什么是4：4：4，4：2：2和4：2：0或子采样颜色

当读取4：4：4、4：2：2和4：2：0数字集时，这意味着通过这些表示法，将表示与色度子采样 （也称为色度子采样）相关的视频公式。。这些数字组合可以在照片和视频中找到，这就是为什么有必要知道它们的用途的原因。

在分析这些符号之前，必须考虑到照片和视频中的内容都会导致其分发速度变慢，这与宽带提供的限制有关。

在这种情况下，并且为了在视听内容中实现更高的压缩和传输速度，使用了色度二次采样，该色度二次采样广泛用于各种内容格式，例如蓝光光盘和流服务。

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什么是色度二次采样或二次采样？

色次采样（色次采样）是一种将信号中包含的颜色信息压缩为有利于亮度中包含的信息的技术。这样，带宽减小了，但是不影响该压缩图像的质量。

几年前，随着数字视频的推出，视频的重量很重，使其难以传输和存储。为了找到解决这些尺寸问题的方法，色度二次采样得以实现。

如果我们调查所有数字视频的组成，我们将发现两个主要成分，分别称为亮度和色度。

第一项，我们也知道亮度或对比度，涵盖了我们在视频中最暗和最亮区域之间看到的所有差异。

就其本身而言，色度是视频色彩饱和度的组成部分。由于人类的视觉对对比度（亮度）比对色彩饱和度（色度）更敏感，因此决定可以对视频的一部分进行压缩而不影响其质量。

因此，为了简化数字视频管理，实施了压缩技术。这意味着我们将在每个像素中找到红色，绿色和蓝色的所有信息的真彩色视频信号（4：4：4），如果应用了彩色二次采样，它将被压缩，从而使其它的传输更轻巧，并且已经去除颜色时需要更少的带宽。

压缩图像后，黑白质量将不低于颜色质量，因为如前所述，人类视觉吸收色度的能力较小。这样，在进行二次采样后，视频将比色度信息具有更高的亮度。

这样，可以在保持图像质量的同时，将图像尺寸显着减小多达50％。在某些格式（例如YUV）中，亮度仅达到总数的三分之一，因此存在很大的余量来减少色度并因此实现更大的压缩。

例如，考虑到构成互联网和HDMI宽带的速度存在某些限制，这种压缩可实现数字视频的传输效率更高。

CRT监视器，LCD和电荷耦合器件（CCD）都使用组件来捕获红色，绿色和蓝色。但是，在数字视频中，亮度和色度之间存在区别，只是为了进行压缩并使其更轻巧以便传输。

有几种色度二次采样方法使用不同的符号，我们将简要解释这些方法，并指出第一个数字用于亮度，第二个和第三个数字用于色度。

颜色子采样/子采样方法

4：4：4

这是完整的原始分辨率，其中不进行任何压缩，第一个数字表示亮度（4），而后两个数字（4：4）用于Cb和Cr色度分量。 4：4：4通常用于RGB图像，尽管它也用于YCbCr颜色空间。

4：2：2

在第一期中，我们看到了亮度的完整分辨率，而色度只有一半。此符号是图像中的标准，并且进行压缩时不会影响图像质量。它用于DVCpro50和Betacam Digital视频格式等。

4：1：1

同样，我们拥有全分辨率的亮度，而现在的色度更低，仅为四分之一。这是NTSC DV和PAL DVCPro格式使用的子采样方案。

4：2：0

此符号表示亮度的分辨率是完整的（4），而色度分量在垂直和水平方向上的分辨率为一半。实际上4：2：0是一个非常困难的颜色采样，其中包括很多变化，考虑到视频是隔行扫描还是逐行扫描，或者是被MPEG2还是PAL DV使用。

通过4：2：0采样，您将获得1/4的颜色分辨率，就像4：1：1采样一样。但是，在第一种情况下，颜色是水平和垂直压缩的，而在第二种情况下，颜色是水平的。

1920 x 1080彩色子采样

模拟高清电视之后是数字高清电视，这是一种更高质量和分辨率的技术。但是，这也给工程师带来了巨大的挑战，因为他们必须创建一种形式，以使这种新技术有可能在当时存在的系统（主要是PAL和NTSC）中使用。

