JPEG のクロマサブサンプリングと YUVabc
YCbCr については以下のページで紹介しました。
- JPEG の YCbCr について
YCbCr のメリットとして説明したクロマサブサンプリングの種類についてまとめます。
JPEG が本エントリの主眼なので YUV の U を Cb、V を Cr に当てはめて解説します。YUV と YCbCr は計算式が違いますが、サブサンプリングの記法としては同じものが使われます。
はじめに早見表
※ YUV410 だけ変則的です
ImageMagick での作り方
$ convert orig.jpg -sampling-factor "1x1,1x1,1x1" yuv444.jpg
$ convert orig.jpg -sampling-factor "2x1,1x1,1x1" yuv422.jpg
$ convert orig.jpg -sampling-factor "4x1,1x1,1x1" yuv411.jpg
$ convert orig.jpg -sampling-factor "1x2,1x1,1x1" yuv440.jpg
$ convert orig.jpg -sampling-factor "2x2,1x1,1x1" yuv420.jpg
$ convert orig.jpg -sampling-factor "4x4,1x1,1x1" yuv410.jpg # yuv9
もう一つの YUV 指定方法
もっと直接的にも指定できます。ただし、YUV9 は表現できなさそうです。
$ convert orig.jpg -sampling-factor 4:4:4 yuv444.jpg
$ convert orig.jpg -sampling-factor 4:2:0 yuv422.jpg
$ convert orig.jpg -sampling-factor 4:1:1 yuv411.jpg
$ convert orig.jpg -sampling-factor 4:4:0 yuv440.jpg
$ convert orig.jpg -sampling-factor 4:2:0 yuv420.jpg
$ convert orig.jpg -sampling-factor 4:1:0 yuv410.jpg # yuv9 ???
% identify -format "%f %[jpeg:sampling-factor]\n" popu-unity-410.jpg
popu-unity-410.jpg 4x2,1x1,1x1
本来、4:1:0 のように :0 を指定すれば縦方向に1/2になる訳で、これだと縦の 1/4 が表現できません。
YUVabc の種類
よく見る表現として、YUV444 、YUV422 の２つがあります。
YUV444 の Y,Cb,Cr の並び
YUVabc と見立てると a, b, c の番号は以下のように対応します。
YUV422 の Y,Cb,Cr の並び
YUV422 の場合は Y に対して Cb, Cr を半分に間引きます。
間引く分の偶数番目の Cb, Cr はデータから省略できます。
色々な YUVabc
実際に表記を見たことのある YUVabc を列挙します。(他に実例あればご指摘下さい)
- YUV444 (再掲) : 間引かない
- YUV422 (再掲) : 横方向に 1/2 間引く。
- YUV440 : 縦方向に 1/2 間引く。
- YUV420 : 横方向に 1/2 、縦方向も 1/2 間引く。
- YUV411 : 横方向に 1/4 になるよう間引く。
- YUV410 : 横方向に 1/4 、縦方向は 1/2 間引く。(？)
と言いたい所ですが、実際には 4x4 として使われるようです。
まとめ
- YUVabc は横4pixel縦2pixel で考えて以下のようなパラメータ
- a は Y の横方向サンプル数で4固定
- b は横方向の間引き。Cb,Cr の横方向サンプル数で 4, 2, 1 のいずれか
- c は縦方向の間引き。次の行の Cb,Cr の横方向サンプル数で b と同じか 0 のどちらか
- YUV444 は全ピクセル Y,Cb,Cr をセットで持つ。画質を落としたくない場合はこれ
- YUV422 は Cb,Cr を横方向で 1/2 で間引く。JPEG や動画でよく使われる
- YUV410 は abc の法則から例外
参考
- https://en.wikipedia.org/wiki/Chroma_subsampling
- Chrome subsampling notation
- YUVのサンプリング種類
- Digital Color Coding