4: 4: 4, 4: 2: 2 ve 4: 2: 0 veya alt örnekleme rengi nedir

Bu kavramların ne anlama geldiğini veya belirli işlevlerinin ne olduğunu tam olarak anlamadığınız halde, bir noktada parlaklık ve renklilik terimlerini duymuş olmanız mümkündür. Her iki terim de renk alt örneklemesi veya alt örneklemesi gerektiğinde kullanılır.

4: 4: 4, 4: 2: 2 ve 4: 2: 0 basamaklı kümeler okunduğunda, bu gösterimler yoluyla kroma alt örneklemesi (krominans alt örneklemesi olarak da adlandırılır) ile ilgili bir video formülünün ifade edildiği anlamına gelir.. Bu sayı kombinasyonları fotoğraflarda ve videolarda bulunabilir, bu yüzden ne için olduklarını bilmek gerekir.

Bu gösterimleri analiz etmeden önce, hem fotoğraflardaki hem de videolardaki içeriğin, geniş bant tarafından sunulan sınırlarla ilgili olarak dağıtımlarının yavaşlamasına neden olduğu düşünülmelidir.

Bu senaryoda ve görsel-işitsel içerikte daha fazla sıkıştırma ve aktarım hızı elde etmek için, Blu-ray diskler ve gerçek zamanlı aktarım hizmetleri gibi çeşitli içerik formatlarında yaygın olarak kullanılan renklilik alt örneklemesi kullanılır.

İçindekiler dizini

Renk alt örneklemesi veya alt örneklemesi nedir?

Kromatik alt örnekleme (renk alt örneklemesi), bir sinyalde yer alan renk bilgilerinin ışıklılıkta bulunan bilgileri desteklemek için sıkıştırıldığı bir tekniktir. Bu şekilde, bant genişliği azaltılır, ancak bu sıkıştırılmış görüntünün kalitesini etkilemeden.

Birkaç yıl önce, dijital videonun tanıtımıyla, videolar ağır bir şekilde tartıldı, bu da iletilmesini ve saklanmasını zorlaştırdı. Bu boyut problemlerine bir çözüm bulmaya çalışırken, krominans alt örneklemesine ulaşıldı.

Tüm dijital videoların kompozisyonunu araştırırsak, parlaklık ve renklilik dediğimiz iki ana bileşen bulacağız.

Parlaklık veya kontrastı da bildiğimiz ilk terim, videodaki en karanlık ve en açık alanlar arasında gördüğümüz tüm farklılıkları kapsar.

Onun kısmı için, krominans videonun renk doygunluğunun bileşenidir. Bir insanın vizyonu, renk doygunluğundan (renklilik) daha fazla kontrast (parlaklık) duyarlılığına sahip olduğundan, videonun kalitesini etkilemeden sıkıştırılabilecek bir kısmının olduğuna karar verildi.

Bu nedenle, dijital video yönetimini kolaylaştırmak için sıkıştırma tekniği uygulandı. Bu, her pikselde kırmızı, yeşil ve mavi ile ilgili tüm bilgileri bulduğumuz gerçek bir renkli video sinyalinin (4: 4: 4), kromatik alt örnekleme uygulandığında sıkıştırılacağı anlamına gelir. aktarımı daha hafiftir ve renk zaten kaldırıldığında daha az bant genişliği gerektirir.

Görüntü sıkıştırıldıktan sonra, siyah ve beyazın kalitesi renklerin kalitesinden daha az olmayacaktır, çünkü belirtildiği gibi, insan vizyonu krominansı asimile etme kapasitesine sahiptir. Bu şekilde, alt örneklemeden sonra video renklilik bilgisinden daha fazla parlaklığa sahip olacaktır.

Bununla, boyutunda% 50'ye kadar önemli bir azalma yaparken görüntünün kalitesini korumak mümkündür. YUV gibi bazı formatlarda, parlaklık miktarı toplamın üçte birine ulaşır, bu nedenle krominasyonu azaltmak ve böylece daha fazla sıkıştırma elde etmek için geniş bir marj vardır.

Örneğin, geniş internet ve HDMI bantlarını oluşturan hızlarda belirli sınırlamalar olduğunu göz önünde bulundurarak, bu sıkıştırma bir dijital videonun daha verimli bir şekilde aktarılabilmesini sağlar.

Hem CRT monitörler, LCD'ler hem de şarj bağlı cihazlar (CCD'ler) kırmızı, yeşil ve mavi renkleri yakalamak için bileşenler kullanır. Bununla birlikte, dijital bir videoda, sadece bir sıkıştırma yapabilmek ve iletim için daha hafif hale getirmek için luma ve kroma arasında bir ayrım yapılır.

