ทำไมสีแดงจึงปรากฏเป็นพิกเซลบนทีวีและวิดีโอบนพีซีเสมอ

ฉันหวังว่านี่จะไม่ใช่หัวข้อ ในขณะที่ในทางเทคนิคเกี่ยวกับการผลิตวิดีโอมันไม่ได้เกี่ยวกับปัญหาที่ฉันมี

คุณเคยสังเกตุในทีวีว่าสีแดงเป็นพิกเซลอย่างเห็นได้ชัดหรือไม่? มันเหมือนกันว่าทำไมในขณะที่ดูวิดีโอบนคอมพิวเตอร์เช่นกันไม่ว่าจะเป็น Blu-ray, DVD, วิดีโอที่เล่นโดยตรงจากดิสก์หรือวิดีโอที่ถูกสตรีมจากอินเทอร์เน็ต ไม่มีใครอื่นที่ฉันรู้จักหน้าตาเป็นพิกเซลเหมือนสีแดง ฉันสังเกตุสิ่งนี้มานานเท่าที่ฉันจำได้ว่าเริ่มต้นด้วย DVD ฉันไม่ได้ดูเทป VHS ใด ๆ เป็นเวลาหลายปีดังนั้นฉันจึงไม่สามารถบอกได้ว่าพิกเซลตัวนี้เกิดขึ้นกับเทปหรือไม่

BTW ฉันค้นหาออนไลน์แล้วและพบผู้คนจำนวนมากถามคำถามเดียวกัน แต่ฉันยังไม่เห็นคำตอบที่แท้จริง

นี่คือตัวอย่างของการสร้างพิกเซลสีแดงที่ฉันเพิ่งเจอบน YouTube แม้ว่าสิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นแม้ในรายการทีวี แม้ว่าคุณจะยังสามารถดูได้ตามขนาดจริง แต่การซูมเข้าจะช่วยให้คุณเห็นว่าตัวหนังสือสีแดงเป็นสีเปรียบเทียบกับสีที่เหลือซึ่งไม่ได้เป็นพิกเซลเลย ฉันสงสัยอย่างมากว่านี่เป็นเพียงความผิดปกติทางสายตา แต่ฉันเชื่อว่ามันเกี่ยวข้องกับวิธีการประมวลผลสีแดงระหว่างการเข้ารหัส

มันไม่ใช่ภาพลวงตา - เรียกว่าการสุ่มสีด้วย Chroma

ตัวแปลงสัญญาณวิดีโอส่วนใหญ่ไม่ได้แสดงสีในความละเอียดเต็ม วิธีนี้ช่วยให้การบีบอัด "สูญเสีย" มีประสิทธิภาพมากขึ้นเนื่องจากใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่าดวงตาของมนุษย์ไวต่อความสว่าง ("ลูม่า") มากกว่าสี ("chroma") ตัวแปลงสัญญาณที่สูญหายส่วนใหญ่จะลดความละเอียดของสีลงเหลือเพียงครึ่งเดียวหรือหนึ่งในสี่ของความละเอียดโดยรวมดังนั้นคุณอาจได้รับสีของพิกเซลหนึ่งพิกเซลต่อความสว่างทุกสี่พิกเซล การทำเช่นนี้จะลดปริมาณข้อมูลที่จำเป็นอย่างมากโดยมีการสูญเสียคุณภาพเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

มันซับซ้อนกว่าเล็กน้อย: ความสว่างนั้นประกอบขึ้นจากผลรวมขององค์ประกอบสามสีคือแดงเขียวและน้ำเงิน และพวกเขาไม่ได้เข้ารหัสเป็น RGB ซึ่งจะต้องใช้แบนด์วิดท์มากขึ้นพวกเขาจะถูกเข้ารหัสเป็น YUV Y ตรงกับองค์ประกอบสีเขียวและ U และ V คือ Y ลบองค์ประกอบสีแดงและ Y ลบองค์ประกอบสีฟ้า (โดยประมาณอย่างแท้จริง - ถ้าคุณต้องการสูตรทั้งหมดดูที่นี่ )

