图像子采样

2013-04-20 12:39:49来源: 互联网

对彩色电视图像进行采样时,可以采用两种采样方法。一种是使用相同的采样频率对图像的亮度信号和色差信号进行采样,另一种是对亮度信号和色差信号分别采用不同的采用频率进行采样。如果对色差信号使用的采样频率比对亮度信号使用的采样频率低,这种采样就称为图像子采样(subsampling)。

子采样的基本根据是人的视觉系统所具有的两条特性,一是人眼对色度信号的敏感程度比对亮度信号的敏感程度低,利用这个特性可以把图像中表达颜色的信号去掉一些而使人不察觉;二是人眼对图像细节的分辨能力有一定的限度,利用这个特性可以把图像中的高频信号去掉而使人不易察觉。子采样就是利用这个特性来达到压缩彩色电视信号。

目前使用的有如下几种子采样格式。

(一)4:4:4 YCbCr格式

这种采样格式不是子采样格式,它是指在每条扫描线上每4个连续的采样点取4个亮度Y样本、4个红色差Cr样本和4个蓝色差Cb样本,这就相当于每个像素用3个样本表示(图07-04-3,625扫描行系统)。对于消费类和计算机应用,每个分量的每个样本精度为8比特;对于编辑类应用,每个分量的每个样本的精度为10比特。因此每个像素的样本需要24比特或者30比特。

图07-04-3   4:4:4子采样格式

(二)4:2:2 YCbCr 格式

这种子采样格式是指在每条扫描线上每4个连续的采样点取4个亮度Y样本、2个红色差Cr样本和2个蓝色差Cb样本,平均每个像素用2个样本表示(图07-04-4,625扫描行系统)。对于消费类和计算机应用,每个分量的每个样本的精度为8比特;对于编辑类应用,每个分量的每个样本精度为10比特。因此每个像素的样本需要16比特或者20比特。在帧缓存中,每个样本需要16比特或者20比特。显示像素时,对于没有Cr和Cb的Y样本,使用前后相邻的Cr和Cb样本进行计算得到的Cr和Cb样本。

图07-04-4   4:2:2子采样格式

(三)4:1:1 YCbCr 格式

这种子采样格式是指在每条扫描线上每4个连续的采样点取4个亮度Y样本、1个红色差Cr样本和1个蓝色差Cb样本,平均每个像素用1.5个样本表示(图07-04-5,625扫描行系统)。显示像素时,对于没有Cr和Cb的Y样本,使用前后相邻的Cr和Cb样本进行计算得到该Y样本的Cr和Cb样本。这是数字电视磁带(DVC ,digital video cassette)上使用的格式。

图07-04-5   4:1:1子采样格式

(四)4:2:0 YCbCr 格式

这种子采样格式是指在水平和垂直方向上每2个连续的采样点上取2个亮度Y样本、1个红色差Cr样本和1个蓝色差Cb样本,平均每个像素用1.5个样本表示。在实际实现时,有两种略为不同的形式。

(1) H.261、H.263和MPEG-1

H.261、 H.263和MPEG-1使用的子采样格式中,在水平方向的2个样本和垂直方向上的2个Y样本共4个样本有1个Cb样本和一个Cr样本,并且子采样在水平方向上有半个像素的偏移(图07-04-6,625扫描行系统)。如果每个分量的每个样本精度为8比特,在帧缓存中每个样本就需要12比特。

图07-04-6   MPEG-1等使用的4:2:0子采样格式

(2) MPEG-2

MPEG-2使用的子采样格式中,在水平方向的2个样本和垂直方向上的2个Y样本共4个样本有1个Cb样本和一个Cr样本,但子采样在水平方向上没有半个像素的偏移(图07-04-7,625扫描行系统)。

图07-04-7   MPEG-2的空间样本位置

图07-04-8用图解的方法对以上4种子采样格式作了说明。

图07-04-8   彩色图像YCbCr样本空间位置

关键字:图像  采样

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/0420/article_18135.html
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