Kısaca açıklayacağımız farklı gösterimleri kullanan birkaç chroma alt örnekleme yöntemi vardır, ilk sayının luma ve ikinci ve üçüncü sayıların renk için olduğunu belirterek.

Renk alt örnekleme / alt örnekleme yöntemleri

4: 4: 4

Bu, herhangi bir tür sıkıştırmanın olmadığı tam ve orijinal çözünürlüktür, ilk sayı parlaklığı (4) ve aşağıdaki iki sayı (4: 4) Cb ve Cr chroma bileşenleri için kullanılır. 4: 4: 4, YCbCr renk alanı için de kullanılmasına rağmen, RGB görüntüler için yaygın olarak kullanılır.

4: 2: 2

İlk sayıda, lumanın tam bir çözünürlüğünü, krominans için ise yarı bir çözünürlüğü görüyoruz. Bu gösterim görüntülerdeki standarttır ve görüntü kalitesini etkilemeyen bir sıkıştırma taşır. Diğerlerinin yanı sıra DVCpro50 ve Betacam Dijital video formatları için kullanılır.

4: 1: 1

Yine, tam çözünürlük lumamız var, şimdi daha az renklilik var - sadece dörtte biri. Bu, NTSC DV ve PAL DVCPro formatları tarafından kullanılan alt örnekleme şemasıdır.

4: 2: 0

Bu gösterim, luma çözünürlüğünün tamamlandığını (4) gösterirken, kroma bileşenleri için dikey ve yatay yönde yarı çözünürlüğe sahiptir. Aslında 4: 2: 0, videonun geçmeli veya aşamalı olup olmadığını veya MPEG2 veya PAL DV tarafından kullanılıp kullanılmadığını dikkate alan birçok varyasyon içeren oldukça zor bir renk örneklemesidir.

Bu 4: 2: 0 örnekleme ile, tıpkı 4: 1: 1 örnekleme gibi 1/4 renk çözünürlüğü elde edersiniz. Bununla birlikte, ilk durumda renk yatay ve dikey olarak sıkıştırılırken, ikinci gösterimde sıkıştırma yataydır.

1920 x 1080 renkli alt örnekleme

Analog HDTV'yi, daha yüksek kalite ve çözünürlükte bir teknoloji olan dijital HDTV izledi. Bununla birlikte, mühendisler için de büyük bir zorluk getirdi, çünkü bu yeni teknolojinin o sırada mevcut olan sistemlerde, özellikle PAL ve NTSC'de kullanılmasını mümkün kılan bir form oluşturmak zorundaydılar.

Sonuç olarak, tüm çabaların PAL ve NTSC arasında uyumluluğun mümkün kılınmasına yönelik olması gerekiyordu. Yeni HDTV standardının ana özellikleri arasında PAL ve NTSC ile uyumlu olması gerekiyordu.

Bu standardın yıllar boyunca yaşadığı varyasyonlar, nihayetinde 1125 dikey çizgiye yerleştirilene kadar çoktu, bunların 1080'i sadece görüntüye adanmıştı. O zaman, 1080 için maksimum oran 29.97 fps (NTSC) iken, 720 için 59.94 fps (NTSC) idi.

Bunlar, farklı popüler dijital video formatlarında en yaygın kullanılan kromatik alt örnekleme değerlerinden bazılarıdır:

• HDCAM: 3: 1: 1NTSC: 4: 1: 1PAL, DV, DVCAM, HDTV: 4: 2: 0 İnternet Videosu: 4: 2: 0HDTV İletim Kalitesi: 4: 2: 2 Sıkıştırılmamış (tam bilgi): 4: 4: 4: 4

3: 1: 1 alt örnekleme 4: 2: 2'den daha mı iyi?

Eski 1080p HDCAM formatında 3: 1: 1 kullanılırken, 720p çözünürlükte 4: 2: 2 alt örnekleme vardı ve hala var. Ama bunlardan hangisi en iyisiydi?

Sadece verilere dayanırsak, basit bir cevaptır: 4: 2: 2 renk örnekleme açısından iki kez 3: 1: 1'dir, bu nedenle bu durumda en iyinin 4: 2 olduğunu açıkça belirtebiliriz.: 2.

Bununla birlikte, bu mutlak bir cevap olamaz, çünkü görüntünün boyutu renk örneklemesinin 4 × 4 gösterimlerinde dikkate alınmaz.

