Les ordinateurs gèrent les espaces colorimétriques RVB, mélangeant des combinaisons de rouge, de vert et de bleu pour restituer les couleurs à l'écran. Mais RVB n'est pas adapté au stockage et à la transmission car il comporte une redondance.
Heureusement, la perception humaine peut être trompée par une technique connue sous le nom de sous-échantillonnage de chrominance. Il s'agit d'un type de compression pour les images fixes et les vidéos qui supprime certaines informations de couleur sans dégrader la qualité visuelle perçue.
Cela permet de réduire la taille des fichiers et l'utilisation de la bande passante.
Suivez-nous pour savoir comment fonctionne le sous-échantillonnage de chrominance, comment les différents modes d'échantillonnage affectent la qualité de l'image et comment configurer au mieux vos appareils.
Qu'est-ce que le sous-échantillonnage de chrominance? Qu'est ce que ça fait?
Le système visuel humain comprend beaucoup moins bien les changements de différences de couleur que la luminosité. Le sous-échantillonnage de chrominance exploite ce fait en réduisant la quantité d'informations de couleur dans un signal source pour permettre davantage de données de luminance à la place. En d'autres termes, les composants de couleur sont échantillonnés à une résolution inférieure à la luminosité.
La réduction des informations de couleur permet à un signal vidéo de voyager efficacement via des câbles HDMI à bande passante limitée et sur Internet. Parce que votre œil est beaucoup moins sensible à la couleur qu'à la luminosité, vous ne percevrez pas de différence de qualité majeure lorsque vous profiterez de vos films préférés.
Le sous-échantillonnage de chrominance est également utilisé dans l'encodage JPEG.
RVB contre YUV contre YCbCr
Dans la vidéo et la photographie numériques, la composante de luminosité - ou luma - est généralement notée Y. Les données de couleur (appelées chrominance ou simplement chroma) se composent de deux composants différents: Cb (projection bleue) et Cr (projection rouge). Leur combinaison, connue sous le nom de YCbCr, est ce qui définit les couleurs que vous voyez à l'écran.
Les appareils d'imagerie tels que les caméras vidéo utilisent des signaux analogiques composites (YUV), qui peuvent être codés numériquement en YCbCr. Parce que les appareils de projection comme Les téléviseurs et le téléphone dans votre poche traitent le RVB à la place, ils reconvertissent le signal numérique YCbCr dans l'espace colorimétrique RVB avant d'afficher les images.
Types courants de sous-échantillonnage de chrominance
L'espace colorimétrique YCbCr prend en charge plusieurs schémas de sous-échantillonnage de chrominance exprimés sous la forme d'un rapport A: B: C. A est la largeur horizontale de la région échantillonnée en pixels, B désigne le nombre d'échantillons de chrominance (Cr, Cb) dans la première ligne et C désigne l'échantillonnage vertical.
Par exemple, le schéma 4:2:2 définit un segment de quatre pixels horizontalement sur deux rangées. Il échantillonne quatre éléments luma et les mélange avec deux éléments chroma (un Cr et un Cb).
4:4:4, 4:2:2 et 4:2:0: Quelle est la différence ?
Voici les combinaisons les plus courantes pour le sous-échantillonnage de chrominance :
- 4:4:4 est utilisé pour un signal non compressé sans réduction de couleur. Vous obtenez une résolution de couleur horizontale et verticale complète sans perte de qualité. Il y a aussi 4:4:4:4, où le quatrième quatre est un canal de transparence.
- 4:2:2 a la moitié de la chrominance de 4: 4: 4, réduisant de moitié la résolution horizontale des couleurs par rapport à la luminance. Il réduit d'un tiers la taille du fichier d'un signal non compressé, avec peu ou pas d'artefacts de compression. En tant que tel, 4:2:2 est souvent utilisé dans les jeux et les formats vidéo professionnels tels que Digital Betacam, DVCPRO 50 et MPEG-2.
- 4:2:0 transporte un quart des échantillons luma. Seule la moitié des pixels de la première rangée sont échantillonnés et la deuxième rangée est ignorée. Avec le taux d'échantillonnage divisé par deux horizontalement et verticalement, 4:2:0 conserve pratiquement une qualité visuelle sans perte. Ces fonctionnalités ont contribué à en faire une norme de l'industrie pour les films, les émissions de télévision et les sports.
Il y a peu d'avantages visuels à utiliser l'échantillonnage 4:4:4 pour les médias. C'est pourquoi la plupart des caméscopes numériques et de nombreux films Blu-ray utilisent l'encodage 4:2:0. Et pour les moments où vous avez besoin de exporter une vidéo de Premiere Pro sur votre ordinateur, les codecs vidéo populaires tels que MPEG-1, MPEG-2 et H.261/263 prennent tous également en charge 4:2:0.
4:2:1 contre 4:1:1 contre 4:4:0
D'autres schémas d'échantillonnage ne sont pas largement utilisés, comme les exemples ci-dessous.
