في مقالتنا اليوم سنتحدث بشكل موسع جداً عن معنى مصطلح Chroma Subsampling وكيف يعمل ويؤثر على جودة المادة المرئية، ومامعنى 4:4:4 و 4:2:2 وما الفرق بينهما وما تأثيرهما على جودة المادة النهائية.
ماهو مفهوم Chroma Subsampling
مفهوم Chroma Subsampling (لفظاً : كروما ساب سامبلينغ)، هو مصطلح يمثل ويتضمن معلومات عن كمية ضغط الألوان في ملف الفيديو/الصورة، وذلك بهدف تقليل حجم التخزين الكلي للمادة، كما يضم معدل البت لملف الفيديو، يستخدم المصطلح في الكاميرات و برامج تحرير الفيديو، ويعبر عن مقدار ضغط الألوان الذي يحصل في ملف الفيديو بمجموعة من الأرقام مثل :
4:4:4 أو 4:2:2
لكن ما معنى هذا كله، وكيف من الممكن أن يسهم في تطور عملي أكان أثناء التصوير أم أثناء عملية المونتاج والتحرير؟
كما نعلم تتكون الصورة بشكل عام من عدة بكسلات مصفوفة ومتتالية على طول وعرض الصورة/الفيديو ما يشكل لدينا المادة المرئية التي نشاهدها، كل بكسل من تلك البكسلات، يحتوي على مقدار معين من السطوع – Luminance وكمية معينة من اللون أو الصُبغة اللونية – Chrominance، كلاهما محددان ليشكلان في البكسل ومع بقية البكسلات الصورة التي نرها على الشاشات.
إذا لم يكن للبكسل قيم للسطوع – Luminance وكانت تساوي صفر، فإن البكسل سيكون غير مرئي، أي لن يضيئ البكسل أي إضاءة نهائياً، ما يعني أن البكسل غير فعال.
في حين إذا كانت قيمة الصُبغة اللونية – Chrominance تساوي صفر، فإن المادة المعروضة ستكون مرئية باللونين الأبيض والأسود فقط، حيث أن البكسل يقدم لنا قيم السطوع – Luminance فقط دونا عن قيم الصُبغة اللونية – Chrominance.
لذا فإن قيم الصُبغة اللونية – ChrominanceK، هي معلومات البكسل من ناحية اللون، وهي ما تحدد ما إذا كان البكسل أحمراً أم أخضراً أم أزرق، أو إذا كان البكسل محصل دمج بين عدة ألوان.
آلية عمل Chroma Subsampling؟
لطالما كان هنالك الكثير من الأبحاث حول كيفية إلتقاط فيديو أو صورة ما، بجودة عالية لكن أيضاً بحجم معقول، ولكي تقوم الآلية السابقة التي تكلمنا عنها (الصُبغة اللونية – Chrominance و السطوع – Luminance) بالعمل، وللوصول إلى حجم قليل في المادة المصورة/ المعروضة، توصل التقنيون إلى طريقة لتخفيف عدد البكسلات التي تمثل الصورة.
تكمن الطريقة في فهمنا لآلية عمل العين البشرية، حيث تستطيع العين البشرية رؤية الإختلافات في السطوع – Luminance بشكل أكثر من قدرتها على التمييز في الإختلافات في قيم ونسب الألوان، لذا لجأ العلماء لتقنية تسهم في تخفيف حجم المادة المصورة وذلك عن طريق جمع عدة بكسلات لإداء عمل البكسل الواحد في التجسيد اللوني، لكن كل بكسل من تلك البكسلات، سيقوم بعمله بشكل منفرد بما يتعلق بالسطوع – Luminance.
لاحظ الرسم التالي :
يتم التعبير عن Chroma Subsampling كصيغة عددية تمثل نسبة البكسلات المستخدمة لتشكيل العينة النهائية، يتم تمثيل هذه النسبة بثلاثة أرقام مفصولة بنقطتين، حيث تظهر مكتوبة على الشكل التالي : (4:4:4).
الرقم الأول 4:4:4
يمثل لنا عدد البكسلات في السطر الأول من العينة، لاحظ الصورة أعلاه، في العينة التي نقوم بفحصها في الصورة نرى في العينة الأولى أن السطر الأول في العينة يحتوي على 4 بكسلات، لذا في الحالة الأولى كان الرقم الأول 4.
الرقم الثاني 4:4:4
يمثل لنا العدد الثاني عدد البكسلات الملونة التي تمثل اللون في ذلك السطر، لاحظوا أن المثال الأول في الرسم، نرى أن البسكلات لديها 4 ألوان مختلفة في الصف الأول، لذا كان الرقم الثاني عندها 4، لكن لاحظوا في الأمثلة الثانية والثالثة والرابعة كيف أن عدد البكسلات في السطر الواحد يتناقص، مما يجعل الرقم الثاني أقل.
