Luminanz (Y)
Schwarzweißfernsehen stand an erster Stelle. Ein Schwarz-Weiß-Bild enthält nur Weiß, Schwarz und Graustufen. All diese Werte konnten (und können) allein durch Variation der Helligkeit erhalten werden.
Reines unverfälschtes Sonnenlicht ist weiß (oder zumindest weiß genug für unsere Zwecke). Wenn Licht nicht reflektiert wird (ein schwarzer Körper), ist das, was wir bekommen, schwarz. Durch Variieren der Lichtintensität erhalten wir verschiedene Grautöne. Denken Sie daran, Grau ist eine Wahrnehmung des menschlichen Gehirns.
In wissenschaftlicher Hinsicht wird die Helligkeit von Licht in Bezug auf die Leuchtdichte gemessen. Das Wort ‚Luminanz‘ wird von CIE direkt in Bezug auf das menschliche Sehen definiert. Es wird durch den Buchstaben Y dargestellt, soweit es sich um Video handelt.
Luma (Y‘)
Wie wir im Kapitel über Gamma gesehen haben, ist die Helligkeit für die Anzeige ‚verzerrt‘, ein Prozess, den wir Gammakompression nennen. Anstatt es Twisted Luminance zu nennen, beschlossen sie, die videocodierte Luminanz ‚Luma‘ zu nennen, dargestellt durch Y‘.
Wenn wir von den Luminanzwerten in Bezug auf Video sprechen, sprechen wir von Luma (Y‘). Wenn ein Videosignal als 4: 2: 2 oder was auch immer aus einem SDI-Port kommt, ist die korrekte Notation dafür Y’CbCr . Beachten Sie das Y mit einem Apostroph? Die Luminanz ist bereits ‚gammafiziert‘ oder wurde mit einem codierenden Gamma angewendet.
Aus diesem Kapitel über RGB wissen wir, dass, wenn Y das Kind von RGB ist, Y‘ von R’G’B‘ kommt.
Chrominanz (C)
Chrominanz ist die Farbinformation in einem Signal. Als das Farbfernsehen ankam, fanden sie einen Weg, es an Luma anzuheften, anstatt von vorne anzufangen, wie wir im Unterschied zwischen CIE XYZ und xyY gesehen haben. Daraus wissen wir, dass die beiden Farbdarstellungen Cb und Cr heißen.
Es bedeutet nicht, dass Grün vernachlässigt wird, wohlgemerkt. Von RGB erhalten Sie XYZ und von XYZ leiten Sie xyY ab, was zu Y’CbCr führt. So sieht es aus:
Das oberste ist das vollständige RGB-Bild. Wenn es in Y’CbCr aufgeteilt werden müsste, wäre Y‘ das zweite, Cb das dritte und Cr das vierte. Nehmen Sie nicht an, nur weil es ein ‚b‘ in Cb und ein ‚r‘ in Cr ist, bedeutet es blau oder rot – so als ob Sie nicht erwarten würden, dass ein Mann namens Mr. Red rot ist.
Chroma-Sampling und Sub-Sampling
Der Name des Spiels lautet ‚Bandbreite reduzieren‘. Luminanz wird Luma, die Bittiefe wird auf 8 reduziert, die Farbräume (Rec. 709, PAL, NTSC) werden auf die Hälfte oder weniger als die Hälfte der Reichweite des menschlichen Auges reduziert, Daten werden mit Kompressionsalgorithmen komprimiert und so weiter. Können wir es noch weiter komprimieren?
Sicher könnten wir. Ähnlich wie Stäbchen und Zapfen im Gehirn funktionieren, erkannten sie, dass sie Farben in Luminanz und Chrominanz aufteilen können – das ist richtig, unser Auge zeigt sowohl RGB- als auch Y’CbCr-Verhalten. Deshalb funktioniert es!
Durch eine verworrene Methode von Versuch und Irrtum und vielen Tests entdeckten sie, dass sie tatsächlich die Hälfte oder sogar drei Viertel der Farbinformationen wegwerfen konnten und die meisten Leute es nicht wissen würden. Menschen konsumieren auch jeden Tag künstliche Aromen.
Es funktioniert nicht in der Art und Weise, wie Daten komprimiert werden, und um wirklich zu verstehen, wie es funktioniert, müssen Sie lernen, was Sampling ist. Wenn nur Chrominanzinformationen (Farbe) aus analogen Daten (oder digitalen Daten) abgetastet werden, spricht man von Chroma-Sampling.
Wenn es nicht vollständig abgetastet wird (wie Kartoffelchips, die nicht den gesamten Beutel füllen), wird der Vorgang als Chroma-Sub-Sampling bezeichnet.
Es handelt sich um eine Art Komprimierung, die zum Zeitpunkt der Aufnahme in der Kamera oder später in der Verarbeitung angewendet werden kann. Subsampling ist das, was passiert, wenn Sie nicht 1: 1 abtasten, was bedeutet, dass Sie Daten wegwerfen. Das ist das Ziel, die Bandbreite zu reduzieren.
Das heute am weitesten verbreitete Modell ist das Y’Cbcr-Modell. Schauen Sie sich dieses Bild an:
Aus dem obigen Bild können Sie sehen, dass alle vier Farbfelder gleich aussehen, obwohl die linke Seite viel weniger Farbinformationen enthält als die rechte.
Ist Y’Cbcr ein Farbraum?
Y’Cbcr ist weder ein Farbraum noch ein striktes Farbmodell. Es ist nur ein Kodierungssystem. Sie werden feststellen, dass viele Leute all diese Begriffe verwechseln und Fragen stellen wie „Welchen Farbraum sollte ich verwenden, YUV, 444 oder RGB“? Das ist, als würde man fragen, welche Kuh ich füttern soll, die, die wie eine Kuh aussieht, die, die wie eine Kuh mit Hörnern aussieht, oder die gleiche Kuh, die ich aus einem anderen Blickwinkel betrachte?
Verrückt? Aber das passiert, wenn Sie sich nicht die Mühe machen, Ihre Begriffe zu verstehen.
Für hochauflösendes Fernsehen funktioniert es so:
- RGB ist das Farbmodell
- Rec. 709 ist die farbe raum
- Y’Cbcr ist die luma und chroma encoding system
- Die zahlen in Y’Cbcr sagt sie die art von luma und chroma probenahme verwendet
- 4:2:0 und 4: 2: 2 haben beide gleiche Luma-Werte, aber unterschiedliche Chroma-Werte
- 3:1:1 und 4: 2: 2 haben unterschiedliche Luma– und Chroma–Werte
Vergessen Sie nicht – Farbmodell, Farbraum, Farbcodierung – drei völlig verschiedene Dinge.