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[模式 A：2×2 网格子采样（最常用）](#模式 A：2×2 网格子采样（最常用）)
[模式 B：行 2:1 子采样（行方向降采样）](#模式 B：行 2:1 子采样（行方向降采样）)
[模式 C：4:1 固定子采样（WDR 常用）](#模式 C：4:1 固定子采样（WDR 常用）)
[Step 1：块输入](#Step 1：块输入)
[Step 2：生成子采样基图](#Step 2：生成子采样基图)
[Step 3：基图压缩（可选）](#Step 3：基图压缩（可选）)
[Step 4：基图上采样插值（生成预测图）](#Step 4：基图上采样插值（生成预测图）)
[Step 5：残差计算](#Step 5：残差计算)
[Step 6：残差轻量化压缩](#Step 6：残差轻量化压缩)
[Step 7：写入 DDR](#Step 7：写入 DDR)
[Step 1：坐标 → 块定位](#Step 1：坐标 → 块定位)
[Step 2：读取块头 + 基图 + 残差](#Step 2：读取块头 + 基图 + 残差)
[Step 3：基图上采样 → 预测值 Pred (x,y)](#Step 3：基图上采样 → 预测值 Pred (x,y))
[Step 4：恢复原始像素](#Step 4：恢复原始像素)
[Step 5：送给 ISP/3DNR/WDR](#Step 5：送给 ISP/3DNR/WDR)
[1. 块独立](#1. 块独立)
[2. 硬件极简单](#2. 硬件极简单)
[5. 带宽可预算](#5. 带宽可预算)
[3. 固定延迟](#3. 固定延迟)
[4. 无块效应](#4. 无块效应)
[5. 带宽可预算](#5. 带宽可预算)
[6. 近无损](#6. 近无损)
[1. WDR 多曝光帧压缩（海思 / 安霸 / 联咏 大量使用）](#1. WDR 多曝光帧压缩（海思 / 安霸 / 联咏 大量使用）)
[2. 电子防抖参考帧](#2. 电子防抖参考帧)
[3. Y 通道轻量缓存压缩](#3. Y 通道轻量缓存压缩)
[4. RAW 域预压缩（Bayer 帧）](#4. RAW 域预压缩（Bayer 帧）)
[九、与自适应位宽 ABD 的区别](#九、与自适应位宽 ABD 的区别)
「子采样残差压缩（Subsampled Residual Compression）」的完整、可工程落地、可用于芯片设计 的原理说明。它属于帧缓存专用轻量压缩（FBC） ，不是通用视频编码，核心特点：块独立、支持随机访问、硬件极简单、延迟固定、无跨块依赖。
一、总体思想
用低分辨率子采样图做 "粗预测"，原图与预测图的残差能量大幅降低，再用更低位宽存储残差，从而实现压缩。
预测越准 → 残差越小 → 残差可用更少 bit 存储 → 压缩比越高。
它是WDR 多帧、防抖参考帧、Y 缓存、RAW 域缓存里最常用的轻量压缩之一。
二、核心结构
子采样残差压缩由三部分固定构成：
- 子采样基图生成（低分辨率预测层）
- 预测重建（上采样插值）
- 残差计算 + 轻量残差压缩
存储格式固定为：基图（低分辨率） + 残差（高位图）
读取时：像素 = 插值基图 + 残差
三、标准子采样模式（工业量产常用）
ISP 里不会用复杂采样，只使用以下三种硬件最简模式：
模式 A：2×2 网格子采样（最常用）
- 每 2×2 像素保留 1 个作为基图像素
- 基图尺寸 = 原图 1/4
- 硬件最简单：直接抽取，无需滤波
plaintext
P00 P01 P02 P03
P10 P11 P12 P13 → 基图取 P00, P02, P20, P22
P20 P21 P22 P23模式 B：行 2:1 子采样（行方向降采样）
- 每行保留 1/2 像素
- 适合行流水线 ISP
模式 C：4:1 固定子采样（WDR 常用）
不使用熵编码（无 CABAC/CAVLC），保证随机访问。
Step 7：写入 DDR
存储格式：
plaintext
[块头][基图压缩数据][残差压缩数据]块头通常 8~16bit：
五、解压流程（支持随机访问）
