BenQ Knowledge Center

Är kroma-sampling viktigt för bildskärmar?

BenQ
2020/02/22
bildskärm med kroma-sampling på 4:4:4 som ger bra bildkvalitet

Ja, i synnerhet i kombination med andra viktiga faktorer såsom färgdjup, maximal ljusstyrka och kontrastförhållanden. Kroma-sampling avgör bildskärmens tillförlitlighet och effekt, även om uppfattningen av färg uppenbarligen varierar från person till person. Ju större färgsampel (eller ju mer data en bildskärm avser för att återge färg), desto högre noggrannhet har bilden.

Men vi tar det från början. Och av det menar vi tidernas begynnelse, långt före bildskärmar, HDR eller 10 bitar. Sedan den mänskliga kreativitetens första början har konstnärer upptäckt att publiken lägger större vikt vid ljus än färg. Med rätt belysning uppskattar tittarna en målning nästan oavsett vilka färger konstnären använt. Bildskärmar och TV-apparater kan dock inte jämföras med tavlor eftersom vi inte observerar källbilden direkt. Skärmen tar emot en signal och översätter data som ska upp på en skärm, som vi sedan tittar på. Det är därför kroma-sampling spelar stor roll i digitala visningsformat som bildskärmar.

Och även om tusentals och åter tusentals år förflutit sedan de första grottmålningarna, så förblir den grundläggande principen sann: att ljus är viktigare än färg. Det är helt enkelt så vår syn fungerar. Vi behöver ljus för att se allt, och färg, tja, färg är fint men sekundärt (därför var de första filmerna och tidig TV i svartvitt). I den moderna eran blev behovet av att återge färger på elektroniska skärmar tidigt ett problem. Sedan 1920-talet har ingenjörer på företag som RCA och Philips arbetat med att utveckla ett sätt att förmedla ljus och färg tillsammans i en enda visuellt paket. Det har gett upphov till ”4x2”-matrisen som används i chromaprovtagning, och vi ska förklara detta med en gång.

För att spara tid om du har bråttom, blir skillnaden mellan 4:4:4, 4:2:2 och 4:2:0 främst synlig i texttillämpningar. Så om du använder en bildskärm bör du minst ha 4:2:2. Naturligtvis är 4:4:4 alltid bättre även om det inte är genomförbart i alla tillämpningar. Kroma-sampling har heller inte så mycket med färgbitsdjup att göra, som i 8-bitars eller 10-bitars. Det finns en viss koppling, men den är svag.

Balansera bilddata med anslutningsbarhet

Kroma-sampling används av alla organisationer och skärmtillverkare och innebär tolkning av färg, eller kromacitet, som den andra komponenten i en bild efter luma, eller ljus. Termen subsampling avser ett behov av att komprimera eller minska från källan eller den ursprungliga källan. En subsampling tar källan och komprimerar den genom att minska mängden färgdata så att bilden kan passa via anslutningsstandarder såsom HDMI, 802.11ac Wi-Fi, internetprotokoll och så vidare. Det beror på att originalet i många fall helt enkelt skulle vara för stort för att överföras tillräckligt snabbt. Dina Netflix-strömmar i 4K är mycket komprimerade för att säkerställa att de har 8,3 miljoner pixlar och 60 bildrutor per sekund. Att minska mängden färgdata gör detta möjligt utan att försämra bildkvaliteten för mycket, eftersom det stora flertalet människor inte märker av färgkomprimering.

Det finns ingen luma-subsampling även om det är tekniskt möjligt. Att minska luma- eller ljusdata hade helt enkelt gjort bilden totalt sett mindre synlig och hade helt förstört upplevelsen, vilket uppenbarligen inte vore en bra idé. I stället är det färgen som måste offras i den här ekvationen.

Vad är egentligen 4:4:4, 4:2:2 och 4:2:0?

Standardsampling förutsätter två horisontella rader med fyra pixlar staplade ovanpå varandra. Men vi har tre siffror, som i 4:X:X. Den första 4:an är konstant eftersom den står för ljus, och ljus alltid är fullständigt samplat utan komprimering. Så raden för ljus antas och visas inte i matrisen, eller gittret. De två som visas betecknar färgsampling, så den andra och tredje siffran står för kroma (mer specifikt blått och rött, ur vilka grönt bildas genom blandning av de förstnämnda). Om vi använder 4:4:4 så innebär det tekniskt sett ”sann” eller okomprimerad sampling, och inte subsampling. Ljuset får fyra pixlar, och de två färgraderna samplas också med fyra enskilda pixlar var. Det är det närmaste vi kommer okomprimerade videosignaler just nu.

Byter vi till 4:2:2, betyder det att varje färgrad endast samplas med två pixlar. Den andra fyran dupliceras från samplingen genom processeringskomponenter. I 4:2:0 har endast två pixlar i den översta raden färgprover, medan de återstående sex bara kopierar dem och den nedersta raden inte har några egna pixlar, alltså noll. Genom att sampla färre pixlar blir det mindre data som måste levereras mellan enheter, vilket ger en snabbare och effektivare anslutning.

Ibland kallas de olika varianterna även för YUV, YCbCr eller YPbPr. YUV är i praktiken lika med 4:2:0, och de flesta spelkonsoler och PC-grafikkort stödjer det på grund av att det inte kräver så stor bandbredd. 

För att ge dig lite perspektiv kräver 4:2:0 hälften så mycket data eller bandbredd som 4:4:4. Det betyder att Netflix- eller Prime Video-serien i 4K HDR som du tittar på just nu kräver ca 15-16 Mbps i verklig internetbandbredd. Samma innehåll i 4:4:4 skulle kräva över 30 Mbps i bandbredd, och det har mycket att säga för strömningstjänster och internetleverantörer. Genom att använda 4:2:0 kan Netflix och andra ange att en 25 Mbps-anslutning räcker för att prenumerera. En övergång till 4:4:4 skulle betyda att minst 50 Mbps vore säker. 

Ser de olika ut för tittarna?

Som vi nämnt ovan blir skillnaden skönjbar i allt som kräver mycket och finstilt text. Det är därför datorer använder full RGB som standard, vilket använder 4:4:4 som nominell samplingsteknik. Redan vid 4:2:2 börjar små bokstäver att se suddiga ut, och vid 4:2:0 syns en ganska tydlig spökliknande effekt eller regnbågseffekt runt texten. Detta är viktigt om du väljer en TV som datorbildskärm – se till att apparaten och datorns operativsystem eller drivrutiner för grafikkortet alla stödjer 4:4:4. Var så säker på att alla BenQ-bildskärmar stödjer 4:4:4-sampling. 

Så har kroma-sampling någon betydelse?

Det har det. Men eftersom sampling kräver en processorkraft är det främst anslutningens bandbredd som tillverkarna och innehållsleverantörerna måste beakta. Så i stort sett kommer alla skärmar som du får tag på att fungera med alla större samplings- och subsamplingsmetoder. Skärmens kärnmaskinvara och konstruktion spelar också en stor roll. I detta fall bör man främst beakta färgbitsdjupet och den maximala ljusstyrkan samt färgkalibreringen av den enskilda bildskärmen.

Vi är glada att kunna meddela att BenQ presterar bra på alla dessa områden. 

Rekommenderade artiklar

TOP