什么是色度子采样?| ENBLE

What is chroma subsampling? | ENBLE

色度子采样是一种在不需要大量带宽的情况下观看高分辨率、高刷新率内容的最有效方法之一。与显示流压缩一样,色度子采样是一种压缩技术,当有效使用时,几乎与原始图像无法区分。

它通过从图像或视频中删除一些颜色信息,同时保留所有亮度或亮度信息来工作。它减少了带宽,为更高分辨率和刷新率信号提供了更多空间。这使得更高刷新率的UHD显示器成为可能,而且如果没有这项技术,像Disney+和Netflix这样的平台就不会工作得那么好。

即使是像三星S95C这样的尖端电视机,在其HDMI 2.1端口上仍然使用色度子采样。Zeke Jones / ENBLE

什么是色度子采样?

色度子采样是一种从图像或视频中删除一些颜色信息,同时保留与亮度相关的信息的信号处理方法。这减少了传输信号所需的总带宽,同时在视觉上对最终图像的影响不大。与视觉无损的显示流压缩不同,色度子采样偶尔会产生伪影,尽管通常很难发现,除非你专门去找它。

事实上,色度子采样如此有效且被广泛使用的原因之一,是由于人眼的一种特殊性。虽然人类擅长发现对比度,即亮与暗的差异,但在发现颜色差异方面则不如此敏锐。这就是为什么在色度子采样的图像和视频中,完整的亮度数据得到传输,但颜色数据受到限制。尽管这会减少图像中的颜色变化,但即使是经过训练的眼睛,除非特别去寻找,也很难发现。

这就是为什么大多数电影在所有主要流媒体平台上都使用色度子采样进行广播,它甚至还用于UHD蓝光光盘,这被广泛认为是观看电影的最高质量方式。

在这里,可以看到不同色度子采样技术的效果。较低的图像显示颜色分辨率。Janke / Wikimedia

上面的图像显示了使用更极端的色度子采样技术来删除大部分颜色分辨率时的差异之小。

色度子采样是如何工作的?

标准视频信号有两个主要组成部分:亮度信息和颜色信息。完全未经压缩的信号被称为4:4:4,其中每个像素都有自己的色度(颜色)值。这是视频的最高可能质量,没有采用任何子采样。

轻微压缩的信号被称为4:2:2,其中每隔一个像素有一次颜色信息,而其他像素则从相邻像素复制颜色信息。因此,在一个2×2像素块中,每个像素都有自己的亮度数据,而每两个像素组共享颜色数据。这通常用于专业视频编辑中,可以减少数据速率而不会影响视觉质量。

广播、流媒体和UHD蓝光光盘使用更激进的4:2:0色度子采样,其中每四个像素只有一个像素具有颜色数据。一个2×2像素块将为每个像素提供亮度数据,并在所有像素之间共享颜色数据。尽管这听起来很戏剧性(并且对带宽的影响确实戏剧性),但最终结果几乎无法与4:2:2或4:4:4区分开来。

通常在PC显示器上默认情况下不启用色度子采样,因为它可能会导致小文字的可读性问题 – 这在显示器上比在电视上更容易看到。

应该使用色度子采样吗?

色度子采样是减少传输视频所需总带宽的几种压缩技术之一。对消费者而言,显示流压缩在很大程度上取代了色度子采样,因为它完全无损,并释放出了高刷新率和分辨率所需的额外带宽。

这并不意味着色度子采样是多余的。事实上,它仍然是现代流媒体服务和现代UHD蓝光光盘功能的重要组成部分,这些功能利用色度和亮度数据来存储4K分辨率视频所需的大量数据。

在使用不支持DSC的旧显示器时,色度子采样仍然很有用。它也是一些静态图像算法的主要组成部分,比如JPEG的生成方式。

可以说,色度子采样仍然可以在各种行业和利基环境中发挥作用,并且经常被使用。然而,对于一般消费者来说,DSC可以说是一种更有效的压缩系统。它更加现代化,在可以使用的情况下,很可能默认启用,因此您不需要手动使用色度子采样。