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O chroma sampling é importante para os monitores?

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

Sim, especialmente em conjunto com outros fatores essenciais, como a profundidade de cor dos bits, pico de brilho e taxa de contraste. O chroma sampling (amostra cromática) determina a fidelidade e o impacto do monitor, embora a perceção de cor, obviamente, varie de pessoa para pessoa. Quanto maior for o chroma sampling (ou quantos mais dados um monitor dedicar à apresentação de cor), mais precisa será a imagem.

Mas voltemos aos conceitos básicos. E com isso queremos referir-nos aos primórdios dos tempos, muito antes dos monitores, da HDR ou dos 10 bits. Desde o início da criatividade humana que os artistas repararam que as audiências prestam muito mais atenção à luz do que à cor. Com a iluminação certa, os admiradores apreciam um quadro quase independentemente das cores usadas pelos artistas. Contudo, os monitores e televisores não se podem realmente comparar com quadros, dado que não observamos a fonte da imagem diretamente. O monitor aceita um sinal e traduz dados que vão para um ecrã, que nós visualizamos em seguida. É por isso que, em ecrãs digitais, como os monitores que todos usamos, o chroma sampling desempenha um papel importante.

E enquanto se passaram milénios incontáveis desde os primeiros desenhos nas cavernas, o princípio básico da luz em sobreposição à cor continua a manter-se verdadeiro. É simplesmente a forma como a nossa visão funciona. Precisamos de luz para ver o que quer que seja e a cor, de facto, é ótima, mas é secundária (por isso é que os primeiros filmes e a televisão dos velhos tempos eram a preto e branco). Nos tempos modernos, a necessidade de representar as cores em monitores eletrónicos tornou-se um problema logo no início. Desde a década de 1920 que os engenheiros de empresas como a RCA e a Philips trabalharam para desenvolver uma maneira de transmitir luz e cor em conjunto como um único feed visual. Isso deu origem à matriz "4 x 2" usada no chroma sampling e iremos explicar isso agora, de forma breve.

Para lhe poupar tempo e se está com pressa, basta dizermos que a diferença entre 4:4:4, 4:2:2 e 4:2:0 se torna principalmente aparente em aplicações de texto. Por isso, se está a usar um monitor, vai querer ter 4:2:2, pelo menos. Claro que o 4:4:4 é sempre melhor, mesmo que não seja viável em todas as aplicações. Além disso, o chroma sampling tem pouco a ver com a profundidade de cor dos bits, como os 8 bits ou 10 bits. Estão relacionados, mas apenas de uma forma tangencial.

Equilíbrio dos dados da imagem com a conetividade

Aprovado por todas as organizações e fabricantes ligados aos ecrãs, o chroma sampling refere-se a uma interpretação da cor, ou crominância, como segundo componente de uma imagem após a luminância, ou luz. O termo subsampling (subamostragem) denota a necessidade de compressão ou redução da fonte, ou seja, da amostra original. Uma subamostra pega na fonte e comprime-a, reduzindo os dados de cores, de forma a que a imagem possa ajustar-se a normas de ligação como o HDMI, 802.11ac, Wi-Fi, protocolos de internet e assim por diante. É por isso que, em muitos casos, o original seria simplesmente grande demais para ser transmitido de forma suficientemente rápida. Os seus streams em 4K do Netflix são extremamente comprimidos para garantir que possuem 8,3 milhões de pixels e 60 fotogramas por segundo. Reduzir os dados de cores torna isso possível sem danificar em demasia a qualidade de imagem, porque a grande maioria das pessoas não nota a compressão de cor.

Não existe subamostragem de luminância, embora isso seja tecnicamente possível. Reduzir a luminância, ou os dados de luz, tornaria, simplesmente, a imagem geral menos visível e arruinaria completamente a experiência, pelo que não há maneira alguma de se poder dizer que isso faz sentido. A cor tem de ser a vítima neste balanço.

