解鎖視頻頻寬：探索圖元、顏色分量、色度子採樣和 Bit Depth 用於精確定位
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每像素比特 （bpp） 概念
數字圖像中的每個顏色圖元都是通過三種原色的某種組合創建的：紅色、綠色和藍色。每種原色通常稱為「顏色通道」或「顏色分量」 ，並具有由其指定的強度值範圍 bit depth.這 bit depth 對於每種原色，稱為“每通道位數”，通常範圍為8至16位。每圖元位數“（bpp）是指”每個顏色通道的位數“的總和，即對圖元的顏色信息進行編碼所需的總位數。
未壓縮的 RGB 圖像，具有 bit depth 每種顏色 8 位將具有 24 bpp 或每圖元 24 位（紅色為 8 位，綠色為 8 位，藍色為 8 位）
RGB，顏色信號的基礎
可以組合不同強度的原色來創建所有其他顏色。RGB（紅色，綠色藍色）格式建議將像素的信息分為3個值：一個用於編碼紅色強度，另一個用於綠色，最後一個用於藍色。RGB 影片流中的每個圖像實際上是 3 個子圖像的總和，螢幕上的每個圖元由 3 個子圖元組成。
因此，該面板同時顯示紅色，綠色和藍色圖像，人眼將其解釋為充滿色彩的圖像。通過調整每個子圖元的強度，可以再現大量的RGB顏色調色板。
YCbCr，分離亮度和色度的信號
隨著彩色電視的出現，有必要在單個信號中將色度（顏色）資訊添加到歷史亮度（黑白）信號中。
YCbCr 將影像拆分為 3 個元件：
• Y = 黑白影像（亮度）
• U / Cb = 藍色 / 綠色影像（由 Y - 藍色獲得的色度）
• V / Cr = 黃色 / 紅色影像（通過 Y - 紅色獲得色度）
在數位世界中，可逆 （RCT） 或不可逆 （ICT） 顏色轉換可用於將 RGB 影像轉換為 YCbCr 顏色格式，反之亦然。
色度子採樣以減少頻寬
大多數視頻信號將亮度與色度分開。已經確定，人眼對黑白（亮度）比顏色（色度）更敏感。為了節省頻寬，為什麼不減少顏色資訊，因為大部分信息都會丟失給觀眾？
最終圖像的每個像素實際上是由 3 個元件重建的：Y、Cb 和 Cr.色度子採樣包括降低 Cb 和 Cr 顏色分量的解析度， 而不引入實際壓縮。 由於亮度（Y）保持不變，並且是人眼捕獲的主要資訊，因此在自然內容上的結果可能非常令人印象深刻。通常不可能看到子採樣圖像與原始圖像之間的差異，前提是使用合適的下採樣格式。
採樣結構由 8 像素 （4x2） 矩陣上的 3 個數字定義。第一個數位是指每行亮度樣本的數量（Y），第二個數位是第一行圖元上的色度樣本數（Cb / Cr），第三個數位是第二行圖元上的色度樣本數（Cb / Cr）。
4：4：4 格式 對應於一個 raw 格式，無壓縮、子採樣或質量損失。最終圖像的每個圖元都是由Y亮度圖元，Cb色度圖元和Cr色度圖元生成的 - RGB情況下為紅色圖元，綠色圖元和藍色圖元。在這種配置中，RGB 或 YCbCr 信號之間沒有區別。這種配置用於ProAV，計算機顯示器，也用於電影的專業領域。非常高的頻寬意味著巨大的成本。
使用 4：2：2 格式，色度的水準解析度減半，換句話說，兩個像素的最終渲染將使用相同的 Cb 顏色（Cr顏色相同）。由於輸送量降低了 33%，並且肉眼看不見差異，這種格式是電視界的首選格式。
4：2：0 格式是用於公眾的子採樣：電視節目、電影、視頻遊戲、視頻流......在這種情況下，彩色圖像（Cb 和 Cr）看到它們的水準和垂直解析度除以 2。
與 50：4：4 相比，這裡的頻寬減少了 4%。由於人眼對光比對顏色更敏感，因此即使在 4：2：0 下，視覺品質仍然非常出色。