因此，必须尽一切努力使PAL和NTSC之间的兼容性成为可能。除了主要功能外，新的HDTV标准还必须兼容PAL和NTSC。

多年来，此标准遭受的变化很多，直到最终将其设置为1125垂直线，其中1080专用于图像。当时，1080的最大速率为29.97 fps（NTSC），而720的最大速率为59.94 fps（NTSC）。

这些是不同流行的数字视频格式中使用最广泛的一些彩色次采样值：

HDCAM：3：1：1NTSC：4：1：1PAL，DV，DVCAM，HDTV：4：2：0 Internet视频：4：2：0 HDTV传输质量：4：2：2未压缩（完整信息）：4： 4：4：4

3：1：1的二次采样比4：2：2更好吗？

在旧的1080p HDCAM格式中，使用了3：1：1，而720p分辨率已经并且仍然具有4：2：2的子采样。但是，哪个最好？

如果仅基于数据，则答案很简单：就色彩采样而言，4：2：2是两倍3：3：1，因此我们可以清楚地指出，这种情况下的最佳值为4：2 ：2。

但是，这不是绝对的答案，因为在彩色采样的4×4表示法中未考虑图像的大小。

那么以下哪种表示法更好？包含大量颜色信息的图像还是包含较少颜色信息但具有更好样本颜色的图像？没有明确的答案。

该分析的目的是让我们看到，与背景图像相比，图像作为背景具有更多的信息和复杂性。

当然，请始终牢记，我们使用4：4：4的图像样本，因为这是一个完整的符号，可以获取最佳的采样频率。

二次采样4：4：4 vs 4：2：2 vs 4：2：0

数字4是左侧的第一个数字，表示样品的大小。

至于此之前的两个数字，它们与色度信息有关。它们取决于第一个数字（4），分别负责定义水平和垂直采样。

具有4：4：4：4颜色分量的图像完全不会被压缩，这意味着它没有被二次采样，因此完全包含亮度和颜色数据。

分析4 x 2像素矩阵，我们看到4：2：2包含在4：4：4信号中发现的色度的一半，而分析4：2：0矩阵时，我们看到的色度甚至更少：仅颜色信息室。

4：2：2信号的水平采样率将仅为一半（2），而其垂直采样率将为满（4）。相反，在4：2：0信号中，仅在第一行中一半的像素中进行颜色采样，而完全忽略了信号第二行中的像素。

计算二次采样数据的大小

有一个相当简单的计算，通过该计算，我们可以准确地知道在对子采样颜色进行采样后丢失了多少信息。计算如下：

正如我们已经指出的，一个样本的最大质量是4 + 4 + 4 = 12

这意味着全彩图像为4：4：4 = 4 + 4 + 4 = 12，我们发现其中的图像质量为100％，没有任何压缩。从那时起，样品的质量可能会发生以下变化：

4：2：2 = 4 + 2 + 2 = 8，占4：4：4（12）的66.7％4：2：0 = 4 + 2 + 0 = 6，占50％ 4：4：4（12）4：1：1 = 4 +1 + 1 = 6，这是4：4：4（12）3：1：1 = 3 +1 + 1 = 5的50％占4：4：4的42％（12）

因此，如果4：4：4全彩信号的大小为24 MB，则意味着4：2：2信号的大小约为16 MB，而4：2：0信号的大小大小为12 MB，3：1：1信号为10 MB。

有了这一点，我们已经可以理解为什么彩色二次采样如此重要并继续存在。对于诸如互联网和电视之类的部门来说，这是必不可少的，因为它减小了文件的大小，因此需要较少的带宽资源。

关于二次采样的结论

通过彩色二次采样，我们可以通过这种方式压缩图像文件以减小其大小。通过这种方式，实现了需要更少的带宽来传输它，而不会损失肉眼图像的质量。这意味着在对颜色进行二次采样或二次采样后，在视觉上不会发现明显的缺陷。

当前，4：2：0样本对于视听内容平台是必不可少的，因此，如果没有这种压缩技术，从Amazon和Netflix访问4K内容等服务肯定会变得更加困难和昂贵。

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