4 : 4 : 4, 4 : 2 : 2 및 4 : 2 : 0 또는 서브 샘플링 색상

이 개념들이 무엇을 의미하는지 또는 그들의 특정 기능이 무엇인지 정확히 이해하지는 못했지만 어떤 시점에서 휘도 및 색차 라는 용어에 대해 들어봤을 수도 있습니다. 서브 샘플링 또는 컬러의 서브 샘플링이 필요한 경우에도 두 용어가 모두 사용됩니다.

4: 4: 4, 4: 2: 2 및 4: 2: 0 디지트 세트를 읽을 때 이러한 표기법을 통해 크로마 서브 샘플링 (색차 서브 샘플링이라고도 함)과 관련된 비디오 공식이 표현되고 있음을 의미합니다.. 이 숫자 조합은 사진과 비디오에서 찾을 수 있으므로 무엇을 원하는지 알아야합니다.

이러한 표기법을 분석하기 전에 광대역으로 제공되는 한계와 관련하여 사진과 비디오의 내용이 배포 속도를 느리게하는 것을 고려해야합니다.

이 시나리오에서 시청각 컨텐츠에서 더 높은 압축 및 전송 속도를 달성하기 위해, 크로 미 넌스 서브 샘플링이 사용되며, Blu-ray 디스크 및 스트리밍 서비스와 같은 다양한 컨텐츠 형식으로 널리 사용됩니다.

목차 색인

크로마 서브 샘플링 또는 서브 샘플링이란 무엇입니까?

색채 서브 샘플링 (컬러 서브 샘플링)은 신호에 포함 된 색상 정보를 압축하여 휘도에 포함 된 정보를 선호하는 기술입니다. 이러한 방식으로 대역폭이 줄어들지 만이 압축 이미지의 품질에는 영향을 미치지 않습니다.

몇 년 전, 디지털 비디오의 도입으로 비디오의 무게가 무거워서 전송 및 저장이 어려웠습니다. 이러한 크기 문제에 대한 해결책을 찾기 위해 색차 서브 샘플링에 도달했습니다.

모든 디지털 비디오의 구성을 조사하면 휘도와 색차라는 두 가지 주요 구성 요소를 찾을 수 있습니다.

밝기 또는 대비도 알고있는 첫 번째 용어는 비디오의 가장 어두운 영역과 가장 밝은 영역의 차이점을 모두 포함합니다.

부분적으로 색차는 비디오의 채도 구성 요소입니다. 인간의 시야는 채도 (색차)보다 명암 (휘도)에 더 민감하기 때문에 비디오의 품질에는 영향을주지 않고 압축 할 수있는 부분이 있다고 결정되었습니다.

따라서 디지털 비디오 관리를보다 쉽게하기 위해 압축 기술이 구현되었습니다. 즉, 각 픽셀에서 빨강, 녹색 및 파랑의 모든 정보를 찾는 트루 컬러 비디오 신호 (4: 4: 4)는 색채 서브 샘플링을 적용하면 압축되어 압축됩니다. 전송이 가벼우 며 색상이 이미 제거 된 경우 더 적은 대역폭이 필요합니다.

이미지가 압축되면, 흑백의 품질은 색상의 품질보다 낮지 않을 것입니다. 인간의 시력은 색채를 흡수하는 능력이 적기 때문입니다. 이러한 방식으로, 서브 샘플링 후에, 비디오는 색차 정보보다 더 많은 휘도를 가질 것이다.

이를 통해 이미지의 품질을 유지하면서 최대 50 %까지 이미지 크기를 크게 줄일 수 있습니다. YUV와 같은 일부 형식에서는 휘도의 양이 전체의 1/3에 도달하기 때문에 색차를 줄이기위한 마진이 넓어 압축률이 높습니다.

예를 들어, 인터넷과 HDMI의 광대역을 구성하는 속도에는 특정 제한이 있다는 점을 고려하면, 이 압축은 디지털 비디오를보다 효율적으로 전송할 수있게합니다.

CRT 모니터, LCD 및 CCD (Charge Coupled Device)는 빨간색, 녹색 및 파란색을 캡처하기 위해 구성 요소를 사용합니다. 그러나 디지털 비디오에서는 압축을하고 전송을 위해 더 가벼워 지도록 루마와 크로마가 구분됩니다.

