¿Qué es todo eso de 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0 o color subsampling?


En el mundo del vídeo profesional es muy común escuchar los términos 4:2:2, 4:2:0, etc. pero que significa todo esto, básicamente se denomina color subsampling o chroma subsampling.

El color subsampling es una técnica de procesamiento de imagen para reducir la resolución del color sin afectar el brillo, lo que permite que la imagen requiera menos espacio en disco y en el caso de vídeo, menos ancho de banda sin tener la apariencia de una imagen degradada. El color subsampling se mide en radios que pueden ser 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0 o 4:1:1.

Para efectos de compresión del vídeo, los ingenieros de vídeo se dieron cuenta que podían eliminar información del color sin que fuera visible para el espectador cada segundo pixel y en algunos casos inclusive eliminar más información del color.

Cuando vemos el color que captura un equipo determinado, vemos el radio de color subsampling determinado por los números 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0, etc. y evidentemente sabemos que 4:4:4 es mejor pero no sabemos exactamente por que y es algo relativamente simple de entender.

Empezaremos mostrando la información de un pixel en un cuadro de vídeo y vemos que este tiene un valor Y (luminancia), un valor Cb (Azul) y Cr (Rojo), la conjunción de esos valores denominados YUV es lo que nos permite ver el color que corresponde a dicho pixel.

Para efectos del color subsampling, tomaremos como referencia una matriz de 4 por 4 pixeles para ejemplificar:

Este primer ejemplo nos muestra que cada pixel tiene un valor Y, un Cb y un Cr, al analizar la imagen, podemos ver que en una línea hay 4 valores Y, 4 Cb y 4 Cr, esto es una imagen 4:4:4.

4:4:4 es el estándar por excelencia del color, sin embargo es muy difícil encontrar alguna cámara o dispositivo que trabaje en 4:4:4, ya que el ojo humano no detecta cuando una parte de esa información ha sido removida, por lo que la mayoría de los dispositivos de alta gama graban en lo que se denomina 4:2:2 que en el mismo esquema de la matríz se vería así:

Como pueden ver la mitad de la información de los pixeles se ha eliminado y aunque pareciera que no es lo suficientemente bueno, está considerado como un excelente standard, la mayoría de los equipos y programas pueden tomar la información de los pixeles adjuntos y reconstruír la información faltante.

En el caso de formatos MPEG se utiliza el formato 4:2:0 que en el mismo esquema de la matríz se vería así:

Aquí podemos ver una de las muchas formas en las que se puede lograr el 4:2:0, pero la idea general es la misma, Valores Y o Luma para cada pixel, uno de ellos tiene un valor Cb cada segundo pixel en una línea y en la siguiente línea uno de ellos tiene un valor Cr cada segundo pixel.

Con una imagen que usa color subsampling, el programa o decodificador del códec deberá determinar la información que hace falta y reconstruirla usando los valores de los pixeles adyacentes y suavizando los valores calculados.





42 thoughts on “¿Qué es todo eso de 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0 o color subsampling?

  1. Alfredo

    Que tal??
    Notable explicación

    he grabado a alguien a quien luego hay que hacerle croma
    camara nikon D7000

    2 focos halógenos
    LO CURIOSO es que bajo iguales condiciones he pòdido hacer cromas sin problema
    Lo hago usando plugin Boris en premiere o en vegas y funciona muy bien
    pero en este caso que adjunto me ocurre que la camara me ha metido chispas de luz en aquellas zonas que son oscuras (en las zonas donde el color se acerca al negro se entiende?? )
    De hecho con ropas de color negro, ese efecto de chispas de luz se hace más evidente.

    ¿Puede deberse al hecho de que una Nikon d7000 graba en espacio 4.2.0??
    Muchas Gracias

    http://imgur.com/q1L6FfF,Gvvk9AJ
    http://imgur.com/q1L6FfF,Gvvk9AJ#1

    1. CineDigital Post author

      Hola Alfredo, es probable que sea más bien por la fibra de la ropa de la niña, si tiene polyester o algún material brilloso puede que sea lo que te está reflejando, pero tu resultado no se ve mal. Saludos.

