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Chroma Sampling, auch Farbunterabtastung, ist vor allem in Verbindung mit anderen Faktoren wie Farbtiefe, Maximalhelligkeit und Kontrastverhältnis von Bedeutung. Chroma Sampling bestimmt Farbtreue und Wirkung des Monitors, wobei die Farbwahrnehmung natürlich von Mensch zu Mensch unterschiedlich ist. Je größer die Farbabtastung, also je mehr Daten ein Monitor für die Farbdarstellung bereitstellt, desto genauer ist das Bild.
Schauen wir uns zuerst die Grundlagen an – und kommen damit zu den Anfängen der Zeit, noch lange bevor es Monitore, HDR oder 10 Bit gab. Seit Beginn der menschlichen Kreativität haben Kunstschaffende festgestellt, dass Menschen dem Licht mehr Aufmerksamkeit schenken als Farbe. Stimmt die Beleuchtung eines Gemäldes, wird es von den Betrachtenden geschätzt, ganz unabhängig von den verwendeten Farben. Monitore und Fernsehgeräte können jedoch nicht wirklich mit Gemälden verglichen werden. Wir betrachten auf ihnen nicht direkt das Ausgangsbild. Der Monitor empfängt Signale und wandelt die Daten so um, dass sie auf dem betrachteten Bildschirm erscheinen. Aus diesem Grund spiel Chroma Sampling bei digitalen Bildschirmen eine wichtige Rolle.
Obwohl die ersten Höhlenmalereien Jahrtausende vergangen sind – das Grundprinzip von Licht vor Farbe bleibt bestehen. So ist unser Sehvermögen einfach gepolt. Wir brauchen Licht, um etwas zu sehen. Farben sind großartig, aber eben zweitrangig. Film und Fernsehen hat auch in Schwarzweiß zu Beginn funktioniert. Die Darstellung von Farben auf elektronischen Bildschirmen wurde im modernen Zeitalter schon bald zum Problem. Unternehmen wie RCA und Philipps arbeiteten bereits in den 1920er Jahren an einer Lösung, Licht und Farbe gemeinsam als visuelles Signal zu übertragen. Daraus entstand die „4x2“-Matrix, die beim Chroma Sampling verwendet wird. Was dahinter steckt, erklären wir dir jetzt.
Wir machen es kurz: Der Unterschied zwischen 4:4:4, 4:2:2 und 4:2:0 wird vor allem bei Textanwendungen deutlich. Stelle an deinem Monitor mindestens 4:2:2 ein. Natürlich ist 4:4:4 immer besser, aber das ist nicht bei jeder Anwendung machbar. Chroma Sampling hat weniger mit Farbtiefe zu tun als 8 oder 10 Bit. Lediglich am Rande hängt es miteinander zusammen.
Chroma Sampling bedeutet, dass Farbe, auch Chroma, als zweite Komponente eines Bildes nach Licht, auch Luma, interpretiert wird. Subsampling bezeichnet die Notwendigkeit, die Quelle bzw. das ursprüngliche Sample zu komprimieren oder zu reduzieren. Bei einer Farbunterabtastung wird die Quelle komprimiert, indem die Farbdaten reduziert werden. Damit wird das Bild über Verbindungsstandards wie HDMI, 802.11ac Wi-Fi, Internetprotokolle und so weiter übertragbar. Das Original wäre in vielen Fällen einfach zu groß, um es schnell genug zu übertragen. Die 4K-Streams von Netflix werden stark komprimiert, um eine Auflösung von 8,3 Millionen Pixeln und 60 Bildern pro Sekunde zu gewährleisten. Die Reduzierung der Farbdaten macht dies möglich, ohne die Bildqualität zu sehr zu beeinträchtigen. Die meisten Menschen bemerken die Farbkompression nicht.
Luma Sampling gibt es nicht, obwohl das technisch möglich wäre. Eine Verringerung der Luma- bzw. Lichtdaten würde die Sichtbarkeit des Bildes einfach verringern. Damit würde des Seherlebnis ruiniert werden und sinnlos machen. In dieser Bilanz verliert Farbe das Rennen.
