Лума (видео)

На видео лума ( $Y'$ ) представляет яркость изображения («черно-белая» или ахроматическая часть изображения). ^[1]^[2]^[3]^[4] Яркость обычно сочетается с цветностью . ^[3]^[4] Яркость представляет собой ахроматическое изображение, а компоненты цветности представляют информацию о цвете . Преобразование источников R'G'B' (например, выходного сигнала камеры с тремя ПЗС-матрицами ) в яркость и цветность позволяет осуществлять субдискретизацию цветности : поскольку человеческое зрение имеет более точную пространственную чувствительность к различиям яркости («черно-белое»), чем хроматические различия, видеосистемы могут хранить и передавать хроматическую информацию с более низким разрешением, оптимизируя воспринимаемые детали в определенной полосе пропускания. ^[3]

Яркость в зависимости от относительной яркости

255, 147, 255	255, 170, 170	211, 211, 0
192, 192, 255	200, 200, 200	122, 244, 0
0, 235, 235	0, 250, 125	0, 255, 0
Значения RGB образцов цветов с той же относительной яркостью, что и самый светлый основной цвет (зеленый), с использованием исходных основных цветов NTSC (1953 г.) для ' ( гамма-коррекция ) = 2,2.

255, 203, 255	255, 208, 208	227, 227,0
216, 216, 255	219, 219, 219	124, 248, 0
0, 244, 244	0, 252, 126	0, 255, 0
Значения RGB примеров цветов с той же относительной яркостью, что и самый светлый основной цвет (зеленый), с использованием BT. 709 праймериз для '( гамма-коррекция ) = 2,2

Яркость — это взвешенная сумма гамма-сжатых компонентов R’G’B’ цветного видео — штриховые символы ’ обозначают гамма-сжатие . Это слово было предложено, чтобы предотвратить путаницу между яркостью, реализованной в видеотехнике, и относительной яркостью , используемой в науке о цвете (т. е. согласно определению CIE ). Относительная яркость формируется как взвешенная сумма линейных составляющих RGB, а не гамма-сжатых. Несмотря на это, яркость иногда ошибочно называют яркостью. ^[2] SMPTE EG 28 рекомендует использовать символ $Y'$ для обозначения яркости и символа $Y$ для обозначения относительной яркости. ^[1]

Использование относительной яркости

Хотя яркость встречается чаще, относительная яркость иногда используется в видеотехнике, когда речь идет о яркости монитора. В формуле, используемой для расчета относительной яркости, используются коэффициенты, основанные на функциях согласования цветов CIE и соответствующих стандартных цветностях красного, зеленого и синего (например, исходные основные цвета NTSC , SMPTE C или Rec. 709 ).

Для Рек. 709 (и sRGB ) основных цветов, линейная комбинация, основанная на чисто колориметрических соображениях и определении относительной яркости:

Y=0.2126R+0.7152G+0.0722B

Формула, используемая для расчета яркости в Rec. Спецификация 709 произвольно также использует эти же коэффициенты, но с гамма-сжатыми компонентами:

Y'=0.2126R'+0.7152G'+0.0722B',

где штрих ′ обозначает гамма-сжатие .

Рек. 601 яркости по сравнению с Rec. 709 коэффициентов яркости

158, 0, 79	165, 0, 0	140, 70, 0
142, 0, 142	95, 95, 95	100, 100, 0
104, 0, 208		58, 116, 0
0, 0, 255		0, 119, 0
0,91,182	0, 112, 112	0, 118, 59
Значения RGB образцов цветов с той же относительной яркостью, что и самый темный основной цвет (синий), с использованием исходных основных цветов NTSC (1953) для гамма-коррекции, равных 2,2.

152, 0, 76	156, 0, 0	122, 61, 0
137, 0, 137	77, 77, 77	80, 80, 0
102, 0, 204		44, 88, 0
0, 0, 255		0, 90, 0
0, 76, 152	0, 86, 86	0, 90, 45
Значения RGB примеров цветов с той же относительной яркостью, что и самый темный основной цвет (синий), с использованием BT. 709 праймериз для гамма-коррекции, равной 2,2.

Для цифровых форматов, соответствующих CCIR 601 (т.е. большинства форматов цифровой стандартной четкости), яркость рассчитывается по следующей формуле:

Y'_{\text{601}}=0.299R'+0.587G'+0.114B'

Форматы, соответствующие ITU-R Рекомендации BT. 709 (т.е. большинство цифровых форматов высокой четкости) используют другую формулу:

Y'_{\text{709}}=0.2126R'+0.7152G'+0.0722B'

Современные системы HDTV используют коэффициенты 709, а переходные форматы HDTV 1035i (MUSE) могут использовать коэффициенты SMPTE 240M :

Y'_{\text{240}}=0.212R'+0.701G'+0.087B'=Y'_{\text{145}}

Эти коэффициенты соответствуют основным параметрам SMPTE RP 145 (также известным как «SMPTE C»), использовавшимся на момент создания стандарта. ^[5]

Изменение коэффициентов яркости призвано обеспечить «теоретически правильные» коэффициенты, которые отражают соответствующие стандартные цветности («цвета») основных цветов — красного, зеленого и синего. Однако относительно этого решения существуют некоторые разногласия. ^[6] Разница в коэффициентах яркости требует, чтобы компонентные сигналы были преобразованы между Rec. 601 и Рек. 709 для обеспечения точных цветов. В потребительском оборудовании матрица, необходимая для выполнения этого преобразования, может быть опущена (для снижения стоимости), что приведет к неточной цветопередаче.

