Почему цветовое пространство xvYCC не используется для фотосъемки? - Фотопедия
23 голосов
/

В течение последних пятнадцати лет sRGB был основным стандартом для компьютерных мониторов (и для печати на уровне потребителя). Теперь ситуация меняется, так как широко распространенные мониторы со светодиодной подсветкой становятся обычным явлением. Обычно фотографы используют их с цветовым пространством, таким как aRGB, которое является полустандартным - моя камера, например, может сохранять JPEG-изображения в этом пространстве.

Но есть новый стандарт, широко распространенный в AV-индустрии, чтобы заменить sRGB. Это МЭК 61966-2-4 - xvYCC (или "x.v.Color", в маркетинговых целях). Это цветовое пространство имеет цветовую гамму в 1,8 раза больше, чем sRGB, покрывая 90% цветового диапазона человеческого зрения (вместо скучных 50%, охватываемых нашим текущим общим знаменателем). Подробнее читайте на сайте Sony на xvYCC .

Важным моментом является то, что это не теоретически. Он является частью стандарта HDMI 1.3 вместе со спецификацией для глубины цвета от 10 до 16 бит на цвет (так называемый «Deep Color»). В отличие от aRGB, который по сути своей является профессиональной нишей, существует широкая поддержка в сфере потребительского оборудования.

Это фон. Вопрос заключается в следующем: учитывая, что это широко распространено, и что у всех нас, вероятно, будет компьютерное (и телевизионное!) Оборудование, способное поддерживать его в течение следующих нескольких лет, почему это продается в основном как «1009» только 1010 * видео вещь? Кажется, что индустрия камер была бы счастлива получить на борт.

Sony увлеклась этой идеей и выпустила видеокамеры, поддерживающие ее четыре года назад. Ради бога, Playstation 3 поддерживает это! Почему бы не включить его в Sony Alpha dSLR? И Sony не одна - у Canon есть и видеокамеры, поддерживающие ее.

Конечно, если вы снимаете в формате RAW, поддержка в камере не имеет значения. Это люди, занимающиеся программным обеспечением для конвертеров, которые должны быть на борту - почему нет толчка для этого? Насколько я понимаю, xvYCC является расширением YCbCr, которое уже используется в файлах JPEG . Но когда я читаю литературу, я нахожу много упоминаний об обновленных стандартах MPEG, но ничего не говорю о фотографических изображениях.

Почему у нас не может быть хороших вещей?

Ответы [ 6 ]

20 голосов
/

Для начала ответ: «Он используется для фотосъемки!» Я объясню немного подробнее, и его использование в настоящее время довольно нишевое.

Корни xvYCC

Кодирование xvYCC, насколько я могу судить, является современным усовершенствованием кодирования YCC или его расширенной формы, Y'CbCr (или немного отличающегося YCbCr). Кодировка YCC является частью семейства цветовые пространства яркости / цветности, которые все в значительной степени основаны на цветовом пространстве L a b * («Lab» для краткости), сформулированном CIE еще в 1930-х годах. Цветовое пространство Lab также является цветовым пространством Luminance / Chrominance, в котором яркость цвета кодируется в значении L *, в то время как две оси цветности цвета кодируются в a * и b * значения. Значение a * кодирует одну половину цветности по оси green / magenta , а значение b * кодирует другую половину цветности по оси blue / yellow . Эти две цветовые оси были выбраны, чтобы имитировать и представлять четыре основных цветовых чувствительности человеческого глаза, которые также лежат вдоль пары красных / зеленых и синих / желтых осей (хотя истинное человеческое зрение включает в себя двухпиковую красную кривую, с меньший пик, возникающий в середине синей кривой, что фактически означает, что человеческий глаз непосредственно чувствителен к пурпурному, а не к красному ... отсюда зеленая / пурпурная ось в Lab.)

