Laboratoire de sous-échantillonnage de la chrominance

La vision humaine résout le détail de luminosité plus finement que le détail de couleur, donc les codecs conservent la pleine résolution de luminance (Y) et partagent les échantillons de chrominance (Cb/Cr) entre pixels voisins. Le 4:4:4 stocke le détail de couleur complet, le 4:2:2 divise par deux la résolution de chrominance horizontale, et le 4:2:0 la divise par deux à la fois horizontalement et verticalement. L'économie de bande passante est réelle : le 4:2:0 utilise environ la moitié des données brutes du 4:4:4, mais un texte coloré net et des motifs de couleurs alternés révèlent la perte en premier.

Le rapport est une recette pour un bloc de 4 pixels de large sur 2 lignes de haut. Le premier nombre (4) est la largeur du bloc, le deuxième compte les échantillons de couleur de la ligne du haut, le troisième combien changent sur la ligne du bas. Ainsi 4:2:2 prend 2 échantillons de couleur par ligne, tandis que 4:2:0 en prend 2 sur la ligne du haut et les réutilise en dessous (0 nouveau), partageant une couleur sur un carré de 2×2. La luma est toujours échantillonnée à chaque pixel.

Le sous-échantillonnage de la chrominance n'est pas une invention numérique. Au lancement de la télévision couleur NTSC en 1953, les ingénieurs ont accordé environ 4.2 MHz de bande passante au signal de luminance, mais ont comprimé les deux canaux de couleur dans à peu près 1.3 MHz et 0.5 MHz — l'étroit canal « Q » exploitait la très faible résolution de l'œil pour les détails de couleur bleu-violet. La télévision couleur analogique jetait discrètement de la résolution chromatique des décennies avant que JPEG ou H.264 ne formalisent l'idée.