任何 (x,y) 都能单独读取，不需要解码整帧：
Step 1：坐标 → 块定位
tile_x = x / 16
tile_y = y / 16- 用于长 / 短曝光帧残差压缩
- 基图 = 短曝光帧下采样
四、完整压缩流程（逐步骤工程化）
以 16×16 块、2×2 子采样为例：
Step 1：块输入
读取 16×16 图像块（Y 或 RAW）。
Step 2：生成子采样基图
对 16×16 块做 2×2 抽取 ，得到 8×8 基图。
plaintext
base(x/2, y/2) = img(x, y)不做滤波、不做平滑，纯抽取，保证硬件最小。
Step 3：基图压缩（可选）
基图本身可以再做一次轻量压缩：
- 固定位宽（6/8bit）
- 或简单自适应位宽基图压缩率通常 1.2~1.5×。
Step 4：基图上采样插值（生成预测图）
将 8×8 基图恢复为 16×16 预测图 Pred。
工业级只使用两种硬件最简插值：
（1）最近邻插值（最常用）
plaintext
Pred(x,y) = base(x//2, y//2)纯路由选择，0 逻辑、0 延迟。
（2）简单双线性（高阶一点）
plaintext
Pred = (P0 + P1 + P2 + P3) / 4仅加法 + 移位，无乘法。
Step 5：残差计算
plaintext
Res(x,y) = Orig(x,y) − Pred(x,y)因为 Pred 是 "粗预测"，残差动态范围大幅缩小 ，通常从 0~255 → 0~15 或 0~31。
Step 6：残差轻量化压缩
残差已经很小，因此使用极轻量压缩：
-
常用策略（工业标准）：
-
固定 4bit 存储（最常见）
-
或固定 6bit
-
或简单 2/4/8bit 三档自适应位宽
-
子采样模式
-
基图位宽
-
残差位宽
-
bypass 标志
Step 2：读取块头 + 基图 + 残差
Step 3：基图上采样 → 预测值 Pred (x,y)
Step 4：恢复原始像素
plaintext
Orig(x,y) = Pred(x,y) + Res(x,y)Step 5：送给 ISP/3DNR/WDR
完全块独立，无跨块依赖，随机访问零开销。
六、关键特性（工业级必须满足）
1. 块独立
任何块压缩 / 解压不依赖其他块，支持随机读写。
2. 硬件极简单
只有：抽取器、插值器、加法器、移位器 无树形运算、无复杂统计 面积 < 1.5k GE
因为预测是低分辨率平滑基图，残差连续，不会出现强块效应。
5. 带宽可预算
3. 固定延迟
压缩：3~4 拍解压：2~3 拍流水线可无缝插入 ISP。
4. 无块效应
5. 带宽可预算
残差固定位宽 → 块最大长度固定 → DDR 带宽可精确预算。
6. 近无损
残差足够保存细节，误差 ≤ 1 LSB。
七、压缩比范围（量产真实值）
Y 通道：1.5 ~ 2.2× WDR 多帧：1.6 ~ 2.5×
比 ABD 低，但面积小 40%~60%。
2. 电子防抖参考帧
3. Y 通道轻量缓存压缩
4. RAW 域预压缩（Bayer 帧）
-
-
RAW 域：1.4 ~ 2.0×
-
比 ABD 低，但面积小 40%~60%。
八、典型应用场景（真正工业在用）
1. WDR 多曝光帧压缩（海思 / 安霸 / 联咏 大量使用）
-
长曝光帧作为主帧
-
短曝光帧做子采样基图
-
残差用 4~6bit 存储大幅减少 WDR 多帧 DDR 占用。
-
- 参考帧用子采样基图 + 残差
- 支持随机读取偏移区域
- 不压缩 UV
- Y 使用 2×2 子采样残差
- 内存节省～50%
- 在 ISP 前端压缩 RAW
- 降低 DPC/DEMOSAIC 带宽压力
九、与自适应位宽 ABD 的区别
| 项目 | 子采样残差压缩 | 自适应位宽 ABD |
|---|---|---|
| 预测方式 | 子采样插值 | DPCM 空间预测 |
| 硬件面积 | 极小 | 中等 |
| 延迟 | 更低 | 中等 |
| 压缩比 | 1.5~2.2× | 2.0~3.5× |
| 随机访问 | 支持 | 支持 |
| 适用场景 | WDR、防抖、低成本 | 高端 3DNR、ADAS |
| 复杂度 | 低 | 中高 |