YCbCr과 YPbPr

YCbCr과 YPbPr

 

색상신호를 RGB Color Space 상의 R, G, B의 색상 요소로 분해할 수 있는데, 우리는 눈에 보이는 대로 인식되는 이른바 "빛의 삼원색"에 너무나 익숙하다. 그런데, YCbCr이나 YPbPr은 색상신호가 아니라 휘도(Luminance) Y와 색차신호 Cb(Pb), Cr(Pr)에 기반한 색 표현 방식이다. 인간의 눈이 색상보
다 밝기에 더 민감하기 때문에 색차신호를 이용해서 처리하는 것이 효과적이다.

신호 표준들을 보면 Pb, Pr은 아날로그 색차신호를 호칭할 때 사용하는 용어이고 Cb, Cr은 디지털 신호로 부호화했을 때 사용하는 용어이다. 그런데 이를 혼용해서 부르는 경우가 많아졌다.

Cb/Cr과 Pb/Pr의 차이는 NTSC(480i)레벨의 신호단자를 [Y/Cb/Cr]로 표시하고, NTSC(480i)레벨 이상의 영상포맷(HDTV 720p,1080i)을 사용할 수 있는 단자를[Y/Pb/Pr]로 표시한다.

 현재 HDTV에서 사용하는 SMPTE-274M 표준의 YPbPr 신호의 수식은 다음과 같다.

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

Pb = [0.5 / (1-0.0722)] * (B-Y)

Pr = [0.5 / (1-0.2126)] * (R-Y)

Y, Cr, Cb
CCIR 601 Coding System의 디지털 휘도신호와 색차신호이다. 휘도신호 Y는 13.5MHz으로 표본화되며, 2개의 색차신호는 휘도샘플 한 개를 공유하여 6.75MHz으로 표본화된다. Cr은 R-Y, Cb는 B-Y의 디지털화된 신호이다.

 다음은 RGB와 YCbCr 관계를 공식으로 표현한 것이다.

Y = 0.299*R + 0.587*G + 0.114*B
Cb = -0.16874*R - 0.33126*G + 0.5*B
Cr = 0.5*R - 0.41869*G - 0.08131*B

4:2:2
콤포넌트 비디오의 휘도(Y)와 색차신호(R-Y, B-Y)를 디지털화하는데 사용되는 표본화 주파수의 비율. 4:2:2라는 용어는 Y가 4번 표본화될 때 R-Y와 B-Y는 2번 표본화되는 것을 의미하는데, 이는 4:1:1에 비하여 휘도에 대한 색도대역 폭을 더 많이 할당한 것이다. CCIR 601에서 4:2:2 표본화는 디지털 스튜디오 장비의 표준으로서, 4:2:2와 CCIR 601이라는 두 용어가 일반적으로 동의어로 사용되지만 기술적으로 정확히 같은 의미는 아니다. Y의 표본화 주파수는 13.5MHz 이고, R-Y와 B-Y는 각각 6.75MHz로서 고품질 크로마키에 적합한 3.37MHz의 최대 가능 색대역폭을 제공한다.

 Composite 전송

3개의 영상신호를 합성하여 노란색인 하나의 선에 전송한다. 색을 분리하지 않고 합성하여 하나의 선으로 전송하기 때문에 화질이 가장 나쁘다. 흰색은 왼쪽 오디오, 빨간색은 오른쪽 오디오.

 S-Video (Super Video, Separate Video) 전송

3개의 영상신호를 밝기신호(Y)와 색차신호인 Cb, Cr(Pb, Pr)을 하나의 색신호(C)로 합성(Synthesized)하여 2개의 선으로 전송. Component 전송에 비해 화질이 좋으나 Component 전송보다 나쁘다.

전문가들은 S-Video가 아닌 Y/C(Brightness: 밝기신호 & Color:색신호) Video라 일컫는데, 이것이 비디오 신호 포멧을 좀 더 잘 표현하고 있기 때문이다.

 Component 전송

영상신호를 휘도(Y), 색차(Cb, Cr)의 세가지 성분(Component)으로 각각 분리하여 이를 3개의 선으로 보낸다. 화질이 가장 좋다.