Das Standardsample geht von zwei horizontalen Reihen mit vier übereinander gestapelten Pixeln aus. Wir haben aber drei Zahlen, wie in 4:X:X. Die erste 4 ist konstant. Sie steht für das Licht, das immer vollständig ohne Komprimierung abgetastet wird. Die Zeile für Licht wird also angenommen und in der Matrix oder dem Raster nicht angezeigt. Die beiden gezeigten Zahlen stehen für Farbabtastung, d. h. die zweite und die dritte Zahl stehen für Chroma ( scheinbar Blau und Rot, wobei sich Grün aus deren Mischung ergibt). Wenn wir 4:4:4 verwenden, bedeutet das technisch gesehen "echtes" oder unkomprimiertes Sampling und kein Subsampling. Das Licht erhält volle vier Pixel, und auch die beiden Farbzeilen werden mit jeweils vier einzelnen Pixeln abgetastet. Das kommt unkomprimierten Videosignalen im Moment am nächsten.
Wechselt man zu 4:2:2, bedeutet das, dass in jeder Farbreihe nur zwei Pixel abgetastet werden. Die anderen vier werden von den Verarbeitungskomponenten aus dem Sample dupliziert. Bei 4:2:0 werden nur zwei Pixel in der obersten Reihe abgetastet, die restlichen sechs werden lediglich kopiert und die unterste Reihe hat keine eigenen Pixel, also null. Da weniger Pixel abgetastet werden, müssen weniger Daten zwischen den Geräten übertragen werden, was zu einer schnelleren und effizienteren Verbindung führt.
Das Bezeichnungsschema erscheint auch als YUV, YCbCr oder YPbPr. YUV entspricht in der Praxis 4:2:0, was die meisten Spielkonsolen und PC-Grafikkarten aufgrund der geringen Bandbreitenanforderungen unterstützen.
Zur Verdeutlichung: Ein 4:2:0-Feed benötigt die Hälfte der Daten oder der Bandbreite von 4:4:4. So benötigt die 4K-HDR-Sendung von Netflix oder Prime Video, die du dir gerade ansiehst, etwa 15-16 Mbit/s an realer Internet-Bandbreite. Derselbe Inhalt in 4:4:4 würde über 30 Mbps an Bandbreite benötigen, was für die Streaming-Dienste und Internet-Provider eine enorme Leistung erfordert. Die Verwendung von 4:2:0 ermöglicht es Netflix und anderen Anbietern, eine 25-Mbps-Verbindung als ausreichend für ein Abonnement zu deklarieren. Die Umstellung auf 4:4:4 würde mindestens 50 Mbps erfordern, um auf Nummer sicher zu sein.
Wie bereits erwähnt, macht sich der Unterschied bei allen Anwendungen bemerkbar, die viel filigranen Text beinhalten. Aus diesem Grund verwenden PCs standardmäßig Voll-RGB, das 4:4:4 als nominelles Abtastverfahren einsetzt. Selbst 4:2:2 lässt kleine Buchstaben verschmiert erscheinen. 4:2:0 hat einen ziemlich deutlichen Ghosting- oder Regenbogeneffekt um Text herum. Das ist besonders zu beachten, wenn der Fernseher als PC-Monitor verwendet wird. Stelle sicher, dass sowohl das Gerät als auch das PC-Betriebssystem oder der Grafikkartentreiber 4:4:4 unterstützen. Alle Monitore von BenQ unterstützen 4:4:4-Sampling.
Allerdings. Da das Sampling jedoch eine gewisse Rechenleistung beansprucht, ist die wichtigste Überlegung für Herstellerunternehmen und Anbieter von Inhalten die Bandbreite für die Konnektivität. So gut wie jedes Display, das du aktuell auf dem Markt findest, funktioniert mit allen wichtigen Sampling- und Subsampling-Methoden. Es kommt auch auf die Hardware und das Design des Bildschirms an. In diesem Fall sind die Bit-Tiefe und die Maximalhelligkeit sowie die individuelle Farbkalibrierung des Monitors/Displays die wichtigsten Faktoren, die du berücksichtigen solltest.
BenQ bietet dir in jeder Hinsicht eine gute Lösung.
