改めて

前回4K基礎と称して「RGBとYUVの違いについて」書いたのですが、自分で読み返すと非常に分かりにくく中途半端な理解だなぁ、という気がしたので再度改訂版としてこちらに短く書き直しました。以前の記事もVOOKの制作ノートとして、こちらから読むことが出来ます。

4K映像基礎(1)RGBとYUVの違いについて

ビデオはYUV、画像表示はRGBが基本

カメラからの収録

カメラのセンサーでディベイヤーされた情報はRGBデータですが、エンコーディングされる際にYUVへと変換されて収録されます。(この際にデータレベルはコーデックによって判断されます)動画エンコーディングする場合は一般的にカラーサブサンプリングという色を間引いた圧縮が行われていて、それが4:4:4、4:2:2、4:2:0などとして表示されます。色を間引くのはデータを軽くするためで、YUVを使ったエンコーディングを行うのは色を圧縮するのに向いているからです。色だけを圧縮するのは人間の目が色の画質劣化に気づきにくいからだそうです。


参照:RGB データと YUV データについて

背景

もともとYUVというカラーモデルが発達した背景は、白黒テレビとカラーテレビにどちらも対応出来るようなデータの保存方法が必要だったからだそう。。。白黒テレビはYUVのYの情報だけで十分でした。つまりモノクロ情報=輝度=Yです。RGBは赤、緑、青です。つまりRGBはモノクロ情報とカラー情報に分かれていないため色の情報だけ間引くのは効率的ではありません。そのためモノクロと色を分けた記録方式が必要だったためYUVが採用されたということのようです。


参照:Technical Manual of TV and Digital Film

結構昔の話の様ですが、カラーテレビが普及してネット動画を見る時代になってもYUVを使った動画が変わらずに使われているのは、データ伝送技術のインフラ改善にコストと時間がかかること、ネット速度が早い場所がまだまだ少ないこと、伝送データ量カットによりコストダウンすること、など色々な理由があると思います。世界のどこでも鬼速でネットが使える国はほんのわずかです。ニュージーランドはネットが遅い家が多く、NETFLIXがストリーミングで見れないというクレームでユーザーが減ったりしたそうです。そのため今でも色情報は多く間引いた状態で保存されていて、それらの理由からほぼ全ての使われている動画コーデックはYUVで記録されます。

上記の理由のため、ほぼ全ての動画ファイルはYUVデータで保存されます。例外としてPRORES4444、4444XQ、DNxHR 444などはRGB 4:4:4でも動画エンコーディング(ビデオ)出来るために、ロスレスでVFXとのやりとりなどが出来ますがYUVよりもデータサイズは大きいです。(Apple Prores White Paper, Avid Knowledge Base参照)

(備考)ちなみにRAWと呼ばれるのはディベイヤーされる前の状態でRGB以前の状態です。RGBにディベイヤーする瞬間に色域やガンマによって固定のRGB値に変換されます。

(備考2)YUVはPAL、YCbCrはNTSCというのがざっくりとした理解ですが実際のところ分かりません。またYCbCrはSD動画、YPbPrはHD動画と参照元には書かれています。今回はこれら全てまとめてYUVという風に表現しています。すみません。

動画のモニタリング

記録された動画はYUVデータ(ビデオ信号)ですが、撮影した動画をモニターに表示する際に、改めてYUVデータからRGBデータへと変換されて画面へと表示されます。EIZOさんのPDFにはRGBとYUVの違いについて分かりやすく書かれています。

リンクはこちらから:RGB データと YUV データについて

RGB > YUVは画質が落ちる場合がほとんど

RGBからRGBへの変換は数学的にロスレスで行うことが可能だそうです。DaVinci Resolveなどでグレーディングした際は全てRGBデータでの作業(RGB-RGB変換)ですが、視覚的な画質の変化は起こるもののデータとして情報を圧縮しているわけでは無いので「数学的に」ロスレスなのだと思います。


参照:RGB Parade Option

YUVの場合はカラーサブサンプリング、つまり色情報のトリミング、を行うためにエンコーディングする度に情報が失われます。その結果画質の劣化が見られるためYUV4:4:4を除いて、RGB-YUVエンコーディングを行った動画データは可逆的ではありません。YUV動画を書き出せば書き出すほど画質は劣化するということのようです。

ただ、Prores422HQなんかはYUV4:2:2エンコーディングですが、連続的にProres422HQでエンコーディングしても視覚的にロスレス出来るという風にホワイトペーパーには書いてます。実際結構画質を維持したままで複数回数の書き出しに耐久している感覚はあります。


参照:TEST BLACKMAGIC POCKET CINEMA

Mpeg, Prores422(HQやLTも含む), Aviなどは全てYUVです。DaVinci Resolve 14のメディアページなどでメタデータを見ることが出来ますが、そこにProres422やMp4と記載されているとYUVであることが分かります。

Prores4444(XQも含む)やDNxHR444などはRGB動画で書き出すことが可能です。
TIFF, OpenEXR, Cineon DPXなどもRGB画像の出力ですのでロスレスで行うことが出来ます。

RGBとYUVやカラーモデル

カラーモデルというのは色空間でも色域でもありません。輝度と色の記録方法を決めたデザインのことです。RGBとYUVの他にも様々なカラーモデルが存在します。


参照:YY Color Convertor

色について勉強を始めると新しい知識がエンドレスに出てくるので大変ですが、RGBとYUVは映像を作る上で制作の過程で必ず知っておかないといけない知識なのでまとめました。みんなで色をマスターして良い映像を作りましょう!

7クリップする
クリップしておくと
あとからいつでも
見返したりできます。

    コメント

    • まだコメントはありません