名稱
色度抽樣簡介
由於人眼對色度的敏感度不及對亮度的敏感度,圖像的色度分量不需要有和亮度分量相同的清晰度,所以許多視頻系統在色差通道上進行較低(相對亮度通道)清晰度(例如,抽樣頻率)的抽樣。這樣在不明顯降低畫面質量的同時降低了視頻信號的總頻寬。因抽樣而丟失的色度值用內插值,或者前一色度值來替代。
視頻系統的抽樣率通常用一個三分比值表示。第一個值是亮度(Y)分量樣本的數量,後兩個值是兩個色彩(“色度”)分量樣本的數量:U/Cb分量在前,V/Cr分量在後。在比較圖像質量時,這三個值之間的比值才是重要的,所以4:4:4可以簡化為1:1:1;但是習慣上亮度樣本的數量值總為4,其他兩個值依此類推。
4:4:4
三個通道的抽樣率相同,因此在生成的圖像里,每個象素的三個分量信息完整(每個分量通常8比特或10比特),經過8比特量化之後,未經壓縮的每個象素3個位元組。
映射:
碼流
Y0 U0 V0 Y1 U1 V1 Y2 U2 V2 Y3 U3 V3
將被映射為下面的四個像素:
【Y0 U0 V0】 【Y1 U1 V1】 【Y2 U2 V2】 【Y3 U3 V3】
這是最好的色度抽樣比率(實際上它完整的表示了原先的色度信息),作為一種中間格式,它被用在高端的底片掃瞄器和影片後期處理上。需要注意的是,有時候4:4:4(就像在HDCAM SR的某些模式中那樣)也表示在RGB色度空間中,每個分量都採用相同的抽樣頻率。
4:2:2
每個色差通道的抽樣率是亮度通道的一半,所以水平方向的色度抽樣率只是4:4:4的一半。對非壓縮的8比特量化的視頻來說,每個由兩個水平方向相鄰的像素組成的宏像素需要占用4位元組記憶體。
映射:
碼流
Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3
將被映射為下面的四個像素:
【Y0 U0 V1】 【Y1 U0 V1】 【Y2 U2 V3】 【Y3 U2 V3】
4:2:2仍舊是質量相當高的色度抽樣方法,大多數高端數字視頻格式採用這一比率,如:
數碼 Betacam
DVCPRO50
D-9
CCIR 601 / 串列數字接口(Serial Digital Interface) / D1
4:1:1
4:1:1的色度抽樣,是在水平方向上對色度進行4:1抽樣。對於低端用戶和消費類產品這仍然是可以接受的。對非壓縮的8比特量化的視頻來說,每個由4個水平方向相鄰的像素組成的宏像素需要占用6位元組記憶體。
映射:
碼流
Y0 U0 Y1 Y2 V2 Y3
將被映射為下面的四個像素:
【Y0 U0 V2】 【Y1 U0 V2】 【Y2 U0 V2】 【Y3 U0 V2】
使用4:1:1色度抽樣的包括:
DVCPRO
NTSC DV and DVCAM
D-7
4:2:0
4:2:0並不意味著只有Y,Cb而沒有Cr分量。它指得是對每行掃描線來說,只有一種色度分量以2:1的抽樣率存儲。相鄰的掃描行存儲不同的色度分量,也就是說,如果一行是4:2:0的話,下一行就是4:0:2,再下一行是4:2:0...以此類推。對每個色度分量來說,水平方向和豎直方向的抽樣率都是2:1,所以可以說色度的抽樣率是4:1。PAL制式和SECAM制式的色彩系統特別適合於用這種方式來存儲。絕大多數視頻編解碼器都採用這種格式作為標準的輸入格式。對非壓縮的8比特量化的視頻來說,每個由2x2個2行2列相鄰的像素組成的宏像素需要占用6位元組記憶體。
映射:
碼流
Yo0 Uo0 Yo1 yo2 Uo2 Yo3
Ye0 Ve0 Ye1 Ye2 Ve2 Ye3
將被映射為下面的兩行各四個像素:
【Yo0 Uo0 Ve0】 【Yo1 Uo0 Ve0】 【Yo2 Uo2 Ve2】 【Yo3 Uo2 Ve2】
【Ye0 Uo0 Ve0】 【Ye1 Uo0 Ve0】 【Ye2 Uo2 Ve2】 【Ye3 Uo2 Ve2】
使用這種方法的質量很接近於 4:1:1, 通常套用於下面的格式:
DVD 和其他 MPEG-2 的 Main Profile 的實現
PAL DV 和 DVCAM
常見的 JPEG格式和 MJPEG 格式
4:1:0
這種格式雖然是存在的( 也確實有些編解碼器支持這種格式),但是並沒有得到廣泛的套用,因為它在色度方面的清晰度比傳統的VHS錄像帶還要差。這種方法對水平方向進行4:1的色度抽樣,對豎直方向進行2:1的色度抽樣。比起4:4:4,它的色度數據量僅僅是1/8大小。對非壓縮的8比特量化的視頻來說,每個由4x2個2行4列相鄰的像素組成的宏像素需要占用10位元組記憶體。
映射:
碼流
Yo0 Uo0 Yo1 Yo2 Yo3
Ye0 Ve0 Ye1 Ye2 Ye3
將被映射為下面的兩行各四個像素:
【Yo0 Uo0 Ve0】 【Yo1 Uo0 Ve0】 【Yo2 Uo0 Ve0】 【Yo3 Uo0 Ve0】
【Ye0 Uo0 Ve0】 【Ye1 Uo0 Ve0】 【Ye2 Uo0 Ve0】 【Ye3 Uo0 Ve0】