基礎(chǔ)知識(shí)篇：色差分量接口簡(jiǎn)介

    早期電視信號(hào)的復(fù)合傳送方式在數(shù)學(xué)上有著根本的限制，一旦明度與色度復(fù)合之后即無法完全分離。因此，在1980年代后期，從專業(yè)用的視訊編輯應(yīng)用當(dāng)中開始出現(xiàn)了將明度與色度分離記錄與傳送的系統(tǒng)。雖然系統(tǒng)設(shè)計(jì)上比起復(fù)合信號(hào)復(fù)雜許多，不過顯示器與攝錄像機(jī)等裝置其實(shí)本來就必須將明度與色度分開之后才能顯示或記錄。采用分量系統(tǒng)將可免除互相復(fù)合與分離所造成的畫質(zhì)損失。因此1990年代中期開始也開始普及至家用電視上面。

    此外，在數(shù)位信號(hào)紀(jì)錄與數(shù)位電視播送時(shí)所使用的數(shù)據(jù)壓縮處理當(dāng)中也使用了分量技術(shù)的觀念。所以在DVD播放器與機(jī)頂盒等產(chǎn)品上，分量輸出是最自然且轉(zhuǎn)換損失最少的傳送端子。

    分量傳送的視頻有許多種方式，例如將三原色直接傳送的RGB方式，以及從RGB轉(zhuǎn)換為明度（Y）與色差（Cb/Cr或Pb/Pr）的方式。RGB方式將所有的顏色信息作同等的處理，雖然有最高的畫質(zhì)，但由于RGB方式對(duì)傳輸帶寬和儲(chǔ)存空間的消耗太大，為節(jié)省帶寬，使用色差方式來傳送與記錄分量視頻是現(xiàn)在的主流。

    色差在設(shè)計(jì)上利用了“人眼對(duì)明度較敏感，而對(duì)色度較不敏感”的特性，將視訊中的色彩信息加以削減，轉(zhuǎn)換公式如下：

    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

    所謂的“色差”即為顏色值與明度之間的差值。轉(zhuǎn)換過后的顏色信息量被刪減了約一半，但由于人眼的特性，使得色差處理過后的影像與原始影像的差異很難被察覺。最終的色差數(shù)據(jù)與RGB數(shù)據(jù)相比節(jié)省了1/3的帶寬。

    以上的轉(zhuǎn)換系數(shù)被稱為“色彩數(shù)組”，上述的例子為SDTV所使用的數(shù)組，HDTV所使用的則是另一個(gè)不同的規(guī)格（如下述）。

    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不一樣的地方是，各自做為基準(zhǔn)的三原色的CIE色度坐標(biāo)不一樣。因?yàn)檫@樣，所以SDTV用的規(guī)格將色差訊號(hào)以“Cb”“Cr”（正確應(yīng)該是各自的尾字以small caps“CB”“CR”）來稱呼，HDTV的話是以“Pb”“Pr”（或者是“PB”“PR”）來稱呼。上記的三原色訊號(hào)雖然是以伽瑪修正后得到的，但是伽瑪修正特性跟那一個(gè)都是一樣的。還有，基準(zhǔn)白色的CIE色度坐標(biāo)是兩者都一樣的。

    分量接口影像訊號(hào)的規(guī)格

    為了要將影像進(jìn)行儲(chǔ)存、編輯、以及傳送，將之以統(tǒng)一格式處理，避免傳輸過程中有所改變而造成畫質(zhì)下降，因此規(guī)范了分量接口影像訊號(hào)規(guī)格。

    ITU-R BT.601

    舊名稱為CCIR 601，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）所制訂的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。為現(xiàn)今標(biāo)準(zhǔn)電視放送規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)應(yīng)NTSC (525/60)與PAL（掃描線625/50）、對(duì)應(yīng)4:3和16:9縱橫比畫面。雖然色彩成份為RGB 4:4:4跟色差(YCbCr) 4:2:2為既訂的，但是，這里記錄的是作為廣播放送用的一般的色差方式。

    組成成分：明度（Y）、色差（Cb及Cr）

    取樣頻率：13.5MHz（Y）和 6.75MHz(Cb,Cr)

    取樣方法：4:2:2（色差Cb與Cr取樣頻率都只有明度取樣頻率的一半，Y:Cb:Cr=4:2:2）

    量化位元數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)8bit、擴(kuò)充10bit

    這種規(guī)格的機(jī)器通�？蛇B接serial digital interface（SDI）規(guī)格 SMPTE 259M 為標(biāo)準(zhǔn)的接口。為了跟HDTV有所區(qū)別又稱SD-SDI。

    BTA S-001B

    由日本電波產(chǎn)業(yè)會(huì)（ARIB）所規(guī)范的1125/60HDTV。對(duì)應(yīng)ITU的國(guó)際規(guī)格ITU-R BT.709-3 PartII。 由于RGB和色差（YPbPr）分別訂在4:4:4、4:2:2在這里我們將之以一般播放的色差方式表示。

    組成成分：明度（Y）、色差（Pb及Pr）

    取樣頻率：74.25MHz(Y)及37.125MHz(Pb,Pr)

    取樣方式：4:2:2（色差Pb,Pr的取樣頻率為明度的一半）

    量化位元數(shù)：8bit及10bit（S-002B規(guī)范）

    此規(guī)格的機(jī)器可連接并列（BTA S-002B）及串行規(guī)格（BTA S-004B／SMPTE 292M）的接口。后者為了與SDTV做區(qū)分，稱為HD-SDI。 此外，也有供BETACAM用的類比色差方式。