ルマ（ビデオ）

ビデオにおいて、輝度（）は画像（画像の「白黒」または無彩色部分）の明るさを表します。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]輝度は通常、彩度と対になって使用されます。[ 3 ] [ 4 ]輝度は無彩色画像を表し、彩度成分は色情報を表します。R′G′B ′ソース（ 3CCDカメラの出力など）を輝度と彩度に変換することで、彩度のサブサンプリングが可能になります。人間の視覚は、輝度（「白黒」）の違いに対して色の違いよりも空間的な感度が高いため、ビデオシステムは色情報を低解像度で保存・伝送し、特定の帯域幅で知覚される詳細を最適化できます。[ 3 ]はい′{\displaystyle Y'}

輝度と相対輝度

255、147、255255、170、170211, 211, 0
192、192、255200、200、200122, 244, 0
0, 235, 2350、250、1250, 255, 0
'（ガンマ補正）= 2.2 の元のNTSC（1953）原色を使用した、最も明るい原色（緑）と同じ相対輝度を持つサンプル色のRGB値
255、203、255255、208、208227, 227,0
216、216、255219、219、219124, 248, 0
0, 244, 2440, 252, 1260, 255, 0
BT. 709原色を使用した、最も明るい原色（緑）と同じ相対輝度を持つサンプル色のRGB値 （ガンマ補正）= 2.2

輝度は、カラービデオのガンマ圧縮されたR′G′B′成分の加重和です。プライム記号′はガンマ圧縮を表します。この用語は、ビデオエンジニアリングで実装されている輝度と、色科学で使用される相対輝度（ CIEによって定義されているもの）との混同を避けるために提案されました。相対輝度は、ガンマ圧縮されたRGB成分ではなく、線形RGB成分の加重和として形成されます。それでも、輝度は誤って輝度と呼ばれることがあります。[ 2 ] SMPTE EG 28では、輝度を表す記号を、相対輝度を表す記号を推奨しています。 [ 1 ]はい′{\displaystyle Y'}はい{\displaystyle Y}

相対輝度の使用

輝度（luma）の方がよく使用されますが、ビデオエンジニアリングではモニターの明るさを表す際に相対輝度が使用されることがあります。相対輝度の計算式は、CIE等色関数と、赤、緑、青の関連する標準色度（例えば、NTSC原色、SMPTE C、Rec. 709）に基づく係数を使用します。

Rec. 709（およびsRGB）の原色の場合、純粋な比色分析の考慮と相対輝度の定義に基づく線形結合は次のようになります。

はい＝0.2126R+0.7152G+0.0722B{\displaystyle Y=0.2126R+0.7152G+0.0722B}

Rec. 709 仕様で輝度を計算するために使用される式でも、これらの同じ係数が使用されますが、ガンマ圧縮されたコンポーネントが使用されます。

はい′＝0.2126R′+0.7152G′+0.0722B′、{\displaystyle Y'=0.2126R'+0.7152G'+0.0722B',}

ここで、プライム記号 ′ はガンマ圧縮を表します。

Rec. 601 輝度係数と Rec. 709 輝度係数

158, 0, 79165, 0, 0140、70、0
142, 0, 14295、95、95100、100、0
104, 0, 20858, 116, 0
0, 0, 2550, 119, 0
0,91,1820、112、1120, 118, 59
ガンマ補正が2.2 に等しい、元のNTSC (1953)原色を使用した、最も暗い原色 (青) と同じ相対輝度を持つサンプル カラーの RGB 値。
152, 0, 76156, 0, 0122, 61, 0
137, 0, 13777、77、7780、80、0
102, 0, 20444、88、0
0, 0, 2550, 90, 0
0、76、1520、86、860、90、45
BT. 709原色を使用し、ガンマ補正が2.2 に等しい、最も暗い原色 (青) と同じ相対輝度を持つサンプル カラーの RGB 値。