Кодировка YUV

Y'CbCr, вероятно, наиболее широко известен в виде YUV-кодирования видео. Кодирование YUV было специально разработано для уменьшения объема пространства, необходимого для кодирования цвета для передачи видео , в те времена, когда пропускная способность была довольно дефицитным товаром. Передача информации о цвете в виде RGB-триплетов является расточительной, поскольку триплеты R, G, B кодируют цвет с достаточным количеством избыточности: все три компонента включают в себя информацию о яркости, а также информацию о цветности, а яркость взвешивается по всем трем компонентам. YUV - это форма кодирования яркости / цветности Y'CbCr с низкой пропускной способностью, которая не имеет расточительной избыточности кодирования RGB. YUV может потреблять в любом месте от 2/3 до 1/4 полосы пропускания полного сигнала RGB в зависимости от формата субсэмплинга (и, кроме того, он сохраняет изображение с полной детализацией в отдельном канале яркости Y, который удобно поддерживает как черно-белые, так и черно-белые изображения). как сигналы цветного телевидения с одним форматом кодирования.) Следует четко отметить, что YCC на самом деле не является цветовым пространством, скорее это способ кодирования цветовой информации RGB. Я думаю, что более точным термином будет цветовая модель , чем цветовое пространство, и термин цветовая модель может применяться как к RGB, так и к YUV.

Из ссылки, приведенной в исходном вопросе, видно, что xvYCC - это расширенная форма кодирования Y'CbCr, которая хранит закодированную информацию о цвете яркости / цветности с большим количеством битов, чем YUV. Вместо кодирования яркости и цветности в чередующихся наборах из 2-4 битов, xvYCC кодирует цвет в современных 10-битных значениях.

Использование в фотографии

Интересно, что есть одна марка камер DSLR, которая использует нечто очень похожее. В последние годы Canon добавила в свои камеры новый формат RAW, который называется sRAW. В то время как обычное RAW-изображение содержит прямой байер-дамп полных данных датчика, sRAW на самом деле не является настоящим RAW-форматом изображения. Формат sRAW не содержит байеровских данных, он содержит обработанный контент Y'CbCr, интерполированный из базовых байеровских данных RGBG-пикселей. Подобно телевизионным дням, sRAW стремится использовать больше оригинальной информации о сигналах для кодирования данных яркости и цветности с высокой точностью (14 бит на канал), но экономит место в формате изображения. Изображение sRAW может иметь размер от 40 до 60% от размера изображения RAW, а усиление достигается за счет аналогичного перемежения и совместного использования информации яркости между несколькими парами цветности (аналогично тому, как пиксели байеров RGBG совместно используются для генерации фактических пикселей RGB .)

Преимущество sRAW заключается в том, что вы сохраняете высокую точность восприятия цвета человеком в компактном формате файлов и лучше используете пиксели RGBG на сенсоре Байера (вместо перекрывающейся выборки, которая дает неприятный цветовой муар, sRAW выполняет выборка с перекрытием по цветности и выборка с перекрытием / распределением яркости. Недостатком является то, что это не настоящий формат RAW, а информация о цвете интерполируется и подвергается понижающей дискретизации от полного байеровского датчика. Если вам не нужно полное разрешение камеры в формате RAW (то есть вы собираетесь печатать только с разрешением 8x10 или 11x16), тогда sRAW может быть реальным преимуществом, поскольку он может значительно сэкономить место (до 60% экономии по сравнению с RAW). ), он экономит быстрее, чем raw, обеспечивая более высокую частоту кадров и лучше использует информацию о цвете, полученную датчиком, чем RAW с полным разрешением.

11 голосов
/

xvYCC - это особый умный способ кодирования цветовых данных: он использует представление YCC, используя ранее запрещенные комбинации значений для представления цветов за пределами гаммы пространства RGB, используемого в схеме YCC. То есть некоторые кортежи YCC декодируют в цвета с отрицательными значениями R G или B. Ранее они были просто незаконными; в xvYCC они разрешены, и дисплеи с большей гаммой, чем система RGB, могут отображать их как можно лучше. Так что на самом деле это умный в основном совместимый хак, чтобы получить дополнительную гамму без особого изменения формата.

Имеет ли смысл использовать его в фотографии? Я так не думаю. На самом деле нет необходимости быть совместимым с YCC, так почему бы не использовать пространство с широкой гаммой, например ProPhoto RGB? Или, что еще лучше, поскольку использование дополнительной глубины в битах не дорого для фотоснимков, почему бы не использовать что-то вроде CIELAB, которое может охватить всю воспринимаемую человеком гамму? У вас достаточно битов, чтобы способность кодировать все эти воображаемые цвета не стоила вам заметного количества цветового разрешения.

