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什麼是4:4:4、4:2:2、4:2:0?

什麼是4:4:4、4:2:2、4:2:0?
     在最近十年中,視訊工程師發現人眼對色度的敏感程度要低於對亮度的敏感程度。在生理學中,有一條規律,那就是人類視網膜上的視網膜杆細胞要多於視網膜錐細胞,說得通俗一些,視網膜杆細胞的作用就是識別亮度,而視網膜錐細胞的作用就是識別色度。所以,你的眼睛對於亮和暗的分辨要比對顏色的分辨精細一些。正是因為這個,在我們的視訊儲存中,沒有必要儲存全部顏色訊號。既然眼睛看不見,那為什麼要浪費儲存空間(或者說是金錢)來儲存它們呢?
    像Beta或VHS之類的消費用錄影帶就得益於將錄影帶上的更多頻寬留給黑—白訊號(被稱作“亮度”),將稍少的頻寬留給彩色訊號(被稱作“色度”)。
    在MPEG2(也就是DVD使用的壓縮格式)當中,Y、Cb、Cr

訊號是分開儲存的(這就是為什麼分量視訊傳輸需要三條電纜)。其中Y訊號是黑白訊號,是以全解析度儲存的。但是,由於人眼對於彩色資訊的敏感度較低,色度訊號並不是用全解析度儲存的。
   色度訊號解析度最高的格式是4:4:4,也就是說,每4點Y取樣,就有相對應的4點Cb和4點Cr。換句話說,在這種格式中,色度訊號的解析度和亮度訊號的解析度是相同的。這種格式主要應用在視訊處理裝置內部,避免畫面質量在處理過程中降低。當影象被儲存到Master Tape,比如D1或者D5的時候,顏色訊號通常被削減為4:2:2

    其次就是4:2:2,就是說,每4點Y取樣,就有2點Cb和2點Cr。在這種格式中,色度訊號的掃描線數量和亮度訊號一樣多,但是每條掃描線上的色度取樣點數卻只有亮度訊號的一半。當4:2:2訊號被解碼的時候,“缺失”的色度取樣,通常由一定的內插補點演算法通過它兩側的色度資訊運算補充。每個象素都有與之對應的亮度取樣,同時一半的色度取樣被丟棄,所以我們看到,色度取樣訊號每隔一個取樣點才有一個。當著張畫面顯示的時候,缺少的色度資訊會由兩側的顏色通過內插補點的方式運算得到。就像上面提到的那樣,人眼對色度的敏感程度不如亮度,大多數人並不能分辨出4:2:2和4:4:4顏色構成的畫面之間的不同。
   色度訊號解析度最低的格式,也就是DVD所使用的格式,就是4:2:0

了。事實上4:2:0是一個混亂的稱呼,按照字面上理解,4:2:0應該是每4點Y取樣,就有2點Cb和0點Cr,但事實上完全不是這樣。事實上,4:2:0的意思是,色度取樣在每條橫向掃描線上只有亮度取樣的一半,掃描線的條數上,也只有亮度的一半!換句話說,無論是橫向還是縱向,色度訊號的解析度都只有亮度訊號的一半。舉個例子,如果整張畫面的尺寸是720*480,那麼亮度訊號是720*480,色度訊號只有360*240。在4:2:0中,“缺失”的色度取樣不單單要由左右相鄰的取樣通過內插補點計算補充,整行的色度取樣也要通過它上下兩行的色度取樣通過內插補點運算獲得。這樣做的原因是為了最經濟有效地利用DVD的儲存空間。誠然,4:4:4的效果很棒,但是如果要用4:4:4儲存一部電影,我們的DVD盤的直徑至少要有兩英尺(六十多釐米)!