الرقم الثالث 4:4:4
وهو ما يمثل عدد البكسلات في السطر الثاني التي تمثل ألواناً مختلفة، لاحظ في المثال الأول، كيف أن السطر الثاني يضم أربع ألوان ما جعل الرقم الثالث 4، في حين في المثال الثاني كان هنالك لونين فقط في السطر الثاني وهما البرتقالي والأزرق، مما جعل الرقم الثالث 2.
مع الملاحظة أنه وفي كل الأمثلة السابقة التي تكلمنا عنها، عدد البكسلات ثابت وقيمة السطوع – Luminance ثابتة لم تتغير، الفرق هنا فقط في البكسلات التي تمثل اللون وليس السطوع – Luminance.
Chroma Subsampling وحجم المادة النهائية
للمقارنة، نعلم أن نسبة 4:4:4 هي الأفضل لتمثيل أفضل قيمة لونية للمادة المرئية، لذا سنبدأ بالمقارنة بها، لنفترض أن المادة الحية ستعطينا أفضل دقة وبحجم 100% من المساحة، عندها سنجد أن إنتقالنا لتصدير ذات المادة على نسبة ضغط 4:2:2 ستنتج لنا مادة بحجم يملئ 66.7% من تلك المساحة، وستشغل 50% من تلك المساحة إذا ما قمنا بضغط المادة بنسبة 4:2:0
Chroma Subsampling وجودة التصوير والمادة المرئية
لا يؤثر الـ Chroma Subsampling فقط في حجم الفيديو الذي نقوم بتسجيله/عرضه، بل يؤثر أيضاً في دقة المادة المرئية، حيث من الممكن أن نحصل على نسختين من فيديو مصور بدقة 4k لكن بنسختين مختلفتين تماماً عن بعضهما البعض، نسخة 4:4:4 ستكون بدقة أعلى وأكثر وضوح، حيث أن البكسلات التي تمثل الألوان في ذلك الفيديو ذو عدد أكبر، في حين، أن ذات الفيديو لكن بنسخة ضغط 4:2:0 ستكون بدقة أقل وجودة أخف بكثير وسنبدأ بملاحظة البكسلات والفرق بينهما.
رسالة من شركائنا
قدمت لكم هذه المقالة بدعم من منصة FrameSet، مكتبة بصرية سينمائية متكاملة للمخرجين ومدراء التصوير، تحتوي على أرشيف من اللقطات المؤرشفة والقابلة للبحث بحسب عدة تصنيفات، وتضم كل من الإعلانات، الفيديو كليبات، والأفلام السينمائية، لمزيد من التغذية البصرية لصناع الأفلام، بإمكانكم الحصول على خصم 25% من خلال إشتراككم في المنصة عبر رابطنا التالي : هنا
4:4:4 أم 4:2:2 ؟
هنالك نقطة مهمة يجب الإنتباه لها قبل الخوض في نقاش أي معامل ضغط هو الأنسب للمشروع الذي نقوم عليه، وهي أن هنالك مرحلتين أساسيتين، مرحلة التصوير، ومرحلة المعالجة والتي تشمل المونتاج والتلوين.
معرفة طبيعة المشروع الذي نقوم به هو المفتاح الأساسي للإجابة عن هذا السؤال، هل نقوم بتصوير عمل ما سيعرض على شاشات قادرة على عرض عمق ألوان 10 بت ؟ أم أننا سنقوم بعرض المادة على شاشات الهواتف والحواسيب والشاشات العادية التي تعرض بعمق ألوان 8 بت ؟ تحديد الإجابة سيساعدنا على تحديد أي معامل من معاملات الضغط الأنسب لنا.
إضافة لذلك، عند العمل على تصوير مشهد ما ضمن إستديو كروما، عندها نحتاج إلى أعلى جودة ألوان ممكنة، وإلا سيظهر لدينا حواف ملونة غير منتظمة ستزيد من صعوبة تفريغ الخلفية أثناء عملية المونتاج.
بالإضافة إلى ذلك، إذا ما كان هنالك خطة لتلوين المادة المرئية لاحقاً، فيفضل تصويرها وتسجيلها بأعلى قدر ممكن من معدل ترميز الألوان، وذلك ليتيح لنا معلومات أكثر للألوان في الصورة.
هذا جزء بسيط من الأسباب التي تجعل من بعض الكاميرات غالية الثمن، وهي كونها قادرة على التصوير بمعدل ترميز ألوان أعلى، ليوافق متطلبات بعض خدمات البث والعرض السينمائي.
أرجوا أن تكون هذه المقالة وافية بما فيه الكفاية، أود تذكيركم أنه في حال وجدتم أي إستفسار، بإمكانكم إرسال إستفساراتكم من خلال الضغط على تواصل معنا، كما بإمكانكم متابعتنا عبر حسابنا في إنستاغرام للمزيد من المحتوى الحصري.
دمتم مبدعين.
هل أعجبتك المقالة ؟ شاركها مع أصدقائك ..