ในตัวแปลงสัญญาณส่วนใหญ่ส่วนประกอบ U และ V จะถูกสุ่มตัวอย่างที่ความละเอียดต่ำกว่า Y ซึ่งจะแสดงในอัตราส่วนสามทางที่คุณมักจะเห็นว่าคุณแขวนอยู่รอบ ๆ ฟอรัมวิดีโอมากเกินไปเช่น 4: 2: 2 หรือ 4: 2: 0 สำหรับสี่เหลี่ยมสองแถวของพิกเซลตัวเลขนั้นเป็นตัวแทน:

"ความกว้างของพื้นที่ตัวอย่าง (ตัวอย่าง Y)": "ตัวอย่าง UV ในแถวแรก": "ตัวอย่าง UV เพิ่มเติมในแถวที่สอง"

ตัวอย่างทั่วไปของสัญกรณ์นี้อยู่ในชื่อตัวแปลงสัญญาณ "proRes422" ส่วนที่ 422 ของชื่อมาจาก 4: 2: 2 ความหมายสำหรับทุกสี่เหลี่ยมผืนผ้า 4x2 จะมี 4 ตัวอย่าง Y ในแต่ละแถว 2 ตัวอย่าง UV ในแถวแรก ( ครึ่งหนึ่งของความละเอียดแนวนอน) และ UV 2 ตัวอย่างในแถวที่สอง ดังนั้น proRes422 จึงมีความละเอียดของสีครึ่งหนึ่งของ luma

บนอินเทอร์เน็ตและบนทีวีคุณน่าจะเห็นทุกอย่างเป็นตัวแปลงสัญญาณ 4: 2: 0 ในทุก ๆ ภาพ 4x2 สี่เหลี่ยมผืนผ้ามีเพียงสองตัวอย่าง UV (0 หมายความว่าไม่มีตัวอย่างเพิ่มเติมในแถวที่สอง) ดังนั้นส่วนสีของภาพประกอบด้วยชิ้นขนาด 2x2 พิกเซลกล่าวอีกอย่างหนึ่งคือความละเอียดหนึ่งในสี่

ซึ่งหมายความว่าช่องสีแดงในตัวของมันเองนั้นมีความละเอียดของภาพรวมหนึ่งในสี่

TL; DRรูปลักษณ์สีแดง pixelated - เพราะจริง ๆ แล้วมันคือ

เป็นปัญหาที่ทราบกันดีว่าองค์ประกอบสีแดงในอุปกรณ์วิดีโอมีปัญหาในการนำเสนอ

เหตุผลคือความยาวของคลื่นสีแดงยาวและดวงตาของเราตอบสนองต่อช่วงคลื่นที่ยาวนานขึ้น (เพื่อไม่ให้สับสนกับความไวของสีซึ่งจะอยู่ในช่วงสีเหลืองสีเขียว)

สำหรับเราที่จะรับรู้สีที่เท่ากัน (การตอบสนองอ้างอิง) สีเขียวและสีน้ำเงินได้รับการชดเชยในสัญญาณวิดีโอ สิ่งนี้ทำให้สีแดงมีสัญญาณ "อ่อนแอ" ในสัญญาณและในระหว่างวงจรชีวิตด้วยสัญญาณสีแดงที่มีอาการแย่ลงเป็นลำดับแรกซึ่งส่งผลให้เกิดเสียงรบกวนและรอยเปื้อนเพิ่มขึ้น

ในอดีตที่มีสัญญาณอะนาล็อกสีเขียวเป็นสีที่มีการจัดลำดับความสำคัญ สัญญาณจะถูกชดเชยโดยประมาณดังนี้:

ปัญหาขององค์ประกอบสีแดงเหมือนกันสำหรับสัญญาณอะนาล็อกเช่นเดียวกับสัญญาณดิจิตอลที่ถูกบีบอัดการสูญเสีย พื้นที่ของสีแดงจะลดลงดังนั้นจึงเป็นพิกเซลมากขึ้น