Ошибки яркости и яркости

Исходное изображение без субдискретизации цвета. 200% масштаб.

Изображение после субдискретизации цвета — ошибку яркости можно увидеть в виде темной полосы между зеленым и пурпурным.

Кроме того, Rec. Коэффициенты яркости 709 не обязательно обеспечивают лучшую производительность. Из-за разницы между яркостью и относительной яркостью яркость не совсем точно отражает яркость изображения. В результате ошибки цветности могут повлиять на яркость. Сама по себе яркость не отражает в полной мере яркость; точная яркость требует как точной яркости, так и цветности. Следовательно, ошибки цветности «перетекают» в яркость изображения.

Обратите внимание на просветление возле границ. Из-за широкого использования субдискретизации цветности ошибки цветности обычно возникают при снижении разрешения/полосы пропускания. Эта пониженная полоса пропускания в сочетании с высокочастотными компонентами цветности может вызвать видимые ошибки яркости. Примером высокочастотного компонента цветности может служить линия между зеленой и пурпурной полосами тестового шаблона цветных полос SMPTE . Ошибку яркости можно рассматривать как темную полосу, возникающую в этой области. ^[7]

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Инженерное руководство EG 28, «Аннотированный словарь основных терминов для электронного производства», SMPTE, 1993.
^ Jump up to: ^а ^б Пойнтон, Чарльз (2003). «Приложение А – YUV и яркость считаются вредными». Алгоритмы и интерфейсы цифрового видео и HDTV (PDF) . Сан-Франциско: Морган Кауфманн.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Дрюбатгит (07.01.2021). «О YUV Video — приложениях Win32» . Learn.microsoft.com . Проверено 27 октября 2023 г.
^ Jump up to: ^а ^б Телестрим (2017). Разные цветовые пространства – или как уровни идут не так (PDF) . Телестрим.
^ Пойнтон, Чарльз (2003). Цифровое видео и HD: алгоритмы и интерфейсы . Морган Кауфманн. ISBN 978-1-55860-792-7 .
^ Пойнтон, Чарльз (1998). «Яркость, яркость и переход на цифровое телевидение» . poynton.ca . Проверено 27 октября 2023 г.
^ Пойнтон, Чарльз (2004). «Постоянная яркость» . poynton.ca . Проверено 27 октября 2023 г.

[:0-1] Jump up to: ^а ^б Инженерное руководство EG 28, «Аннотированный словарь основных терминов для электронного производства», SMPTE, 1993.

[:1-2] Jump up to: ^а ^б Пойнтон, Чарльз (2003). «Приложение А – YUV и яркость считаются вредными». Алгоритмы и интерфейсы цифрового видео и HDTV (PDF) . Сан-Франциско: Морган Кауфманн.

[:2-3] Jump up to: ^а ^б ^с Дрюбатгит (07.01.2021). «О YUV Video — приложениях Win32» . Learn.microsoft.com . Проверено 27 октября 2023 г.

[:3-4] Jump up to: ^а ^б Телестрим (2017). Разные цветовые пространства – или как уровни идут не так (PDF) . Телестрим.

[5] Пойнтон, Чарльз (2003). Цифровое видео и HD: алгоритмы и интерфейсы . Морган Кауфманн. ISBN 978-1-55860-792-7 .

[6] Пойнтон, Чарльз (1998). «Яркость, яркость и переход на цифровое телевидение» . poynton.ca . Проверено 27 октября 2023 г.

[7] Пойнтон, Чарльз (2004). «Постоянная яркость» . poynton.ca . Проверено 27 октября 2023 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

v т и аналогового телевещания Темы
Systems	180-line 343-line 375-line 405-line (System A) 441-line 455-line 525-line (System M) 625-line (System B, System C, System D, System G, System H, System I, System K, System L, System N) 819-line (System E, System F)
Color systems	NTSC NTSC-J Clear-Vision PAL PAL-M PAL-S PALplus SECAM
Video	Back porch and front porch Black level Blanking level Chrominance Chrominance subcarrier Colorburst Color killer Color TV Composite video Frame (video) Horizontal scan rate Horizontal blanking interval Luma Nominal analogue blanking Overscan Raster scan Safe area Television lines Vertical blanking interval White clipper
Sound	Multichannel television sound NICAM Sound-in-Syncs Zweikanalton
Modulation	Frequency modulation Quadrature amplitude modulation Vestigial sideband modulation (VSB)
Transmission	Amplifiers Antenna (radio) Broadcast transmitter/Transmitter station Cavity amplifier Differential gain Differential phase Diplexer Dipole antenna Dummy load Frequency mixer Intercarrier method Intermediate frequency Output power of an analog TV transmitter Pre-emphasis Residual carrier Split sound system Superheterodyne transmitter Television receive-only Direct-broadcast satellite television Television transmitter Terrestrial television Transposer Digital television transition
Frequencies & bands	Frequency offset Microwave transmission Television channel frequencies UHF VHF
Propagation	Beam tilt Distortion Earth bulge Field strength in free space Noise (electronics) Null fill Path loss Radiation pattern Skew Television interference
Testing	Distortionmeter Field strength meter Vectorscope VIT signals Zero reference pulse
Artifacts	Dot crawl Ghosting Hanover bars Sparklies