カラーサンプリング

概要

カラーサンプリング（ドイツ語ではファーバブタスタストゥング、ファーバブタストゥングとも呼ばれる）とは、デジタルカメラやコーデックが、輝度情報に対して画像の色の情報をどのようにサンプリングし、保存するかを指します。ピクセルごとに完全なRGB値を保存する代わりに、信号はルマコンポーネント（Y'、輝度）と2つのクロマコンポーネント（CbおよびCr、色差）に分解されます。その後、クロマ解像度を下げても、画像印象に大きな影響はありません。

その理由は人間の知覚にあります。目は、細かい色の違いよりも、細かい輝度の違いをはるかに正確に認識します。色の解像度を下げると、データレートと帯域幅が節約され、知覚されるシャープネスはほとんど維持されます。

比率表記

カラーサンプリングは、幅4ピクセル、高さ2ピクセルの仮想ブロックを参照するJ:a:b形式の比率で表されます。

• J – ルマ信号の水平基準幅（通常は4）
• a – ブロックの最初の行におけるクロマサンプリング（Cb、Cr）の数
• b – 最初の行と2番目の行の間で変化するクロマサンプリングの数。bがaと同じ場合、2番目の行は独立してサンプリングされます。bが0の場合、最初の行からの変化はなく、クロマ値は垂直方向に共有されます（繰り返されます）。

最初の数字は常に完全なルマ解像度を表します。続く数字が小さいほど、色情報はより強く削減されます。

一般的なサンプリングスキーム

4:2:0の場合、3番目の数字がちょうど0になるのは、2つの行の間でクロマサンプリングが変化しないためです。色値は垂直方向にまとめられ、クロマ解像度は水平・垂直ともに半分になります。一方、4:2:2では、各行が個別にサンプリングされるため、垂直クロマ解像度は完全に維持されます。

セットおよびポストプロダクションでの使用

実際には、カラーサンプリングが、ポストプロダクションで素材がどれだけの柔軟性を持つかを決定します。グリーンバックやキーイング作業、および複雑なカラーグレーディングには、シャープな色境界線とクリーンなカットアウトエッジが維持されるため、高いクロマ解像度が重要です。そのため、プロフェッショナルな記録の最低基準として4:2:2が考慮されており、映画パイプラインでの最高の画質には4:4:4（しばしばRGBとして）が使用されます。

4:2:0や4:1:1のような大幅に削減されたスキームは、主にコンシューマーに近いフォーマットや、高度に圧縮された配信コーデックで見られます。これらは再生には十分ですが、色境界線がギザギザになる可能性があるため、キーイングや集中的なカラーコレクションを困難にします。