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色差端子
阅读:4540时间:2010-11-04 10:26:44

  色差端子是在S端子的基础上,把色度(C)信号里的蓝色差(b)、红色差(r)分开发送,其分辨率可达到600线以上。它通常采用YPbPr 和YCbCr两种标识,前者表示逐行扫描色差输出,后者表示隔行扫描色差输出。现在很多电视类产品都是靠色差输入来提高输入讯号品质,而且透过色差端子,可以输入多种等级讯号,从最基本的480i到倍频扫描的480p,甚至720p、1080i等等,都是要通过色差输入才有办法将信号传送到电视当中。

色差设计原理

  分量传送的视频有许多种方式,例如将三原色直接传送的RGB方式,以及从RGB转换为明度(Y)与色差(Cb/Cr或Pb/Pr)的方式。RGB方式将所有的颜色信息作同等的处理,虽然有的画质,但由于RGB方式对传输带宽和储存空间的消耗太大,为节省带宽,使用色差方式来传送与记录分量视频是现在的主流。

  色差在设计上利用了“人眼对明度较敏感,而对色度较不敏感”的特性,将视讯中的色彩信息加以削减,转换公式如下:

  明度: Y=0.299*R + 0.587*G + 0.114*B

  色差: Cb=0.564*(B-Y) = -0.169*R - 0.331*G + 0.500*B

  Cr=0.713*(R-Y) = 0.500*R - 0.419*G - 0.081*B

  所谓的“色差”即为颜色值与明度之间的差值。转换过后的颜色信息量被删减了约一半,但由于人眼的特性,使得色差处理过后的影像与原始影像的差异很难被察觉。最终的色差数据与RGB数据相比节省了1/3的带宽。以上的转换系数被称为“色彩数组”,上述的例子为SDTV所使用的数组,HDTV所使用的则是另一个不同的规格:

  明度: Y=0.2126*R + 0.7152*G + 0.0722*B

  色差: Pb=0.5389*(B-Y) = -0.1146*R - 0.3854*G + 0.5000*B

  Pr=0.6350*(R-Y) = 0.5000*R - 0.4542*G - 0.0458*B

  跟SDTV不一样的地方是,各自做为基准的三原色的CIE色度坐标不一样。因为这样,所以SDTV用的规格将色差讯号以“Cb”“Cr”(正确应该是各自的尾字以small caps“CB”“CR”)来称呼,HDTV的话是以“Pb”“Pr”(或者是“PB”“PR”)来称呼。

  上记的三原色讯号虽然是以伽玛修正后得到的,但是伽玛修正特性跟那一个都是一样的。还有,基准白色的CIE色度坐标是两者都一样的。

BTA S-001B

  由ARIB(日本电波产业协会)所规范的1125/60HDTV。对应ITU的国际规格ITU-R BT.709-3 PartII。 由于RGB和色差(YPbPr)分别订在4:4:4、4:2:2在这里我们将之以一般播放的色差方式表示。

  组成成分:明度(Y)、色差(Pb及Pr)

  取样频率:74.25MHz(Y)及37.125MHz(Pb,Pr)

  取样方式:4:2:2(色差Pb,Pr的取样频率为明度的一半)

  量化位元数:8bit及10bit(S-002B规范)

  此规格的机器可连接并列(BTA S-002B)及串行规格(BTA S-004B/SMPTE 292M)的接口;后者为了与SDTV做区分,称为HD-SDI。 此外,也有供BETACAM用的类比色差方式。

ITU-R BT.601

  旧名称为CCIR 601,国际电信联盟(ITU)所制订的标准规格。为现今标准电视放送规格标准。对应NTSC (525/60)与PAL (扫描线625/50) 、对应4:3和16:9纵横比画面。虽然色彩成份为RGB 4:4:4跟色差(YCbCr) 4:2:2为既订的,但是,这里记录的是作为广播放送用的一般的色差方式。

  组成成分:明度(Y)、色差(Cb及Cr)

  取样频率:13.5MHz(Y)和 6.75MHz(Cb,Cr)

  取样方法:4:2:2(色差Cb与Cr取样频率都只有明度取样频率的一半, Y:Cb:Cr=4:2:2)

  量化位元数:标准8bit、扩充10bit

  这种规格的机器通常可连接serial digital interface(SDI)规格 SMPTE 259M 为标准的接口;为了跟HDTV有所区别又称SD-SDI。

和RGB等的区别

  在 PC 上的图像处理,基本上是以 RGB 为主,因为 RGB 的概念很单纯,处理及显 示也容易,不过缺点是人眼对这三个颜色的感应能力并不是相同的,最敏感的是 G 次之是 R,最弱的是 B,所以如果以同样比重记录这三原色,储存空间的利用效率并不理想。

  而在 TV 界中,打从彩色电视规格的制定,就是以 YUV/YIQ 的格式来处理并记录 彩色电视图像,一般可以把 UV 视作表示彩度的 C,所以就是所谓 Y C 方式的记 录法,这种记录法的制定,除了善加利用人眼的视觉特性之外,也有回溯相容的用 意在,因为如果忽略 C 讯号,那么剩下的 Y 讯号就跟之前的黑白电视讯号相同, 所以彩色电视广播黑白电视一样可以接受并显示,反之亦然。

  因此电视画面的记录与传输格式,都脱离不了 YC 格式,电视的广播是以 YIQ 方 式为主(YIQ 方式更进一步压榨人类视觉特性来减少传输频宽,细节请参阅彩色电 视相关资料),VHS 录影带与 LD 以 YC 混合的方式记录,S-VHS 以 YC 分离的方 式记录,DVD-Video 则是以 YUV 4:2:0 的方式记录。

  PS2 会搭载色差端子,主要是因为 PS2 同时还兼具 DVD-Video Player 的功能所 致,在游戏用途上,PS2 仍然是以 RGB 格式来做图像处理,此时以色差端子来做输 出,固然可以受惠于色差端子不差的传输效果,不过意义不大,差别有限,RGB 端子 (SCART or AV-Multi)就比较适合,考虑到有 SCART 端子的电视很少,所以的 搭配应该会是 PS/PS2 配有 AV-Multi 端子的 SONY 电视(自家产品特性也比较一 致).次之的话就是以色差端子搭配有色差端子的电视,再来是 S,AV,是 RF。

  RGB 跟色差哪个好? 很难说,特性不同造成不同应用时互有高低,不过对于 PS2 来说,AV-Multi RGB 端子的总和分数应该会比较高,限制就是非得搭配 SONY 的 电视不可,色差的选择就多得多。

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