RGB 4:4:4全带宽与全色度知识说明

目前1080P规格的高清信号有两种:一种是用于高清晰数字电影的1080P/24,另一种则还没有成为工业标准,将是下一代D5端子的规范,即:1080P/60。
具体意思是:1080/24P与1080/60P信号,前者是以每秒24格的"菲林"方式,逐行以1920×1080的取样分辨率进行信号记录和回放;后者是以每秒60格的方式,逐行以1920×1080的取样分辨率进行信号记录和回放。
1080i的国际标准规范只有一种,即1080i/60。i代表隔行,也就是以隔行扫描方式以:1920*1080的分辨率显示影像。

另外要说明一点,虽然在表面上看未来的高清晰电视的1080/60P的帧数比高清晰数字电影规范的1080/24P的帧数要高,但必须明白一点,1080/24P是采用RGB全带宽与全色度4:4:4的最高采样录制与输出方式(其数据带宽由160Mbps到最大1.3Gbps);而用于未来的高清晰数字电视标准的1080/60P,则仅仅是4:2:2的采样录制与输出(其带宽与色域范围都与4:4:4的方式存在质的差距)高清晰数字电视的带宽从100Mbps到最大440Mbps。

任何视频信号的色域都是由R(红)、G(绿)、B(蓝)三基色组成的。而根据广播电视协议关于高清晰的定义,信号的取样方式有两种(它们都属于ITU709的范畴,通过12/10Bit量化)——以4:4:4或4:2:2两种方式采样。第一种方式是指对RGB三基色的色度带进行原始取样不作任何压缩处理(所以这种方式也被称为“全带宽”或“全色度”);而第二种就是4:2:2方式采样,4:2:2的格式承载了一半4:4:4的色度(也就是说对实际的色度带宽进行了2:1的压缩处理)。又因为4:4:4的采样方式虽然能保证最高的图像品质,但却要占用巨大带宽,4:4:4的采集与录制播放设备造价更是极度昂贵(所以只被用于1080P/24的高清晰数字电影拍摄与制作领域)。而为了在图象质量与价格性能比之间找到一个更为妥善的解决办法,所以4:2:2的采样方式被确立为国际标准的高清晰度数字电视与标准清晰度数字电视的统一标准。

这样不但保证了高品质的数字广播电视的图像要求,同时也很好的将高清晰数字电影与高清晰数字电视的格式加以进行档次划分.
举个栗子:
目前以RGB全色度带宽采集与输出影像的只有SONY的HDCAM-SR高清晰数字电影格式,而SONY的HDCAM和Panasonic的DVC PRO-HD高清晰格式,及Digital-Betacam、Betacam-SX、DVC PRO-50等标准清晰数字格式都是采用4:2:2的采集与输出方式。
而专业级的DVCAM则是采用4:2:0的采样与输出方式。DVC PRO-25和民用的DV(MiniDV)都是采用4:1:1(即对色度带宽进行4:1的压缩处理)的方式。
4:4:4对电视来说也许意义并不大(表现在电视中,4:4:4最大的优势便是能在往复的编辑和剪辑中将图像的损耗降到最低),但在高档的高清监视器上依然还是能感觉到4:4:4与4:2:2的差别!

但对大屏幕的数字高清晰电影的未来发展趋势而言,4:4:4全带宽与4:2:2半压缩带宽差别就比较明显了!目前数字高清晰与传统的胶片相比,在红色部与蓝色部已经非常接近了,但在人眼最敏感的绿色部分还是稍有差别,表现为数字高清晰在绿色的各色域带依然有过渡比较生硬的味道(而胶片的过渡是柔和与自然的);而使用全色度带宽的时候,数字高清晰系统能很好的弥补色域带过渡相对生硬的弱点(尤其当投射画面超过300"的大型影院放映)。4:4:4能明显的感觉到比4:2:2系统柔和与自然。说到底,4:4:4最大限度的继承了数字高清晰系统图像锐利、干净、高解像的优点,但又很好的弥补了4:2:2的数字高清晰系统在图像色彩过渡中缺乏柔和与自然的缺点。换句话说,1080p/24的4:4:4全色度带宽系统具有更强烈的“菲林”特征。

若大家参观过前不久的北京BIRTV (北京国际广播电视与电影设备展),在SONY的展台现场见过1080p/24的4:2:2与1080p/24的4:4:4演示片段的对比的话,就能比较强烈的感受到4:4:4系统对于数字高清晰电影未来的发展的重要性。若亲自试过1080p/24 的4:2:2的HDW-F900和1080p/24的4:4:4的HDC-F950,你也能非常明显的感受到,在拍摄的感觉上HDC-F950与胶片摄影机非常的接近.在现场当时是可以和德国“ARRI”(阿莱)展台的胶片机535B进行直观操控与拍摄对比的!

世界上第一部借助1080p/24全色度带宽4:4:4系统拍摄与制作的电影应该在前年问世,就是卢卡斯的《星球大战前传III》(也是整个“星球大战”系列的收山之作),其拍摄与制作就使用了SONY的HDC-F950与HDCU-F950及SRW-5000系统。此前的《星球大战前传II-克隆人进攻》采用的是1080p/24的压缩带宽的4:2:2系统HDW-F900及HDW-F500。大家应该能在《前传III》中明显感受到比之《前传II》在影像表现力方面的提高.

能完全输出RGB全带宽的4:4:4的高清监视器BVM-F系列,和能完全输出4:2:2色度压缩信号的高清晰监视器BVM-D系列在价格上是数量级的差别!

SONY的BVM-F24U为针对1080p/24的4:4:4输入端子的24" 高清晰监视器,其价格约在$37,000左右;而同样SONY的BVM-D24E1WU为针对:1080/60i(720/60p)的4:2:2输入端子的24"高清晰监视器.其价格约在$23,000左右!很难想象造成它们如此之大的价格差别(在此类高清晰监视器上所形成的图像差别有多大)
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