- 4:2:1 est un mode d'échantillonnage quelque peu obsolète avec la résolution horizontale Cb la moitié de celle de Cr et un quart de la résolution horizontale Y.
- 4:1:1 quarte la résolution chroma et divise par deux la bande passante, ce qui affecte la qualité visuelle. Alors que certains formats vidéo numériques tels que DV, DVCAM et DVCPRO utilisent 4:1:1, ce mode d'échantillonnage n'est pas de qualité broadcast.
- 4:4:0 réduit de moitié le rapport d'échantillonnage verticalement mais le maintient horizontalement.
Sous-échantillonnage de la chrominance dans le texte, les applications et les médias
Différents modes de sous-échantillonnage de chrominance ciblent des cas d'utilisation spécifiques.
Personne n'aime voir des artefacts de compression sur un contenu à contraste élevé et au pixel près, tel que du texte sur une couleur plate. C'est pourquoi les ordinateurs, les téléphones, les tablettes et les consoles de jeux utilisent exclusivement l'échantillonnage 4:4:4. L'encodage des médias avec 4:4:4 est exagéré - il n'y a pas de différence visuelle perceptible et la taille du fichier explose.
Comment tester le sous-échantillonnage de la chrominance
Le moyen le plus simple de vérifier le sous-échantillonnage de la chrominance serait une carte de test numérique intégrée à votre téléviseur, également connue sous le nom de "startup test" ou "motif de test". L'activation de cette fonction dans les paramètres de votre téléviseur produira un ensemble de motifs et de couleurs calibrées. barres.
Les barres colorées sur votre téléviseur non seulement vous permet de vérifier si le sous-échantillonnage de chrominance est utilisé, mais également de vous assurer que la sortie est fidèle à la couleur et à la tonalité en fonction du signal d'origine.
Si vous ne trouvez pas cette option, Google "Motifs de test de sous-échantillonnage de chrominance" ou utilisez une image de test de chrominance fournie par RTES. Ouvrez cette image sur un ordinateur ou affichez-la sur votre téléviseur. Assurez-vous de régler la mise à l'échelle sur 100 % avant de rechercher des artefacts caractéristiques tels que des bords de texte flous, des débordements de couleur et des lignes et du texte flous.
Si aucun n'est présent, votre téléviseur utilise le mode d'échantillonnage 4:4:4 sans compression.
Comment choisir le meilleur sous-échantillonnage de chrominance
Armé de toutes ces connaissances, vous devriez avoir une compréhension de base du sous-échantillonnage de la chrominance et du fonctionnement des différents modes de compression.
En règle générale, vos câbles HDMI doivent prendre en charge à la fois 4:2:0 et 4:2:2. Pour profiter d'une vidéo 4:4:4 non compressée sans sous-échantillonnage de chrominance, vous aurez besoin d'un câble HDMI Ultra High Speed avec une bande passante indiquée dans la plage 18-48 Gbps.
Si vous connectez un ordinateur, un décodeur ou une console de jeu à un téléviseur, veillez à régler le format vidéo sur YCbCr/YUV (ne vous inquiétez pas du flou du texte dans les jeux: les moteurs graphiques d'aujourd'hui prennent en compte la chrominance sous-échantillonnage).
- LG: Accédez aux paramètres de l'image et activez Couleur profonde HDMI ULTRA HD. Cliquez maintenant sur le Saisir bouton, choisissez Toutes les entrées, et choisissez le port pour utiliser ce mode.
- CCM: 4:4:4 doit être activé par défaut lorsque vous connectez un PC. Si ce n'est pas le cas, assurez-vous de définir le type d'entrée sur Ordinateur dans l'interface des paramètres.
- Samsung: Allez à la Paramètres menu et cliquez Paramètres experts sous le Paramètres d'image entête. Faites maintenant défiler jusqu'à Couleur HDMI UHD en bas de l'écran, choisissez l'entrée qui utilisera 4:4:4: et réglez-la sur PC mode.
- Sony : Ouvrir Paramètres et allez dans le menu des entrées externes, puis choisissez Format amélioré HDMI. Vous devez également régler votre mode d'image sur Graphique dans les paramètres d'image.
- Vizio : Sélectionnez votre entrée dans le Afficher paramètres de l'application SmartCast. Choisissez maintenant Sous-échantillonnage couleur HDMI, affectez-le au port d'entrée souhaité, puis réglez-le sur Ordinateur.
Pour les diffuseurs multimédia comme l'Apple TV, réglez votre sortie de signal HDMI sur YCbCr dans Paramètres.
Le sous-échantillonnage de la chrominance compte après tout
Comprendre le fonctionnement du sous-échantillonnage de chrominance ne vous aidera pas seulement à déchiffrer la signification de ces abréviations étranges imprimé à côté des ports d'E/S à l'arrière de votre téléviseur, mais choisissez également le bon réglage pour une qualité d'image optimale.
Sans sous-échantillonnage de chrominance, les flux vidéo 4K bégayeraient et vous auriez besoin de tonnes de stockage juste pour enregistrer les films et les images tournés avec votre téléphone.