קומפוננט מול RGB

לעיתים רבות אני נשאל, מה יותר טוב, RGB או קומפוננט?rnrnהרי הסבר מעמיק לגבי ההבדל בין השניים, מי עדיף ומדוע.

8:00
  /  
03.02.2005
  



rnמכלולי צבעrn
rnנהוג לומר שיש שלושה צבעי בסיס. בעין האנושית יש אכן שלושה סוגי "חיישנים" אשר מסוגלים להבחין בטווחי תדרים מסויימים. שילוב של תדרי אור גורמים לנו לחשוב שמדובר בצבעים שונים.rn

rnבעולם האמיתי, העין האנושית מסוגלת לזהות רק טווח תדרים קטן למדי. בשל העובדה שיש לנו שלושה מוקדים של צבעי יסוד, נהוג לצייר את טווחי הצבעים של העין האנושית כמשולש מעוות:rn


rnrnישנם שיטות שונות לייצג את טווח הצבעים אשר מוצגים לצופה, שיטות אלה נקראות COLOR SPACES. השיטות השונות מנסות להגיע לטווח רחב יותר של צבעים אפשריים בתוך המשולש, אולם הן כמובן לא מצליחות להגיע לכל הטווח הצבעים שהעיין מסוגלת לראות. אותו טווח ש-COLOR SPACE מסויים מסוגל לייצג נקרא COLOR GAMUT (מכלול צבע).rn

rnבשרטוט העליון ניתן לראות שלושה מכלולים שונים – פילם (המשולש הלבן העליון), RGB (משולש אדום המוגבל יותר בטווח הצבעים) ו-CMYK (שיטת הדפסה נפוצה).rn

rnההבדל העיקרי בין RGB לבין CMYK הוא בכך ש-RGB היא שיטה בה נוסף אור (ADDITIVE COLOR MIXING) כשמוסיפים צבע:

rnלעומת זאת, CMYK היא שיטה בה יורד אור כשמוסיפים צבע (SUBTRACTIVE COLOR MIXING).rn


rnrn


rnצבע בוידאוrn
rnבוידאו, קיימות בעיקר שתי שיטות חשובות לייצוג צבע: RGB ו- YUV. בניגוד לעולם הדפוס שבו יש שיטות שונות לייצוג צבע, שיטת הקידוד הבסיסית בעולם הוידאו היא שיטת RGB. השיטה קרובה מאוד לייצוג של מקור לפי פילם (כפי שניתן לראות בתמונה הראשונה, מדובר במשולש גדול למדי).rn

rnאז בוודאי כבר מקננת בכם, קוראי היקרים, השאלה – "מדוע בכלל צריך YUV, אם RGB כל כך יעיל?". התשובה היא ששיטת YUV היא שיטת כיווץ צבע יעילה למדי…rn

rnכאמור, העין האנושית בנוייה כך שהיא נותנת חשיבות לכל הצבעים (עם דגש יותר חזק לירוק ואחריו לכחול). המוח האנושי, לעומת זאת מתייחס יותר לסה"כ האור באופן יותר קריטי. כלומר, חשוב למוח יותר אם יש אור או חושך מאשר איזה צבע האור מואר. לכן, ניתן לחסוך רוחב סרט על ידי כך שתחילה נסכם את כמות האור הסופית (בהמשך אציין יותר פרטים איך הדבר מתבצע בפועל) ונייצג את סה"כ האור כנתון אחד ששמו LUMA. מכיון שיש לנו שלושה משתנים, יש צורך בעוד שתי אותות, אשר ייצגו עבורינו את הצבעים. האותות הללו נקראים CHROMA בשל כך שהם מיצגים את הצבע באות.rnrn


