Что такое субдискретизация цветности?

Субдискретизация цветности — один из наиболее эффективных способов просмотра контента с высоким разрешением и высокой частотой обновления без огромной полосы пропускания, необходимой для передачи таких сигналов. Как и сжатие потока отображения , субдискретизация цветности — это метод сжатия, который при эффективном использовании практически неотличим от исходного изображения.

Он работает путем удаления части информации о цвете из изображения или видео, сохраняя при этом всю информацию о яркости или яркости. Это уменьшает полосу пропускания, открывая больше места для сигналов с более высоким разрешением и частотой обновления. Это делает возможным использование UHD-мониторов с более высокой частотой обновления, и без этой технологии такие платформы, как Disney+ и Netflix, просто не будут работать так же хорошо.

Что такое субдискретизация цветности?

Цветовая субдискретизация сигнала удаляет часть информации о цвете из изображения или видео, сохраняя при этом информацию, связанную с яркостью. Это уменьшает общую полосу пропускания, необходимую для передачи сигнала, при этом визуально не оказывая существенного влияния на конечное изображение. В отличие от сжатия потока отображения, которое не имеет визуальных потерь, субдискретизация цветности иногда создает артефакты, хотя обычно их трудно обнаружить, если вы их не ищете.

Действительно, причина, по которой субдискретизация цветности настолько эффективна и так широко используется, заключается в хитрости человеческого глаза. Хотя люди превосходно различают контраст — то есть разницу между светом и тьмой — они не так хорошо различают разницу в цвете. Вот почему в изображениях и видео с субдискретизацией цветности передаются полные данные яркости, но данные цвета ограничены. Хотя это действительно уменьшает разницу в цвете на изображении, даже тренированным глазам очень трудно это заметить, если они действительно не ищут это.

Вот почему большинство фильмов транслируются с субдискретизацией цветности, используемой на всех основных потоковых платформах, и даже с UHD Blu-ray, которые во многом считаются способом просмотра фильмов высочайшего качества.

Изображение выше показывает, насколько мала разница при удалении больших частей цветового разрешения с помощью более экстремальных методов субдискретизации цветности.

Как работает субдискретизация цветности?

Стандартный видеосигнал состоит из двух основных компонентов: информации о яркости и информации о цвете. Полностью несжатый такой сигнал называется 4:4:4, где каждый пиксель имеет свой собственный набор значений цветности (цвета). Это максимально возможное качество видео без субдискретизации.

Незначительно сжатый сигнал называется 4:2:2, он содержит информацию о цвете для каждого второго пикселя, причем эти остальные пиксели копируют информацию о цвете у своих соседей. Таким образом, в блоке пикселей два на два каждый пиксель имеет свои собственные данные яркости, а каждая группа из двух пикселей разделяет данные о цвете. Это часто используется при профессиональном редактировании видео, где снижается скорость передачи данных, совершенно не влияя на качество изображения.

Вещание, потоковая передача и UHD Blu-ray используют более агрессивную субдискретизацию цветности 4:2:0, где на каждые четыре пикселя приходится только один пиксель с цветовыми данными. Блок размером два на два пикселя будет иметь данные о яркости для каждого пикселя, но данные о цвете будут использоваться всеми из них. Хотя это звучит драматично (и влияние, которое это оказывает на полосу пропускания, впечатляет ), конечный результат по-прежнему практически невозможно отличить от 4:2:2 или 4:4:4.

Подвыборка цветности обычно не включена по умолчанию на мониторах ПК, поскольку она может вызвать проблемы с разборчивостью мелкого текста, который гораздо легче просмотреть на мониторах, чем на телевизорах.

Стоит ли использовать субдискретизацию цветности?

Подвыборка цветности — это один из нескольких методов сжатия, которые можно использовать для уменьшения общей полосы пропускания, необходимой для передачи видео. Для потребителей DSC в значительной степени заменил субдискретизацию цветности, поскольку она полностью лишена визуальных потерь и открывает дополнительную полосу пропускания, необходимую для высоких частот обновления и разрешения.

Однако это не означает, что субдискретизация цветности является избыточной. Действительно, он по-прежнему является основным компонентом функциональности современных потоковых сервисов и современных UHD Blu-ray, которые используют его для хранения огромного количества данных о цветности и яркости, необходимых для видео с разрешением 4K.

Субдискретизация цветности по-прежнему удобна при использовании старых дисплеев, не поддерживающих DSC. Это также основной компонент некоторых алгоритмов статических изображений, например, способа создания JPEG.

Достаточно сказать, что субдискретизация цветности по-прежнему может быть полезна и регулярно используется в различных отраслях и в нишевых условиях. Однако для обычных потребителей DSC, возможно, является более эффективной системой сжатия. Он гораздо более современен, и вы, скорее всего, обнаружите, что он включен по умолчанию в тех случаях, когда вы можете его использовать, поэтому вам не нужно использовать подвыборку цветности вручную.