Video · Farba

Video: YCbCr, subsampling a bitová hĺbka

Prečo sa farba dá komprimovať viac než jas? Prečo má video 4:2:0? A prečo vznikajú „schody“ v oblohe? Všetko si vyskúšate na obraze. Obsah: 1 RGB → YCbCr · 2 Chroma subsampling · 3 Bitová hĺbka.

1 · RGB → YCbCr

Oko je citlivé hlavne na jas (Y), na farbu oveľa menej. Video preto ukladá Y (jas) a dva rozdielové kanály Cb (modrá−jas) a Cr (červená−jas). Vypnite farbu a ostane čiernobiely obraz; rozmažte farbu a skoro nič nevidno, rozmažte jas a obraz je zničený.

Pôvodný obraz
Zložený z vybraných kanálov
Y – jas
Cb – modrá vs. žltá
Cr – červená vs. zelenomodrá
Experiment: zhrubnutie kanálov (bloky k×k pixelov)
Jedna farba ako Y, Cb, Cr
Úloha: nastavte zhrubnutie farby na k = 8 a potom zhrubnutie jasu na k = 8. Ktoré je horšie? Prečo kodeky ukladajú farbu v nižšom rozlíšení?

2 · 4:4:4 → 4:2:2 → 4:2:0

Jas (Y) zostáva v plnom rozlíšení, farba (Cb, Cr) sa spriemeruje cez bloky pixelov. Najviac to vidno na ostrých farebných hranách a jemných čiarach. Kliknutím na obraz vyberiete miesto zväčšenia.

Výsledok (klikni pre výber výrezu)
Zväčšenie 8× – výsledok
Pôvodný obraz
Zväčšenie 8× – originál
Mriežka vzoriek (blok 4×2 pixely): ● = Y, ◆ = Cb+Cr
Úloha: zväčšite tenké červeno-modré pruhy a text. Pri ktorom režime farba „vyteká“ z hrany? Koľko % dát ušetríte pri 4:2:0?

3 · Bitová hĺbka

Koľko bitov má jeden kanál (R, G, B), toľko úrovní môže mať: 2bity. Málo úrovní = viditeľné schody (banding), najmä v plynulých prechodoch ako obloha. Dithering (jemný šum) schody zakryje.

Bitov na kanál:
Šedý prechod
Farebný prechod (západ slnka)
Tmavá obloha (malý rozsah jasu – banding je tu najviditeľnejší)
Úloha: nastavte 4 bity a pozrite sa na oblohu. Koľko schodov vidíte? Potom zapnite dithering. Prečo je 10-bitové video vhodnejšie na HDR a farebné korekcie?

Poznámka: tento web zobrazuje 8-bitovo, takže 10 bitov vyzerá rovnako ako 8; rozdiel ukážu až 10-bitové monitory a pri úpravách farieb.