Η υποδειγματοληψία χρώματος (chroma subsampling) είναι ένας τρόπος εξοικονόμησης χώρου σε μια εικόνα ή ένα βίντεο. Το αρχείο διατηρεί τη λεπτομέρεια φωτεινότητας για κάθε μεμονωμένο pixel, αλλά καταγράφει λεπτομέρεια χρώματος μόνο για μερικά από αυτά, επειδή το ανθρώπινο μάτι σχεδόν δεν αντιλαμβάνεται τη διαφορά.
Πού το βρίσκετε και από πού προέρχεται
Η υποδειγματοληψία χρώματος χρησιμοποιείται σε βίντεο, σε ψηφιακές εικόνες και στην έγχρωμη τηλεόραση και επηρεάζει τις οπτικές πληροφορίες που εμφανίζονται σε αυτά. Στην πράξη τη συναντάτε σε φωτογραφίες JPEG και σχεδόν σε κάθε αρχείο βίντεο, όποιο κι αν είναι το container: MP4, MOV, AVI, MKV.
Λειτουργεί μόνο αν το αρχείο κρατά χωριστά τη φωτεινότητα και το χρώμα. Αντί να αποθηκεύουν κόκκινο, πράσινο και μπλε για κάθε pixel, αυτές οι μορφές αποθηκεύουν τη luma, τη φωτεινότητα, ξεχωριστά από τη chroma, το χρώμα, ως δύο συνιστώσες που συνήθως γράφονται Cb και Cr. Η υποδειγματοληψία στοχεύει τότε μόνο τη chroma και αφήνει τη luma ανέγγιχτη. Η επιλογή γίνεται από ό,τι κωδικοποίησε το αρχείο: την κάμερα ή το τηλέφωνο, το preset εξαγωγής ενός video editor, ένα πρόγραμμα εγγραφής οθόνης ή το πρόγραμμα που αποθήκευσε το JPEG. Μία αναφορά μπορεί να το εμφανίσει ως YCbCr4:2:0 (2 2) για μια φωτογραφία ή ως pixel format όπως yuv420p για ένα video stream. Αυτοί είναι δύο τρόποι να γραφτεί το ίδιο πράγμα.
Ανάγνωση της σημειογραφίας
Η τιμή εμφανίζεται συνήθως ως YCbCr ακολουθούμενο από τρεις αριθμούς, και αυτοί οι αριθμοί περιγράφουν ένα μπλοκ pixel με πλάτος τέσσερα και ύψος δύο. Ο πρώτος αριθμός είναι το πλάτος αυτού του μπλοκ, η αναφορά της luma, η οποία δεν επηρεάζεται από την υποδειγματοληψία και γι' αυτό σχεδόν πάντα είναι 4. Ο δεύτερος δείχνει πόσα δείγματα χρώματος λαμβάνονται κατά μήκος της επάνω σειράς του μπλοκ και ο τρίτος πόσα κατά μήκος της κάτω σειράς, όπου 0 σημαίνει ότι η κάτω σειρά απλώς επαναχρησιμοποιεί το χρώμα της σειράς από πάνω.
4:4:4- ένα δείγμα χρώματος ανά pixel, καμία υποδειγματοληψία4:2:2- χρώμα στο μισό της οριζόντιας ανάλυσης4:2:0- χρώμα στο μισό της οριζόντιας και στο μισό της κατακόρυφης ανάλυσης, το ένα τέταρτο των δειγμάτων χρώματος και μακράν η πιο συνηθισμένη ρύθμιση για φωτογραφίες και βίντεο καταναλωτών4:1:1- χρώμα στο ένα τέταρτο της οριζόντιας ανάλυσης
Γιατί έχει σημασία για το αρχείο σας
Το όφελος είναι στο μέγεθος και στο bandwidth. Λιγότερα δείγματα χρώματος σημαίνουν λιγότερα bytes για το ίδιο καρέ, κάτι που εξοικονομεί χώρο αποθήκευσης και κάνει το ανέβασμα, το streaming και τη μετάδοση πιο οικονομικά. Γι' αυτό οι κάμερες και οι υπηρεσίες streaming καταλήγουν στο 4:2:0.
Το κόστος συνήθως δεν φαίνεται, επειδή το μάτι είναι πολύ λιγότερο ευαίσθητο στη λεπτομέρεια χρώματος από ό,τι στην λεπτομερή αντίθεση φωτεινότητας. Εκεί που γίνεται εμφανές είναι σε σκληρά, κορεσμένα όρια χρώματος: κόκκινο ή μπλε κείμενο σε σκοτεινό φόντο, λεπτό έγχρωμο line art και εγγραφές οθόνης από περιβάλλοντα χρήστη, τα οποία μπορούν να αποκτήσουν μια ελαφριά χρωματική άχνη. Η εργασία όπου το χρώμα είναι κρίσιμο έχει το ίδιο πρόβλημα για διαφορετικό λόγο. Το green-screen keying και το έντονο color grading επεμβαίνουν απευθείας στις πληροφορίες χρώματος, οπότε χρειάζονται 4:2:2 ή 4:4:4.
Για αρχειοθέτηση, να θυμάστε ότι η υποδειγματοληψία είναι καταστροφική και μονόδρομη. Η μετατροπή ενός αρχείου 4:2:0 σε 4:4:4 αργότερα σάς δίνει μόνο ένα μεγαλύτερο αρχείο, όχι πίσω τα δείγματα χρώματος που απορρίφθηκαν. Το πεδίο περιγράφει μόνο την κωδικοποίηση και δεν περιέχει τίποτα προσωπικό.