В видео яркость ( ) 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 ) 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 — 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 для обозначения яркости и символ для обозначения относительной яркости. [1]
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:
Формула, используемая для расчета яркости в Rec. Спецификация 709 произвольно также использует эти же коэффициенты, но с гамма-сжатыми компонентами:
где штрих ′ обозначает гамма-сжатие .
Для цифровых форматов, соответствующих CCIR 601 (т.е. большинства форматов цифровой стандартной четкости), яркость рассчитывается по следующей формуле:
Форматы, соответствующие Рекомендации ITU-R BT. 709 (т.е. большинство цифровых форматов высокой четкости) используют другую формулу:
Современные системы HDTV используют коэффициенты 709, а переходные форматы HDTV 1035i (MUSE) могут использовать коэффициенты SMPTE 240M :
Эти коэффициенты соответствуют основным характеристикам SMPTE RP 145 (также известным как «SMPTE C»), использовавшимся на момент создания стандарта. [5]
Изменение коэффициентов яркости должно 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.
Кроме того, Rec. Коэффициенты яркости 709 не обязательно могут обеспечить 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]