Конечно, вопрос поддержки камеры немного неуместен - если вы действительно заботитесь о цвете, вы должны извлечь необработанные значения детектора из камеры и начать с них. И даже если вы сделаете это, вы все равно застрянете в ощутимой гамме камеры. И точность вашего цветового представления также будет зависеть от того, насколько хорошо фильтры вашей камеры приближаются к спектральному отклику человеческих колбочек - неправильно, и цвета, которые выглядят одинаково с глазом, будут отличаться от вашей камеры. Никакая кодировка не исправит это. Фактически это произошло с одной дешевой цифровой камерой, которая у меня была - в этом случае ее ИК-чувствительность заставляла угли выглядеть фиолетовыми. Даже если вы отключите ИК, вещи с остроконечными спектрами, такими как радуга и флуоресцентное освещение или минералы (и, возможно, некоторые красители), покажут этот эффект, когда спектры континуума выглядят хорошо.

7 голосов
/

У вас есть вещи почти полностью назад. Это не тот случай, когда фотография может / должна «догнать» видео - наоборот, это вопрос видео, которое наконец-то догнало (примерно) возможности, которые TIFF (для одного примера) предоставляет пару десятилетий назад (или около того).

Хотя вы, конечно, не видели очень много 16-битных / канальных TIFF-файлов 20 лет назад, такая возможность уже была, и 16-битные / канальные (в TIFF и различных других форматах) теперь довольно распространены. , В то же время я чувствую себя обязанным отметить, что большинство людей считают 8 бит / канал полностью адекватными. Просто в качестве одного очевидного примера, JPEG2000 поддерживает 16 бит / канал и лучшее сжатие, чем оригинальный JPEG - но нигде даже близко не подходит к использованию оригинальной спецификации JPEG.

Примерно в то же время (на самом деле, немного раньше) xvYCC работала (примерно), догоняя возможности TIFF, формат файла openEXR разрабатывался. Он поддерживает до 32 бит / канал. Хотя он еще не так широко используется, я ожидаю, что он будет немного похож на TIFF и в конечном итоге станет более широко используемым.

Что касается цветового пространства, то правда, что большее число бит / пиксель, если xvYCC поддерживает большую гамму, чем sRGB. Опять же, однако, ProPhotoRGB (для одного примера) предоставляет гораздо более широкую гамму - и (честно говоря) остается открытым вопрос, есть ли необходимость в большем цветовом пространстве, чем ProPhotoRGB уже обеспечивает (примерно 13% цветов, которые вы можете представлять в ProPhotoRGB в основном воображаемо - они выходят за рамки того, что большинство людей могут воспринимать).

Преимущество xvYCC заключается в уменьшении количества данных, необходимых / используемых для представления заданного уровня качества. Для HD-видео (в частности) минимизация пропускной способности чрезвычайно важна. Для цифровых фотокамер, однако, пропускная способность - гораздо меньшая проблема - хотя было бы неплохо, если бы (например) я мог бы разместить в два раза больше снимков на CF-карте определенного размера, это не , в частности серьезные проблемы. Относительно мало людей используют наибольшую емкость доступных CF-карт, а стоимость CF-карт не является значительной частью бюджета типичного фотографа.

Итог: с точки зрения технических возможностей, xvYCC предоставляет мало того, что еще не доступно.

Редактировать: Я, вероятно, должен добавить еще один момент. ЖК-дисплеи начали заменять ЭЛТ-мониторы для большинства мониторов примерно в то время, когда цифровые камеры стали широко использоваться, но потребительские ЖК-мониторы только сейчас начинают превышать (или даже приближаться) разрешение цвета 8 бит / канал. Трудно было сильно переживать из-за наличия 10 или 12 бит / канал, когда обычный монитор мог отображать только около 6.

Есть также небольшая деталь, которая просто не волнует многих людей. Для них качество фотографирования подпадает под критерий «прошел / не прошел». Все, что на самом деле требует большинство людей, - это чтобы картина была достаточно узнаваемой. Я подозреваю, что люди медленно начинают ожидать большего, но после многих лет, когда Уолгринс (или кто-то еще) превращает свою рыжеволосую дочь в блондинку (и т. Д.), Требуется время, чтобы привыкнуть к идее, что цвет может быть точным на всех.

