クロマサブサンプリングは、画像や動画の容量を節約するための方式です。すべての画素の輝度の細部は保持しつつ、その一部の画素についてだけ色の情報を記録します。人間の目はその違いをほとんど認識しないためです。
どこで見つかり、どこから来るのか
クロマサブサンプリングは、動画・デジタル画像・カラーテレビで使われており、そこで表現される視覚情報に影響します。実際には、JPEG写真や、コンテナ形式を問わずほとんどの動画ファイル（MP4、MOV、AVI、MKV など）で使われています。
これは、ファイルが輝度と色を分けて保存している場合にのみ機能します。各画素ごとに赤・緑・青を保存する代わりに、これらの形式では、輝度を表すルマと、色を表すクロマを分けて保存します。クロマは通常 Cb と Cr という 2 つの成分で表されます。サブサンプリングはこのクロマ成分だけを間引き、ルマには手を付けません。どの方式になるかは、そのファイルをエンコードしたもの、つまりカメラやスマートフォン、動画編集ソフトの書き出しプリセット、画面録画ソフト、または JPEG を保存したプログラムによって決まります。レポート上では、写真であれば YCbCr4:2:0 (2 2) のように、動画ストリームであれば yuv420p のようなピクセルフォーマットとして表示されることがあります。これはどちらも同じ内容の別の書き方です。
表記を読む
この値は通常、YCbCr とそれに続く 3 つの数字として表示されます。これらの数字は、横 4 画素・縦 2 画素のブロックを表します。最初の数字はそのブロックの横幅であり、サブサンプリングの影響を受けないルマの基準値であるため、ほとんど常に 4 になります。2 つ目の数字は、そのブロック上段で横方向にいくつ色サンプルを取るか、3 つ目の数字は下段でいくつ取るかを示します。3 つ目が 0 の場合は、下段は単に上段の色を使い回すことを意味します。
4:4:4- 画素ごとに 1 つの色サンプル、サブサンプリングなし4:2:2- 水平方向の色解像度が半分4:2:0- 水平方向・垂直方向の色解像度がそれぞれ半分、色サンプルは 4 分の 1 で、一般的な写真や動画で最もよく使われる設定4:1:1- 水平方向の色解像度が 4 分の 1
ファイルにとって重要な理由
利点は、ファイルサイズと帯域幅です。色サンプルが少ないほど、同じフレームを表現するために必要なバイト数が減り、保存容量を節約できるほか、アップロード・ストリーミング・放送のコストも抑えられます。そのため、カメラや配信サービスは 4:2:0 を採用しています。
欠点は、多くの場合は目に見えません。人間の視覚は、細かな明るさのコントラストに比べて、細かな色情報にはあまり敏感でないためです。影響が出やすいのは、強い色でくっきりした境界がある部分です。暗い背景の赤や青の文字、細いカラーの線画、ユーザーインターフェースの画面録画などでは、かすかな色のにじみが出ることがあります。色が重要な作業には、別の理由で同様の問題があります。グリーンスクリーンのキーイングや強いカラーグレーディングは色情報を直接扱うため、4:2:2 や 4:4:4 のデータが求められます。
アーカイブ用途では、サブサンプリングは不可逆で一方向の処理であることを覚えておいてください。4:2:0 のファイルを後から 4:4:4 に変換しても、ファイルサイズが大きくなるだけで、失われた色サンプルが戻ってくるわけではありません。この項目はエンコード方法だけを表しており、個人情報は一切含みません。