Колірна субдискретизаціяКо́лірна субдискретиза́ція (англ. Chroma subsampling) - технологія кодування зображень зі зниженням колірної роздільної здатності, при якій частота вибірки різницевих сигналів кольору може бути менше частоти вибірки сигналу яскравості. Заснована на особливості людського зору, вираженої більшою чутливістю до перепадів яскравості, ніж кольорів. Колірна субдискретизація є важливим способом зниження швидкості цифрового потоку відеоданих (цифрове стиснення відеоінформації). Використовується в системах аналогового і цифрового телебачення, цифрового відеозапису і алгоритмах стиснення зображень, таких як JPEG. На практиці кодування зображень здійснюється зменшенням роздільної здатності в різницевих каналах кольору при збереженні роздільної здатності в каналі яскравості. Історія, стандартиМетод був вперше розроблений в 1950-х Альдо Бедфордом для системи кольорового телебачення компанії RCA. Пізніше він отримав свій розвиток в стандарті NTSC. Втім, принцип поділу яскравості та інформації про колір був придуманий ще раніше - в 1938 році Джорджесом Валенсі.
При передачі таких сигналів, можливе відновлення складових кольорів: червоної (R), синьої (B) і зеленої (G), які використовуються в більшості систем відображення відеоінформації. При Y ', Cr, Cb поданні відеосигналу компоненти Cr, Cb передаються з дискретністю, удвічі меншу дискретності сигналу яскравості, при цьому частота дискретизації для сигналу яскравості Y' встановлюється рівною 13,5 МГц, що вдвічі більше, ніж для сигналів Cr і Cb - 6,75 МГц. Для цифрових стандартів прийнято базове значення частоти дискретизації рівне 3,375 МГц, таким чином, частоти дискретизації яскравості і двох колірних сигналів будуть знаходитися у співвідношенні 4:2:2. Для сигналів ТВЧ згідно частини II Рекомендації ITU-R 709-3 встановлені частоти дискретизації сигналів яскравості 74,25 МГц і кольоровості 37,125 МГц. Формати субдискретизаціїСтруктура дискретизації сигналу позначається як співвідношення між трьома частинами X: a: b (наприклад, 4:2:2), що описують число вибірок яскравості і колірних сигналів. Також іноді використовується позначення з чотирма частинами (4:2:2:4), де четверта цифра, якщо вона включена, повинна бути ідентична першій цифрі, яка вказує на наявність сигналу четвертого каналу, що містить інформацію прозорості (альфа-канал). Цими частинами є:
8:4:4 Y'CbCrКожна з колірних компонент Cb і Cr мають однакову частоту дискретизації. Компонента яскравості має вдвічі більшу роздільну здатність. Ця система використовується сканерами кіноплівки високого рівня, пристроями телекіно. 4:4:4 Y'CbCrКожна з трьох компонент Y'CbCr має однакову частоту дискретизації. Ця схема іноді використовується в дорогих сканерах і кінематографічному пост-продакшн виробництві. Як правило, для надання такої пропускної здатності використовується двоканальний інтерфейс HD-SDI, стандарту SMPTE 372M. Перше підключення для передачі сигналу 4:2:2, друге підключення - для сигналу 0:2:2, у поєднанні буде передано 4:4:4. 4:4:4 R'G'B '(без Субдискретизації)Варто відзначити, що під "4:4:4" може розумітися колірний простір R'G'B', який зовсім не має кольорової субдискретизації. Відеоформати, такі як HDCAM SR, можуть записувати цифровий відеосигнал з частотою вибірки 4:4:4 R'G'B' за допомогою двоканального HD-SDI. 4:2:2Використовується в наукових дослідженнях, професійних системах і форматі MPEG-2. Рекомендація 601 визначає стандарт повного цифрового відеосигналу з співвідношенням частот дискретизації яскравості і колірних сигналів як 4:2:2. У кожному рядку передається повний сигнал яскравості, а для колірних сигналів проводиться вибірка кожного другого відліку. Таким чином колірна горизонтальна роздільна здатність знижується вдвічі. 4:2:1Цей режим також визначено технічно. Використовується в обмеженому наборі апаратних і програмних кодерів. 