Редактировать: На самом деле, помимо JPEG 2000, есть еще один шаг: JPEG XR . Это поддерживает до 32 бит / канал (с плавающей запятой) HDR. Он также определяет формат файла, который может включать все обычные данные типа EXIF ​​/ IPTC, встроенный цветовой профиль и т. Д. Относящийся к этому вопросу, который включает значение, указывающее, что файл должен использовать цветовое пространство xvYCC (значение 11 в элементе синтаксиса TRANSFER_CHARACTERISTICS, таблица A.9, на случай, если кому-то все равно). Кажется, он не используется широко (по крайней мере, пока), но напрямую поддерживает цветовое пространство xvYCC для неподвижных изображений.

4 голосов
/

Итак, чтобы ответить на мой собственный вопрос немного после некоторого исследования:

Несмотря на то, что это не xvYCC, по причинам, которые на самом деле все еще ускользают от меня (поскольку кодирование JPEG использует аналогичную более старую схему), в действительно имеются некоторые обнадеживающие шаги на тему «мы можем» есть хорошие вещи! " спереди, потому что кажется, что по крайней мере Microsoft заботится о более широкой цветовой гамме и лучшей битовой глубине в неподвижной фотографии - по крайней мере, немного.

Они медленно, но верно настаивали на новом стандарте формата файлов под названием JPEG XR (ранее назывался Windows Media Photo, а затем HD Photo). Это интересный шаг вперед по сравнению с «традиционным» JPEG, обеспечивающий лучшее сжатие при том же качестве изображения и (с точки зрения этого обсуждения) более высокую поддержку битовой глубины.

JPEG 2000 тоже делает это, но это в значительной степени провал, возможно, из-за проблем с патентами на вейвлет-сжатие, которые он использует, или, возможно, что-то еще. Важным моментом является то, что Microsoft сейчас продвигает JPEG XR, представляя его во многих своих программах, включая Internet Explorer 9 . По состоянию на 2009 год, это официальный настоящий международный стандарт , и на него распространяется «Обещание сообщества» Microsoft, чтобы не применять свои патенты враждебным образом по отношению к реализации. Так что это очень хорошо для будущего освоения.

И, вместе с этим, они выдвигают идею «больше битов на канал» как « high color » (что мне смешно, так как, на мой взгляд, это все еще старая 16-бит для всех -каналов в режиме видеокарты). Как часть этого, у них есть, возможно, смехотворно большое «промежуточное» цветовое пространство, называемое scRGB - , читайте хороший подробный отчет об этом здесь - который поддерживается JPEG XR, если хотите. Это может быть не особенно полезно в качестве окончательного цветового пространства, поскольку большинство его цветов находятся в "воображаемой" области за пределами человеческого восприятия . Но в любом случае, суть в том, что Microsoft - это , интегрирующая стандарты с большей битовой глубиной в операционную систему Windows, и тем не менее фотография является частью этого. Из слегка устаревшего интервью CNET : «Я абсолютно ожидаю, что поддержка scRGB в камерах будет сопровождать JPEG XR».

Но это было в 2007 году. Четыре с половиной года спустя мы по-прежнему не видим камеры, поддерживающие JPEG XR, не говоря уже о модных цветовых пространствах с большой глубиной и широкой гаммой. Но, может быть, я просто нетерпение. Как отмечают другие ответы здесь, дисплейное оборудование, поддерживающее широкий диапазон, только становится доступным, поддержка в самой популярной в мире ОС появилась совсем недавно, и первый веб-браузер, поддерживающий ее, был выпущен в этом месяце . Поскольку это завоевывает популярность Chrome и Firefox и, как мы надеемся, в конечном итоге получат поддержку, программы обработки изображений (включая конвертеры RAW) получат прямую поддержку от камер.

Или все рухнет. Время покажет. :)

3 голосов
/

Я добавлю пару заметок вокруг Джона ...

