Las computadoras manejan espacios de color RGB, mezclando combinaciones de rojo, verde y azul para representar los colores en pantalla. Pero RGB no es adecuado para el almacenamiento y la transmisión, ya que conlleva redundancia.
Afortunadamente, la percepción humana se puede engañar con una técnica conocida como submuestreo cromático. Es un tipo de compresión para imágenes fijas y video que descarta parte de la información de color sin degradar la calidad visual percibida.
Esto ayuda a reducir el tamaño del archivo y el uso del ancho de banda.
Síganos para aprender cómo funciona el submuestreo de croma, cómo los distintos modos de muestreo afectan la calidad de la imagen y cómo configurar mejor sus dispositivos.
¿Qué es el submuestreo de croma? ¿Qué hace?
El sistema visual humano tiene una comprensión mucho menor de los cambios en las diferencias de color que el brillo. El submuestreo de croma aprovecha este hecho al reducir la cantidad de información de color en una señal de origen para permitir más datos de luminancia. En otras palabras, los componentes de color se muestrean con una resolución más baja que el brillo.
La reducción de la información de color permite que una señal de video viaje de manera eficiente a través de cables HDMI de ancho de banda limitado y por Internet. Debido a que su ojo es mucho menos sensible al color que al brillo, no percibirá una gran diferencia de calidad cuando disfrute de sus películas favoritas.
El submuestreo de croma también se utiliza en la codificación JPEG.
RGB frente a YUV vs. YCbCr
En fotografía y video digital, el componente de brillo, o luminancia, generalmente se denota como Y. Los datos de color (llamados crominancia o simplemente croma) consisten en dos componentes diferentes: Cb (proyección azul) y Cr (proyección roja). Su combinación, conocida como YCbCr, es lo que define los colores que ves en la pantalla.
Los dispositivos de imágenes, como las cámaras de video, utilizan señales analógicas compuestas (YUV), que pueden codificarse digitalmente como YCbCr. Debido a que los dispositivos de proyección como En cambio, los televisores y el teléfono en su bolsillo se ocupan de RGB, convierten la señal digital YCbCr nuevamente al espacio de color RGB antes de mostrar las imágenes.
Tipos comunes de submuestreo de croma
El espacio de color YCbCr admite varios esquemas de submuestreo de croma expresados como una relación A: B:C. A es el ancho horizontal de la región muestreada en píxeles, B indica el número de muestras de crominancia (Cr, Cb) en la primera fila y C indica el muestreo vertical.
Por ejemplo, el esquema 4:2:2 define un segmento de cuatro píxeles horizontalmente en dos filas. Muestrea cuatro elementos de luminancia y los mezcla con dos de croma (uno Cr y otro Cb).
4:4:4, 4:2:2 y 4:2:0: ¿Cuál es la diferencia?
Las siguientes son las combinaciones más comunes para el submuestreo de croma:
- 4:4:4 se utiliza para una señal sin comprimir sin reducción de color. Obtiene una resolución de color horizontal y vertical completa sin pérdida de calidad. También hay 4:4:4:4, donde el cuarto cuatro es un canal de transparencia.
- 4:2:2 tiene la mitad del croma de 4:4:4, lo que reduce la resolución de color horizontal a la mitad en comparación con la luminancia. Disminuye el tamaño del archivo de una señal sin comprimir en un tercio, con pocos o ningún artefacto de compresión. Como tal, 4:2:2 se usa a menudo en juegos y formatos de video profesional como Digital Betacam, DVCPRO 50 y MPEG-2.
- 4:2:0 transporta una cuarta parte de las muestras luma. Solo se muestrean la mitad de los píxeles de la primera fila y la segunda fila se descarta. Con la frecuencia de muestreo reducida a la mitad horizontal y verticalmente, 4:2:0 prácticamente conserva una calidad visual sin pérdidas. Esas características han ayudado a convertirlo en un estándar de la industria para películas, programas de televisión y deportes.
Hay pocas ventajas visuales en el uso del muestreo 4:4:4 para los medios. Esta es la razón por la cual la mayoría de las cámaras de video digitales y muchas películas Blu-ray usan codificación 4:2:0. Y para esos momentos en los que necesitas exportar un video de Premiere Pro en su computadora, los códecs de video populares como MPEG-1, MPEG-2 y H.261/263 también son compatibles con 4:2:0.
4:2:1 contra 4:1:1 contra 4:4:0
Otros esquemas de muestreo no se utilizan ampliamente, como los ejemplos a continuación.
