**샘플링 방식**은 영상과 이미지 데이터를 압축할 때 중요한 개념 중 하나로, 특히 **색차 서브샘플링(Chroma Subsampling)** 에서 자주 등장합니다. **4:4:4** 같은 표기는 색 정보를 어떻게 샘플링하고 압축하는지에 대한 규격을 나타냅니다. 이를 이해하기 위해 먼저 **RGB**와 **YUV** 색 공간에 대해 설명한 뒤, **샘플링 방식**과 **4:4:4, 4:2:2, 4:2:0** 등의 개념을 설명하겠습니다. ### 1. **색 공간 변환: RGB와 YUV** - **RGB**: 영상에서 기본적으로 사용하는 색상 모델로, **빨강(R), 초록(G), 파랑(B)** 의 세 가지 색으로 색상을 표현합니다. 대부분의 디지털 이미지는 RGB 형식으로 저장되지만, 동영상에서는 **YUV**라는 색 공간으로 변환하여 색 정보를 효율적으로 압축합니다. - **YUV**: 영상에서 사용하는 색 공간으로, **Y**는 밝기 정보(휘도, Luminance)를 나타내고, **U**와 **V**는 색상 정보(채도, Chrominance)를 나타냅니다. YUV는 **인간의 눈이 밝기 변화에는 민감하지만 색상 변화에는 덜 민감**하다는 원리를 이용합니다. 이를 통해 색상 정보를 줄이면서도, 시각적으로 큰 차이가 나지 않도록 데이터를 압축할 수 있습니다. ### 2. **색차 서브샘플링(Chroma Subsampling)** - **색차 서브샘플링**은 YUV 색 공간에서 **채도(색상) 정보를 줄이는 방식**입니다. 이를 통해 데이터를 더 효율적으로 압축할 수 있습니다. - **밝기(Y)** 정보는 고해상도로 유지하고, 상대적으로 덜 중요한 **색상 정보(U, V)** 를 줄이는 방식으로 동영상을 압축합니다. ### 3. **샘플링 방식의 표기법: 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0** 샘플링 방식은 **4:X:X**라는 형식으로 표기되며, 각 숫자는 특정 정보가 어떻게 샘플링되는지를 나타냅니다. 이를 통해 **밝기 정보**(Y)와 **색상 정보**(U, V)가 얼마나 압축되었는지를 알 수 있습니다. #### 4:4:4 (풀 샘플링) - **4:4:4**는 **밝기(Y)** 와 **색상 정보(U, V)** 가 모두 **풀 샘플링**된다는 의미입니다. 즉, **모든 픽셀에 대해 밝기와 색상 정보가 완전히 저장**됩니다. - 이 방식은 **RGB와 동일한 정보량**을 가지며, 색상 정보가 손실되지 않아 **최고의 화질**을 유지할 수 있습니다. 하지만, 데이터 양이 매우 크기 때문에 실용적인 압축 효율은 낮습니다. - 주로 **고품질 비디오 제작**이나 **프로페셔널 영상 작업**에서 사용됩니다. #### 4:2:2 (수평 반 샘플링) - **4:2:2**는 **수평 방향으로 색상 정보(U, V)를 절반**으로 줄이는 방식입니다. - 4: 밝기(Y) 정보는 수평으로 4픽셀마다 모두 저장됨. - 2: 색상 정보(U, V)는 2픽셀마다 저장됨. - 이 방식은 **수평 해상도에서 색상 정보가 절반으로 줄어들지만**, **밝기 정보는 그대로 유지**되므로 화질이 크게 저하되지 않습니다. - **TV 방송**, **프로페셔널 비디오 촬영** 등에서 많이 사용됩니다. #### 4:2:0 (수직, 수평 반 샘플링) - **4:2:0**은 **수평과 수직 방향 모두에서 색상 정보(U, V)를 절반으로 줄이는 방식**입니다. - 4: 밝기(Y) 정보는 수평으로 4픽셀마다 모두 