تتعامل أجهزة الكمبيوتر مع مساحات ألوان RGB ، وتخلط مجموعات الأحمر والأخضر والأزرق لتقديم ألوان على الشاشة. لكن RGB غير مناسب للتخزين والنقل لأنه يحمل التكرار.

لحسن الحظ ، يمكن خداع الإدراك البشري بتقنية تُعرف باسم أخذ عينات صبغية فرعية. إنه نوع من الضغط للصور الثابتة والفيديو الذي يتجاهل بعض معلومات الألوان دون التقليل من جودة الصورة المتصورة.

يساعد هذا في تقليل حجم الملف واستخدام النطاق الترددي.

تابع معنا لتتعرف على كيفية عمل عينات chroma الفرعية ، وكيف تؤثر أوضاع أخذ العينات المختلفة على جودة الصورة ، وكيفية تكوين أجهزتك بشكل أفضل.

ما هو Chroma Subsampling؟ ماذا تعمل، أو ماذا تفعل؟

يتمتع النظام البصري البشري بفهم أقل بكثير للتغيرات في اختلافات الألوان مقارنة بالسطوع. يعزز Chroma subampling هذه الحقيقة عن طريق تقليل كمية معلومات اللون في إشارة المصدر للسماح بمزيد من بيانات النصوع بدلاً من ذلك. بمعنى آخر ، يتم أخذ عينات من مكونات اللون بدقة أقل من السطوع.

يسمح تقليل معلومات الألوان بانتقال إشارة الفيديو بكفاءة عبر كبلات HDMI ذات النطاق الترددي المحدود وعبر الإنترنت. نظرًا لأن عينك أقل حساسية للألوان من السطوع ، فلن تلاحظ اختلافًا كبيرًا في الجودة عند الاستمتاع بأفلامك المفضلة.

instagram viewer

يتم استخدام عينات كروما الفرعية أيضًا في ترميز JPEG.

RGB مقابل. YUV مقابل. YCbCr

في الفيديو الرقمي والتصوير الفوتوغرافي ، عادةً ما يُشار إلى عنصر السطوع - أو luma - على Y. تتكون بيانات اللون (تسمى chrominance أو chroma ببساطة) من مكونين مختلفين: Cb (الإسقاط الأزرق) و Cr (الإسقاط الأحمر). مزيجها ، المعروف باسم YCbCr ، هو ما يحدد الألوان التي تراها على الشاشة.

تستخدم أجهزة التصوير مثل كاميرات الفيديو الإشارات التناظرية المركبة (YUV) ، والتي يمكن ترميزها رقميًا كـ YCbCr. لأن أجهزة العرض مثل تتعامل أجهزة التلفزيون والهاتف الموجود في جيبك مع RGB بدلاً من ذلك ، فهي تقوم بتحويل إشارة YCbCr الرقمية مرة أخرى إلى مساحة ألوان RGB قبل عرض الصور.

الأنواع الشائعة لاختزال الكروم

تدعم مساحة اللون YCbCr العديد من أنظمة عينات الصبغ الفرعية المعبر عنها كنسبة A: B: C. A هو العرض الأفقي للمنطقة التي تم أخذ عينات منها بالبكسل ، B تشير إلى عدد عينات التلون (Cr ، Cb) في الصف الأول ، و C تشير إلى أخذ العينات الرأسية.

على سبيل المثال ، يحدد مخطط 4: 2: 2 مقطعًا من أربعة بكسلات أفقيًا في صفين. يقوم بأخذ عينات من أربعة عناصر ومزجها مع عنصرين من الكروم (أحد الكروم والآخر سي بي).