ในขณะที่สีแดงบริสุทธิ์นั้นยากที่จะจับคู่ส่วนหนึ่งเป็นเพราะความไวในการมองเห็นของเราในภูมิภาคนั้นฉันไม่เคยสังเกตเห็นแนวโน้มใด ๆ สำหรับสีแดงถึง 'พิกเซล' มากกว่าสีอื่น ๆ บางทีคุณอาจเห็นสิ่งประดิษฐ์ของการบีบอัด คุณเห็นสิ่งนี้ในจอแสดงผลที่ไม่ใช่อิเล็กทรอนิกส์เช่นสัญญาณไฟ backlit หรือไม่?

อีกคำตอบที่นี่อ้างว่าผู้ผลิตเก็บความลับเกี่ยวกับสัญญาณสี นั่นคงจะแปลกเพราะอุปกรณ์ทุกอย่างต้องทำงานร่วมกัน ในความเป็นจริงเปอร์เซ็นต์ของแต่ละ RGB ในสีขาวได้รับการบันทึกไว้อย่างดี - ในวันอะนาล็อก NTSC มันเป็น 59% G, 30% R และ 11% B มันแตกต่างกันเล็กน้อยในการออกอากาศแบบดิจิทัล

มีความแตกต่างในฟอสเฟอร์และเมทริกซ์ในหมู่ผู้ผลิต CRT และความแตกต่างอื่น ๆ ระหว่างระบบสหรัฐฯและสหภาพยุโรป แต่สิ่งเหล่านี้ล้วนเป็นที่รู้จักกันดีและเป็นมาตรฐาน

ฉันคิดว่าปัญหาที่คุณเห็นที่นี่เป็นจริงเพราะพิกเซลสว่างกับพื้นหลังสีเข้มมาก

การบีบอัดแบบ lossy ส่วนใหญ่จะพิจารณาว่าเรารับรู้ถึงความแตกต่างของความสว่างมากกว่าเราเป็นความแตกต่างของสี ขึ้นอยู่กับตัวแปลงสัญญาณที่ใช้และตัวเลือกการเข้ารหัสบล็อกที่ใช้สำหรับการประมาณวิดีโออาจมีขนาดคงที่ซึ่งดูเหมือนจะเป็นปัญหาในวิดีโอของคุณ เมื่อคุณไปถึงขอบของแสงคุณจะพบกับขอบที่ไม่สามารถวัดด้วยบล็อกขนาดใหญ่เพียงลำพัง

ตัวแปลงสัญญาณจำนวนมากรองรับการสุ่มตัวอย่างที่บล็อกขนาดใหญ่จะถูกแบ่งย่อยเป็นตัวเล็ก อาจมีแบนด์วิดท์ที่มีอยู่ไม่เพียงพอ (โดยเฉพาะทั่วไปกับสตรีมบิตเรตคงที่) เพื่อใช้การสุ่มตัวอย่างตัวเลือกอาจไม่ได้เปิดใช้งานหรืออาจไม่มีอยู่ในตัวแปลงสัญญาณที่ใช้

ในระยะสั้นคุณพบส่วนหนึ่งของเฟรมที่เข้ารหัสยากด้วยตัวแปลงสัญญาณที่สูญหายจำนวนมากและสามารถมองเห็นได้ง่ายขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าของตัวเข้ารหัส

NO การเข้ารหัส 422 / YUV มีปัญหาเฉพาะกับสีแดงอิ่มตัวสูงซึ่งเป็นสาเหตุที่การออกแบบสีแดงสดสำหรับสถานีโทรทัศน์ที่ออกอากาศเป็นเพียงความไม่รู้ คุณต้องลดค่า luma และ chroma ของสีแดงโดยเฉพาะกราฟิคที่ลดลงถึง 90% และจากนั้นคอลเล็คส่วนที่เหลือก็มักจะถูกรับรู้เช่นเดียวกัน การให้เกรดทางเทคนิค ทริสเรทติ้ง