iavoe

iavoe作者

经验分享·70天前

关于YCbCr色彩空间的科普

本文主要翻译自www.gadgetbench.com/colormatrixerrors

正如表达距离, 我们有英制单位和公制单位一样, 表达颜色我们有RGB 以及 YCbCr 两种制式. 其中, RGB 代表了由红绿蓝三色组成的所有颜色的集合. 而YCbCr 另一方面代表了由一个亮度值(黑白) 以及两个色度值所组成的画面.

所以,本文提到的YCbCr色彩空间和RGB色彩空间相似,但是是有区别的!

YCbCr格式有很多好处. 首先是相比黑白画面的竞争力. 然后是由于人眼视觉下,区分颜色的能力低于区分亮度. 于是, 将亮度和色度分离就可以通过压缩色度的信息节省很多带宽和储存的空间. 这种压缩过的色度分辨率就是所谓的4:4:4, 4:2:2, 4:2:0数值的意思.

YCbCr是通过DVD碟, 线路, 卫星或天线所传播的格式.也是所有模拟互联的编码标准. 数字互联 (比如HDMI) 就经常用来传输 YCbCr, 但也可以拿来传输RGB信号. RGB在另一方面是录像设备所看到, 以及显示设备所显示的颜色. 在录制到显示的某个节点, 图像一定会被转换成YCbCr, 然后是RGB信号.

YCbCr与RGB信号之间的互转是通过将RGB或YCbCr向量(具有大小和方向的数量)乘以一个可粗略称为色彩空间的3*3大小的矩阵实现的.

色彩空间的实际值来自于一个特定的视频中红,绿,蓝三色的派生. 分别来自于:
HD高清(也叫Rec. 709或BT.709).
以及SD标清(也叫Rec. 601或BT.601).

以HD标准储存的文件拥有比SD标清更宽的色域. 通常来说这样做是有益的, 比如视频能呈现出更多的颜色, 视频作者想表现的内容能更精准的在你面前表达.

不过在两种标准下, YCbCr的亮度值是根据以下比例从RGB生成:
Rec. 601 亮度’ = 0.299 红’ + 0.587 绿’ + 0.114 蓝’
Rec. 709 亮度’ = 0.2126 红’ + 0.7152 绿’ + 0.0722 蓝’
也就是说, 在同一个RGB图像下, 不同的标准会转换出两种不同的结果.

其实呢, 本来希望HD高清能带来更加宽广的色域, 但想吃和能吃得到还距离的远, 所以就将就着吧.

然而这种较宽的色域有一种涟漪效应. 这意味着用于将YCbCr与RGB之间互转的颜色空间在某些情况下一旦改变为HD高清格式,就将导致问题发生.

正确例子:

错误例子:

硬件故障:

其中最常见的问题出在DVD播放器. 这些本用于解码SD标清的机器是通过在电路板上安装缩放芯片来增大碟片上的分辨率的. 他们输出的信号是HD高清且同样会被显示器如此解读.

这意味着分辨率为720p或1080i的YCbCr信号会以HD高清格式的色彩空间转换为RGB. 然而, 很多播放器就这样将碟片上的SD YCbCr传过去了. 更罕见的 (我本人未遇见过)还有明写着SD标清输出的端口却是用的HD色彩空间编码.

另一种少见的问题出在显示设备上. 部分的显示设备没有根据输入信号使用正确的色彩空间. 这意味着SD标清的信号可能会被HD的色彩空间解读.再往小了说, 这意味着HD高清的信号可能会被SD的色彩空间所解读. 最终导致了和故障的DVD播放器一样的观看体验.

最后是一些能正常解析YcbCr信号, 但在转换为RGB时用错了色彩空间的情况.通常这对某些出错后一律套用SD色彩空间转换的播放器来说没关系.但自从出错后一律套用HD色彩空间转换的播放器的到来, 问题就出现了.

图像失真:

所以说, 以上的问题到底是指哪一方面呢? 首先就是最常见的将SD YcbCr当作HD YcbCr的值解析. 此问题也被称为 “green depression”. 问题出现会造成所有的颜色出现失真, 而绿色是其中最容易看出的颜色. 下图就是一个SD被作为HD解析的例子.

然后是另一种: HD被作为SD解析

当然, 我不敢保证你现在所使用的显示屏是否正常, 如果你不信任你的显示设备, 可以使用多个设备做对比, 在网络上搜索寻找HD和SD彩条视频和上图作对比, 下载较色软件或购买校色器. DVD播放器可以购买较色图案DVD等等方案.

视频较色:
目前最好的方法就是搜索视频, 电影的截图和正在播放的部分进行对比, 或者用视频编辑软件插入一段彩条的视频和上图作对比.如果一个视频文件被标注了错误的色彩格式, 那么无论用什么设备都会看到相同的图像. 关于更改视频的色彩空间可以在视频编辑软件以及AVS/VS中完成.

评论 4 立即评论
iavoe
iavoe 2楼·50.7天前

再放张大点的图...

iavoe
iavoe 3楼·50.7天前

啊, 被压缩了...
只能贴出来链接了...
http://www.w6rz.net/barsmatrix.jpg

iavoe
iavoe 4楼·50.7天前

如果你不确定是否能一眼看出错误, 试试下面这张图吧, 其中有一张是错误的哦~
http://avisynth.nl/images/thumb/Colorimetry.png/540px-Colorimetry.png

后发表评论