4:4:4, 4:2:2, 4:2:0: что такое цветовая субдискретизация?

Цветовая субдискретизация представляет собой метод кодирования изображений, при котором данные о яркости сохраняются для каждого пикселя, в то время как информация о цвете передается для групп пикселей. Этот подход основан на характеристиках человеческого зрения, которое более чувствительно к изменениям яркости, чем к цветовым различиям.

Структура субдискретизации сигнала обозначается в виде соотношения между тремя компонентами (например, 4:2:0 и другие), где каждое число указывает на количество выборок для яркостного и цветоразностных сигналов. Основные конфигурации включают:

4:4:4 — все три компонента имеют одинаковую частоту дискретизации. Эта схема применяется в высокопроизводительных сканерах и кинематографическом производстве.

4:2:2 — в каждой строке передается полный сигнал яркости, а цветоразностные сигналы дискретизируются с частотой каждого второго отсчета. Данная конфигурация используется в профессиональных системах и в формате MPEG-2.

4:2:0 — для цветоразностных компонентов происходит отбрасывание каждого второго отсчета как по горизонтали, так и по вертикали. Эта вариация встречается в таких стандартах, как DVD, PAL, SECAM, HDV и VC-1.

Цветовая субдискретизация позволяет уменьшить объем цифрового потока видеоданных, что способствует повышению качества изображения на экранах телевизоров или снижению размера записанных файлов с камер. Она широко применяется в системах аналогового и цифрового телевидения, цифровой видеозаписи, а также в алгоритмах сжатия изображений.