Filmboard chroma subsampling header

Chroma Subsampling 4:4:4, 4:2:2 en 4:2:0

Waarschijnlijk heb je de 4:4:4, 4:2:2 en 4:2:0 nummers en andere variaties wel eens gezien, hoger is beter toch? Om het belang te begrijpen van deze aanduidingen moet je weten wat deze getallen inhouden, en welke invloed ze hebben op video. We beperken ons in dit artikel tot de 4:4:4, 4:2:2 en 4:2:0 chroma subsampling algoritmes.

Luma en Chroma

Een digitaal beeld is opgebouwd uit pixels. Elke pixel heeft een helderheid en een kleur. Luma staat voor helderheid en Chroma staat voor kleur. Elke pixel heeft een eigen Luminance waarde. Om spaarzaam om te gaan met de hoeveelheid data in een beeld wordt er bij Chrominance gebruik gemaakt van subsampling. Je neemt de Chroma van één pixel om de waarde van naastgelegen pixels te berekenen. Daarvoor wordt vaak een raster gebruikt dat start bij 4 referentiepunten.

Filmboard Chroma Subsampling

Ratio formule van Chroma subsampling

De chroma subsampling wordt weergegeven in de volgende ratio formule: J:a:b.

J= het totaal aantal pixels in de breedte van ons referentieblok patroon
a= het aantal chroma samples  in de eerste (bovenste) rij
b= het aantal chroma samples  in de tweede (onderste) rij

Zie onderstaande afbeelding voor een 4:4:4 chroma subsampling

444 chroma subsampling

4:4:4

In deze matrix heeft elke pixel eigen Chroma informatie. De codec hoeft geen schatting te maken wat de Chroma waarde moet zijn omdat dit vastgelegd is in elke afzonderlijke pixel. Dit geeft het beste beeld maar is voorbehouden aan de camera’s in het allerhoogste segment.

Filmboard 444 chroma subsampling

4:2:2

De eerste rij krijgt maar de helft van deze informatie en moet de rest berekenen. De tweede rij krijgt ook de helft en moet de rest berekenen. Omdat de codecs heel goede schattingen kunnen maken zul je vrijwel geen verschil zien met een 4:4:4 beeld. Een populair voorbeeld is de ProRes 422.

422 chroma subsampling

4:2:0

De eerste rij pixels krijgt nog steeds de helft van de Chroma data, dat is voldoende. Maar de tweede rij heeft totaal geen eigen informatie, alles moet worden berekend op basis van omliggende pixels en luminance informatie. Zolang er weinig contrast en scherpe lijnen in het beeld voorkomen is dat geen probleem, maar als je beeld gaat bewerken in de postproductie dan kan je in de problemen komen.

Filmboard 420 chroma subsampling

Als Chroma informatie uit het beeld is verdwenen krijg je die nooit meer terug. Bij color grading moeten pixels zoveel “schatten” dat er pixels ontstaan met verkeerde Chroma waardes, of blokpatronen met gelijksoortige kleuren die niet overeenkomen met de werkelijkheid. Bij een Chroma key wordt het heel moeilijk om randen strak te houden, laat staan rook en haar, de data ontbreekt om de kleuren juist te herkennen.

Een 4:4:4 raster is niet altijd essentieel, maar als je later het beeld wilt bewerken helpt het om zoveel mogelijk Chroma informatie tot je beschikking te hebben. Werk zolang mogelijk met de hoogste subsampling waardes, en converteer pas voor eindpublicatie, bijvoorbeeld online, naar een lagere subsampling waarde.

  • Sohail

    Hello,
    This is a very important article for broadcast technic. Another blog site named Broadcast Idea (www.broadcastidea.com) contained the very smart article.

  • Pingback: Onderzoek color grading – Ik Focus()