UNE ÉTAPE D'UNE CHAÎNE — CE QUI ENTRE, CE QUI SORT, CE QUI CASSE ENSUITE
Où cette étape se situe dans la chaîne d'encodage
Un encodeur vidéo n'est pas un algorithme mais huit étapes dans un ordre fixe, et cet ordre n'est pas arbitraire : chaque étape existe parce que la précédente a rendu son travail possible. Cet outil modélise l'une d'elles. La chaîne ci-dessous renvoie aux sept autres.
Laboratoire de sous-échantillonnage de la chrominance — jette l'essentiel de la résolution de couleur en laissant la luminance intacte
- Ce qui entre
- Luma et chroma en pleine résolution — un échantillon de couleur par pixel, noté 4:4:4.
- Ce qui sort
- Luma en pleine résolution, chroma au quart des échantillons en 4:2:0.
- Ce que suppose l'étape suivante
- Tout l'aval traite quatre fois moins de données chroma, et le décodeur interpolera les échantillons jetés.
- Ce qui se casse ici
- Un bord saturé — du texte rouge sur noir est le cas d'école — voit sa couleur étalée sur tout le bloc, car ce bord vit dans le canal chroma où les échantillons ont été retirés. La luma survit intacte : l'image paraît nette et la couleur fausse.
Problème entièrement résolu
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Octets par pixel pour le 4:4:4, 4:2:2 et 4:2:0 d'après le nombre d'échantillons 6 étapes
Déduisez les octets par pixel pour le 4:4:4, le 4:2:2 et le 4:2:0 à partir du nombre d'échantillons, puis déterminez l'économie réelle de bande passante apportée par le 4:2:0.
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Comptez les échantillons dans un bloc 2×2. La notation indique combien d'échantillons de chrominance accompagnent quatre échantillons de luminance dans la ligne supérieure et la ligne inférieure, de sorte que le rapport est un décompte et non une fraction.
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Les deux autres modes réduisent la chrominance horizontalement, puis verticalement. Chaque division par deux supprime deux des douze échantillons du bloc.
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Multipliez par le nombre de pixels pour la taille de l'image, puis calculez le rapport pour obtenir l'économie. Le 4:2:0 représente exactement la moitié du 4:4:4 par construction, et non par mesure.
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Observez la répartition des échantillons. La luminance reste intacte dans chaque mode — les canaux de différence de couleur sont les seuls à être réduits, et l'œil humain les distingue avec environ la moitié de son acuité.
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Rapportez ces mêmes 1,5 octet par pixel à une image réelle à une cadence réelle.
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C'est pourquoi le mode de défaillance est spécifique plutôt que général : la perte se situe entièrement dans les deux canaux qui ne transportent aucun détail de luminance.
Réponse
La moitié, et le débit reste de 746 Mbit/s pour du 1080p30 non compressé. Ce chiffre est tout l'intérêt de l'exercice. Le sous-échantillonnage de la chrominance est la compression la moins chère qui soit — aucune transformée, aucun codeur entropique, aucune décision à prendre — et après avoir divisé les données par deux, le flux reste bien trop volumineux pour n'importe quel réseau domestique, c'est pourquoi tous les codecs du marché commencent après cette étape plutôt qu'à sa place. La raison pour laquelle le coût visuel est si faible réside dans l'équation de Y : la luminance est échantillonnée pour chaque pixel et seuls Cb et Cr sont réduits, de sorte que les contours, la texture et les détails restent intacts. Ce qui se dégrade, c'est tout ce dont l'information réside uniquement dans la couleur — un texte rouge sur fond gris, un logo saturé, un contour d'incrustation chromatique — c'est pourquoi le 4:2:0 est invisible sur le feuillage et désastreux sur une présentation.
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Références (1)
- Insight block 1 says codecs discard colour before anything else. This is the measurement that licenses it: K. T. Mullen, "The contrast sensitivity of human colour vision to red–green and blue–yellow chromatic gratings." The Journal of Physiology 359, 381–400, 1985 — chromatic acuity falls away at far coarser detail than luminance acuity.