4: 4: 4 ، 4: 2: 2 ، و 4: 2: 0: ما هو الفرق؟

فيما يلي المجموعات الأكثر شيوعًا لأخذ عينات صبغية فرعية:

  • 4:4:4 يستخدم للإشارة غير المضغوطة بدون تقليل اللون. تحصل على دقة ألوان أفقية ورأسية كاملة دون فقدان الجودة. هناك أيضًا 4: 4: 4: 4 ، حيث الأربعة الرابعة عبارة عن قناة شفافية.
  • 4:2:2 نصف صفاء اللون 4: 4: 4 ، يقطع دقة اللون الأفقية إلى النصف مقارنة مع اللوما. إنه يقلل من حجم ملف الإشارة غير المضغوطة بمقدار الثلث ، مع القليل من أدوات الضغط أو عدم وجودها على الإطلاق. على هذا النحو ، غالبًا ما يتم استخدام 4: 2: 2 في تنسيقات الألعاب والفيديو الاحترافية مثل Digital Betacam و DVCPRO 50 و MPEG-2.
  • 4:2:0 ينقل ربع عينات luma. يتم أخذ عينات من نصف وحدات البكسل الموجودة في الصف الأول فقط ، ويتم تجاهل الصف الثاني. مع انخفاض معدل أخذ العينات إلى النصف أفقيًا ورأسيًا ، فإن 4: 2: 0 تحتفظ عمليًا بجودة بصرية بلا خسارة. ساعدت هذه الميزات في تحويلها إلى معيار صناعي للأفلام والبرامج التلفزيونية والرياضة.

هناك ميزة بصرية قليلة لاستخدام عينات 4: 4: 4 للوسائط. هذا هو السبب في أن معظم كاميرات الفيديو الرقمية والعديد من أفلام Blu-ray تستخدم تشفير 4: 2: 0. ولتلك الأوقات التي تحتاج فيها إلى ذلك تصدير مقطع فيديو من Premiere Pro على جهاز الكمبيوتر الخاص بك، تدعم برامج ترميز الفيديو الشائعة مثل MPEG-1 و MPEG-2 و H.261 / 263 4: 2: 0 أيضًا.

4: 2: 1 مقابل 4: 1: 1 مقابل 4:4:0

لا يتم استخدام مخططات أخذ العينات الأخرى على نطاق واسع ، مثل الأمثلة أدناه.

رصيد الصورة: جانكي / ويكيميديا ​​كومونا
  • 4:2:1 هو أسلوب أخذ عينات قديم إلى حد ما مع دقة Cb الأفقية نصف دقة Cr وربع دقة Y الأفقية.
  • 4:1:1 يربع دقة اللون ويخفض عرض النطاق الترددي إلى النصف ، مما يؤثر على الجودة المرئية. بينما تستخدم بعض تنسيقات الفيديو الرقمية مثل DV و DVCAM و DVCPRO 4: 1: 1 ، فإن وضع أخذ العينات هذا لا يمثل جودة بث.
  • 4:4:0 تقلل نسبة أخذ العينات إلى النصف عموديًا ولكنها تحافظ عليها أفقيًا.

Chroma Subsampling في النصوص والتطبيقات والوسائط

تستهدف أوضاع أخذ العينات الفرعية للصفاء المختلفة حالات استخدام محددة.

لا أحد يحب رؤية آثار الضغط على المحتوى عالي التباين والبكسل المثالي مثل النص فوق لون مسطح. لهذا السبب تستخدم أجهزة الكمبيوتر والهواتف والأجهزة اللوحية ووحدات تحكم الألعاب حصريًا عينات 4: 4: 4. يعد ترميز الوسائط باستخدام 4: 4: 4 مبالغة - لا يوجد فرق مرئي ملحوظ ، وحجم الملف يمر عبر السطح.

كيفية اختبار Chroma Subsampling

إن أبسط طريقة للتحقق من أخذ عينات chroma الفرعية هي بطاقة اختبار رقمية مضمنة في جهاز التلفزيون ، والتي تُعرف أيضًا باسم "بدء التشغيل اختبار "أو" نموذج الاختبار ". سيؤدي تشغيل هذه الميزة في إعدادات التلفزيون إلى إخراج مجموعة من الأنماط والألوان التي تمت معايرتها الحانات.