  2. hugo

    Excelente explicación; entiendo que para lograr un croma perfectamente limpio se requiere una cámara con muestreo 4:4:4; no sé si me equivoco; existen DSLR con 4:4:4? Gracias por todo!

    1. CineDigital Post author

      Hola Hugo muchas gracias por tus comentarios y con respecto a tu pregunta lo ideal sería usar 4:4:4 pero son muy pocas las cámaras en el mercado que graban 4:4:4, puedes obtener un buen chroma con una cámara DSLR, siempre y cuando la iluminación de tu chroma sea correcta, obviamente mientras mejor el muestreo de color y mejor el codec, mejores resultados. Saludos.

  3. ALAN

    UN pregunta tengo el premiere cs6 para windows y a la hora de subir un video de mi canon 7d lo hago o mejor dicho escojo la opcion dsrl y creo el proyecto en premiere . ?eso reemplaza al prores 4:2:2? , osea ya no necesito comprimirlo en ese codec , me basta con hacerlo en prmiere directamente con la opcion dsrl ? , gracias espero tu mas pronta repuesta

    1. CineDigital Post author

      Hola Alan, así es en Premiere ya no necesitas transcodificar a ProRes, editas de forma nativa en la línea de tiempo. Saludos.

  4. Jose

    Lei todos los comentarios del color , y me parecio que son la mamacita de Tarzan,Espero que sigan ayudando al mundo de esa manera.yo tambien aprendi un poco mas sobre el video y la calidad de imagen…….

    1. CineDigital Post author

      Hola Catalina, generalmente 4:4:4 es en modos raw o descomprimido con una cantidad de datos inmensa, la mayoría de los otros codecs operan en 4:2:2 y 4:2:0. Saludos.

  5. Francisco

    Hola Jose Luis, que significa todo esto del rango de luminancia que va de 0 a 255, entiendo que 0 es el negro absoluto y el 255 el blanco, sin embargo escucho a veces tambien de 16-235, en que radica la diferencia? que consideraciones hay que tomar?

    Saludos.

    1. CineDigital Post author

      Hola Francisco, ahí si no sabemos que signifique eso de 16-235, probablemente limite los niveles de negro y blanco o algo así. Saludos.

    2. francis rollins

      Hola francisco

      cuando dice que el rango de color es 16-235 es el rango de color legal para televisión. si vas a exportar un material que va para TV si no le das este rango de negros y blancos no se verán puros. en la pantalla. siempre que es para tv debes buscar una opción en premiere que dice 601-709 que es el rango legal extendido para tv

      espero haberte ayudado con mi respuesta.

  6. Tomas Pazmiño

    estimado: estoy editando mi tesis universitaria, grabe en .mts con una panasonic ag-ac7, el problema es que no copie toda la estructura de las tarjetas sd,de algunas si las tengo tal cual, pero no de todas. como puedo hacer para convertir ese material grabado en full hs (1920×1080, 29 fps)
    me recomendaron el clip wrap con el prores 422, lo que pasa es que no quiero que pierda generacion o calidad de video, o sea que se convierta tal cual… esta bien este codec o me recomiendan otro?

    1. CineDigital Post author

      Hola Tomas, si transcodificas a ProRes no pierdes calidad, pero si editas en Premiere CS5.5 o superior o Final Cut X puedes editar sin necesidad de transcodificar. Saludos.

  7. nicolas

    el otro dia estuve en un seminario sobre la f65 y el INGENIERO que nos la mostraba dijo que el sensor es 422 (ya que hasta donde se ningun sensor del mundo es 444) PERO que salia 444 el material… ahora, que pasa en la camara con esa informacion inventada?

    1. CineDigital.tv

      Hola Nicolás, ahí si desgraciadamente no te sabríamos decir de que forma la obtiene o la genera, pero si dudo que sea información inventada, creo que es más probable que quien te lo dijo se haya equivocado con el tema de que es 4:2:2. Saludos.