첫 번째 숫자는 루마 용이고 두 번째 및 세 번째 숫자는 채도 용인 것을 언급하면서 간단히 설명 할 다른 표기법을 사용하는 여러 가지 크로마 서브 샘플링 방법이 있습니다.

컬러 서브 샘플링 / 서브 샘플링 방법

4: 4: 4

이것은 완전 및 원래 해상도이며, 어떤 종류의 압축도 없으며, 첫 번째 숫자는 Cb 및 Cr 크로마 성분에 사용되는 휘도 (4) 및 다음 두 숫자 (4: 4)를 나타냅니다. 4: 4: 4는 RGB 이미지에도 일반적으로 사용되지만 YCbCr 색상 공간에도 사용됩니다.

4: 2: 2

첫 번째 문제에서는 루마의 전체 해상도를 볼 수 있지만 색차의 절반 해상도를 볼 수 있습니다. 이 표기법은 이미지의 표준이며 이미지 품질에 영향을 미치지 않는 압축을 수행합니다. DVCpro50 및 Betacam Digital 비디오 형식에 사용됩니다.

4: 1: 1

다시 말하지만, 우리는 최대 해상도 루마를 가지고 있지만 이제는 1/4 정도의 채도를 줄입니다. 이것은 NTSC DV 및 PAL DVCPro 형식에서 사용되는 서브 샘플링 체계입니다.

4: 2: 0

이 표기법은 루마의 해상도가 완전 함을 나타내며 (4), 크로마 성분의 수직 및 수평 방향으로 절반 해상도를가집니다. 실제로 4: 2: 0은 비디오가 인터레이스 또는 프로그레시브인지 또는 MPEG2 또는 PAL DV에서 사용 중인지를 고려하여 많은 변형을 포함하는 매우 어려운 색상 샘플링입니다.

이 4: 2: 0 샘플링을 사용하면 4: 1: 1 샘플링과 마찬가지로 1/4 색 해상도를 얻을 수 있습니다. 그러나 첫 번째 경우에는 색상이 가로 및 세로로 압축되고 두 번째 표기에서는 압축이 가로입니다.

1920 x 1080 컬러 서브 샘플링

아날로그 HDTV에는 고품질과 해상도의 기술인 디지털 HDTV가 이어졌습니다. 그러나 엔지니어들은 당시이 시스템을 주로 PAL과 NTSC에 사용하기 위해 사용할 수있는 형식을 만들어야했기 때문에 엔지니어들에게 큰 어려움을 겪었습니다.

따라서 PAL과 NTSC 간의 호환성을 위해 모든 노력을 기울여야했습니다. 새로운 HDTV 표준은 주요 기능 중 PAL과 NTSC에 모두 호환되어야했습니다.

이 표준이 수년 동안 겪었던 변형은 최종적으로 1125 개의 수직선으로 설정 될 때까지 많았으며, 이 중 1080 개는 이미지에만 사용되었습니다. 당시 1080의 최대 속도는 29.97fps (NTSC)이고 720의 경우 59.94fps (NTSC)입니다.

다음은 널리 사용되는 다양한 디지털 비디오 형식에서 가장 널리 사용되는 반음계 서브 샘플링 값입니다.

• HDCAM: 3: 1: 1NTSC: 4: 1: 1PAL, DV, DVCAM, HDTV: 4: 2: 0 인터넷 비디오: 4: 2: 0HDTV 전송 품질: 4: 2: 2 비 압축 (전체 정보): 4: 4: 4: 4

3: 1: 1 서브 샘플링이 4: 2: 2보다 낫습니까?

이전 1080p HDCAM 형식에서는 3: 1: 1이 사용되었지만 720p 해상도에는 4: 2: 2 서브 샘플링이있었습니다. 그러나이 중 어느 것이 가장 좋습니까?

우리가 데이터에만 의존한다면, 간단한 대답입니다: 4: 2: 2는 색 샘플링 측면에서 두 배 3: 3: 1: 1이므로이 경우 최고가 4: 2임을 분명히 알 수 있습니다: 2.

그러나 이미지의 크기는 색상 샘플링의 4 × 4 표기법에서 고려되지 않기 때문에 절대적인 답은 될 수 없습니다.