저장됨. - 2: 색상 정보(U, V)는 수평으로 2픽셀마다 저장되지만, **다음 줄에서는 색상 정보가 샘플링되지 않음**. - 즉, **수직 해상도에서도 색상 정보가 절반으로 줄어듭니다**. - 이 방식은 **가장 일반적인 동영상 압축 포맷**으로 사용되며, **DVD, 블루레이**, **인터넷 스트리밍 서비스**에서 자주 사용됩니다. - **압축률이 매우 높아** 파일 크기를 크게 줄이지만, 색상 정보가 많이 손실되기 때문에 화질 저하가 발생할 수 있습니다. ### 4. **4:4:4와 4:2:2, 4:2:0 비교** | 샘플링 방식 | 밝기 정보 (Y) | 색상 정보 (U, V) | 용도 | 장점 | 단점 | |-------------|---------------|------------------|------|------|------| | **4:4:4** | 풀 샘플링 | 풀 샘플링 | 고품질 영상 | 색상 손실 없음 | 파일 크기 큼 | | **4:2:2** | 풀 샘플링 | 수평 방향 절반 | TV 방송, 비디오 촬영 | 색상 정보 절반 압축, 화질 양호 | 파일 크기 큼 | | **4:2:0** | 풀 샘플링 | 수평, 수직 절반 | 스트리밍, DVD, 블루레이 | 높은 압축률, 파일 크기 작음 | 색상 정보 손실 | ### 5. **왜 4:4:4가 중요한가?** - **4:4:4**는 **색상 정보가 전혀 손실되지 않기 때문에**, **프로페셔널 작업**에서 많이 사용됩니다. 예를 들어, **색보정**이나 **CG 작업**, **크로마키(녹색 배경 합성)** 작업을 할 때, 색상 정보가 손실되지 않아야 정확한 작업이 가능합니다. - **4:2:0**처럼 색상 정보가 줄어들면, 섬세한 작업에서 **색상 손실**로 인해 품질이 저하될 수 있습니다. 그래서 고품질의 **색상 정보**를 필요로 하는 경우 **4:4:4**가 선호됩니다. --- ### 결론 - **4:4:4**는 영상의 **밝기 정보와 색상 정보를 모두 풀 샘플링**하는 방식으로, **최고 품질**을 유지하지만 **데이터 크기**가 큽니다. - **4:2:2**는 색상 정보를 수평 방향으로 절반 줄여 화질과 파일 크기 사이에서 균형을 맞추며, **프로페셔널 비디오 촬영**에서 자주 사용됩니다. - **4:2:0**은 수평과 수직 방향에서 색상 정보를 절반으로 줄여 **일반적인 영상 압축**에 많이 사용되며, **압축률이 높고 파일 크기가 작지만** 색상 정보가 손실됩니다. 이처럼 샘플링 방식은 **영상의 용도**와 **요구되는 화질**에 따라 선택되며, 각각의 방식은 데이터 압축과 품질 사이에서 균형을 맞춥니다. --- ![[Pasted image 20241016082952.jpg]] 샘플링 단위는 4열 2행의 총 8픽셀이다.  4:4:4에서  - 맨 앞의 4는 고정값이다. 가로 4개의 픽셀이라는 의미. - 두번째 4는 첫번째 행의 숫자다. 만약 2가 되면 위 블럭에서는 **파란색 픽셀과 진보라 픽셀은 무시하고 노란색 픽셀**과 **연보라색 픽셀**을 이용해 서브샘플링한다. - 세번째 4는 두번째 행의 숫자다. 만약 2가 되면 위 블럭에서는 **붉은색 픽셀**과 **분홍색 픽셀**을 이용한다. 만약 0이라면 픽셀을 선택하지 않는다는 즉, 샘플링하지 않는다는 의미다. ![[Pasted image 20241016083026.jpg]] 출처: https://dprime.kr/g2/bbs/board.php?bo_table=dpinfo&wr_id=47998