色度子采样是观看高分辨率、高刷新率内容的最有效方法之一,而无需传输此类信号所需的大量带宽。与显示流压缩一样,色度子采样是一种压缩技术,如果有效使用,它几乎与原始图像没有区别。
它的工作原理是从图片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。它减少了带宽,为更高分辨率和刷新率的信号开辟了更多空间。这使得更高刷新率的超高清显示器成为可能,如果没有这项技术,Disney+ 和 Netflix 等平台就无法正常工作。
什么是色度子采样?
对信号进行色度二次采样会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。这减少了传输信号所需的总带宽,同时不会在很大程度上影响最终图像的视觉效果。与视觉上无损的显示流压缩不同,色度子采样有时确实会产生伪影,但除非您仔细寻找,否则通常很难发现它。
事实上,色度子采样之所以如此有效并被如此广泛使用,是因为人眼的一个技巧。虽然人类非常擅长发现对比度(即明暗之间的差异),但他们并不擅长发现颜色的差异。这就是为什么在色度二次采样图像和视频中,传输全亮度数据,但颜色数据受到限制。尽管这确实减少了图像中颜色的差异,但即使是训练有素的眼睛也很难发现它,除非他们真的在寻找它。
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来播放,甚至与 UHD 蓝光一起使用,这在很大程度上被认为是观看电影的最高质量方式。
上图显示了使用更极端的色度子采样技术去除大部分颜色分辨率时的差异有多么小。
色度子采样如何工作?
标准视频信号有两个主要组成部分:亮度信息和颜色信息。完全未压缩的此类信号称为 4:4:4,其中每个像素都有自己的一组色度(颜色)值。这是视频的最高质量,没有进行二次采样。
边际压缩信号称为 4:2:2,它具有每隔一个像素的颜色信息,而这些其他像素则从其邻居复制颜色信息。因此,在两两像素块中,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,它可以降低数据速率而不影响视觉质量。
广播、流媒体和超高清蓝光使用更激进的 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。两乘二像素的块将具有每个像素的亮度数据,但在所有像素之间共享颜色数据。虽然这听起来很引人注目(而且它对带宽的影响也很大),但最终结果仍然几乎无法与 4:2:2 或 4:4:4 区分开来。
默认情况下,PC 显示器上通常不启用色度子采样,因为它可能会导致小文本的可读性问题,而小文本在显示器上比在电视上更容易查看。
您应该使用色度子采样吗?
色度子采样是可用于减少传输视频所需的总带宽的几种压缩技术之一。对于消费者而言,DSC 已在很大程度上取代了色度子采样,因为它完全视觉无损,并释放了高刷新率和分辨率所需的额外带宽。
但这并不是说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超高清蓝光功能的主要组成部分,它们利用它来存储 4K 分辨率视频所需的大量色度和亮度数据。
当使用不支持 DSC 的旧显示器时,色度子采样仍然很方便。它也是一些静态图像算法的主要组成部分,例如 JPEG 的制作方式。
可以说,色度子采样仍然有用,并且被各个行业和利基环境定期使用。然而,对于普通消费者来说,DSC 可以说是一种更有效的压缩系统。它更加现代,并且您更有可能发现在可以使用它的情况下默认启用它,因此您不需要手动使用色度子采样。