4:1:1У співвідношенні 4:1:1, горизонтальна роздільна здатність колірних сигналів знижується до чверті від повної роздільної здатності сигналу яскравості, також пропускна здатність зменшується удвічі в порівнянні з режимом без субдискретизації. Спочатку, 4:1:1 застосовувався у форматі DV, який не вважався мовним і був єдиним прийнятним форматом відеозапису для низькобюджетних і споживчих додатків. В даний час, DV-формат (з вибіркою 4:1:1) використовується професійно для виробництва новин та відтворення відео за допомогою серверів. У системі NTSC, якщо частота дискретизації яскравості дорівнює 13,5 МГц, то це означає, що кожен із сигналів Cr і Cb буде дискретизовано з частотою 3,375 МГц, що відповідає максимальній пропускній здатності частоти Найквіста 1,6875 МГц, в той час як традиційний " NTSC кодер високого класу аналогового мовлення "матиме частоту Найквіста 1,5 МГц і 0,5 МГц для I/Q каналів. Однак у більшості одиниць обладнання, особливо в дешевих телевізорах і VHS/Betamax відеомагнітофонах, канали кольоровості мають пропускну здатність тільки 0,5 МГц для Cr і Cb (що еквівалентно для I/Q). Таким чином, система фактично забезпечує збільшену пропускну здатність кольору в порівнянні з найкращими композитними аналоговими специфікаціями для NTSC, незважаючи на те, що використовується тільки 1/4 від повної смуги частот колірної складової "повного" цифрового сигналу. Формати, які використовують 4:1:1, включають в себе:
4:2:0Різні варіанти 4:2:0 конфігурацій можна знайти в:
Для колірних компонентів Cb і Cr при дискретизації відкидається кожен другий відлік по горизонталі і по вертикалі. Є три варіанти схем 4:2:0, що мають різні горизонтальні і вертикальні розміщення відліків:
Цей вид обробки даних особливо добре підходить для кольорових систем PAL і SECAM. Більшість цифрових відео форматів PAL використовують відповідно 4:2:0, за винятком DVCPRO25, який використовує 4:1:1. Обидва варіанти 4:1:1 і 4:2:0 вдвічі скорочують пропускну здатність у порівнянні з поданням без Субдіскретізація. 4:1:0Підтримується деякими кодеками, але використовується не дуже широко. При цьому співвідношенні коефіцієнтів використовується половина вертикального і чверть горизонтального колірного дозволу, і лише одна восьма частина від смуги пропускання максимального колірного дозволу. 3:1:1Використовується у форматі відеозапису високої чіткості Sony HDCAM (Не HDCAM SR !). У горизонтальному напрямку проводиться вибірка відліків сигналу яскравості на три чверті від повної частоти дискретизації HD - 1440 вибірок в рядку проти 1920 в HDCAM SR. У вертикальному напрямку, як в каналі яскравості, так і в каналі кольоровості проводиться повна дискретизація HD (1080 відліків). ТермінологіяТермін Y'UV відноситься до аналогової схеми кодування, в той час як Y'CbCr - до цифрової схеми кодування. Одне з відмінностей між ними в тому, що набір коефіцієнтів компонентів кольоровості U, V і Cb, Cr різний. Проте термін YUV часто використовується помилково, використовуючи кодування Y'CbCr. Отже, вирази типу "4:2:2 YUV" завжди відносяться до 4:2:2 Y'CbCr, так як просто немає такого поняття, як 4: x: x в аналоговому кодуванні (наприклад, YUV). Також терміном яскравість і символом Y часто користуються помилково, маючи на увазі яскравість, яка позначається символом Y'. (Апостроф означає, що інтенсивність світла кодується нелінійно за допомогою гама-корекції). Крім того, поняття «кольоровість» у відео інженерів відрізняється від «кольоровості» в колориметрії. Кольоровість у відео-інженерній практиці формується з вагових триколірних компонентів , нелінійних компонентів. Поняття кольоровість і насиченість часто використовуються як синоніми для позначення кольоровості. Див. також
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Portal di Ensiklopedia Dunia