  1. Цветовое пространство имеет смысл в контексте камеры, только когда речь идет о JPEG, потому что для необработанных изображений цветовое пространство является выбором в фазе «разработки». Некоторые камеры (наверняка, полу-профи Pentax) позволяют выбрать sRGB или aRGB для разработки в формате JPEG, поэтому, возможно, они могут добавить третью (или четвертую для ProPhoto). Опять же, для большинства профессионалов, они будут тянуть изображение в желаемом цветовом пространстве для их предполагаемого выходного носителя.

  2. Зритель (и / или устройство) также должен знать о цветовом пространстве и уметь с ним справляться. Хотя мониторы с широкой гаммой становятся все более распространенными, они, вероятно, все еще составляют значительное меньшинство, и потребуется время, чтобы наверстать упущенное. Черт возьми, я знаю немало людей, у которых все еще есть старые мониторы CRT, подключенные к приличным компьютерам.

1 голос
/

Цветовое пространство xvYCC, вероятно, не видит применения для фотосъемки, потому что были разработаны новые Стандарты, которые являются усовершенствованием старых Стандартов, и ни один Производитель не хочет вкладывать средства в Стандарт, который может обесцениться до его замены на ' следующая величайшая вещь ». Они учились у VHS против Beta.

Высокоэффективный формат изображения (HEIF), MPEG-H Part 12, - это формат файла, который определяет структурный формат, из которого могут быть получены форматы изображений, специфичные для кодеков.

HEIF также включает в себя спецификацию для инкапсуляции изображений и последовательностей изображений, соответствующих Высокоэффективному кодированию видео (HEVC, ИСО / МЭК 23008-2 | Рек. МСЭ-Т H.265 или MPEG-H Часть 2).

Это упомянуто в ключевом видео Apple WWDC 2017: https://youtu.be/oaqHdULqet0?t=58m49s.

Apple iPhone 7 и новее берет то, что сфотографировано и сохраняет это в формате JPEG или HEIF. Использование HEIF может обеспечить идеальное решение «от камеры к хранилищу для отображения» - законченную инфраструктуру без потерь или преобразования с входа на выход (при использовании HEIF без сжатия).

Дело не в том, что они полностью поддерживают каждую функцию (так же, как MPEG редко «полностью поддерживается») или, как будто это не достаточно просто для кого-либо еще, это просто то, что они, кажется, первыми предлагают комплексное решение для изображений (для видео у нас было подмножество HEVC H.264, H.265 и недавно HikVision H.265 + в течение многих лет).

Если вам известны другие камеры, поддерживающие HEIF, пожалуйста, прокомментируйте или отредактируйте, спасибо.

Камеры, которые записывают изображения и видео в особенно высоком динамическом диапазоне (датчик превышает 16 бит на цвет), часто не обрабатывают данные (создают сжатый файл), а вместо этого выводят необработанные данные напрямую, например: http://www.jai.com/en/products/at-200ge - что камера выводит от 24 до 30 бит на пиксель или http://www.jai.com/en/products/at-140cl - что камера выводит от 24 до 36 бит на пиксель.

Можно получить камеру для цветового пространства CIE 1931 (и, возможно, другие цветовые пространства), если вы ищете бесконечный поиск или готовы заплатить поставщику специализированной камеры, чтобы сделать именно то, что вы хотите, вы, вероятно, будете писать сами. Программное обеспечение для преобразования из вашего Цветового пространства в другое, используемое другими программами.

Ссылка на камеру Condor3 CIE 1931 компании Quest Innovations: http://www.quest -innovations.com / камеры / C3-CIE-285-USB .

Камеры с 3, 4, 5 или 6 сенсорами могут разбивать Спектр на более мелкие части и предоставлять больше битов на канал, более точно определяя точный цвет и интенсивность: http://www.optec.eu/en/telecamere_multicanale/telecamere_multicanale.asp.


Prism for a 3 Channel Camera 3CCD или 3MOS

Prism for a 4 Channel Camera 4CCD или 4MOS

Prism for a 5 Channel Camera 5CCD или 5MOS


Ссылки:

https://developer.apple.com/videos/play/wwdc2017/503/

https://nokiatech.github.io/heif/technical.html

https://en.wikipedia.org/wiki/High_Efficiency_Image_File_Format

...