Muestreo de color o color subsampling | ¿Qué es 4:2:2 y 4:4:4?

El muestreo de color es probablemente uno de los conceptos sobre vídeo de los que más se habla y, al mismo tiempo, está muy comúnmente malentendido. Del mismo modo pasa, además, con la profundidad de color.

Esto es lógico, porque es algo que puede costar un poco de entender si no has escuchado hablar de píxeles, sensores, etc…

Si no tienes conocimiento técnico al respecto podría ser que te costase un poco de entender. No obstante, voy a explicarlo de la forma más sencilla posible para que todos los que estén interesados en aprenderlo puedan entenderlo.

Y si todavía te faltan las bases del vídeo, te dejo por aquí el curso básico de grabación de vídeo.

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¿Qué es el muestreo de color? Definición.

El muestreo de color hace referencia a la cantidad de píxeles que se usan para obtener información de color, es decir, que se usan como muestra para captar color. Por lo tanto, cuanto mayor sea el muestreo de color, mayor cantidad de información de color habrá.

He de destacar que el muestreo de color es un parámetro que existe en todas las cámaras, y que puede ser mayor o menor, pero siempre existe. No es una opción a activar.

¿Cómo funciona el muestreo de color?

Para que lo entiendas de forma más detallada, voy a explicarte cómo funciona el muestreo de color.

Lo primero que quiero que te quede claro es que un vídeo consume muchos recursos, ya que la cámara ha de estar grabando, como mínimo, 14 fotogramas por segundo. Imagínate un vídeo de 1 minuto a 100 fps. La cámara tiene que estar grabando durante 60 segundos 100 fotogramas, es decir, habrá creado 6000 fotogramas en un minuto (y sin poder descansar).

Vale, una vez entendido que el vídeo consume muchísimos recursos en una cámara, quiero que entiendas como la cámara intenta lidiar con el gastos de recursos que esto supone. Y la respuesta es, precisamente, mediante el muestreo de color o color subsampling.

El muestreo de color consiste en que la cámara va a captar información de una cantidad de píxeles limitados para consumir menos recursos.

Ten paciencia que es bastante técnico y estoy yendo poco a poco para que lo entiendas perfectamente.

YCbCr en el muestreo de color o color subsampling

YCbCr es el espacio de color usado en vídeo digital y es absolutamente imprescindible que entiendas cómo funciona para poder hablarte del muestreo de color en profundidad.

  • Y: hace referencia a la cantidad de luminancia que se capta.
  • Cb: hace referencia al canal azul.
  • Cr: hace referencia al canal rojo.

Puede que te hayas dado cuenta que falta el canal verde en este espacio de color y, efectivamente, así es. Con el modelo YCbCr el color verde se crea a través de unos cálculos matemáticos sabiendo los datos de los otros canales. Si eres maniático como yo, esto no te hará mucha gracia, pero es la realidad, o sea que toca aguantarse.

Pues bien, esta es la información que se va a tomar en cada uno de los píxeles que se hayan muestreado.

¿Cómo funciona el muestreo de color en detalle?

Ahora que ya has entendido lo anterior, voy a explicarte en detalle como funciona esto.

En primer lugar, has de saber que un sensor está formado por píxeles, y que en cada uno de ellos es donde potencialmente se obtendrá la información de color (y de luminancia) que hemos visto anteriormente. Pero depende de la cantidad de píxeles que se usen como muestra (o se tome información de ellos), tendremos un tipo de muestreo de color u otro.

Antes de explicar cada uno de ellos quiero que entiendas a qué hacen referencia cada uno de los valores mencionados. Como puedes ver, siempre se mide con 3 números, separando los espacios intermedios por dos puntos. Y siempre se utiliza como medida 2 filas de 4 píxeles (8 píxeles en total), por lo que:

  • El primer número, que siempre será 4, hace referencia al Y que hemos visto anteriormente. Nos está diciendo cuántos píxeles se usan para medir el canal luma (la cantidad de luz) en cada línea de píxeles. Como ves, si el número es 4, significa que se miden 4 de cada 4 en ambas líneas de píxeles, es decir, se usan todos ellos.
  • El segundo número nos dice cuántos píxeles se miden de los canales CbCr en la primera línea de 4 píxeles.
  • El tercer número nos dice lo mismo que el segundo, pero en la segunda línea de píxeles.

Ahora sí, vamos a ver los tipos de muestreo más conocidos a continuación.

Muestreo de color 4:2:0

El muestreo de color 4:2:0 es el que usan la mayoría de cámaras para grabar internamente. Digo internamente porque algunas de ellas ofrecen la capacidad de aumentar su muestreo de color al siguiente nivel, el 4:2:2, mediante el uso de un monitor externo (como es el caso de mi cámara, la Sony A7 III).

El muestreo de color 4:2:0 nos informa de que de cada 2 filas de 4 píxeles (en total, 8 píxeles), se muestrea:

  • El canal luma de los 8 píxeles totales.
  • Los canales Cb y Cr de 2 píxeles de la primera columna.
  • No se miden los canales Cb ni Cr de ninguno de los 4 píxeles de la segunda columna.

Es decir, de los 8 píxeles que podrían dar información de color, sólo se mide la información de 2 de ellos, por lo que, como puedes ver, en este tipo de muestreo de color hay muy poca información.

No obstante, y aunque parezca muy poca la información de color que hay, hay mucha más información de la que parece, o sea que para la mayoría de vosotros sigue siendo más que suficiente para editar excepto que seas un colorista profesional.

Por cierto, si quieres aprender sobre etalonaje y corrección de color en Final Cut Pro X, échale un vistazo al curso que tengo disponible en la web.

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Muestreo de color 4:2:2

Aquí es donde empieza la calidad de color a nivel profesional. Pocas cámaras de uso cotidiano graban haciendo un muestreo 4:2:2 de forma interna.

No obstante, ofrecen mucha calidad ya que tienen más cantidad de información de color (el doble, para ser exactos). Esto ayuda, principalmente, a los que quieren hacer Chroma Key (es eso de usar un fondo verde para sustituirlo en post producción).

En este caso se toman como muestras de color 2 píxeles en cada una de las 2 filas de 4 píxeles. Lo cual indica que tenemos el doble de información que en el tan comúnmente usado 4:2:0.

Voy a dejarte un vídeo en el que se explica este concepto (está en inglés) a partir del 1:15s.

Muestreo de color 4:4:4

Este muestreo de color lo que hace es tomar información de cada píxel existente, por lo que es el que más información aporta.

Generalmente, las cámaras que usan un color subsampling 4:4:4 suelen, además, ser capaces de grabar en raw (es decir, dar archivos sin procesar internamente). No obstante, no es lo mismo ni una condición necesita la otra.

¿Qué color subsampling o muestreo de color necesito?

Puede que te estés preguntando si necesitas el 4:2:0 o el 4:2:2, etc… El caso es que si no haces Chroma ni te dedicas a etalonar de forma profesional, grabar con un muestreo 4:2:0 es más que suficiente.

Hay muchas otras cosas que pueden ayudarte a obtener mejores vídeos que el muestreo de color (como comprar material nuevo, formarte, practicar editando, etc), o sea que ves a por ellas antes que intentar comprarte una cámara que tenga un muestro de color superior.

Por otra parte, y si quieres formarte conmigo tanto en fotografía como en vídeo, puedes echarle un vistazo a mis cursos para fotógrafos y videógrafos.

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Ahora sí que sí, ya lo hemos visto todo.

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