rnבעבר…rn
rnבתחילת עידן הוידאו, שודר התוכן בפורמט שחור לבן, כך שבעצם שידרו לנו את אות ה-LUMA. כאשר החליטו לעבור לשיטת הצבע, ניסו המדענים למצוא שיטה שבה ניתן יהיה עדיין לתמוך בטלויזות שחור לבן ללא שינוי. הפיתרון היה בכך שהמשיכו לשדר את אות ה-LUMA והחלו להוסיף לשידור אות CHROMA אשר ניתן לנו את שאר הצבעים. בניסויים, הגיעו למסקנה שאין צורך לתת לכל אחד מהערוצי הצבע את אותו רוחב הסרט. אם היו עושים כך, היה צורך לשדר בפי 3 רוחב סרט מערוצים שחור/לבן. מהניסויים התברר שגם אם משדרים ברוחב סרט כפול (כך שבעצם CHROMA מקבל רוחב סרט זהה לזה של LUMA, למרות שמתחבאים בו שני צבעים…) למרבית האנשים יהיה קשה להבחין בהבדלים.

rnהשילוב של השיטה והגבלת רוחב הסרט בהחלט מקטינים את טווח הצבעים שמיוצג בשיטה זו. העין האנושית איננה רגישה דיה כדי להרגיש במחסור (כמובן שהתמונה היתה נראית לנו יותר "אמיתית" אלמלא היינו מורידים את המידע הנ"ל).rn

rnעם הזמן, הפכה שיטת כיווץ YUV לסטנדרט והיא כעת בשימוש במקומות רבים – כולל בקידוד של סרטי DVD, שידורי טלויזיה ב-RF, וכן בשידורי לויין וכבלים דיגיטליים.rn

rnהדיוק ורוחב הסרט משפיעים על הגודל היחסי של משולש מכלול צבע מסויים על כלל טווח הצבעים השל העין האנושית. ב-DVD מדובר בקידוד של 8 BIT לכל ערוץ צבע (כלומר 24 ביטים של צבע בסה"כ). לאחר מכן, עוברים על הצבע שנוצר ועל ידי נוסחא מתמטית ממירים אותו לשלוש אותות: Y (אות ה-LUMA), וכן שתי אותות צבע: CB ו-CR. קיימות נוסחאות שונות בשיטות שונות של קידוד, אשר בעיקרון מנסות למקם את המשולש המתקבל לטווח יותר ידידותי לצופה.

rnrnrn ניתן לראות את נוסחאות הצבע השונות בלינק הזה.

rnrn


rnטעויות דגימה.rn
rnפעולת המעבר בין שיטת צבע אחת למשניה נקראת Transcoding. כאשר מבצעים פעולה זו ללא מגבלת רוחב סרט, דגימה או אובדן איכות תמונה (כלומר, במצב אידאלי), מידע אינו אובד בתהליך. כמובן שעולמנו רחוק מהאידאל, ולכן יש איבוד מידע בכל מעבר שכזה. עיקר המידע שנעלם הוא בתהליך כיווץ אות ה-CHROMA והגבלת רוחב הסרט שלו. בנוסף לכך, אובד מידע בתהליך באם מעורבת בו תהליך דגימתי או המרה סיפרתית.

rnאנו בד"כ מורגלים בכך שעיבוד אנאלוגי נחות מעיבוד ספרתי (דיגיטלי). במקרה זה, הדבר אינו נכון, שכן פעולת TRANSCODING אנאלוגית מסוגלת להגיע לדיוקים מאוד גבוהים אשר מוגבלים בעיקר ביחס אות לרעש של המעגל ולא בדיוק החישוב. לעומת זאת, פעולת TRANSCODING ספרתית תסבול מטעויות דגימה, רוחב סרט ו-ROUNDING ERRORS. האחרון בעייתי במיוחד כאשר יש צורך בהמרה חוזרת ונשנית. כאשר אנחנו עושים חישובים ב-8 ביט על מידע שמקורו ב-8 ביט, ככל שנעשה יותר חישובים – טעויות יצטברו בשל מחסור בביטים נוספים (טעויות עיגול מצטברות). לכן, יש בעצם צורך לבצע את הפעולות עם הרבה יותר ביטים – דבר שמאוד מייקר את המערכת, ולכן לרוב אינו מבוצע בפועל.rn

rnיש לציין שבעוד ש-YUV סובל מבעיות ברוחב הסרט וביצוג של כל טווח התמונה, RGB אינו סובל מכך כלל.rn


