Chroma subsampling/色度采样

您可能会想知道“图像如何失去其色彩的75％并仍然看起来不错？”之类的东西。这是一个可以理解的问题，因此在这里我们将更详细地探讨色度二次采样。

如前所述，我们的眼睛对亮度（亮度）信息的变化比对色度（颜色）信息更敏感。知道了这一点，工程师想出了一个精巧的方案来减小图像数据大小。如果图像中的某些像素丢弃了其颜色数据，则可以将更多存储空间用于分辨率或帧速率之类的事情。

当然，您不能只丢弃图像中的颜色。人们会注意到。因此，色度二次采样不仅可以消除颜色，还可以在像素之间共享色度值。如果一个像素丢失了其颜色信息，它将从其旁边的另一个像素中借用一些像素。这并不意味着像素看起来完全一样，因为它们都保留了亮度信息。因此，由于大多数像素的记录亮度变化至少很小，因此它们看起来仍然会略有不同，从而保留了观看者的视觉细节。

在字母的边缘像素中可见的深绿色实际上并不存在于现实生活的对象上。色度采样只是去除蓝色像素的色度数据，并用绿色像素的色度替换它，但是具有相同的亮度信息的结果。显然有一些数据丢失，但是在正常的观看条件下（当您不观看大量放大的像素时），这几乎不会引起注意。

那么，这到底如何工作？

色度二次采样通常以三部分的比率表示，由分量J：a：b组成。

[注意：您可能偶尔会看到一个四部分的比率。在这些情况下，第四个数字表示alpha（透明度）样本，它将与比率中的第一个数字匹配。但是，这种注释不太常见。]

所述Ĵ组分的压缩参考块多少像素宽是一个指标。这也是每行中有多少个亮度样本的度量。

的一个组件是色度的许多样品是如何的参考块的第一行中的指示器。

所述b成分是的色度的许多样品是如何的参考块的第二行中的一个指标。

色度子采样方案有很多不同（但理论上），但我们仅介绍三种最常见的色度采样方案：4：4：4、4：2：2和4：2：0。

从技术上讲4：4：4表示不进行色度二次采样。每个像素都存储自己的颜色信息，因此图像数据中100％的捕获颜色信息可用。

此方案用于需要最大图像质量的高端胶片扫描仪和顶级电影后期制作工作流程中。

在此方案中，每两个像素共享色度数据。这意味着将替换所有捕获的颜色信息中的50％，这将所需的比特率降低了大约三分之一。但是，这不会产生太大的视觉差异。

许多高端数字视频格式和接口都使用这种方案，包括流行的ProRes422。随着能够进行10位图像记录的摄像机进入市场，利用4：2：2色度二次采样的编解码器已经从令人垂涎的，罕见的功能，达到许多专业作品的标准。

对于4：2：0色度二次采样，第一行中只有两个像素保留其色度信息，而其余像素（第一行中的两个像素，第二行中的所有四个像素）将复制这些色度值。该方案替代了所有捕获的色度数据的75％，但允许在位流中节省50％的数据。

4：2：0当然是比前面的示例更激进的压缩方案，但这并不意味着它不好。实际上，它比其他两个更为普遍。一些最常见的编解码器（例如H.264）使用4：2：0二次采样作为其规范的一部分。即使某些高质量的交付格式（例如某些超高清蓝光）仍使用4：2：0。

您首先想到的是，颜色越多越好。尽管就绝对的视觉质量而言这是正确的，但出于其他考虑因素（例如成本和性能）可能是错误的。对于许多应用程序而言，4：4：4颜色根本超出了技术上的必要范围，对于某些工作流程而言，这纯粹是过分的。例如，大多数网络视频平台（例如YouTube）会将所有内容编码为4：2：0。因此，如果您花费大量时间和资源来拍摄，编辑和交付4：4：4编解码器，则您的工作将与完全以4：2：0进行工作的人几乎相同。

但是，当您要执行大量的VFX工作或色度键控时，高色度子采样成为一个问题。如果图像丢失太多的颜色信息，则可能会使这些任务变得非常困难，从而导致质量大大降低。毕竟，您的软件不能仅仅发明额外的色度信息来从绿色屏幕中拉出干净键。图像中的全部。因此，如果您的工作流程中包含大量的合成和色彩工作，则色度二次采样绝对值得数据需求。就像选择编解码器的其他注意事项一样，工作流程的技术要求应成为决定因素。