Сэмплирование

Sampling (сэмплирование) – процесс превращения непрерывного сигнала реального мира в дискретные значения, которые может хранить компьютер. Свет попадает на сенсор; сенсор сэмплирует его яркость в сетке миллионов точек; эти значения становятся кадром. Время идёт дальше; камера сэмплирует сцену 24, или 30, или 60 раз в секунду; эти кадры становятся видео. Любое цифровое видео фундаментально – результат сэмплирования реальности с конечным разрешением в пространстве и во времени.

Фундаментальное ограничение сэмплирования – `nyquist-theorem`: нужно сэмплировать минимум вдвое быстрее, чем самая мелкая деталь, которую хочется захватить. Сэмплируете медленнее – детали схлопываются в `aliasing`: странные узоры `moire`, лестницы на границах, «колесо, крутящееся назад». Это корневая причина того, что 4K-камеры не просто «дают больше пикселей», чем 1080p – они позволяют верно захватить более мелкие реальные детали, которые при 1080p-сэмплировании были бы испорчены.

Для продуктовой команды sampling всплывает в трёх местах. Разрешение – пространственное сэмплирование: больше пикселей – захватываемее более мелкие детали. Частота кадров – временно́е сэмплирование: больше кадров в секунду – чище захватываемое быстрое движение. Chroma subsampling (4:2:0, 4:2:2, 4:4:4) – намеренное под-сэмплирование цветовой части, использующее меньшую чувствительность глаза к деталям цвета для экономии данных. Все три – о том, насколько агрессивно сэмплировать реальность и как тратить бюджет полосы. Правильные решения о сэмплировании на этапе захвата делают остальную работу пайплайна осмысленной; неправильные – никаким bitrate потом не починятся.