Farbunterabtastung

Veröffentlicht: Donnerstag, 16. Februar 2012 18:09
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Bei der verlustbehafteten Bildkompression werden gezielt Informationen entfernt, für welche der menschliche Wahrnehmungsapparat unempfindlich ist. Dies führt zu unmittelbarer Datenreduktion und verringert das Volumen der zu kodierenden Werte. Eine gängige Technik ist die Farbunterabtastung im in beinahe allen modernen Video-Codecs und Bild-Standards eingesetzten Farbraum YCrCb (siehe Abbildung unten).

 

Farbunterabtastung als zusätzlicher verlustbehafteter Schritt zur Datenreduktion ist z.B. im YcrCb Farbraum möglich.Da feine örtliche Farbunterschiede vom menschlichen Auge nur schwer wahrgenommen werden, kann die Auflösung der Chrominanzanteile Cr und Cb reduziert werden ohne dass sich ein merklicher Qualitätsunterschied ergibt. JPEG Encoder z.B. reduzieren die Auflösung der Komponenten Cr und Cb typischerweise auf die Hälfte oder ein Viertel ihrer ursprünglichen Größe, ohne dass dies wahrgenommen wird.

Es existieren verschiedene Formen der Farbunterabtastung. Üblicherweise wird zur Beschreibung einer Farbunterabtastung eine Notation mit drei durch Doppelpunkte getrennte Zahlen verwendet: A:B:C. Die Zahlen A, B und C haben folgende Bedeutung:

Während im RGB-Farbraum der Informationsgehalt eines Bildes über drei Farbanteile annähernd gleichverteilt ist, ist im YCbCr Farbraum ein Großteil des Informationsgehalts im Luminanzanteil konzentriert. Dieser Umstand für sich genommen bringt noch keine Einsparungen, der Vorteil der Farbraumkonversion besteht im größeren Potential zur Irrelevanzreduktion. Das menschliche Auge kann feine örtliche Farbunterschiede in natürlichen Bildern nur schwer wahrnehmen, daher kann man die Auflösung der Chrominanzanteile verringern, ohne dass es auffallen würde. Bei der Dekompression müssen die Farbanteile durch Interpolation wieder auf ihre ursprünglich Größe gestreckt werden.

Der Vorgang des Verringerns der Chrominanzenauflösungen wird auch Farbunterabtastung genannt. In der Praxis genutzte Arten der Farbunterabtastung sind die 4:2:0 Unterabtastung, bei der Cb und Cr vertikal und horizontal auf jeweils die Hälfte der ursprünglichen Größe reduziert werden (siehe obere Abbildung), und die 4:2:2 Unterabtastung, bei der Cb und Cr nur horizontal auf die Hälfte ihrer ursprünglichen Größe reduziert werden (siehe untere Abbildung). Eine weitere Form der Farbunterabtastung, die 4:4:4 Unterabtastung, ist eigentlich gar keine Farbunterabtastung, da sie die Chrominanzanteile bei ihrer ursprünglichen Auflösung belässt und keine Änderungen vornimmt.