색차 서브샘플링(Chroma subsampling)은 이미지나 비디오의 용량을 줄이는 방법입니다. 파일은 각 픽셀의 밝기 정보는 모두 유지하지만, 색상 정보는 일부 픽셀에만 저장합니다. 사람의 눈은 이런 차이를 거의 알아채지 못하기 때문입니다.
어디에서 찾을 수 있고 어디에서 오는지
색차 서브샘플링은 비디오, 디지털 이미지, 컬러 TV에서 사용되며, 그 안에 표현되는 시각 정보를 좌우합니다. 실제로는 JPEG 사진과 거의 모든 비디오 파일에서 만나게 되며, 컨테이너 형식(MP4, MOV, AVI, MKV 등)과는 상관없습니다.
이 방식은 파일이 밝기와 색상을 분리해서 저장할 때만 작동합니다. 각 픽셀마다 빨강, 초록, 파랑을 저장하는 대신, 이런 형식은 밝기(luma)와 색상(chroma)을 분리해, 보통 Cb와 Cr로 표기되는 두 개의 색상 성분으로 따로 저장합니다. 서브샘플링은 이 색상 성분에만 적용되고, 밝기 성분은 그대로 둡니다. 어떤 방식이 쓰일지는 파일을 인코딩한 대상이 결정합니다. 예를 들어 카메라나 휴대폰, 동영상 편집기의 내보내기 프리셋, 화면 녹화 프로그램, JPEG를 저장한 프로그램 등입니다. 리포트에서는 사진의 경우 YCbCr4:2:0 (2 2) 처럼, 비디오 스트림의 경우 yuv420p 같은 픽셀 포맷으로 표시될 수 있습니다. 둘 다 같은 내용을 다른 방식으로 표기한 것입니다.
표기법 읽기
이 값은 보통 YCbCr 뒤에 세 개의 숫자가 따라붙는 형태로 표시되며, 이 숫자는 가로 4픽셀, 세로 2픽셀 블록 하나를 설명합니다. 첫 번째 숫자는 블록의 너비이자 서브샘플링의 영향을 받지 않는 밝기 기준이므로 거의 항상 4입니다. 두 번째 숫자는 블록의 윗줄에서 몇 개의 색상 샘플을 취하는지, 세 번째 숫자는 아랫줄에서 몇 개를 취하는지를 나타냅니다. 여기서 0은 아랫줄이 윗줄의 색상 정보를 그대로 재사용한다는 뜻입니다.
4:4:4- 픽셀당 색상 샘플 1개, 서브샘플링 없음4:2:2- 가로 해상도의 절반만큼 색상 샘플 저장4:2:0- 가로와 세로 해상도의 절반만큼만 색상 샘플 저장, 색상 샘플 수는 4분의 1, 일반 사용자용 사진과 비디오에서 가장 널리 쓰이는 설정4:1:1- 가로 해상도의 4분의 1만큼 색상 샘플 저장
내 파일에 왜 중요한지
얻는 이점은 파일 크기와 대역폭입니다. 색상 샘플이 적을수록 같은 한 프레임에 필요한 바이트 수가 줄어들어 저장 공간을 절약하고, 업로드, 스트리밍, 방송 비용을 줄여 줍니다. 그래서 카메라와 스트리밍 서비스가 4:2:0을 주로 사용하는 것입니다.
대부분의 경우 손실은 눈에 잘 보이지 않습니다. 눈은 미세한 색상 변화보다 미세한 밝기 대비에 훨씬 더 민감하기 때문입니다. 다만 진한 색의 경계에서는 티가 날 수 있습니다. 어두운 배경 위의 빨간색이나 파란색 텍스트, 가는 색 선으로 된 그림, 사용자 인터페이스 화면 녹화 등에서는 가장자리 주변에 옅은 색 번짐이 생길 수 있습니다. 색상 정확도가 중요한 작업에서도 다른 이유로 같은 문제가 생깁니다. 그린스크린 키잉이나 강한 컬러 그레이딩은 색상 정보를 직접 많이 다루므로, 작업을 위해 4:2:2나 4:4:4 같은 설정을 선호합니다.
보관용으로는 서브샘플링이 되돌릴 수 없는 파괴적인 처리라는 점을 기억하세요. 4:2:0 파일을 나중에 4:4:4로 변환해도, 버려진 색상 샘플이 복구되는 것이 아니라 단지 더 큰 파일이 만들어질 뿐입니다. 이 필드는 인코딩 방식만을 설명하며, 개인 정보는 전혀 포함하지 않습니다.