华光昱能分析图像压缩中的4:4:4到底是咋回事

       近年来，业界朋友经常有看到或听到过4:4:4等概念，好多人却一头雾水搞不清内在含义。咱们今天就来说说4:4:4这些事。

       在视觉上，视频信号会分解为亮度和色度两个信号元素。色彩取样方式是指从4像素区域中(2个垂直像素和2个水平像素)分别使用多少像素来记录亮度和色差信号信息的分配方式。也即是以一条线被扫描时传递的亮度值和色度值间的比率来描述各种色彩取样方式，然后以4:X:Y的形式描述，X和Y是每两个色度通道中的数值的相对数量。

比如下图：

色彩取样方式详见下表：

        色度信号分辨率最高的格式是4:4:4，也就是说，在每条扫描线上每4个连续的采样点Y采样，就有相对应的4点Pb/Cb和4点Pr/Cr样本。换句话说，在这种格式中，色度信号的分辨率和亮度信号的分辨率是相同的。这种格式主要应用在视频处理设备内部，避免画面质量在处理过程中降低。

        所以，4:4:4是全带宽与全色度最高采样录制与输出方式。其带宽与色域范围都比4:2:2/4:2:0等方式存在质的优越。

        虽然4:4:4的采样方式能保证最高的图像品质，但却要占用巨大带宽。4:4:4的传输设备和播放设备的价格与其它设备相比也会高一些。

        而4:2:2，就是对实际的色度带宽4:4:4进行了2:1的压缩处理。

        而4:2:0是在像素的奇数行中读取B—Y(Pb/Cb)，在偶数行中读取R—Y(Pr/Cr)的色彩取样方式。虽然在4像素中用于读取B—Y(Pb/Cb)和R—Y(Pr/Cr)信息的像素仅为1像素，但为了与4:1:1区别，标记为4:2:0。

        4:2:0和4:2:2的区别，最明显的地方就在于色彩过度区域出现断层，色彩没有4:2:2的细腻饱满。

        色彩取样就是这样通过忽略读取一部分像素的色差信号，并且有选择性地记录色彩信息的方法。

        最近十年中，视频工程师发现人眼对色度的敏感程度要低于对亮度的敏感程度，眼睛对于亮和暗的分辨要比对色调和色彩饱和度的分辨精细一些。正是利用人类视觉这一特性，通过减少读取色差信号像素的方法来压缩信号量，可以节省信号的带宽和功率。

        通过选择合适的颜色模型，可以使两个色差信号所占的带宽明显低于Y的带宽，而又不明显影响重显彩色图像的观看。

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