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Il campionamento della crominanza è un parametro importante nei monitor?

BenQ
2020/02/21
monitor of 4:4:4 chroma sampling which provides good image quality

Sì, soprattutto se considerata insieme ad altri fattori essenziali quali la profondità del colore, il picco di luminosità e i rapporti di contrasto. Dal campionamento della crominanza dipendono la fedeltà e la resa del monitor, anche se la percezione del colore varia ovviamente da persona a persona. Maggiore è il campione di colore (o la quantità di dati che un monitor utilizza per visualizzare il colore), maggiore sarà l'accuratezza grafica.

Ma torniamo a parlare delle nozioni di base. E con questo intendiamo quando tutto ebbe inizio, molto prima dei monitor, dell'HDR o dei 10 bit. Gli artisti sanno da sempre che il pubblico è molto più attento alla luce che al colore. Con l'illuminazione appropriata, il pubblico apprezza i quadri quasi a prescindere dai colori utilizzati dagli artisti. Tuttavia, i monitor e le TV non sono veramente paragonabili ai quadri in quanto le immagini non sono osservate in modo diretto. I display ricevono il segnale e traducono i dati che vengono poi visualizzati sullo schermo. Ecco perché negli schermi digitali, tra cui rientrano i monitor che tutti noi usiamo, il campionamento della crominanza svolge un ruolo importante.

Nonostante siano trascorsi millenni dalle prime pitture rupestri, resta valido il principio base per il quale la luce è più importante del colore. Dipende tutto dal modo in cui funziona la nostra vista. Abbiamo bisogno di luce per vedere qualsiasi cosa e il colore, beh, il colore è importante ma ha un ruolo secondario (questo è il motivo per cui i primi film e le prime TV erano in bianco e nero). Nell'era moderna, la necessità di rappresentare i colori su schermi elettronici è stata fonte di problemi fin dall'inizio. Negli anni '20 del 1900, gli ingegneri di aziende come RCA e Philips hanno cercato di sviluppare un metodo per trasmettere sia la luce che il colore in un unico segnale. Ciò ha portato alla nascita della matrice "4x2" utilizzata per il campionamento della crominanza di cui ora forniremo una breve spiegazione.

Di fatto, la differenza tra le matrici 4:4:4, 4:2:2 e 4:2:0 diviene evidente soprattutto nelle applicazioni che prevedono la visualizzazione di testi. Se devi utilizzare un monitor è meglio sceglierne uno basato almeno sulla matrice 4:2:2. Ovviamente, la matrice migliore è la 4:4:4 anche se non è sempre disponibile. Inoltre, vale la pena notare che il campionamento della crominanza ha poco a che vedere con la profondità di colore in bit (ad esempio 8 o 10 bit). Sono aspetti legati tra loro ma solo in modo marginale.

Compromesso tra dati grafici e connettività

Utilizzato da tutti i produttori e le aziende che commercializzano monitor, il campionamento della crominanza si basa sull'interpretazione del colore, o crominanza, secondo elemento costitutivo delle immagini in ordine di importanza dopo la luminanza, vale a dire la luce. Il termine sottocampionamento fa riferimento alla necessita di comprimere o ridurre i dati della sorgente, vale a dire il campione originale. Il segnale sorgente viene compresso con le tecniche di sottocampionamento per ridurre la dimensione dei dati relativi ai colori affinché l'immagine possa essere trasmessa tramite connessioni standard come l'HDMI, il Wi-Fi 802.11ac, i protocolli internet e così via. Tale tecnica è necessaria perché, in molti casi, i dati originali avrebbero semplicemente una dimensione troppo elevata per consentirne la trasmissione in modo sufficientemente rapido. La compressione dei video in 4K di Netflix in streaming è elevata per consentire una trasmissione di 8,3 milioni di pixel e 60 fotogrammi al secondo. La riduzione dei dati relativi ai colori rende tutto questo possibile senza deteriorare troppo la qualità grafica, in quanto la maggior parte delle persone non nota la compressione dei colori.

Non è previsto alcun sottocampionamento della luminanza anche se ciò sarebbe possibile da un punto di vista tecnico. La riduzione dei dati sulla luminanza, vale a dire la luce, renderebbe le immagini nel loro complesso semplicemente meno visibili e rovinerebbe completamente l'esperienza, per cui non avrebbe alcun senso procedere in questo modo. È necessario sacrificare i colori.

