Digitální video 4 - O barvách - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

17. prosince 2001, 00.00 | Jaké záludnosti nás mohou potkat při kombinaci YUV video dat s RGB grafikou? Co jsou to legální barvy? To vše se dozvíte v dílu věnovaném barvám.

Ačkoliv digitální technologie umožnily vzájemné splynutí počítačů a videa, jedná se o dva rozdílné světy, jejichž vývoj šel vlastní cestou, a tudíž můžete při počítačovém zpracování videozáznamu narazit na některé zásadní problémy. V druhém díle tohoto seriálu už jsme se s jedním takovým oříškem setkali v podobě prokládaného řádkování a tentokrát nás čeká další, který spočívá v odlišném zpracování barevných informací.

YUV vs. RGB
Jak už jsme naznačili dříve, videozáznam se skládá ze dvou základních složek: Luminance (též luma), která udává jasovou intenzitu od absolutně černé přes škálu šedí až po bílou, a chrominance popisující barevnou hodnotu. Druhou složku přitom tvoří celkem dvě informace: hue, tj. barva samotná, a saturace neboli intenzity této barvy.
Počítačový systém RGB oproti tomu každý pixel vytváří na základě tří následujících hodnot: barevné složky R (červené), G (zelené) a B (modré).
Pokud převádíte videozáznam z jednoho systému do druhého, například když chcete váš film distribuovat na Internetu nebo CD-ROMu, musíte počítat s určitým barevným posunem, který je způsoben tím, že v YUV i RGB existují určité barevné hodnoty, jež nejsou vzájemně přesně převoditelné. Při konverzi se tento problém řeší použitím nejbližší hodnoty, takže výsledkem pak mohou být značně přesaturované barvy. Podobný problém nakonec známe například i z DTP, kde jsou časté převody mezi barevnými systémy RGB a CMYK.
Ještě větší komplikace vám však může způsobit druhý zásadní rozdíl mezi YUV a RGB, který spočívá v odlišné škále jasových hodnot obou systémů. Zatímco RGB využívá hodnoty v rozmezí 0-255 (0 pro černou a 255 pro bílou), YUV je omezeno pouze na rozsah 16-235, který je též označována jako standard ITU-R.BT601.
Jelikož v televizním světě je zatím signál šířen a zpracováván převážně analogově, můžete se překročením standardu ITU dostat do velmi vážných problémů, neboť tím vlastně zvětšíte amplitudu analogového signálu nad únosnou mez. Výsledkem pak může být nejen splývání barev, ale dokonce vyřazení pozemního vysílače nebo rušení zvukové stopy v důsledku sníženého odstupu mezi zvukovým a obrazovým signálem. Pokud tedy počítáte s tím, že váš film bude distribuován například na VHS kazetách nebo vysílán televizní stanicí, je třeba důsledně hlídat dodržování ITU hodnot, které jsou právě kvůli možnosti poškození pozemních vysílačů dokonce definovány zákonem a někdy se jsou proto také označovány jako "legální barvy".

Jak se vyhnout komplikacím
Ačkoliv profesionální střihové aplikace umožňují zpracovávat videozáznam jako YUV, existují situace, kdy se velice snadno dostanete mimo legální pásmo. Typickým příkladem je především použití grafických souborů vytvořených v počítači, neboť ty jsou přirozeně v systému RGB, a problémové mohou být i videokamery DV, které nezřídka zaznamenávají jasy v hodnotách vyšších než je povolených 235 (někdy až 254). V takovém případě pak mluvíme o tzv. "superwhite" záznamu.
Pokud jde o grafiku, můžete dodržení ITU standardu zajistit už při vytváření souboru ve Photoshopu, a to tak, že v histogramu zadáte krajní hodnoty výstupních RGB kanálů na 16, resp. 235.

V případě, že hodláte ve vašem filmu použít grafický soubor vytvořený v RGB systému, můžete legální barevné hodnoty nastavit přímo v grafické aplikaci.

Druhým, podstatně jednodušším řešením, které navíc zajistí dodržení legálních barev i u záznamu pořízeného kamerou snímající superwhite, představuje použití tzv. scaling codecu, jenž veškerý zpracovávaný materiál (ať už je to RGB nebo superwhite YUV) automaticky převádí do ITU. Takovýto codec je například součástí QuickTime 5.0, takže majitelé počítačů Apple, u kterých většina střihových aplikací využívá právě této multimediální platformy, mají o problém méně.

Nastavení scaling codecu QuickTime 5.0 v programu FinalCut Pro. Uživatel si může vybrat zda bude jeho film zpracován v barevném systému YUV superwhite, YUV white (odpovídá ITU-R.BT601) nebo RGB.

Závěrem se ovšem ještě sluší podotknout, že i v případě, kdy používáte scaling codec, není od věci kontrolovat úroveň výstupního signálu prostřednictvím osciloskopu, který profesionální střihové programy běžně obsahují a pokud ne, lze ho doinstalovat jako zásuvný modul (například pro After Effects nebo Photoshop).

Osciloskop obsažený ve střihovém programu FinalCut Pro 3.0.