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YCBCR / RGB?4:2:0 / 4:4:4 ?到底是什麼來的 ?

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作者:BigLoser    访问次数:443    投票总数:0   
创建时间:2020-11-11 22:16:29   

4K 是指 3840 x 2160 解像度或 4096 x 2160 解像度,即解像度分別為 8,294,400 與 8,847,360。4K UHD BD 的解像度為 3840 x 2160,戲院播放的版本才是 4096 x 2160,所以,規格對你來說是否特別重要?見仁見智。踏入 BD 世代,電影軟件已經再沒有隔行掃描 (interlace) 這回事,全部屬於逐格重播,24p – 就是一秒鐘有多少格,60p – 也就是一秒鐘重播 60 格畫面,4K UHD BD 最高支援 60p。

 

▲圖片來源:維基百科

 

YCbCr 中,Luminance,指「光度」,即三原色 (紅、綠、藍) 相加;「C」即 Chrominance,指「色度」 ,即是把訊號壓縮成一速訊號來傳送。Cb 即藍與綠的色度,Cr 即紅與綠的色度 是另外兩個不同顏色分量的色度。

由於人眼對亮度特別敏感,反而對色彩份量、對顏色的位置與移動不及亮度敏感,再加上「影片」與「相片」不同,因為影片的影像不停轉換,能夠看到的瑕疵自然相對較少,影片是不停轉換中的影像,「相片」屬於定格影像,比較容易看到瑕疵;所以,工程師便可以為不停轉換中的「影片」設計一套運算方法把光與色拆開而能符合非常有限的頻寬要求。

從前,Y/Cb/Cr 是將訊號分開光、紅、藍三條訊號通道傳輸,即分三條線傳送,即所謂色差線。今天,YCbCr 對用家來說,變成了播放機內一個選項。

4:4:4、4:2:2 與 4:2:0 是 YCbCr 的取樣方法。YCbCr 4:4:4 即是無通道壓縮的全像傳送;YCbCr  4:2:2 即是把後面兩個通道的訊號抽掉一半,所以只需要 YCbCr 4:4:4 的三分之二頻寬;至於 4K UHD BD 所用的 4:2:0 方式更加複雜,被抽走藍與紅的色度更加多!

若然我們在市場上可以購買的影片儲存在一個硬碟內,那麼,4K、8K、24p、60p、4:4:4 、10bit、12bit 根本不是問題,問題是碟片容量始終有限,所以必須進行壓縮才能符合有限儲存空間的要求,所以 4K UHD 也只能做到 4:2:0 10bit 的訊號。

部分播放機或處理器會提供 4:4:4 升頻,到底,應該選 4:2:0 無添加 (運算插植)?4:2:2 輕微添加?還是 4:4:4 呢?事實上,有人主張無添加,也有人認為 4:4:4 較好看。看上圖 4:4:4 YUV 右下角的紅色方塊與 4:2:0 YUV 同一位置的鴨屎綠色方塊已經風馬牛不相及。

要知道,一張碟片被壓縮後的影像,包括光與色彩已經符合了出品的要求,要將 4:2:0 無偏差地演算為 4:4:4 幾乎是不可能的事,如何將鴨屎綠換成指定的紅呢?要準確,不僅要對色非常敏感,同時要是計算高手。當然,演算技術也有高手低手,有些情況可能會令你覺得 4:4:4 更加好看(非準確)。然而,要追求色準的話,只能追求出品時 4:2:0 所提供的準。

 

為什麼有些播放機與顯像裝置又提供 RGB 選項呢?‧ RGB 又是什麼格式呢?‧ 好了,到底應該選 YCbCr 還是 RGB 呢?

 

RGB 出現至今應用在電腦中,一直沿用由 0 – 255 級 8bit 灰階;而 YCbCr 主要應用於民用顯像設備上,即電視機與家用投影機之上。在我們與 Unify Color Anthony Lee 在調校上的實際經驗中,RGB 與 YCbCr 兩種不同格式目的是對應不同格式的輸入訊號。

簡言之,兩種格式中,RGB 與 YCbCr 4:4:4 的數據量與影像質素理論上是畫上等號。在 HDMI 及光碟的頻寛及儲存量限制下,則可以用 YCbCr 4:2:2/4:2:0 取樣方式來減低對頻寬或儲存量的要求。若然片源是完整的檔案,RGB 與  YCbCr 4:4:4 格式理論上應該沒有分別。

然而,4K UHD 的內容是 YCbCr 4:2:0 格式,要還原出準確的 YCbCr 4:2:2/4:4:4 或 RGB 根本是不可能的任務。從模式上,最理想是以 RGB 或 YCbCr 4:4:4 來欣賞 HDR 影像。但現實情況是,若然欣賞 4K UHD 時選擇 RGB 模式的話,會遠離色準的要求;在同樣格式下,以 YCbCr 4:2:0 轉換至 YCbCr 4:2:2/4:4:4 也是遠離色準的要求。

不過,這又牽涉到其他問題。在顯示設備中,在 HDMI 設定上提供 Limited 或 Full Range 等選項,亦有其他字眼,如 JVC DLA-X9900B 便用 Standard / Super White 及 Enhanced 去標示。理論上,Limited 是指在 16 – 235 級灰階 (IRE) 中,即暗位 15 或以下以全黑方式呈現,光位 235 以上以全白顯示;Full Range 是指能呈現 0 – 255 級灰階。舉例說,JVC 投影機的 Standard 是指能呈現 16 -235 級灰階(家用顯像工業標準),Super White 指能呈現 16 -255 級灰階,Enhanced 指能呈現 0- 255 級灰階。

 

小孩不笨,當然是選 Full Range 或 Enhanced 啦!那,為什麼又要提供其他選項呢?現實又是否這般完美呢?

 

這牽涉到顯示設備的實力,若然針對投影機,還關係到投影幕的能力問題。經常會出現的情況是,當你選 Full Range 或 Enhanced 時,光位是可以延伸並呈現出每一級的灰層次,包括 236-255;但暗位 (0-15) 的黑會變成灰色,怎樣也無法展現出純黑效果,即使是把伽碼項由所謂的標準 2.2 下調至 2.4,應該是純黑的位置,仍然會變成灰色,同時會影響光位與暗位的色溫準確度。若然在此情況下,有機會是選擇 Limited / Standard / Super White。原因是,既然無法兩存其美,倒不如追求接近完美的光位灰階層次與接近準確色溫,稍為犧牲 0-15 的灰階層次而取更深沉的黑,在視覺上更加吸引和好看。

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