  8. simon bez

    Hola CineDigital Team, como siempre un gran articulo, leyendo este y el otro articulo que mencionan en una de sus respuestas del post me a hecho comprender mas de este extenso tema, ahora una duda que me surge, si yo grabo con una DSLR y luego paso el material a ProRes 422 con MPGStream Clip este mejoraría su calidad??o seria una perdida de tiempo y espacio en mi computadora.

    Saludos cordiales
    Simon Bez

    1. CineDigital.tv

      Hola Simón, hasta donde sabemos no obtienes ninguna ventaja en términos de calidad, la única ventaja que tenía antes era que podías editar el material en Final Cut 7 sin problemas, pero con Premiere o Final Cut X el material se edita de forma nativa sin problema, por lo que no creo que valga la pena. Saludos.

        1. CineDigital.tv

          Gracias a tí Simon, existía la creencia de que lo mejoraba, pero la realidad es que la calidad con la que se capturó el material es lo que es, por lo que aunque se transcodifique ya sea a ProRes o a otro códec no vas a poder tener más información de la que existe ya grabada. Saludos.

  9. Chico

    Gran artículo! los gráficos son reveladores. Solo una pregunta ¿que diferencia hay entre 4:2:0 y 4:1:1? Un saludo y gracias.

    1. CineDigital.tv

      Hola Chico, muchas gracias por tus comentarios. En el caso de 4:1:1 se elimina todavía más información de color, el 4:1:1 es el que se usa en muchas cámaras HDV y por eso con muchas de esas hacer un chroma bueno se vuelve demasiado complicado ya que no hay suficiente información de color. Saludos.

  10. carlosdurm

    Muy bueno, muchas gracias, se ha resuelto una de mis dudas, en realidad entendía que una era mejor que otra, pero no por qué ja. Lo que corresponde ahora a preguntar, cuál es la diferencia entre el 8 bit y el 10 bit. Cómo funciona el s-log en las cámaras sony. especificamente la f3 y la fs100, cque cámaras ofrecen la mejor gama para hacer la corrección de color, como funciona la corrección del color sobre los archivos de video comprimidos y descomprimidos? Bueno, tengo muchas dudas jaja, pero agradecería que me ayudaran a resolver algunas. Saludos y mucha suerte.

    1. CineDigital.tv

      Hola Carlos, aquí tenemos otro artículo relacionado con estos temas: http://www.cinedigital.tv/una-explicacion-de-los-formatos-raw-log-y-video-descomprimido/ aquí explicamos la diferencia entre Raw, Log y formato descomprimido y estaremos sacando más artículos sobre estos temas un poco más adelante, toda esta parte es la parte más técnica de todo este asunto, pero es importante conocerla para saber la diferencia entre un equipo y otro y porque nos conviene más una solución que otra para ciertos tipos de trabajo. Saludos.

  11. Fabian Lara

    y por ejemplo nx30 que tipo de color tiene? o como puedo saber porque en manual no dice nada de esoo o bueno yo no lo vi pero en si como puedes saberlo ?

  12. nicolas

    hola ,queria saber que tipo de color tiene una canon 7d o una sony vg20? y cuales son las variantes que hacen que un camara tenga mejor calidad que otra sancando de lado las opticas que estes usando . gracias saludos

    1. CineDigital.tv

      Hola Nicolás ambas son 4:2:0. Otros que repercuten en la calidad de la imagen son el codec de grabación, el número de líneas de resolución del sensor, el procesador de imagen de la cámara y algo bien importante, la iluminación de la escena. Saludos.

  13. Gustavo Gómez

    Juro, juro que es Chino para mi.. jaja Pero investigaré más sobre la composición de los colores o lo que se relacione con a ver si le entiendo.. Si me facilitaran algo a investigar (términos) puedo leer esta info y entenderle mejor. Saludos.

    1. CineDigital.tv

      Hola Gustavo, investiga un poco más acerca del color YUV y como funciona, de todas formas vamos a ver si podemos hacer un artículo sobre el tema de YUV, esto es un rollo muy técnico y es muy específico, pero intentaremos ponerlo en palabras claras. Saludos.

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