الأشرطة الملونة على جهاز التلفزيون لا يسمح لك فقط بالتحقق مما إذا كان يتم استخدام عينات chroma الفرعية ولكن أيضًا التأكد من أن الإخراج مطابق للون والنغمة وفقًا للإشارة الأصلية.

إذا لم تتمكن من العثور على هذا الخيار ، فإن Google "أنماط اختبار العينات الفرعية للصفاء" أو استخدم صورة اختبار الصفاء المقدمة بواسطة رتينجز. افتح هذه الصورة على جهاز الكمبيوتر أو اعرضها على جهاز التلفزيون. تأكد من ضبط المقياس على 100٪ قبل البحث عن القطع الأثرية المميزة مثل حواف النص غير الواضحة ، وتسييل اللون ، وتمويه الخطوط والنص.

في حالة عدم وجود أي منها ، يستخدم التلفزيون الخاص بك وضع عينات no-compression 4: 4: 4.

كيفية اختيار أفضل عينات صفاء

مسلحًا بكل هذه المعرفة ، يجب أن يكون لديك فهم أساسي لاختزال الكروم وكيفية عمل أوضاع الضغط المختلفة.

كقاعدة عامة ، يجب أن تدعم كبلات HDMI كلاً من 4: 2: 0 و 4: 2: 2. للاستمتاع بفيديو 4: 4: 4 غير مضغوط بدون أخذ عينات chroma الفرعية ، ستحتاج إلى كابل HDMI فائق السرعة مع عرض نطاق ترددي محدد في نطاق 18-48 جيجابت في الثانية.

إذا كنت تقوم بتوصيل جهاز كمبيوتر أو جهاز فك التشفير أو وحدة تحكم الألعاب بجهاز تلفزيون ، فتأكد من ضبط تنسيق الفيديو على YCbCr / YUV (لا تقلق بشأن ضبابية النص في الألعاب - محركات الرسومات اليوم هي السبب في اللون أخذ عينات).

  • ال جي: انتقل إلى إعدادات الصورة وقم بتشغيلها لون عميق HDMI ULTRA HD. الآن انقر فوق ملف مدخل زر ، اختر كل المدخلات، واختر المنفذ لاستخدام هذا الوضع.
  • TLC: يجب تمكين 4: 4: 4 افتراضيًا عند توصيل جهاز كمبيوتر. إذا لم يكن كذلك ، فتأكد من ضبط نوع الإدخال على حاسوب في واجهة الإعدادات.
  • سامسونج: اذهب إلى إعدادات القائمة وانقر إعدادات الخبراء تحت ال إعدادات الصورة رأس. الآن قم بالتمرير لأسفل إلى لون HDMI UHD في الجزء السفلي من الشاشة ، اختر الإدخال الذي سيستخدم 4: 4: 4: واضبطه على الكمبيوتر وضع.
  • سوني: يفتح إعدادات وانتقل إلى قائمة المدخلات الخارجية ، ثم اختر تنسيق HDMI المحسن. يجب عليك أيضًا ضبط وضع الصورة على الرسومات في إعدادات الصورة.
  • فيزيو: حدد إدخالك في ملف عرض إعدادات تطبيق SmartCast. اختر الآن اختزال ألوان HDMI، قم بتعيينه إلى منفذ الإدخال المطلوب ، ثم اضبطه على حاسوب.

بالنسبة إلى مشغلات بث الوسائط مثل Apple TV ، اضبط إخراج إشارة HDMI على YCbCr في الاعدادات.

مسائل Chroma Subsampling بعد كل شيء

لن يساعدك فهم كيفية عمل الاختزال الفرعي للصفاء في فك تشفير معنى تلك الاختصارات الغريبة تتم طباعته بجوار منافذ الإدخال / الإخراج على الجزء الخلفي من التلفزيون ، ولكن أيضًا اختر الإعداد الصحيح للحصول على جودة صورة مثالية.

بدون أخذ عينات chroma الفرعية ، ستتقطع تدفقات الفيديو بدقة 4K ، وستحتاج إلى مساحة تخزين كبيرة فقط لحفظ الأفلام والصور الملتقطة بهاتفك.