Chrominance และ Luminance

เนื่องจากความสามารถในการรับรู้สีของระบบประสาทการมองเห็นของมนุษย์มีน้อยกว่าความ สามารถในการรับรู้แสง ดังนั้น จึงสามารถกำหนดให้จำนวนบิทต่อจุดภาพของ Chrominance Component น้อยกว่าจำนวนบิทต่อจุดภาพของ luminance Component ได้ โดยกำหนดให้มีข้อมูล Chrominance Component เฉพาะในบางจุดภาพ วิธีการนี้เรียกว่า “Chroma Subsampling” ซึ่งมีอยู่หลายมาตรฐานด้วยกัน ขึ้นอยู่กับความต้องการความละเอียดของสี

ในภาพของดิจิตอลวิดีโอนั้นแต่ละจุดภาพ จะมีข้อมูลของสีอยู่ในรูปองค์ประกอบความเข้มของแสง (Luminance) และองค์ประกอบความเข้มของสี (Chrominance) อย่างไรก็ตามเราสามารถกําหนดให้ข้อมูลของส่วนประกอบความเข้มของสี มีความละเอียดน้อยกว่าส่วนประกอบความเข้มของแสงได้โดยกําหนดให้มีข้อมูล ส่วนประกอบความเข้มสีเฉพาะในบาง pixel ซึ่งแสดงอยู่ในรูปของ X:X:X (sampling formats) เช่น
4:4:4 เป็นรูปแบบเต็มของระบบสีนี้โดยจะสุ่มสัญญาณ(หรือเก็บข้อมูล) ทุก ๆ ค่าไว้ครบ 8 บิต จึงต้องเก็บข้อมูลทั้งหมด 24 บิต ต่อ 1 จุด

4:2:2 เป็นการสุ่มสัญญาณค่า Cb และ Cr ในอัตราครึ่งหนึ่งของค่า Y หรือ pixel เว้น pixel ในแนวตั้ง ซึ่งเก็บข้อมูลทั้งหมดโดยเฉลี่ย 16 บิตต่อ 1 จุด ดังรูป 4:1:1 เป็นการสุ่มสัญญาณค่า Cb และ Cr ในอัตรา 1 ต่อ 4 เทียบกับค่า Y หรือ pixel 1 pixelในแนวตั้ง (คอลัมน์แนวตั้ง) และเว้น 3 pixelในแนวตั้ง จึงเก็บข้อมูลทั้งหมดโดยเฉลี่ย 12 บิตต่อ 1 จุด ดังรูป
4:2:0 เป็นการสุ่มสัญญาณค่า Cb และ Cr ในอัตรา 1 ต่อ 4 เทียบกับค่า Y เช่นเดียวกับแบบ 4:1:1 ซึ่งค่า 2:0 ช่วงท้ายไม่ได้หมายความว่าไม่มีการเก็บค่า Cr แต่เพื่อบอกถึงความแตกต่างของวิธีการสุ่มค่าระหว่าง 2 แบบนี้ ตามปกติ 3 แบบข้างต้นจะใช้วิธีสุ่มค่า Cb, Cr พร้อมกับการสุ่มค่า Y ซึ่งในกรณีของ 4:1:1 จะทำให้อัตราการสุ่มตามแนวตั้งมากกว่าแนวนอนเป็นสัดส่วน 4:1:1 ภาพจะขาดความสมดุล

แต่ 4:2:0 จะใช้วิธีสุ่มค่าในอัตราครึ่งหนึ่งทั้งแนวตั้งและแนวนอน รวมทั้งใช้การเฉลี่ยสี (filtering) แบบ interpolate ระหว่าง 2 จุดหรือมากกว่าแทนที่จะใช้จุดเดียวกับการสุ่มค่า Y ทำให้ภาพที่ได้มีคุณภาพดีกว่า แต่ก็ต้องอาศัยความสามารถฮาร์ดแวร์มากกว่าด้วย นอกจากนี้ถ้าเป็นสัญญาณวิดีโอแบบ interlaced ก็จะต้องมีเทคนิคการคำนวณแตกต่างกันไปอีกด้วย