色度抽样

色度抽样是通过对色度信息实施比亮度信息分辨率低的图像编码实践，利用人类视觉系统对色差的敏锐度低于对亮度的敏锐度。

它用于许多视频和静止图像编码方案（包括模拟和数字），包括 JPEG 编码。

数字信号通常被压缩以减小文件大小并节省传输时间。 由于人类视觉系统对亮度的变化比对颜色的变化敏感得多，因此可以通过将更多带宽分配给亮度分量（通常表示为 Y’）而不是色差分量 Cb 和 Cr 来优化视频系统。 例如，在压缩图像中，4:2:2 Y’CbCr 方案需要非子采样 4:4:4 R’G’B’ 带宽的三分之二。 这种减少导致观看者几乎没有视觉差异。

子采样方案通常表示为三部分比例 J:a:b（例如 4:2:2）或四部分，如果存在 alpha 通道（例如 4:2:2:4），则描述 J 像素宽和 2 像素高的概念区域中的亮度和色度样本。 这些部分是（按各自的顺序）：

• J：水平采样参考（概念区域的宽度）。 通常，4。
• a：xxx行J像素的色度样本数（Cr，Cb）。
• b：xxx行和第二行 J 像素之间色度样本 (Cr, Cb) 的变化次数。 请注意，b 必须为零或等于 a（除了罕见的不规则情况，如 4:4:1 和 4:2:1，它们不遵循此约定）。
• Alpha：水平系数（相对于xxx个数字）。 如果不存在 alpha 分量，则可以省略，并且在存在时等于 J。

此表示法并非对所有组合都有效，并且有例外情况，例如 4:1:0（区域的高度不是 2 个像素，而是 4 个像素，因此如果每个组件使用 8 位，则媒体将为每个像素 9 位）和 4:2:1。

给出的映射示例仅是理论上的，用于说明。 另请注意，该图未指示任何色度过滤，应应用该过滤以避免混叠。 要计算相对于 4:4:4（或 4:4:4:4）所需的带宽因子，需要将所有因子相加并将结果除以 12（或 16，如果存在 alpha）。

三个 Y’CbCr 分量中的每一个都具有相同的采样率，因此没有色度子采样。 该方案有时用于高端胶片扫描仪和电影后期制作。

请注意，4:4:4 可能会错误地引用 R’G’B’ 色彩空间，它隐含地也没有任何色度二次采样（除了在 JPEG R’G’B’ 中可以二次采样 ). HDCAM SR 等格式可以通过双链路 HD-SDI 录制 4:4:4 R’G’B’。

两个色度分量以亮度水平采样率的一半进行采样：水平色度分辨率减半。 这将未压缩视频信号的带宽减少了三分之一，这意味着对于没有 alpha 的每个分量 8 位（每个像素 24 位），仅 16 位就足够了，就像在 NV16 中一样。

许多高端数字视频格式和接口都使用这种方案：

• AVC-Intra 100
• 数字 Betacam
• Betacam SX
• DVCPRO50 和 DVCPRO HD
• 数字-S
• CCIR 601/串行数字接口/D1
• ProRes（HQ、422、LT 和代理）
• XDCAM HD422
• 佳能 MXF HD422

这种采样模式不能用 J:a:b 表示法表示。 4:2:1 是以前符号方案中的一个过时术语，很少有软件或硬件编解码器使用它。 Cb 水平分辨率是 Cr 的一半（和 Y 水平分辨率的四分之一）。

在 4:1:1 色度二次采样中，水平颜色分辨率四分之一，带宽减半。