rnמסקנותrn
rnועכשיו למסקנות… בעיקרון, אם היינו נשארים במכלול צבעים RGB לאורך כל המסלול מההפקה ועד לצופה, לא היתה כלל מחלוקת – RGB היא שיטה טובה בהרבה ומייצגת את טווח הצבעים באופן הטוב ביותר שניתן לנו כיום.rn

rnאולם, לא כך המצב בשטח. בשלבי העריכה, קידוד ומעבר התמונה אל ביתנו (בדרך מדיה DVD, לויין או בכל דרך אחרת) מועבר האות לשיטת YUV. שיטות התצוגה כיום (LCD, מקרנים, פלאזמה וכו') עובדות בשיטת RGB. לכן, במקום זה או אחר, חייבת להתבצע פעולת TRANSCODING כלשהי.rn

rnהשאלה העיקרית היא היכן וכיצד תתבצע ההמרה. רצוי תמיד לבצע את ההמרה באותו המכשיר אשר יבצע אותה באופן הטוב ביותר.rn

rnבמקרה של מכשיר DVD עם יציאות אנאלוגיות, סביר להניח שהוא לא יבצע את העבודה באופן המושלם. ולכן יש להעדיף מכשיר עם יציאת קומפוננט על גבי מכשיר עם יציאת RGB.rn

rnבמקרה של מכשיר DVD עם יציאת DVI, אין ברירה ומכיוון שעדיף לנו יציאה דיגיטלית ו-DVI אינו תומך ב-YUV, אין לנו ברירות רבות…rn

rnבמקרה של מכשיר DVD עם יציאות HDMI (דיגיטליות), עדיף שימוש בחיבור YUV ע"ג HDMI.rn

rnבמקרה של ממיר – עלינו לקחת את מה שיש, אם לממיר יש יציאת קומפוננט (אין כאלה בארץ), זו היציאה העדיפה שכן המסך יבצע את פעולת ההמרה באופן הטוב ביותר. לממירים בארץ יש בד"כ יציאת SCART (שבעצם היא RGB) – ולכן יש לעשות בה שימוש אם הדבר ניתן.rn

rnעבור כל מכשיר אחר – עדיף תמיד לבצע את פעולת ההמרה במכשיר שיבצע אותה על הצד הטוב ביותר. בד"כ התצוגה תעשה את ההמרה על הצד הטוב ביותר.


rnTRANSCODER חיצוניrn
rnבמקרים מסויימים יש צורך בהמרה נוספת בשל מגבלות המערכת. למשל, אם הרסיבר שלנו מבצע מיתוג קומפוננט בלבד, ואין ברירה – עדיף לבצע את ההמרה מ-SCART ל-YUV על ידי שימוש בממיר (TRANSCODER) אנלוגי חיצוני. הממיר יודע לבצע את ההמרה באופן הטוב ביותר ולמרות שיש לנו המרה כפולה (הממיר מקבל ב-YUV, ממיר ל-RGB, ה-TRANSCODER ממיר חזרה ל-YUV והמסך ממיר חזרה ל-RGB) איכות התמונה תשמר. באתר יש מבצע של ממיר TRANSCODER כזה, כך שניתן ליצור איתי קשר ואשלח לכם פרטים על מבצע זה.rn


rnהערה צדדית (FOOTNOTE)rn
rnחברתrnrn GENOA הישראלית מנסה לשנות מעט את מאזן הכוחות בנושא מגוון הצבעים במכלולים הקיימים. שיטתם דומה לשיטת הדפוס – שבה מוסיפים גוונים נוספים ובכך מרחיבים את טווח הצבעים הנראים מעבר למשולש הבסיסי. על ידי הוספת אלמנט צבע אחד או שניים לתצוגה (מסך LCD, פלאזמה או מקרן) ניתן לקבל מכלול צבעים גדול יותר ותמונה טבעית יותר.rn

rnפגשתי אותם בתערוכת CES, אולם הם היו עסוקים למדי ולא הספקנו להעמיק בדברים. מאחל לחברה בהצלחה!rn


rnמאמר זה נכתב על ידי עפר לאור


8:00
  /  
3.2.2005
  

1