Цветовая субдискретизация

Цветовая субдискретизация (Chroma subsampling) - это техника, используемая в видеокодеках для сокращения объема данных, необходимых для хранения или передачи цветовой информации в видеосигнале. Это достигается путем выборочного отбора цветовой информации с более низким разрешением, чем информация о яркости.

Самые распространенные виды субдескритизации в видео

В видеосигнале каждый пиксель имеет значение яркости (Luma) и два значения цвета (хрома), обычно представленных как цветовые различия красного-зеленого и сине-желтого. Chroma subsampling снижает разрешение цветовой информации путем выборочного отбора ее с более низкой частотой, чем информация о яркости. Например, при выборке цвета в соотношении 4:2:0, информация о цвете выбирается с разрешением в половину горизонтального и вертикального разрешения информации о яркости. Это означает, что для каждых четырех пикселей информации о яркости есть только два пикселя информации о цвете в горизонтальном направлении и два пикселя информации о цвете в вертикальном направлении.

Цветовая субдискретизация часто используется в видеокодеках, потому что это снижает объем данных, необходимых для представления видеосигнала, что может облегчить его хранение или передачу. Однако это также может привести к видимым артефактам, таким как уменьшение вариативности оттенков, "растеканию" цвета в объектах или потеря деталей в областях с тонкими цветовыми вариациями, особенно в областях с высоким контрастом. Что может затруднять "кеинг" различных оттенков в пост-продакшене.

пример "проблемной" субдескритизации 4:2:0 и низкой битности видеофайла

Человеческий глаз менее чувствителен к изменениям в информации о цветности(Chroma), чем к изменениям в информации о светимости (Luma). Это связано с тем, что человеческий глаз имеет больше палочек, чем колбочек, и палочки более чувствительны к изменениям информации о Luma. Поэтому уменьшение информации о цветности, которое происходит во время субдискретизации цветности, обычно не видно человеческому глазу, особенно если субдискретизация выполнена правильно и полученное изображение просматривается с разумного расстояния. Однако, если субдискретизация цветности выполнена плохо или если зритель находится очень близко к экрану, уменьшенная информация о цветности может быть заметно в виде блочных или размытых артефактов на изображении.

те самые колбочки и палочки

Различные видеокодеки используют различные коэффициенты выборки цвета в зависимости от предполагаемого использования видео. Например, в потребительских форматах видео, таких как MPEG-4 и H.264, часто используется 4:2:0 (хотя другие так же доступны в других профилях, тогда как профессиональные форматы видео, такие как ProRes и DNxHR, часто используют 4:2:2 или 4:4:4 выборку цвета для повышенной точности цвета и достоверности.

Пример различных доступных схем субдискритизации в кодеке H.264

В целом, цветовая субдискретизация - это важная техника, используемая в видеокодеках для сокращения объема данных, необходимых для хранения или передачи цветовой информации в видеосигнале, но это может также повлиять на качество изображения и должно тщательно рассматриваться при выборе кодека для конкретного применения. В частности, для работы колориста важно не терять лишнюю детализацию цветов вплоть до отдачи финальных мастер-файлов.
При обмене с VFX департаментом, безусловно, субдискретизацию стоит сохранять максимальной, используя принятые в индустрии способы обмена материалом в виде EXR секвенций, с подходящим для VFX департамента способами сжатия EXR.