Campionamento colore 4:4:4 vs 4:2:2

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Autore: Walter Pirani  fonte sound devices llc

 

 

Il video digitale è descritto da diversi parametri, inclusa la sua risoluzione (ie. 1920 x 1080), lo spazio del colore (ie. REC 709), il campionamento dell colore (ie.4:4:4), e la profondità dei bit (ie. 10-bit). Alti valori del campionamento del colore e della profondità dei bit risultano in un colore più accurato e in un numero maggiori dei colori contenuti nel segnale video. Gli ingressi e uscite SDI dei registratori Sound Devices PIX 240i e PIX 260i supportano il segnale video 12-bit 4:4:4 con lo standard 3G-SDI e 10-bit 4:2:2 con standard HD-SDI. Per diverse applicazioni, lo spazio colore 4:4:4 e un beneficio notevole, estendendo l’usabilità del registratore.
 

Sottocampionamento della crominanza
La vista umana è più sensibile allle differenze nella luminosità dell’immagine (luminanza o luma) che alle differenze del colore (chroma). Il sottocampionamento della crominanza approfitta di queste differenze nella percezione umana per ridurre la velocità dei dati del video digitale. Il sottocampionamento della crominanza cattura (campiona) minori informazioni del colore che le informazioni della luminanza. Più è aggressivo il metodo di campionamento del colore, maggiore è il rischio della percezione di una riduzione e inaccuratezza dei colori. Il sottocampionamento della crominanza come la riduzione della quantità dei dati video utilizzando un campionamento del colore più aggressivo sono indipendenti dal codec video utilizzato.

Cosa significa il “4″ nel campionamento colore 4:4:4
Il campionamento del colore viene descritto da tre numeri separati dai due punti, ad esempio 4:4:4 e 4:2:2. Mentre le specifiche di cosa significhino i valori in questi tre numeri non verrà trattato in questo articolo (andare a questo indirizzo per maggiori dettagli http://it.wikipedia.org/wiki/Sottocampionamento_della_crominanza), è importante sapere che i risultati sono differenti a seconda dei metodi di sottocampionamento del colore. 4:4:4 indica un pieno, continuo campionemento del colore RGB. Con il colore 4:4:4, la luminanza (luminosità) e chroma (colore) sono campionate alla stessa “risoluzione”, con il risultato di una tavolozza di colori RBG grande quanto la velocità di campionemto del segnale video. 4:4:4 è la migliore opzione in diverse applicazioni, come il compositing, la correzione del colore, e il montaggio su diverse piattaforme.

4:4:4 è il più grande contenitore di colori disponibile per il video digitale. Per i segnali video HD, è richiesta la connessione dual-link HD-SDI (Velocità: 2 x 1.5 Gb/s) o 3G-SDI (Velocità: 3 Gb/s). Mentre uno spazio colore più piccolo può essere comunque rappresentato in un contenitore 4:4:4, nessun segnale video viene invece trasferito se un segnale 4:4:4 viene inviato a un ingresso che supporta solamente il campionamento colore 4:2:2, risultando in una discrepanza dei dati inviati.

Sotto il campionamento 4:4:4
Mentre il 4:4:4 supporta tutti i colori RGB, il sottocampionamento del crominanza come 4:2:2, 4:1:1, e 4:2:0 riducono i dati sul colore. La tabella seguente mostra l’ammontare della riduzione delle informazioni del colore con ognuno di questi metodi di sottocampionamento.
 

Campionamento Colore velocità trasferimento dei dati Video Note
4:4:4 (RGB) Connessione 3G-SDI  (3 Gb/s non compresso HD) a 30 fps; Velocità dati 330 Mb/s per un file Apple ProRes 4444 Pieno campionamento del colore. Luma e chroma sono campionati alla stessa velocità, risultando in un pieno segnale RGB. 4:4:4 non ha nessuna compressione del colore. Apple ProRes 4444 è un codec di campionamento del colore 4:4:4, supportato dai  registratori Sound Devices PIX 240i e PIX 260i.
4:2:2 HD-SDI (1.5 Gb/s) a 30 fps; velocità 220 Mb/s file Apple ProRes 422HQ  Riduzione del 50% di informazioni del colore rispetto a 4:4:4, sottocampionamento della crominanza con fattore 2. I file ProRes registrati e compressi risultano in una riduzione dati del 33% rispetto alla pinea gamma RGB (4:4:4). Apple ProRes LT, ProRes, e ProRes HQ sono codec 4:2:2.
4:1:1 HD-SDI utilizzato per interconnessione; Velocità dati varia da 1 Mb/s a 100 Mb/s a seconda del codec Riduzione della codifica del colore del 75% rispetto alla piena gamma di colori RGB. Questo tipo di campionamento del colore viene usato nel video DV.
4:2:0 HD-SDI usato per interconnessione; Velocità dati varia da 1 Mb/s a 100 Mb/s a seconda del codec Riduzione della codifica del colore del 75% rispetto alla piena gamma di colori RGB. Questo tipo di campionamento del colore viene usato in diversi codec MPEG.

Quando usare il 4:4:4
Diverse produzioni ad alto budget, oppure show  molto lunghi di diverse puntate vengono girati con camere professionali come ad esempio la camera ARRI ALEXA  e registrano file nel formato ad alta definizione Apple ProRes 4444. questo materiale è soggetto a una correzione del colore estensiva e precisa. Poichè la camera ALEXA ha un’uscita 4:4:4 (Apple ProRes 4444), questo materiale permette molto più spazio per la correzione del colore. Viene lavorato molto bene in post produzione.

Il Chroma keying beneficia enormemente quando il materiale registrato è con stadard di colore 4:4:4. I sistemi di Keying usano uno spettro di colore ristretto dello sfondo “green screen” o “blue screen” per rimuovere lo sfondo del soggetto. Un colore accurato garantisce transizioni migliori tra i soggetti e gli sfondi che utilizzando lo stesso metodo con meno informazioni sul colore.

Quando il 4:4:4 diventa superfluo
All’occhio umano, un file video originale 4:4:4 è indistinguibile dallo stesso file girato a 4:2:2. A causa di ciò, non tutte le applicazioni beneficiano dalle maggiori informazioni contenute nel 4:4:4. Come mostrato nel diagramma sopra il 4:4:4 contiene il doppio di dati non compressi del 4:2:2 e un segnale Apple ProRes 4444 è il 50% più grande di un file 4:2:2 Apple ProRes HQ. Registrare un file con il campionamento colore a 4:4:4 non ha nessun beneficio almenochè la sorgente del segnale video sia essa stessa a 4:4:4. Ad esempio, mentre il PIX 240i può registrare file nel formato Apple ProRes 4444 da sorgenti HD-SDI, registrare da una camera con uscita a 4:2:2 in Apple ProRes 4444 non offre nessuna informazione aggiuntiva nel file risultante.

Diverse camere registrano con i loro codec interni basati su MPEG con sottocampionamenti  della crominanza 4:1:1 o 4:2:0. Diverse di queste telecamere hanno uscite video non compresse (su HD-SDI o HDMI) con campionamento del colore 4:2:2. In queste applicazioni, registrare con un PIX 220i o PIX 240i in 4:2:2 offre un apprezzabile miglioramento sul file registrato e la sua possibilità di essere corretto nel colore in post produzione.


Per maggiori informazioni, visita il sito ufficiale del: produttore