色度子採樣意味著例如，從 4：4：4 格式切換到 4：2：2 格式，這將具有減少每圖元位數 （bpp） 的效果，而無需實際壓縮它。 換句話說，4：4：4 格式意味著 24 bpp（3 色 x 8 位），而等效的 4：2：2 格式只需要 16 bpp（2 色 x 8 位）。
如何計算每秒兆比特 （Mbps） ？我有多少比特/像素 （bpp） ？我的視頻比特率是多少？
Mbps = 解析度（以像素為單位）x 每秒幀數）x bpp
讓我們舉幾個例子來更好地瞭解我們如何計算視頻流的大小：
例 ： 4K@24fps 444 8 位未壓縮
解析度 ： 4K = 3840 x 2160 = 8 294 400 像素
帶消隱解析度 ：4K = 4400 x 2250 = 9 900 000像素
每秒幀數 （fps） ： 24
格式 ： 444 8 位 = 24 bpp （3色 x 8 位 = 8+8+8）
9，900，000 像素 x 24 fps x 24 bpp = 5 702 400 000 bps = 5 702 Mbps = 5，7Gbps
例 ： 4K@60fps 444 8位未壓縮
解析度 ： 4K = 3840 x 2160 = 8 294 400 像素
帶消隱解析度 ：4K = 4400 x 2250 = 9 900 000像素
每秒幀數 （fps） ： 60
格式 ： 444 8 位 = 24 bpp （3色 x 8 位 = 8+8+8）
9，900，000 像素 x 60 fps x 24 bpp= 14 256 000 000 bps= 14 256 Mbps =14，2Gbps
例 ： 全HD@24 fps 444 8位未壓縮
解析度 ： 全高清 =1920 x 1080 = 2 073 600 像素
帶消隱的解析度 ： FHD = 2200 x 1125 = 2 475 000 像素
每秒幀數 （fps） ： 24
格式 ： 444 8 位 = 24 bpp （3色 x 8 位 = 8+8+8）
2，475，000 像素 x 24 fps x 24 bpp = 1 425 600 000 bps = 1 425 Mbps = 1，4Gbps
例 ： 4K@60fps 422 8位未壓縮
解析度 ： 4K = 3840 x 2160 = 8 294 400 像素
帶消隱解析度 ： 4K = 4400 x 2 250 = 9 900， 000 像素
每秒幀數 （fps） ： 60
格式 ： 422 8 位 = 16 bpp（3 種顏色，4：2：2 子採樣 = 8 位 + 4 位 +4 位）
9，900，000 像素 x 60 fps x 16 bpp = 9 504 000 000 = 9 504 Mbps = 9 ，5Gbps
我們可以在這裡看到，通過從 4K60-4：4：4 格式變為 4K60-4：2：2 格式，Mbps 降低了（約 33%），這要歸功於子採樣。未應用壓縮演算法。
由於壓縮而減少「bpp」！
共享數據（尤其是視頻）的數量已大大增加。我們正在從標清、高清到 4K 再到 8K 發展，並且不斷發展：更高的幀速率、更高的解析度、更高的精度和更高的動態範圍 （HDR） 意味著網路上傳輸的數據量將大幅增加。
壓縮技術有助於使用現有設備和基礎設施在有限的頻寬內管理更多圖元、更高品質。
舉個簡單的例子：標準 CAT5E 乙太網電纜可以輕鬆傳輸 1Gbps。 但未壓縮的視頻在 10K 中通常達到 16 到 16 Gbps。 高清流 （720p） 可以在 CAT5E 上傳輸，但只要需要傳輸 4K， 壓縮 是必需的！ intoPIX 編解碼器是在 1Gbps 以下輕鬆傳輸 4K 而不會造成任何延遲和質量損失的最佳方式：將 bpp 降低到 1.5 會使 4K 低於 1Gbps，速度為 746 Mbps。
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