이 중 어느 쪽이 더 낫습니까? 색상 정보가 많거나 정보가 적지 만 샘플 색상이 더 좋은 이미지가 있습니까? 명확한 답은 없습니다.

이 분석의 목적은 이미지가 표면적으로 보이는 것보다 훨씬 많은 정보와 복잡성을 배경으로 가지고 있음을 알기위한 것입니다.

물론, 우리는 4: 4: 4에서 이미지 샘플을 사용한다는 것을 항상 명심하십시오. 왜냐하면 이것은 최고의 샘플링 주파수를 얻는 완벽한 표기법이기 때문입니다.

서브 샘플링 4: 4: 4 vs 4: 2: 2 vs 4: 2: 0

왼쪽에서 첫 번째 숫자 인 숫자 4는 샘플의 크기를 나타냅니다.

이 앞에 오는 두 숫자는 크로마 정보와 관련이 있습니다. 이는 첫 번째 숫자 (4)에 따라 달라지며 각각 가로 및 세로 샘플링을 정의합니다.

4: 4: 4: 4 색상 구성 요소가있는 이미지는 전혀 압축되지 않으므로 서브 샘플링되지 않았으므로 휘도 및 색상 데이터가 완전히 포함됩니다.

4x2 픽셀 매트릭스를 분석하면 4: 2: 2는 4: 4: 4 신호에서 찾은 채도의 절반을 포함하고 4: 2: 0 매트릭스를 분석하면 훨씬 적은 것을 포함합니다. 컬러 정보실.

4: 2: 2 신호의 수평 샘플링 속도는 절반에 불과하고 수직 샘플링은 가득 찼습니다 (4). 반대로 4: 2: 0 신호에서는 첫 번째 행의 픽셀의 절반 만 색상 샘플링이 이루어지며 두 번째 행의 픽셀은 완전히 무시합니다.

서브 샘플링 데이터의 크기 계산

서브 샘플링 된 색상을 가진 후 얼마나 많은 정보가 손실되는지 정확히 알 수있는 상당히 간단한 계산이 있습니다. 계산은 다음과 같습니다.

이미 지적했듯이 샘플의 최대 품질은 4 + 4 + 4 = 12입니다.

이것은 풀 컬러의 이미지가 4: 4: 4 = 4 + 4 + 4 = 12이며, 압축없이 100 % 품질을 찾는 것을 의미합니다. 이 시점부터 샘플의 품질은 다음과 같이 달라질 수 있습니다.

• 4: 2: 2 = 4 + 2 + 2 = 8, 이는 4: 4: 4 (6)의 66.7 %입니다. 4: 2: 0 = 4 + 2 + 0 = 6입니다. 4: 4: 4 (12) 4: 1: 1 = 4 + 1 + 1 = 6: 4: 4 (12) 3: 1: 1 = 3 + 1 + 1 = 5의 50 % 4: 4: 4 (42)의 42 %입니다

따라서 4: 4: 4 풀 컬러 신호의 크기가 24MB 인 경우 4: 2: 2 신호의 크기는 약 16MB이고 4: 2: 0 신호입니다. 크기는 12MB이고 3: 1: 1 신호는 10MB입니다.

이를 통해 색채 서브 샘플링이 왜 그렇게 중요하며 계속 존재하는지 이해할 수 있습니다. 인터넷 및 텔레비전과 같은 섹터의 경우 파일 크기를 줄이고 따라서 대역폭 리소스를 덜 필요로하기 때문에 필수적입니다.

서브 샘플링에 대한 결론

크로마 틱 서브 샘플링을 사용하면 이미지 파일을 압축하여 크기를 줄일 수 있습니다. 이를 통해 육안으로 이미지의 품질을 잃지 않으면 서 전송하는 데 필요한 대역폭이 줄어 듭니다. 이는 컬러 서브 샘플링 또는 서브 샘플링 후에 시각적으로 큰 결함이 없음을 의미합니다.

현재 4: 2: 0 샘플은 시청각 컨텐츠 플랫폼에 필수적이므로이 압축 기술이 없으면 Amazon 및 Netflix의 4K 컨텐츠와 같은 서비스에 액세스하는 것이 훨씬 더 어렵고 비용이 많이들 것입니다.

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