O que é 4:4:4, 4:2:2 e 4:2:0?

A amostra-padrão assume duas filas horizontais de quatro pixels empilhados uns em cima dos outros. Mas temos três números, como é do caso de 4:X:X. O primeiro 4 é uma constante, pois representa a luz, e a luz tem sempre uma amostragem completa, sem compressão. Assim a linha da luz é assumida e não é mostrada na matriz, ou grelha. As duas que são mostradas representam a amostra cromática, pelo que o segundo e o terceiro números representam a crominância (ostensivamente azul e vermelho, com o verde a resultar da sua mistura). Se usarmos 4:4:4, isso tecnicamente significa amostra "verdadeira" ou não comprimida, e não subamostragem. A luz recebe quatro pixels completos e as duas filas de cores também têm, cada uma, quatro pixels individuais em amostra. Isso é o mais próximo que podemos chegar neste momento dos sinais de vídeo não comprimido.

Se mudar para 4:2:2, isso significa que cada fila de cor apenas terá dois pixels em amostra. Os outros quatro são duplicados da amostra por componentes de processamento. Em 4:2:0, apenas dois pixels na linha superior têm amostras cromáticas, com os restantes seis apenas a copiá-los e a linha inferior sem ter pixels próprios, estando, portanto, a zero. A amostragem de menos pixels leva a menos dados que são entregues entre os dispositivos e, consequentemente, a uma ligação mais rápida e mais eficiente.

O esquema de designação também aparece como YUV, YCbCr ou YPbPr. YUV é igual a 4:2:0 em termos práticos e a maioria das consolas de jogos e placas gráficas de PC são compatíveis com ele, devido aos modestos requisitos de largura de banda.

Para lhe dar uma perspetiva, um feed de 4:2:0 requer metade dos dados ou de largura de banda que um de 4:4:4. Desse modo, aquele espetáculo da Netflix ou da Prime Video em 4K HDR que está a ver neste momento, precisa de cerca de 15-16 Mbps reais de largura de banda de internet. O mesmo conteúdo em 4:4:4 precisaria de mais de 30 Mbps em largura de banda e isso é muitíssimo para os fornecedores de internet e serviços de streaming. Utilizar os 4:2:0 permite que a Netflix e outros possam afirmar que uma ligação de 25 Mbps é suficiente para se inscrever. Mudar para 4:4:4 implicaria que a ligação mínima segura seria de 50 Mbps. 

Há alguma diferença na forma como são vistos pelos espectadores?

Tal como mencionámos acima, em algo que requeira muito texto delicado, a diferença torna-se notável. É por isso que os computadores, como padrão, usam o RGB total, que emprega o 4:4:4 como técnica de amostragem nominal. Até o 4:2:2 já começa a fazer com que as letras pequenas pareçam esborratadas e o 4:2:0 tem um fantasma bem visível ou um efeito de arco-íris em volta do texto. Isto é importante se escolher um televisor para ser o seu monitor de PC – certifique-se de que o aparelho e o sistema operativo do computador ou os controladores da placa gráfica, todos suportam 4:4:4. Pode ficar descansado pois todos os monitores da BenQ são compatíveis com amostragem 4:4:4. 

Então a Amostra Cromática faz diferença?

Faz, sem dúvida. Mas como a amostragem implica algum esforço do poder de processamento, a principal consideração para os fabricantes e fornecedores de conteúdo é a largura de banda para dar conetividade. Então, praticamente qualquer monitor em que ponha as mãos trabalhará com todos os principais métodos de amostragem e de subamostragem. O núcleo e o design do hardware do monitor é que também têm importância. Neste caso, a profundidade de bits de cor e o pico de brilho, bem como a calibragem de cor individual do monitor ou ecrã, são os fatores a considerar em primeiro lugar.

Ficamos felizes por lhe poder dizer que a BenQ tem tudo o que precisa em todos os aspetos. 

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