Panoramica
Il Color Sampling (noto anche come sottocampionamento del colore o chroma subsampling) si riferisce alla procedura con cui le telecamere digitali e i codec campionano e memorizzano le informazioni sul colore di un'immagine in relazione alle informazioni sulla luminosità. Invece di salvare valori RGB completi per ogni pixel, il segnale viene scomposto in una componente di luminanza (Y', luminosità) e due componenti di crominanza (Cb e Cr, differenze di colore). La risoluzione della crominanza può quindi essere ridotta senza compromettere significativamente l'impressione visiva.
Il motivo risiede nella percezione umana: l'occhio percepisce differenze di luminosità sottili in modo significativamente più preciso rispetto a differenze di colore sottili. Riducendo la risoluzione del colore, si risparmia sulla velocità dei dati e sulla larghezza di banda, mantenendo in gran parte la nitidezza percepita.
La notazione del rapporto
Il Color Sampling viene indicato come un rapporto nel formato J:a:b, che si riferisce a un blocco immaginario di 4 pixel di larghezza e 2 pixel di altezza:
- J – larghezza di riferimento orizzontale del segnale di luminanza (solitamente 4)
- a – numero di campionamenti di crominanza (Cb, Cr) nella prima riga del blocco
- b – numero di campionamenti di crominanza che cambiano tra la prima e la seconda riga. Se b è uguale ad a, la seconda riga viene campionata in modo indipendente; se b è uguale a 0, non vi è alcuna variazione rispetto alla prima riga – i valori di crominanza vengono condivisi verticalmente (ripetuti).
Il primo numero indica sempre la risoluzione completa della luminanza. Minori sono i numeri successivi, maggiore è la riduzione delle informazioni sul colore.
Schemi di campionamento comuni
| Schema | Risoluzione della crominanza | Utilizzo tipico |
|---|
| 4:4:4 | Risoluzione completa, nessun sottocampionamento | Post-produzione di fascia alta, cinema, flussi di lavoro RGB |
| 4:2:2 | Risoluzione orizzontale della crominanza dimezzata | Broadcast professionale, Digital Betacam, DVCPRO HD, ProRes |
| 4:2:0 | Risoluzione ridotta di un quarto (orizzontale e verticale dimezzata) | H.264/MPEG-2, Blu-ray, HDV, JPEG |
| 4:1:1 | Risoluzione orizzontale della crominanza ridotta di un quarto | NTSC DV/DVCAM, DVCPRO |
Nel caso di 4:2:0, il terzo numero è esattamente 0 perché il campionamento della crominanza non cambia tra le due righe: i valori di colore vengono raggruppati verticalmente, in modo che la risoluzione della crominanza venga dimezzata sia orizzontalmente che verticalmente. Con 4:2:2, invece, ogni riga viene campionata separatamente, motivo per cui la risoluzione verticale della crominanza viene mantenuta integralmente.
Utilizzo sul set e in post-produzione
In pratica, il Color Sampling determina il margine di manovra che un materiale offre in post-produzione. Per lavori con green screen e keying, nonché per un color grading elaborato, è importante un'elevata risoluzione della crominanza, poiché i bordi nitidi del colore e i bordi di ritaglio puliti vengono preservati. Pertanto, 4:2:2 è considerato il minimo indispensabile per la registrazione professionale, mentre 4:4:4 (spesso come RGB) viene utilizzato per la massima qualità d'immagine nelle pipeline cinematografiche.
Schemi fortemente ridotti come 4:2:0 o 4:1:1 si trovano principalmente in formati vicini al consumatore e in codec di consegna fortemente compressi. Sono sufficienti per la riproduzione, ma rendono più difficili il keying e la correzione colore intensiva, poiché i bordi del colore possono frastagliarsi.