Aperçu
L'échantillonnage de couleur (en allemand également Farbabtastung ou Chroma-Subsampling) désigne le procédé par lequel les caméras numériques et les codecs échantillonnent et stockent les informations de couleur d'une image par rapport aux informations de luminosité. Au lieu de sauvegarder des valeurs RVB complètes pour chaque pixel, le signal est décomposé en une composante de luminance (Y', luminosité) et deux composantes de chrominance (Cb et Cr, différences de couleur). La résolution de chrominance peut ensuite être réduite sans que l'impression de l'image n'en souffre considérablement.
La raison en est la perception humaine : l'œil perçoit les différences fines de luminosité de manière nettement plus précise que les différences fines de couleur. En réduisant la résolution de couleur, on économise du débit de données et de la bande passante – la netteté perçue est largement conservée.
La notation du rapport
L'échantillonnage de couleur est indiqué par un rapport au format J:a:b, qui se réfère à un bloc imaginaire de 4 pixels de largeur et 2 pixels de hauteur :
- J – largeur de référence horizontale du signal de luminance (généralement 4)
- a – nombre d'échantillons de chrominance (Cb, Cr) dans la première ligne du bloc
- b – nombre d'échantillons de chrominance qui changent entre la première et la deuxième ligne. Si b est égal à a, la deuxième ligne est échantillonnée indépendamment ; si b est égal à 0, il n'y a pas de changement par rapport à la première ligne – les valeurs de chrominance sont divisées verticalement (répétées).
Le premier chiffre indique toujours la résolution complète de la luminance. Plus les chiffres suivants sont petits, plus l'information de couleur est réduite.
Schémas d'échantillonnage courants
| Schéma | Résolution de chrominance | Utilisation typique |
|---|
| 4:4:4 | Résolution complète, pas de sous-échantillonnage | Post-production haut de gamme, cinéma, flux de travail RVB |
| 4:2:2 | Résolution horizontale de chrominance divisée par deux | Broadcast professionnel, Digital Betacam, DVCPRO HD, ProRes |
| 4:2:0 | Résolution divisée par quatre (horizontalement et verticalement divisée par deux) | H.264/MPEG-2, Blu-ray, HDV, JPEG |
| 4:1:1 | Résolution horizontale de chrominance divisée par quatre | NTSC DV/DVCAM, DVCPRO |
Dans le cas de 4:2:0, le troisième chiffre est précisément 0 parce que l'échantillonnage de chrominance ne change pas entre les deux lignes : les valeurs de couleur sont regroupées verticalement, de sorte que la résolution de chrominance est divisée par deux horizontalement et verticalement. Dans le cas de 4:2:2, en revanche, chaque ligne est échantillonnée séparément, c'est pourquoi la résolution verticale de chrominance est entièrement conservée.
Utilisation sur le plateau et en post-production
En pratique, l'échantillonnage de couleur détermine la marge de manœuvre qu'offre un matériau en post-production. Pour les travaux d'écran vert et de détourage (keying) ainsi que pour le color grading complexe, une résolution de chrominance élevée est importante, car les contours de couleur nets et les découpes propres sont conservés. C'est pourquoi 4:2:2 est considéré comme le minimum requis pour l'enregistrement professionnel, tandis que 4:4:4 (souvent sous forme de RVB) est utilisé pour une qualité d'image maximale dans les pipelines de production cinématographique.
Les schémas fortement réduits comme 4:2:0 ou 4:1:1 se retrouvent principalement dans les formats proches du consommateur et dans les codecs de livraison fortement compressés. Ils sont suffisants pour la lecture, mais rendent le détourage et la correction des couleurs intensive plus difficiles, car les contours de couleur peuvent s'effilocher.