Peki bu gösterimlerden hangisi daha iyi? Çok daha fazla renk bilgisi veya daha az bilgi içeren ancak daha iyi örnek renk içeren başka bir resim içeren bir resim? Net bir cevap yok.

Bu analizin amacı, bir görüntünün yüzeysel olarak görülenlerden çok daha fazla bilgi ve karmaşıklığa sahip olduğunu görmektir.

Tabii ki, her zaman 4: 4: 4'te bir görüntü örneği kullandığımızı aklınızda bulundurun, çünkü bu en iyi örnekleme frekansının elde edildiği tam bir gösterimdir.

Alt örnekleme 4: 4: 4 vs 4: 2: 2 vs 4: 2: 0

Soldan ilk sayı olan 4 sayısı, numunenin boyutunu gösterir.

Bundan önce gelen iki sayıya gelince, bunlar kroma bilgisiyle ilgilidir. Bunlar ilk sayıya (4) bağlıdır ve sırasıyla yatay ve dikey örneklemeyi tanımlamaktan sorumludur.

4: 4: 4: 4 renk bileşenine sahip bir görüntü hiç sıkıştırılmaz, bu da alt örneklenmediği ve dolayısıyla parlaklık ve renk verilerini tam olarak içerdiği anlamına gelir.

Dört x iki piksel matrisini analiz ederken, 4: 2: 2'nin 4: 4: 4 sinyalinde bulduğumuz kromanın yarısını içerdiğini görüyoruz, 4: 2: 0 matrisini analiz ederken daha az içerdiğini görüyoruz: sadece bir renk bilgi odası.

4: 2: 2 sinyalindeki yatay örnekleme oranı sadece yarı (2) olurken, dikey örnekleme dolu olacaktır (4). Buna karşılık, 4: 2: 0 sinyalinde, ilk satırdaki piksellerin yarısında sadece renk örneklemesi vardır ve sinyalin ikinci satırındaki pikselleri tamamen yok sayar.

Alt örnekleme verilerinin boyutunun hesaplanması

Alt örneklenmiş renge sahip olduktan sonra ne kadar bilginin kaybedildiğini tam olarak bildiğimiz oldukça basit bir hesaplama var. Hesaplama aşağıdaki gibidir:

Daha önce belirttiğimiz gibi, bir numune için maksimum kalite 4 + 4 + 4 = 12

Bu, tam renkli bir görüntünün sıkıştırma olmadan% 100 kalite bulduğumuz 4: 4: 4 = 4 + 4 + 4 = 12 olduğu anlamına gelir. Bu noktadan itibaren, bir numunenin kalitesi aşağıdaki gibi değişebilir:

• 4: 2: 2 = 4 + 2 + 2 = 8, % 66.7'si 4: 4: 4 (12) 4: 2: 0 = 4 + 2 + 0 = 6, % 50'si 4: 4: 4 (12) 4: 1: 1 = 4 + 1 + 1 = 6, ki bu 4: 4: 4 (12)% 50, 3: 1: 1 = 3 + 1 + 1 = 5, 4: 4: 4'ün% 42'si (12)

Bu nedenle, 4: 4: 4 tam renkli sinyal 24 MB boyutundaysa, 4: 2: 2 sinyalin yaklaşık 16 MB boyutunda, 4: 2: 0 sinyal olduğu anlamına gelir. 12 MB boyutunda ve 3: 1: 1 sinyal 10 MB olacaktır.

Bununla, kromatik alt örneklemenin neden bu kadar önemli olduğunu ve var olmaya devam ettiğini zaten anlayabiliriz. İnternet ve televizyon gibi sektörler için önemlidir, çünkü dosyaların boyutunu azaltır ve bu nedenle daha az bant genişliği kaynağı gerektirir.

Alt örneklemeyle ilgili sonuç

Kromatik alt örnekleme ile bir görüntü dosyasını boyutunu bu şekilde küçültmek için sıkıştırabiliriz. Bununla, çıplak gözle görüntünün kalitesini kaybetmeden iletmek için daha az bant genişliğine ihtiyaç duyulur. Bu, renk alt örneklemesi veya alt örneklemesinden sonra, hiçbir büyük kusurun görsel olarak fark edilmediği anlamına gelir.

Şu anda, 4: 2: 0 örneği görsel-işitsel içerik platformları için gereklidir, bu nedenle bu sıkıştırma tekniği olmadan Amazon ve Netflix'ten 4K içerik gibi hizmetlere erişmek kesinlikle çok daha zor ve pahalı olurdu.

Wikipedia kaynağı