Chroma Subsampling คืออะไร

Chroma subsampling คือวิธีประหยัดพื้นที่ของไฟล์รูปภาพหรือวิดีโอ โดยไฟล์จะเก็บรายละเอียดความสว่างของทุกพิกเซลครบถ้วน แต่บันทึกรายละเอียดสีเพียงบางส่วนเท่านั้น เพราะสายตามนุษย์แทบไม่สังเกตความแตกต่างได้

คุณจะพบมันได้ที่ไหนและมันมาจากที่ใด

Chroma subsampling ถูกใช้ในวิดีโอ ภาพดิจิทัล และโทรทัศน์สี และมีผลต่อข้อมูลภาพที่แสดงออกมา ในการใช้งานจริงคุณจะพบได้ในรูป JPEG และแทบทุกไฟล์วิดีโอ ไม่ว่า container จะเป็น MP4, MOV, AVI หรือ MKV

มันทำงานได้เฉพาะเมื่อไฟล์แยกข้อมูลความสว่างออกจากสี แทนที่จะเก็บค่าสีแดง เขียว น้ำเงินให้แต่ละพิกเซล รูปแบบเหล่านี้จะเก็บค่า luma คือความสว่าง แยกจากค่า chroma คือสี เป็นสององค์ประกอบที่มักเขียนว่า Cb และ Cr การ subsampling จะจัดการเฉพาะส่วน chroma และไม่แตะต้อง luma การเลือกใช้ค่าขึ้นกับสิ่งที่เข้ารหัสไฟล์นั้น: กล้องหรือโทรศัพท์, ค่า preset การส่งออกของโปรแกรมตัดต่อวิดีโอ, โปรแกรมอัดหน้าจอ หรือโปรแกรมที่บันทึกรูป JPEG รายงานอาจแสดงเป็น YCbCr4:2:0 (2 2) สำหรับรูปภาพ หรือเป็น pixel format เช่น yuv420p สำหรับวิดีโอสตรีม ซึ่งเป็นสองวิธีเขียนสิ่งเดียวกัน

การอ่านสัญลักษณ์

ค่ามักจะแสดงเป็น YCbCr ตามด้วยตัวเลขสามตัว และตัวเลขเหล่านี้อธิบายบล็อกของพิกเซลขนาดกว้างสี่ สูงสอง ตัวเลขตัวแรกคือความกว้างของบล็อก ซึ่งเป็นค่าอ้างอิงของ luma ที่ไม่ได้รับผลจากการ subsampling จึงเกือบจะเป็น 4 เสมอ ตัวเลขตัวที่สองบอกจำนวนตัวอย่างสีที่เก็บในแถวบนของบล็อก และตัวที่สามบอกจำนวนในแถวล่าง โดยที่ค่า 0 หมายถึงแถวล่างใช้ค่าสีเดียวกับแถวบน

• 4:4:4 - เก็บสีหนึ่งตัวอย่างต่อหนึ่งพิกเซล ไม่มีการ subsampling เลย
• 4:2:2 - สีมีความละเอียดทางแนวนอนเหลือครึ่งหนึ่ง
• 4:2:0 - สีมีความละเอียดทั้งแนวนอนและแนวตั้งเหลือครึ่งหนึ่ง จำนวนตัวอย่างสีเหลือหนึ่งในสี่ และเป็นค่าที่พบได้บ่อยที่สุดในรูปและวิดีโอสำหรับผู้ใช้ทั่วไป
• 4:1:1 - สีมีความละเอียดทางแนวนอนเหลือหนึ่งในสี่

เหตุใดจึงสำคัญต่อไฟล์ของคุณ

ข้อดีคือขนาดไฟล์และแบนด์วิดท์ที่ใช้ลดลง ตัวอย่างสีที่น้อยลงหมายถึงไบต์น้อยลงต่อหนึ่งเฟรม ซึ่งช่วยประหยัดพื้นที่จัดเก็บ และทำให้อัปโหลด สตรีม และออกอากาศได้ถูกลง นั่นคือเหตุผลที่กล้องและบริการสตรีมส่วนใหญ่ใช้ค่า 4:2:0

ข้อเสียมักมองไม่เห็น เพราะสายตาคนไวต่อรายละเอียดความต่างของความสว่างมากกว่ารายละเอียดสี จุดที่เห็นชัดคือบริเวณขอบสีจัดคมชัด เช่น ตัวอักษรสีแดงหรือสีน้ำเงินบนพื้นหลังมืด งานเส้นบางสีสด และการอัดหน้าจอของ UI ซึ่งอาจมีขอบสีจางๆ เกิดขึ้น งานที่ต้องแม่นยำด้านสีจะมีปัญหาเช่นกันด้วยเหตุผลอีกแบบ การ key ฉากเขียวและการปรับสีหนักๆ จะไปยุ่งกับข้อมูลสีโดยตรง จึงต้องการค่า 4:2:2 หรือ 4:4:4 สำหรับการทำงาน

สำหรับการเก็บถาวร โปรดจำว่า subsampling เป็นการลดทอนข้อมูลแบบย้อนกลับไม่ได้ การแปลงไฟล์ 4:2:0 ไปเป็น 4:4:4 ภายหลังจะได้เพียงไฟล์ที่ใหญ่ขึ้น ไม่ได้ตัวอย่างสีที่ถูกทิ้งไปกลับคืนมา ฟิลด์นี้อธิบายเพียงรูปแบบการเข้ารหัส และไม่เก็บข้อมูลส่วนบุคคลใดๆ