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Full range / Limited range

Full range / Limited range

作者: rogerwu1228 | 来源:发表于2018-11-01 17:47 被阅读76次

我们熟悉的PC使用RGB色彩空间,RGB信号在处理图像时,每个像素的色彩由3个分别对应三原色的8位二进制数字来确定,2的8次方=256个灰阶。比如(255,255,255)代表白色,(255,0,0 )代表红色,那么灰阶总共是0~255一共256个,通常被称作Full Range。属于PC Level系统,
总结:RGB称作全范围彩色Full Range,0~255,PC Level。

由于RGB每个像素记录需要24位,所需的存储空间和数据量毫无疑问比较大。而YCrCb信号如果采用13.5MHz采样频率得到的8位或10位PCM信号则称为4∶4∶4,也有256个灰阶。但是这样的话数据量太大了。研究表明,人眼察觉到的光亮度信息(Y)的60%至70%来自绿色光。红色和蓝色信道实际上只是亮度信息的复制,因此这些重复信息完全可以去除掉。为了减少数据储存空间和数据传输带宽,可以用较低的采样频率6.75MHz来采样B-Y和R-Y信号,称做4∶2∶2,也就是消费电子的Studio Level。

在Studio Level设备中,8位YCbCr系统都规定亮度的取值范围介于16至235之间,而B-Y和R-Y信号的取值范围介于16至240之间。YCbCr 4∶2∶2色差信号的灰阶是16~235,通常被称作Limited Range,而RGB信号也有两种采样频率和灰阶,在PC Level系统中是0~255,而在Studio Level消费电子中则是16~235。

RGB和YUV(YCrCb)都有Full Range和Limited Range模式,但是YUV不使用Full Range。YUV属于Studio Level。

full range又被称之为为enhanced,但也可以支持16-235的limited range
limited range又被称为standard或normal
HDMI是以DVI为基础作为家庭AV视听为主,既可以传送YUV,也可以传送RGB
至于limited range和full range的问题,我记得模拟信号中,limited range是为了防止在信号动态范围的两端出现失真,对这些区域做保留而不用来存储视频信息。数字信号时代这两端则是有用来存储一些视频信号以外的信息。

limited range更多是一种历史遗留产物,但它仍然有一个特征相比full range有优势:
在不同bit depth间转换时limited range只需要简单的位移操作(如8bit Y/UV对应16-235/16-128-240,10bit Y/UV对应64-940/64-512-960)——升高bit depth是无损的;而full range需要通过更复杂的interpolation才能实现bit depth转换(如8bit Y/UV对应0-255/0-128-255,10bit Y/UV对应0-1023/0-512-1023)——无论降低还是升高bit depth都会产生quantization error。

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