- 4:2:1 es un modo de muestreo un tanto obsoleto con la resolución Cb horizontal la mitad que Cr y una cuarta parte de la resolución Y horizontal.
- 4:1:1 reduce a un cuarto la resolución de croma y reduce a la mitad el ancho de banda, lo que afecta la calidad visual. Si bien algunos formatos de video digital como DV, DVCAM y DVCPRO usan 4:1:1, este modo de muestreo no tiene calidad de transmisión.
- 4:4:0 reduce a la mitad la relación de muestreo verticalmente pero la mantiene horizontalmente.
Submuestreo cromático en texto, aplicaciones y medios
Los diferentes modos de submuestreo de croma se enfocan en casos de uso específicos.
A nadie le gusta ver artefactos de compresión en contenido de alto contraste y píxeles perfectos, como texto sobre un color plano. Es por eso que las computadoras, teléfonos, tabletas y consolas de juegos utilizan exclusivamente el muestreo 4:4:4. La codificación de medios con 4:4:4 es exagerada: no hay una diferencia visual perceptible y el tamaño del archivo se dispara.
Cómo probar el submuestreo de croma
La forma más sencilla de verificar el submuestreo de croma sería una tarjeta de prueba digital integrada en su televisor, también conocida como "tarjeta de inicio". prueba" o "patrón de prueba". Al activar esta función en la configuración de su televisor, se generará un conjunto de patrones y colores calibrados. barras.
Las barras de colores de tu televisor no solo le permite verificar si se utiliza el submuestreo de croma, sino también asegurarse de que la salida sea fiel al color y el tono de acuerdo con la señal original.
Si no puede encontrar esta opción, busque en Google "patrones de prueba de submuestreo de croma" o use una imagen de prueba de croma proporcionada por ENCUENTROS. Abre esta imagen en una computadora o mírala en tu televisor. Asegúrese de establecer la escala al 100% antes de buscar artefactos característicos como bordes de texto borrosos, sangrado de color y desenfoque de líneas y texto.
Si no hay ninguno presente, su televisor usa el modo de muestreo 4:4:4 sin compresión.
Cómo elegir el mejor submuestreo de croma
Armado con todo este conocimiento, debe tener una comprensión básica del submuestreo de croma y cómo funcionan los diferentes modos de compresión.
Como regla general, sus cables HDMI deben ser compatibles con 4:2:0 y 4:2:2. Para disfrutar de video 4:4:4 sin comprimir sin submuestreo cromático, necesitará un cable HDMI de ultra alta velocidad con un ancho de banda establecido en el rango de 18 a 48 Gbps.
Si está conectando una computadora, un decodificador o una consola de juegos a un televisor, asegúrese de configurar el formato de video en YCbCr/YUV (no se preocupe por la borrosidad del texto en los juegos; los motores de gráficos actuales tienen en cuenta el croma). submuestreo).
- LG: Vaya a la configuración de imagen y encienda HDMI ULTRA HD color profundo. Ahora haga clic en el Aporte botón, elige Todas las entradasy elija el puerto para usar este modo.
- TLC: 4:4:4 debe estar habilitado de forma predeterminada cuando conecta una PC. De lo contrario, asegúrese de establecer el tipo de entrada en Computadora en la interfaz de configuración.
- Samsung: Ve a la Ajustes menú y haga clic Configuración experta bajo el Configuración de imagen encabezamiento. Ahora desplácese hacia abajo para color HDMI UHD en la parte inferior de la pantalla, elija la entrada que usará 4:4:4: y configúrela en ordenador personal modo.
- Sony: Abierto Ajustes y vaya al menú de entradas externas, luego elija Formato mejorado HDMI. También debe establecer su modo de imagen en Gráficos en la configuración de la imagen.
- Vizio: Seleccione su entrada en el Mostrar configuración de la aplicación SmartCast. ahora elige Submuestreo de color HDMI, asígnelo al puerto de entrada deseado, luego configúrelo en Computadora.
Para transmisores de medios como el Apple TV, configure su salida de señal HDMI en YCbCr en la configuración de.
El submuestreo cromático importa después de todo
Comprender cómo funciona el submuestreo de croma no solo lo ayudará a descifrar el significado de esas extrañas abreviaturas impreso junto a los puertos de E/S en la parte posterior de su televisor, pero también elija la configuración correcta para una calidad de imagen óptima.
Sin el submuestreo de croma, las transmisiones de video 4K se entrecortarían y necesitaría toneladas de almacenamiento solo para guardar películas e imágenes tomadas con su teléfono.