Je vzorkování barvonosných složek u monitorů důležité?

Vzorkování barvonosných složek znamená vyjadřování barev coby druhé složky obrazu po jasu. Termín podvzorkování označuje potřebu komprese či omezení signálu ze zdroje neboli původního vzorku. Při podvzorkování dochází ke kompresi zdrojového signálu prostřednictvím snížení množství dat barev, aby bylo možné přizpůsobit obraz standardům připojení, jako je HDMI, Wi-Fi 802.11ac, internetové protokoly atd. Je to z toho důvodu, že v mnoha případech by byl originál prostě příliš velký na to, aby jej bylo možné rychle přenést. Vaše 4K videa ze služby Netflix jsou vysoce komprimována, aby mohla obsahovat 8,3 milionu pixelů a 60 snímků za sekundu. Snížením množství dat barev toho lze dosáhnout bez přílišného negativního vlivu na kvalitu obrazu, protože velká většina lidí si komprese barev vůbec nevšimne.

Nikdy však nedochází k podvzorkování jasu, i když je to technicky možné. Omezení dat jasu nebo světla by jednoduše zhoršilo viditelnost celkového obrazu a zcela zničilo zážitek ze sledování, což by samozřejmě nedávalo žádný smysl. Proto této rovnici padla za oběť právě barva.

Standardní vzorek předpokládá dva vodorovné řádky nacházející se nad sebou a tvořené vždy čtyřmi pixely. Avšak máme zde tři číslice (4:X:X). První číslice 4 je konstanta, protože vyjadřuje jas, který je vždy plně vzorkován bez jakékoli komprese. Předpokládá se tedy, že řádek pro jas je vždy stejný, a proto není zobrazen v matici nebo mřížce. Další dvě uvedené proměnné představují vzorkování barev, takže druhá a třetí číslice vyjadřuje barvonosné složky (zdánlivě modrou a červenou, přičemž výsledkem jejich smíchání je zelená). Pokud používáme formát 4:4:4, technicky to znamená „věrné“ neboli nezkomprimované vzorkování, takže nedochází k žádnému podvzorkování. Jas tvoří plné čtyři pixely a oba barevné řádky se rovněž vyznačují čtyřmi samostatnými vzorkovanými pixely. Jedná se o formát, který se v současné době nejvíce blíží nekomprimovaným video signálům.

Pokud přejdeme k formátu 4:2:2, znamená to, že každý barevný řádek má vzorkovány pouze dva pixely. Ostatní čtyři jsou duplikovány ze vzorku prostřednictvím zpracování jednotlivých složek. V případě formátu 4:2:0 mají barevné vzorky pouze dva pixely v horním řádku. Zbývajících šest je pouze kopíruje a spodní řádek nemá žádné vlastní pixely (tvoří jej tedy hodnota nula). Vzorkování menšího počtu pixelů vede k potřebě přenosu menšího množství dat mezi zařízeními a tudíž k rychlejšímu a efektivnějšímu připojení.

Názvy těchto formátů se uvádí také jako YUV, YCbCr nebo YPbPr. YUV v praxi odpovídá formátu 4:2:0 a podporuje jej většina herních konzolí a grafických karet počítačů kvůli nízkým požadavkům na šířku pásma. 

Abychom vám poskytli nějaké srovnání, můžeme říci, že formát 4:2:0 vyžaduje poloviční množství dat nebo šířku pásma oproti formátu 4:4:4. Takže 4K HDR video ze služby Netflix nebo Prime Video, které aktuálně sledujete, potřebuje v rámci šířky pásma internetu asi 15–16 Mb/s. Stejný obsah ve formátu 4:4:4 by vyžadoval šířku pásma přes 30 Mb/s, což je velký problém pro služby zajišťující streamování obsahu a poskytovatele internetu. Použití formátu 4:2:0 dává službě Netflix i ostatním službám jistotu, že k přenosu jejich obsahu bude dostačující připojení s rychlostí 25 Mb/s. Přechod na formát 4:4:4 by vyžadoval minimálně 50 Mb/s, aby byl přenos obsahu bezproblémový. 

Ano. Avšak vzhledem k tomu, že vzorkování klade určité nároky na výpočetní výkon, je pro výrobce a poskytovatele obsahu hlavním aspektem šířka pásma za účelem zajištění bezproblémového připojení. Takže téměř jakýkoli displej, který si vyberete, bude kompatibilní se všemi hlavními způsoby vzorkování a podvzorkování. Záleží však také na základním hardwaru a specifikacích displeje. Mezi faktory, jež je v tomto případě třeba brát v úvahu, patří zejména bitová barevná hloubka a maximální jas a rovněž i individuální kalibrace barev monitoru/displeje.

S radostí vám tudíž oznamujeme, že společnost BenQ dokáže splnit vaše potřeby ve všech ohledech.