Cosa indicano le matrici 4:4:4, 4:2:2 e 4:2:0?

Il campione standard è composto da due righe orizzontali di quattro pixel una sopra l'altra. Abbiamo però tre numeri, come in 4:X:X. Il primo "4" è costante, si riferisce alla luce e la luce è sempre sottoposta a campionamento senza compressione. Per tale motivo l'informazione sulla luce viene data per scontata e non viene indicata nella matrice (detta anche griglia). I due valori riportati rappresentano il campionamento del colore per cui la seconda e la terza cifra indicano la crominanza (a grandi linee il blu e il rosso, mentre il verde è ottenuto dalla combinazione di tali colori). Da un punto di vista tecnico, se viene utilizzata una matrice "4:4:4", significa che viene effettuato un campionamento "vero", vale a dire senza compressione, non il sottocampionamento. Vengono campionati quattro pixel sia per la luce che per il colore, su ciascuna riga. Al momento, si tratta della qualità più simile ai segnali video senza compressione.

Per quanto riguarda il campionamento 4:2:2, vengono campionati solo due pixel per riga. Gli altri quattro vengono duplicati in base al campione grazie ai componenti che si occupano dell'elaborazione. Nella matrice 4:2:0, viene campionato solo il colore di due pixel della riga superiore. I restanti sei sono solo copiati e la riga inferiore non dispone di propri pixel, da ciò deriva lo "0". Con il campionamento di una minore quantità di pixel, la quantità di dati che devono trasmettersi i dispositivi è inferiore e ciò incrementa la rapidità e l'efficienza delle connessioni.

La matrice viene anche indicata come YUV, YCbCr o YPbPr. Lo YUV corrisponde in pratica alla matrice 4:2:0 ed è lo standard supportato dalla maggior parte delle console e delle schede grafiche per PC in quanto necessita di una larghezza di banda ridotta.

Giusto per dare un'idea, un segnale con sottocampionamento 4:2:0 richiede metà dei dati o della larghezza di banda del campionamento 4:4:4. I contenuti in 4K HDR di Netflix o Prime Video che stai guardando in questo momento necessitano di una larghezza di banda reale di Internet pari a 15-16 Mbps. Lo stesso contenuto con campionamento 4:4:4 avrebbe bisogno di una larghezza di banda superiore a 30 Mbps e ciò rappresenta un bel problema per i servizi in streaming e i fornitori di servizi Internet. Il sottocampionamento 4:2:0 consente a Netflix e ad altri operatori di dichiarare che una connessione da 25 Mbps è sufficiente per usufruire dei servizi. Con un campionamento 4:4:4 occorrerebbero almeno 50 Mbps per garantire il corretto funzionamento. . 

L'utente li percepisce in modo diverso?

Come già accennato, nei casi in cui è necessario visualizzare molto testo di dimensioni ridotte la differenza si fa sentire. È questo il motivo per cui, come impostazione predefinita, i PC utilizzano l'intera gamma RGB che si basa su una tecnica di campionamento nominale 4:4:4. Anche il sottocampionamento 4:2:2 inizia a rendere sfuocato il testo di dimensioni ridotte mentre la tecnica 4:2:0 porta a uno sdoppiamento dell'immagine o a un effetto arcobaleno piuttosto marcato intorno al testo. È un aspetto rilevante da considerare se si sceglie un televisore da utilizzare come monitor per il PC: assicurati che la postazione di gioco, il driver della scheda grafica e il sistema operativo del PC supportino tutti il campionamento 4:4:4. Ti assicuriamo che tutti i monitor BenQ sono compatibili con il campionamento 4:4:4. 

Quindi il campionamento della crominanza è importante?

Certo, ma siccome il campionamento incide in modo negativo sulla potenza di calcolo, il primo aspetto preso in considerazione dai produttori e dai fornitori di contenuti è la larghezza di banda per la connettività. Di conseguenza, quasi ogni schermo disponibile sfrutterà tutti i principali metodi di campionamento e sottocampionamento. È peraltro importante il design e l'architettura hardware dello schermo. La profondità di bit del colore, il picco di luminosità e la calibrazione dei colori di ciascun monitor/schermo sono elementi a cui è necessario prestare la massima attenzione.

Siamo lieti di affermare che con BenQ non puoi sbagliare. 

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