標籤:數字視頻

在數位圖像處理領域中,色度抽樣是指在表示圖像時使用較亮度信息為低的解析度來表示色彩(色度)信息。

1簡介

在數字圖像處理領域中,色度抽樣是指在表示圖像時使用較亮度信息為低的解析度來表示色彩(色度)信息。當對模擬分量視頻或者YUV信號進行數字抽樣時,一般會用到色度抽樣。
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帶寬。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,后兩個值是兩個色彩(「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。

2分類

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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佔用4位元組內存。
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 / 串列數字介面(Serial Digital Interface) / D1
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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佔用6位元組內存。
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, 通常應用於下面的格式:
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

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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應用,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佔用10位元組內存。
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]
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