Технологии развиваются, позволяя дисплеям становились все более и более продвинутыми, поддерживать более высокое разрешение и частоту обновления. Одним из самых больших факторов, ограничивающих развитие, была пропускная способность кабеля, который соединяет устройства между собой. В конце концов, какой толк от дисплея, если нет возможности передавать сигнал с проигрывателя на устройство? Один из самых простых способов передачи большего количества данных является сжатие изображения - это позволяет передавать по кабелю больше информации, чем обычно.
Что такое цветовая субдискретизация?
Цветовая субдискретизация (Chroma subsampling) — это тип компрессии, с помощью которого в изначальном сигнале уменьшается количество информации о цвете в пользу большего количества данных о яркости. Следовательно, для такого сигнала потребуется меньшая пропускная способность кабеля, а качество изображения при этом не пострадает.
Видеосигнал содержит два различных типа данных: информация о яркости и информация о цвете. Яркость оказывает значительное влияние на то, как мы видим изображение. От нее зависит контрастность картинки — это то, что формирует объекты на экране. Например, черно-белое изображение не будет выглядеть менее детализированным, чем цветное. Информация о цвете также важна, но оказывает меньшее воздействие на наше восприятие. Цветовая субдискретизация, как уже говорилось, уменьшает количество информации о цвете в сигнале, чтобы вместо этого получить больше данных о яркости. При этом сохраняется четкость изображения при уменьшении размера файла до 50%. В формате изображения YUV информация о яркости составляет всего треть сигнала, поэтому уменьшение объема данных о цвете очень помогает. Из-за ограничений пропускной способности, а также скорости интернета и HDMI этот тип сжатия обеспечивает гораздо более эффективное использование современных устройств.
4:4:4 VS 4:2:2 VS 4:2:0
Первая цифра (4) указывает размер выборки. Две последующих — цвет, и они зависят от первой цифры, определяя горизонтальную и вертикальную выборку.
Сигнал с обозначением 4:4:4 не имеет сжатия и полностью передает все данные о яркости и о цвете. Если представить блок пикселей четыре на два, то сигнал 4:2:2 будет иметь половину данных о цвете, а 4:2:0 - четверть изначальной информации. В сигнале с 4:2:2 сжатие данных происходит в горизонтальных рядах, вертикальные при этом не затрагиваются. В 4:2:0 будет отображаться цвет только из половины пикселей в первой строке, а вторая будет полностью пропускаться.
Когда она имеет значение?
Артефакты, получаемые в результате цветовой субдискретизации, наиболее заметны, когда на экране отображается текст на однотонном фоне. Менее заметны они будут на видео или фото. Данная особенность будет иметь значение при подключении телевизора к компьютеру, так как не очень будет приятно видеть на экране размытые нечитаемые надписи.
Как вы можете видеть на картинках, в двух нижних строках очень заметна потеря деталей. Текст весь перепутан, и большая его часть совершенно нечитаема. Хоть сжатие 4:2:2 лучше, чем 4:2:0, результат все равно трудно назвать приемлемым. На картинках изображен довольно экстремальный пример, но и при обычном использовании побочные эффекты будут появляться. Из-за этого стандартный текст на экране становится размытым и нечетким. Также важно отметить, что субдискретизация на ПК требует использовать формат YCbCr/YUV, поскольку RGB ее не поддерживает.
Фильмы и ТВ передачи
Субдискретизация сильно влияет на отображение текста, а что происходит в фильмах? 4:2:0 уже давно является стандартом для кино, и это не просто так. Наличие всей информации о цвете не является необходимостью, особенно в разрешении 4k. Визуально трудно распознать разницу между изображением в 4:4:4 и тем же - но в 4:2:0.
4:2:0 часто используется на дисках Blu-ray и многих современных видеокамерах. Практически нет никаких преимуществ в использовании 4:4:4 для видеоконтента. Это просто повысило бы затраты на дистрибуцию, не давая при этом каких-то заметных преимуществ в качестве изображения. По мере распространения 4k-контента эта особенность все более актуальна. Чем выше становится разрешение и плотность пикселей на экранах телевизоров, тем менее заметными становятся артефакты от субдискретизации.
Видеоигры
В компьютерных играх, в которых на экране может находится большое количество текста, могут быть проблемы при использовании цветовой субдискретизации. Поэтому многие игры разработаны с учетом этого момента либо недочеты исправляются в игровом движке. Поэтому геймерам не стоит беспокоиться о возможных артефактах.
Как проверить тип субдискретизации?
Такой тест выполнить очень просто. Можно открыть тестовый шаблон на подключенном к телевизору компьютере и проверить нет ли проблем в отображении линий и текста.
Если текст не размывается и не видно никаких артефактов, то телевизор и режим, который активен, не используют сжатие цветов и показывают субдискретизацию 4:4:4.
Также важно убедиться, что масштабирование в Windows установлено на 100%. На больших мониторах с высоким разрешением Windows обычно масштабирует элементы пользовательского интерфейса на 150% или более, и это может привести к ложным результатам при проведении такой проверки.
Как включить 4:4:4?
На большинстве телевизоров можно включить субдискретизацию 4:4:4. Вы можете сделать это через меню настроек вашего телевизора.
Телевизоры Sony
Перейдите в настройках в раздел внешних входов. В этом меню выберите "Улучшенный формат HDMI", чтобы включить поддержку субдискретизации 4:4:4. Затем перейдите в настройки изображения и измените режим изображения на "Графика". На некоторых моделях телевизоров Sony эта функция доступна только на определённых портах HDMI.
Телевизоры Samsung
В разделе настроек изображения выберите экспертные настройки. Прокрутите вниз до пункта "HDMI UHD цвет". Здесь вы можете выбрать, на каких входах будет включена эта функция. Вам также нужно выбрать режим ПК.
Телевизоры LG
Сначала перейдите в настройки изображения и включите "HDMI ULTRA HD глубокий цвет." Затем нажмите иконку входа и выберите "Все входы." Выберите вход, который вам нужен, и переключите значок на ПК.
Телевизоры Vizio
В приложении SmartCast перейдите в настройки дисплея, затем выберите входы. Оттуда вы можете выбрать поддиапазон цвета HDMI и выбрать, какой вход будет поддерживать его. Пожалуйста, обратите внимание, что при использовании на портах 1-4 эта функция будет работать только в том случае, если режим изображения установлен на "Компьютер".
Телевизоры TCL
Телевизоры TCL обычно хорошо распознают, когда они подключены к ПК, и автоматически включают поддержку субдискретизации 4:4:4. Если по какой-либо причине он этого не сделал, просто установите для значка входа значение "Компьютер".
Заключение
Цветовая субдискретизация - это метод сжатия, который значительно уменьшает размер файла и понижает требования к пропускной способности кабеля практически без потери качества изображения. Если вы не собираетесь использовать ваш телевизор в качестве монитора и на экране не будет постоянно отображаться большое количество текста, вам не стоит заострять внимание на ней. В другом случае заметных недостатков на изображении видно не будет, зато вы можете использовать важные преимущества - 10-битную глубину цвета и HDR. 4:2:0 необходима для современных потоковых сервисов, так как если бы с помощью нее значительно не сокращалась требуемая пропускная способность, такие сервисы как Netflix оказались бы недоступными.
Спасибо что дочитали и, надеюсь, статья была полезна и помогла вам разобраться в теме. Если остались вопросы, напишите их в комментариях, буду рад помочь.
На канале также много других статей о технологиях, используемых в современных телевизорах:
