Farb-Subsampling

Das Videosignal besteht aus dem Luminanzsignal für die Helligkeit und dem Chrominanzsignal für die Farbe. Da das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges für Farbe wesentlich geringer ist als für Helligkeitsinformationen, werden bei allen videorelevanten Farbmodellen die Chrominanzsignale mit einer wesentlich geringeren Bandbreite als das Luminanzsignal "Y" übertragen.


Bei einer Videobandbreite von 5 MHz für das Luminanzsignal stehen den Farbdifferenzsignalen, "U" bzw. Cb und "V" bzw. Cr, nur 1 MHz bis 2 MHz zur Verfügung. Das bedeutet auch, dass die Farbdifferenzsignale ohne sichtbare Qualitätseinbußen mit einer geringeren Sampletiefe quantisiert werden können, was zu einer entsprechenden Datenreduktion führt.

Subsampling mit dem Luminanz- und zwei Chrominanzsignalen

Das Farb-Subsampling oder die Farbunterabtastung sagt aus, in welchem Verhältnis die Helligkeitsabtastung zur Farbabtastung steht. Die Angabe 4:x:x bedeutet, dass die Luminanz mit dem Faktor 4, Cb mit dem Abtastverhältnis von x und Cr ebenfalls mit dem Abtastverhältnis von x quantisiert werden. Die Basisabtastrate beträgt 3,375 MHz, d.h. die vierfachte Abtastfrequenz beträgt 13,5 MHz. Mit dieser Abtastrate wird die Luminanz abgetastet.

Farb-Subsampling mit Luminanz- und Chrominanzsignalen

Farb-Subsampling mit Luminanz- und Chrominanzsignalen

Beim Subsampling von 4:4:4 ist die Auflösung der beiden Farbdifferenzsignale identisch der des Luminanzsignals. Jeder Bildpunkt wird mit drei Werten dargestellt und die drei Werte werden mit der gleichen Häufigkeit übertragen. Die drei Farbwerte des RGB-Signals oder von YcbCr werden also gleich häufig abgetastet und übertragen. Alle Signale werden mit 13,5 MHz abgetastet. Dieses Subsampling liefert zwar die beste Bildqualität, es wird aber nur selten angewendet, und wenn, dann in der Produktion um die Farbverluste klein zu halten.

Beim Farb-Subsampling von 4:2:2 wird bei jedem Pixel der Luminanzwert abgetastet, bei jedem zweiten Pixel die beiden Crominanzsignale. Das Helligkeitssignal wird mit 13,5 MHz und die Farbdifferenzsignale "U" und "V" mit 6,75 MHz abgetastet. Dieses Farb-Subsampling entspricht ITU-R 601.

Bei einem Subsampling von 4:1:1 werden die Farbdifferenzsignale bei jeder vierten Abtastung des Luminanzsignals abgetastet. Das bdeutet, dass vier Farbpixel einen U- und V-Wert haben. Die Abtastrate für die beiden Chrominanzsignale ist damit nur ein Viertel von der des Luminanzsignals.

Beim Subsampling von 4:2:0, erfolgt die Abtastung der Chrominanzsignale für jeweils vier quadratisch angeordnete nebeneinander liegende Pixel. Wie bei den anderen Subsampling-Verfahren auch, wird das Luminanzsignal bei jedem Pixel abgetastet. Im Prinzip handelt es sich um eine Kombination zweier Verfahren, die auf die geraden und ungeraden Zeilen angewendet werden: Die ungeraden Zeilen werden im Verhältnis von 4:2:2 abgetastet, die geraden im Verhältnis von 4:0:0. Die Datenreduktion liegt wie bei der 4:1:1-Abtastung bei 50 %. Das 4:2:0-Subsampling wird bei den meisten DV-Formaten beim PAL-Fernsehstandard eingesetzt.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Farb-Subsampling
Englisch: color subsampling
Veröffentlicht: 13.06.2012
Wörter: 420
Tags: #Video-Grundlagen
Links: Abtastrate, Abtastung, Auflösung, Bandbreite, BT.601