Chroma sub-sampling is de techniek om de beelddata te verminderen door het weglaten van delen van de Chroma-component.
In een RGB kleurenstelstel zijn de kleuren Rood, Groen, Blauw onderling gelijkwaardig voor het weergeven van een kleur.
Het kleurenstelsel dat is geconverteerd naar YCbCr bevat een Luma-component (Y) die zwaarder weegt dan Chroma-componenten (Cb en Cr).
De digitale compressie haalt hier een voordeel uit.
Door de belangrijkste component te verstevigen (minder comprimeren) en de twee minder belangrijke componenten te negeren (meer te comprimeren) kan de digitale compressie de hoeveelheid data flink verminderen.
Geen mens ziet het verschil.
Het werd aangetoond dat het menselijk oog veel gevoeliger is voor variaties in helderheid (Y) dan voor variaties in kleur (Cb en Cr).
Variaties Chroma Sub-Sampling
Er zijn variaties in chroma sub-sampling die worden genoteerd als een ratio a:b:c (zoals 4:4:4, 4:2:2 of 4:2:0).
Het eerste getal a is de horizontale referentie, de breedte van de te samplen zone. Het is doorgaans 4.
Het tweede getal b geeft het aantal chroma-samples in de eerste rij
Het derde getal c geeft heet aantal chroma samples in de tweede rij.
4:4:4 Sub-Sampling
Elk van de drie componenten Y, Cb en Cr, worden even vaak gesampled.
In 4:4:4 is er géén chroma sub-sampling.
4:4:4 chroma sub-sampling wordt toegepast in camera's voor filmstudio's.
4:2:2 Sub-Sampling
De twee chroma-componenten, Cb en Cr, worden voor de helft minder gesampled dan de Luma Y.
De horizontale chroma resolutie wordt gehalveerd en het vermindert de bandbreedte van het videosignaal met een derde.
4:2:2 chroma sub-sampling wordt toegepast in Digitale Recorders, digitale TV, HD-TV.
4:2:0 Sub-Sampling
Cb en Cr worden slechts twee keer gesampled. De horizontale chroma resolutie wordt gehalveerd én de verticale resoluties wordt gehalveerd.
4:2:0 vermindert de bandbreedte van het videosignaal met de helft.
4:2:0 chroma sub-sampling wordt toegepast in CCTV camera's (MPEG4, H.264).
RGB reconstructie
De originele RGB kleuren worden gereconstrueerd.
In de 4:2:0 sub-sampling gebruikt men Y1 met CB1 en CR1 om RGB1 samen stellen.
RGB2 is de combinatie van Y2 + CB1 + CR1
RGB3 is de combinatie van Y3 + CB2 + CR2
RGB6 is de combinatie van Y6 + CB1 + CR1
De lineaire transformatie met gamma correctie gebruikt de volgend formules :
R = Y + 1,371 ( CR - 128 )
G = Y - 0,698 ( CR - 128 ) - 0,336 ( CB - 128 )
B = Y + 1,732 ( CB -128 )
Dit geschoffel met chroma is nauwelijks zichtbaar op een LED scherm 😉
Digitale Sub-Sampling
*** reject 1 op 2
Analoge Sub-Sampling
*** sample Cb aan halve snelheid
Artefacts
Chroma subsampling bij interlaced video signalen veroorzaakt motion artifacts.
Bij een kleurovergang kan je de kleur links als vlekken terugvinden in de kleur rechts.
* Gekartelde randen zijn onvermijdelijk.
* Dit komt omdat de Y-sampling gebeurt op het field, en de chroma sampling op het frame (2 fields)