크로마 서브샘플링 (4:2:2, 4:2:0...)

사진, 영상 쪽에서 자주 보이는 4:2:0, 4:2:2 같은 숫자들의 정체. 그런데 숫자 3개 적어두고 그게 뭔지 설명 안하는 경우가 많은거 같음.

밝기와 색차를 이용한 색 표현
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RGB가 색을 Red, Green, Blue 각각 값으로 표시하는 방식이라면 색차를 이용하는 방식은 휘도와 두개의 색차정보를 이용해 나타내는 방식이다.

보통 YCbCr 처럼 Y:휘도 Cb: 파란색 색차 Cr: 빨간색 색차 로 색을 표현하는 방식을 사용하는데 빛의 삼원색 중 남은 하나인 초록색은 Y값과 Cb, Cr을 통해 구하는 방식이다.

용어 설명이 좀 애매하기도 하고 하고싶은 말이 더 있긴 하지만 일단 여기까지.

사람의 시각이 밝기 변화에 민감하고 그에 비해 색의 차이는 둔감하게 반응한다는 점을 이용해서 밝기의 정보는 그대로 두고 색의 정보량만 줄이면 이미지 용량을 줄이면서 사람이 체감하는 차이는 별로 차이나지 않게 할 수 있다.

여기서 이미지를 압축할 때 이미지의 일부 부분의 색차 정보만 추출해서 색차 정보량을 줄이는 것을 크로마 서브샘플링이라고 한다.

YCbCr에서 Y는 그대로 두고 Cb와 Cr의 정보량만 줄이는 것이다.

4x2 배열의 8개의 픽셀 중에서 어떤 색차 정보를 남길지 표기하는 방식이다. 두번째 숫자와 세번째 숫자는 각각 1행과 2행의 픽셀 중 색차 정보를 가져올 픽셀의 개수를 의미한다. 읽는건 대충 사둘둘 사둘공 이렇게 부르는 것 같다.

어디까지나 기초적인 설명을 위한 예시로 실제 압축 과정에서는 표본을 뽑는 법이나 해상도를 줄이는 방식 같은게 다를 수 있다. 해상도를 저런 식으로 줄이면 생길 수 있는 대표적인 문제가 궁금하다면 안티에일리어싱이 뭔지 찾아보자.

행/열	1	2	3	4
1	a	b	c	d
2	e	f	g	h

원본의 8개의 픽셀을 저렇게 a~h 라고 부를 것이다.

각 픽셀 1개의 Y, Cb, Cr의 크기를 1이라고 하면 저 8개 픽셀의 데이터의 크기는 24(Y:8 + Cb:8 + Cr:8)가 될 것이다.

행/열	1	2	3	4
1	a	a	c	c
2	e	e	g	g

1행에서 2개 2행에서 2개의 색차 신호를 뽑는다.

표에서는 a, c , e, g 의 색차 정보를 남기고 b, d, f, h는 각각 a, c , e, g 의 정보를 가져오는데 픽셀들을 2x1로 묶어서 그중 1개의 정보만 남기고 정보가 없는 나머지 픽셀 1개는 은 정보를 남긴쪽을 가져와서 쓴다고 볼 수있다.

세로 해상도는 그대로이고 가로해상도는 절반 크기로 데이터의 크기는 (Y:8 + Cb:4 + Cr:4) 16으로 원본의 2/3 크기다.

행/열	1	2	3	4
1	a	a	c	c
2	a	a	c	c

1행에서 2개의 색차 신호를 뽑고 2행에서는 뽑지 않는다

표에서는 a, c 의 색차 정보를 남기고 bef dgh는 각각 a,c의 정보를 가져오는데 픽셀들을 2x2 배열로 묶어서 그중 하나만 남기고 나머지 3개의 픽셀은 정보를 남긴 쪽의 값을 가져와서 쓴다고 볼 수 있다.

세로해상도 가로해상도 모두 절반 크기로 데이터의 크기는 (Y:8 + Cb:2 + Cr:2) 16으로 원본의 2/3 크기다.

나머지 예시

4:1:1

행/열	1	2	3	4
1	a	a	a	a
2	e	e	e	e

사람 시각에 관한쪽으로 궁금하다면 원추세포와 간상세포를 찾아보자.
https://news.samsungdisplay.com/31617

용어 정리가 잘 안된 것도 그렇고 생각보다 인터넷에 크로마 서브샘플링을 다루는 공식 문서 같은게 잘 안나온다.

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