Was ist Chroma Subsampling?
Chroma Subsampling • Farbunterabtastung
Die Farbunterabtastung macht sich einer Schwäche des menschlichen Auges zu Nutze, welches die Farbinformation im Gegensatz zur Helligkeitsinformation nur mit reduzierter Auflösung wahrnehmen kann. Die Möglichkeit zur Farbunterabtastung bieten grundsätzlich alle Farbmodelle mit von der Helligkeitsinformation getrennten Farbdifferenzinformationen, beispielsweise Y‘CbCr (Luma Y‘ (Helligkeit) und die beiden Chrominanz-Komponenten Cb und Cr (Farben). Vereinfacht heißt das, dass ein Farbbild aus einem Graustufenbild besteht, dass von Farbinformationen überlagert ist.
Originalbild:
Bild nur Helligkeitsanteil Y':
Farbanteil Cb:
Farbanteil Cr:
Chroma Subsampling ist demnach eine Kompression und dient der Datenreduzierung von Videosignalen. Cb ist dabei ein Maß für die Abweichung von Grau in Richtung Blau/Gelb, während Cr ein Maß in Richtung Rot/Türkis entspricht.
Zur Darstellung der Kompressionsintensität werden üblicherweise drei Kennzahlen genutzt:
A : B : C
Man geht dann grundsätzlich von A-Pixel Breite und generell zwei Pixel Höhe aus und beschreibt im Verhältnis zum Wert A die darin enthaltenen Abtastraten für die jeweilige Farbinformation. Dabei wird heutzutage die erste Ziffer (A) immer mit 4 angegeben, da traditionell alle Farbunterabtastraten niedrige Zweierpotenzen sind. Die zweite Ziffer (B) steht für die Abtastrate der beiden Farbkanäle Cb und Cr in der oberen Pixelreihe in Relation zu A, während die dritte Ziffer (C) dieselbe Relation beschreibt, sich jedoch auf die untere Pixelreihe des Pixelblocks bezieht.
4 : 4 : 4
A = 4 (Helligkeit) : B = 4 (Cb und Cr obere Pixelreihe) : C = 4 (Cb und Cr untere Pixelreihe)
In diesem Fall erfolgt keine Farbunterabtastung. Anwendungen von 4:4:4 liegen im Bereich der hochwertigen digitalen Bildverarbeitung und beim RGB-Farbraum. Im RGB-Farbraum ist, wegen der fehlenden Trennung zwischen Helligkeit- und Farbinformation, grundsätzlich keine Farbunterabtastung möglich.
4 : 2 : 2
A = 4 (Helligkeit) : B = 4 (Cb und Cr obere Pixelreihe) : C = 2 (Cb und Cr untere Pixelreihe)
Diese Farbunterabtastung ist ursprünglich aus dem analogen Farbfernsehstandard NTSC entstanden und wird im Rahmen der Norm ITU-R BT 601 für digitale Videosignale verwendet. Dabei wird zwischen horizontaler und vertikaler Farbunterabtastung eine Unterscheidung getroffen: Die Abtastung in horizontaler Richtung ist nur halb so groß wie in vertikaler Richtung. Das Digital-Betacam-Bandformat nutzt das 4:2:2-Verfahren.
4 : 2 : 0
A = 4 (Helligkeit) : B = 2 (Cb und Cr obere Pxelreihe) : C = 0 (Cb und Cr untere Pixelreihe)
Das Format 4 : 2 : 0 wird bei digitalen Bildern im JPEG-Standard oder digitalen Videomaterial im MPEG-Standard verwendet und weist in beiden Raumrichtungen eine identische Abtastung auf.
4 : 1 : 1
A = 4 (Helligkeit) : B = 1 (Cb und Cr obere Pixelreihe) : C = 1 (Cb und Cr untere Pixelreihe)
Die Farbunterabtastung macht sich einer Schwäche des menschlichen Auges zu Nutze, welches die Farbinformation im Gegensatz zur Helligkeitsinformation nur mit reduzierter Auflösung wahrnehmen kann. Die Möglichkeit zur Farbunterabtastung bieten grundsätzlich alle Farbmodelle mit von der Helligkeitsinformation getrennten Farbdifferenzinformationen, beispielsweise Y‘CbCr (Luma Y‘ (Helligkeit) und die beiden Chrominanz-Komponenten Cb und Cr (Farben). Vereinfacht heißt das, dass ein Farbbild aus einem Graustufenbild besteht, dass von Farbinformationen überlagert ist.
Originalbild:
Bild nur Helligkeitsanteil Y':
Farbanteil Cb:
Farbanteil Cr:
Chroma Subsampling ist demnach eine Kompression und dient der Datenreduzierung von Videosignalen. Cb ist dabei ein Maß für die Abweichung von Grau in Richtung Blau/Gelb, während Cr ein Maß in Richtung Rot/Türkis entspricht.
Zur Darstellung der Kompressionsintensität werden üblicherweise drei Kennzahlen genutzt:
A : B : C
Man geht dann grundsätzlich von A-Pixel Breite und generell zwei Pixel Höhe aus und beschreibt im Verhältnis zum Wert A die darin enthaltenen Abtastraten für die jeweilige Farbinformation. Dabei wird heutzutage die erste Ziffer (A) immer mit 4 angegeben, da traditionell alle Farbunterabtastraten niedrige Zweierpotenzen sind. Die zweite Ziffer (B) steht für die Abtastrate der beiden Farbkanäle Cb und Cr in der oberen Pixelreihe in Relation zu A, während die dritte Ziffer (C) dieselbe Relation beschreibt, sich jedoch auf die untere Pixelreihe des Pixelblocks bezieht.
4 : 4 : 4
A = 4 (Helligkeit) : B = 4 (Cb und Cr obere Pixelreihe) : C = 4 (Cb und Cr untere Pixelreihe)
In diesem Fall erfolgt keine Farbunterabtastung. Anwendungen von 4:4:4 liegen im Bereich der hochwertigen digitalen Bildverarbeitung und beim RGB-Farbraum. Im RGB-Farbraum ist, wegen der fehlenden Trennung zwischen Helligkeit- und Farbinformation, grundsätzlich keine Farbunterabtastung möglich.
4 : 2 : 2
A = 4 (Helligkeit) : B = 4 (Cb und Cr obere Pixelreihe) : C = 2 (Cb und Cr untere Pixelreihe)
Diese Farbunterabtastung ist ursprünglich aus dem analogen Farbfernsehstandard NTSC entstanden und wird im Rahmen der Norm ITU-R BT 601 für digitale Videosignale verwendet. Dabei wird zwischen horizontaler und vertikaler Farbunterabtastung eine Unterscheidung getroffen: Die Abtastung in horizontaler Richtung ist nur halb so groß wie in vertikaler Richtung. Das Digital-Betacam-Bandformat nutzt das 4:2:2-Verfahren.
4 : 2 : 0
A = 4 (Helligkeit) : B = 2 (Cb und Cr obere Pxelreihe) : C = 0 (Cb und Cr untere Pixelreihe)
Das Format 4 : 2 : 0 wird bei digitalen Bildern im JPEG-Standard oder digitalen Videomaterial im MPEG-Standard verwendet und weist in beiden Raumrichtungen eine identische Abtastung auf.
4 : 1 : 1
A = 4 (Helligkeit) : B = 1 (Cb und Cr obere Pixelreihe) : C = 1 (Cb und Cr untere Pixelreihe)