CCIR 601に準拠したデジタル形式(つまり、ほとんどのデジタル標準解像度形式) の場合、輝度は次の式で計算されます。

はい601′＝0.299R′+0.587G′+0.114B′{\displaystyle Y'_{\text{601}}=0.299R'+0.587G'+0.114B'}

ITU-R勧告BT. 709に準拠した形式(つまり、ほとんどのデジタル高解像度形式) では、異なる式が使用されます。

はい709′＝0.2126R′+0.7152G′+0.0722B′{\displaystyle Y'_{\text{709}}=0.2126R'+0.7152G'+0.0722B'}

最新のHDTVシステムでは 709 係数が使用され、移行期の1035i HDTV (MUSE)形式ではSMPTE 240M係数が使用される場合があります。

はい240′＝0.212R′+0.701G′+0.087B′＝はい145′{\displaystyle Y'_{\text{240}}=0.212R'+0.701G'+0.087B'=Y'_{\text{145}}}

これらの係数は、規格が作成された時点で使用されていたSMPTE RP 145プライマリ（「SMPTE C」とも呼ばれる）に対応しています。[ 5 ]

輝度係数の変更は、赤、緑、青の3原色の対応する標準色度（「色」）を反映する「理論的に正しい」係数を提供するためのものです。しかし、この決定については議論があります。[ 6 ]輝度係数の違いにより、正確な色を実現するためには、コンポーネント信号をRec. 601とRec. 709間で変換する必要があります。民生用機器では、この変換に必要なマトリックスが（コスト削減のために）省略される場合があり、その結果、色が不正確になります。

輝度と輝度の誤差

カラーサブサンプリングなしのオリジナル画像。200% ズーム。
カラーサブサンプリング後の画像 - 輝度の誤差は、緑とマゼンタの間の暗い帯として確認できます。

また、Rec. 709の輝度係数は必ずしも優れたパフォーマンスを提供するとは限りません。輝度と相対輝度には違いがあるため、輝度は画像の輝度を正確に表すものではありません。その結果、彩度の誤差が輝度に影響を与える可能性があります。輝度だけでは輝度を完全に表すことはできません。正確な輝度を得るには、正確な輝度と彩度の両方が必要です。そのため、彩度の誤差は画像の輝度に「影響」を及ぼします。

境界付近の明度がにじんでいることに注意してください。クロマサブサンプリングが広く使用されているため、解像度や帯域幅が低下するとクロマの誤差が発生することがよくあります。この帯域幅の低下と高周波のクロマ成分が組み合わさると、輝度に目に見える誤差が生じる可能性があります。高周波のクロマ成分の例として、SMPTEカラーバーテストパターンのグリーンとマゼンタのバーの間の線が挙げられます。輝度の誤差は、この領域に発生する暗い帯として確認できます。[ 7 ]

参照

参考文献

  1. ^ a bエンジニアリングガイドライン EG 28、「電子機器製造のための必須用語の注釈付き用語集」、SMPTE、1993 年。
  2. ^ a b Poynton, Charles (2003). 「付録A - YUVと輝度は有害と考えられる」.デジタルビデオとHDTVのアルゴリズムとインターフェース(PDF) . サンフランシスコ: Morgan Kaufmann.
  3. ^ a b c drewbatgit (2021年1月7日). 「YUVビデオについて - Win32アプリ」 . learn.microsoft.com . 2023年10月27日閲覧。
  4. ^ a b Telestream (2017).異なるカラースペース - あるいはレベルがうまくいかない理由(PDF) . Telestream.
  5. ^ポイントン、チャールズ(2003).デジタルビデオとHD：アルゴリズムとインターフェースモーガン・カウフマン. ISBN 978-1-55860-792-7。
  6. ^ Poynton, Charles (1998). 「輝度、ルミナンス、そしてDTVへの移行」 . poynton.ca . 2023年10月27日閲覧。
  7. ^ポイントン、チャールズ(2004). 「一定の輝度」 . poynton.ca . 2023年10月27日閲覧。
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