Las computadoras funcionan con espacios de color RGB, mezclando combinaciones de rojo, verde y azul para mostrar colores en la pantalla. Pero RGB no es adecuado para almacenamiento y transmisión porque tiene 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 donde se descarta cierta información de color sin reducir 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 diferentes 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 notará una gran diferencia en la calidad cuando disfrute de sus películas favoritas.
El submuestreo de croma también se utiliza con la codificación JPEG.
RGB contra YUV contra YCbCr
En fotografía y video digital, el componente de luminosidad, o luma, se conoce comúnmente como Y. Los datos de color (llamados crominancia o simplemente croma) se componen de dos componentes diferentes: Cb (proyección azul) y Cr (proyección roja). Su combinación, conocida como YCbCr, determina los colores que ves en la pantalla.
Los equipos de imagen, como las cámaras de video, utilizan señales analógicas compuestas (YUV), que pueden codificarse digitalmente como YCbCr. Debido a que los dispositivos de proyección, como los televisores y el teléfono que lleva en el bolsillo, utilizan RGB, convierten la señal digital YCbCr de nuevo 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 del área muestreada en píxeles, B es el número de muestras de crominancia (Cr, Cb) en la primera fila y C es el muestreo vertical.
Por ejemplo, el esquema 4:2:2 define un segmento de cuatro píxeles horizontalmente en dos filas. Muestrea cuatro elementos luma y los mezcla con dos elementos croma (uno Cr y uno 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, siendo los cuatro cuatro un canal de transparencia.
- 4:2:2 tiene la mitad del croma de 4:4:4, reduciendo la resolución de color horizontal a la mitad en comparación con la luminancia. Reduce el tamaño de archivo de una señal sin comprimir en un tercio, con pocos o ningún artefacto de compresión. Como tal, 4:2:2 se usa comúnmente 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 se descarta la segunda fila. Con la frecuencia de muestreo reducida a la mitad horizontal y verticalmente, 4:2:0 mantiene una calidad visual prácticamente sin pérdidas. Esas características han ayudado a convertirlo en un estándar de la industria para películas, programas de televisión y deportes.
Hay poco beneficio visual en el uso de 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 necesita exportar un video de Premiere Pro a 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 frente a 4:1:1 frente a 4:4:0
Otros esquemas de muestreo no se utilizan ampliamente, como los ejemplos a continuación.
- 4:2:1 es un modo de muestreo ligeramente obsoleto con la resolución Cb horizontal la mitad que la de Cr y una cuarta parte de la resolución Y horizontal.
- 4:1:1 cuadruplica la resolución cromática y reduce a la mitad el ancho de banda, lo que afecta la calidad visual. Aunque 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 de croma en texto, aplicaciones y medios
Los diferentes modos de submuestreo de croma se dirigen a escenarios de uso específicos.
A nadie le gusta ver artefactos de compresión en contenido de alto contraste y píxeles perfectos, como texto sobre un color sólido. Es por eso que las computadoras, teléfonos, tabletas y consolas de juegos solo usan 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 está por las nubes.
Cómo probar el submuestreo de croma
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La forma más fácil de verificar el submuestreo de croma es una tarjeta de prueba digital integrada en su televisor, también conocida como «prueba de arranque» o «patrón de prueba». Habilitar esta función en la configuración de su televisor mostrará una serie de patrones y barras de color calibradas.
Las barras de color de su televisor no solo le permiten verificar que se está utilizando el submuestreo de croma, sino también que la salida es fiel al color y 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 de ENCUENTROS. Abre esta imagen en una computadora o mírala en tu televisor. Asegúrese de configurar 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 de croma, necesita un cable HDMI de ultra alta velocidad con un ancho de banda especificado en el rango de 18-48 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 el texto borroso en los juegos: los motores gráficos actuales tienen en cuenta el submuestreo de croma ).
- LG: Vaya a la configuración de imagen y encienda Colores profundos HDMI ULTRA HD. 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 al conectar 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 cabeza. 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 y luego seleccione Formato mejorado HDMI. También debe configurar su modo de fotografía en Gráficos en la configuración de la imagen.
- Vizio: Seleccione su entrada en el Monitor configuración de la aplicación SmartCast. Elige ahora Submuestreo de color HDMIasígnelo al puerto de entrada deseado y 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 de croma es importante después de todo
Comprender cómo funciona el submuestreo de croma no solo lo ayudará a descifrar el significado de esas extrañas abreviaturas impresas junto a los puertos de E/S en la parte posterior de su televisor, sino que también lo ayudará a elegir la configuración adecuada para una calidad de imagen óptima.
Sin el submuestreo de croma, las transmisiones de video 4K se entrecortarían y necesitaría toneladas de espacio de almacenamiento para almacenar películas e imágenes tomadas con su teléfono.