσιμη και χρησιμοποιείται τακτικά σε διάφορες βιομηχανίες και σε συγκεκριμένα περιβάλλοντα. Ωστόσο, για τους γενικούς καταναλωτές, το DSC είναι αναμφισβήτητα ένα πιο αποτελεσματικό σύστημα συμπίεσης. Είναι πολύ πιο μοντέρνο και είναι πιο πιθανό να το βρείτε ενεργοποιημένο από προεπιλογή σε περιπτώσεις που μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε, επομένως δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσετε τη μη αυτόματη υποδειγματοληψία χρώματος.

Συστάσεις των συντακτών






Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *