크로마 포멧(Chroma Format), 컬러 샘플링 형식 : 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0...

 크로마 포멧(Chroma Format), 컬러 샘플링 형식

 

1. 크로마 포멧(Chroma Format), 컬러 샘플링 형식

  ㅇ 컴포넌트 비디오 신호에 대한 디지털 전송 가능 포멧
  ㅇ 휘도신호와 색차신호의 전송대역폭 또는 표본화 주파수 또는 데이터량의 성분 비율


2. 성분 비율의 의미

  ㅇ 성분비 =>  휘도 신호 (Y)  :  색차 신호 (R-Y)  :  색차 신호 (B-Y)

  ㅇ 구성성분 간의 비율의 표현
     - 전송대역폭   : 例) 4:2:2 => 휘도신호 대역폭 4MHz, 색차신호 대역폭 각 2MHz
     - 표본화주파수 : 전송대역폭 보다는 주로 영상신호의 표본화 주파수로 표현
     - 데이터량     : YCbCr 각 신호 성분에 필요한 데이터량의 구성 성분 비율

 

 

3. 구분

 

ㅇ 4:4:4 방식

콤포넌트 비디오의 휘도(Y)와 색차신호(R-Y, B-Y)나 R·G·B신호를 디지털화하는데 사용되는 표본화 주파수의 비율.

4:4:4에서 모든 콤포넌트들은 동일한 수의 표본들로 이루어진다.
TV화면 등의 주사선에 포함되는 정보신호 중 휘도 신호 Y와 두 개의 색차 신호 Cb, Cr 모두의 표본화 주파수를 13.5㎒로 하는 신호처리 기법이다. 한편으로는 그래픽환경에서 사용되는 고해상도 Component 디지털 비디오 신호의 샘플링 비를 나타내는 약어의 표현을 말한다. 이들 숫자의 의미는 3개의 콤포넌트 채널(Y, Pb, Pr 또는 R, G, B)을 나타내며 3개의 채널을 각각 13.5㎒로 샘플링 한다. 즉, 비디오 신호의 루미넌스와 크로미넌스 차이를 나타내는 Y, R-Y, B-Y에 사용되는 샘플링 주파수는 13.5㎒로 각각 모두 같다. 4:4:4는 통상적으로 컴퓨터를 기본으로 하는 장비에서 장비의 특성이나 성능을 나타내는 기준으로 삼고 있다.

 

     - 표본화 주파수 : 휘도(Y) 4배 x 3.375MHz, 색차(R-Y, B-Y) 4배 x 3.375MHz
     - 표본당 비트수 : 표본당 24 비트 (8 비트 양자화시)
     - 데이터량 : 화소를 구성하는 신호 성분 비율(Y,Cb,Cr)이 모두 같음 (4:4:4)
     - 용도 : 최고의 스튜디오 화질, 무압축 영상, 의료 영화 등
    

  ㅇ 4:2:2 방식 

콤포넌트 비디오의 휘도(Y)와 색차신호(R-Y, B-Y)를 디지털화하는데 사용되는 표본화 주파수의 비율. 4:2:2라는 용어는 Y가 4번 표본화될 때 R-Y와 B-Y는 2번 표본화되는 것을 의미하는데, 이는 4:1:1에 비하여 휘도에 대한 색도대역폭을 더 많이 할당한 것이다. CCIR 601에서 4:2:2 표본화는 디지털 스튜디오 장비의 표준으로서, 4:2:2와 CCIR 601이라는 두 용어가 일반적으로 동의어로 사용되지만 기술적으로 정확히 같은 의미는 아니다.
Y의 표본화 주파수는 13.5MHz이고, R-Y와 B-Y는 각각 6.75MHz로서 고품질 크로마키에 적합한 3.37MHz의 최대 가능 색대역폭을 제공한다.
TV화면 등의 주사선에 포함되는 정보신호 중 휘도 신호 Y의 표본화 주파수 13.5㎒를 4로 할 때 두 개의 색차 신호 Cb, Cr를 횡 방향으로 Y의 표본화 주파수에 대해 1/2로 표본화하는 신호처리 기법이다. 즉 Y의 표본화 주파수 13.5㎒에 대해 색차 신호 R-Y, B-Y는 각각 6.75㎒가 된다. 이러한 신호처리 기법은 8비트 양자화 규격의 D-1, DVCPRO50, Digital-S, Betacam SX 그리고 10비트 양자화 규격의 D-5, 디지털 베타캄과 같은 방송·업무용 포맷의 콤포넌트 DVTR 등에 이용되고 있으나 ITU-R-BT.601에서 규정하는 Y신호의 최대 주파수가 5.5㎒인 점을 고려하면 충분한 샘플링 주파수이긴 하지만 데이터 비율은 콤포지트 방식의 약 2∼2.5배에 이르는 216/270Mbps가 되므로 이로 인해 발생된 막대한 디지털 데이터를 비디오 테이프에 여유 있게 기록하기 위해서는 고효율의 압축 알고리즘이 사용되는 경우가 있다.

     - 표본화주파수
        . SDTV 화질수준 : 휘도(Y) 4배 x 3.375MHz, 색차(R-Y, B-Y) 2배 x 3.375MHz
        . HDTV 화질수준 : 휘도(Y) 11/2배 x 13.5MHz, 색차(R-Y, B-Y) 11/2배 x 6.75MHz
     - 표본당 비트수 : 표본당 16 비트 (8 비트 양자화시)
     - 데이터량 : 화소를 구성하는 신호 성분 비율(Y,Cb,Cr)이 색차신호는 1/2 (4:2:2)
     - 용도 : 방송국 스튜디오급 (전문가용)
    

  ㅇ 4:2:0 방식
Y신호가 매 라인마다 13.5MHz로 표본화될 때 R-Y와 B-Y는 한 라인을 건너뛰어 6.75MHz로 표본화되는 (즉, 한 라인은 4:0:0으로 다음 라인은 4:2:2로 표본화) 휘도와 색차신호의 표본화 주파수 비율.
4:2:2 표본화에서는 수직라인의 색해상도가 수평라인 해상도의 1/2인 반면, 4:2:0 표본화에서는 수평과 수직해상도가 같다.
TV화면 등의 주사선에 포함되는 정보신호 중 휘도 신호 Y의 표본화 주파수 13.5㎒를 4로 할 때 두 개의 색차 신호 Cb, Cr의 종 방향 및 횡 방향 모두를 Y의 표본화 주파수에 대해 1/2로 표본화하는 신호처리 기법이다. 즉 라인마다 Y의 13.5㎒에 대해 R-Y를 Y신호의 1/2인 6.75㎒로 표본화하는 동시에 B-Y는 6.75㎒로 표본화하지 않고, 이와 반대로 Y의 13.5㎒에 대해 R-Y를 6.75㎒로 표본화하지 않는 동시에 B-Y는 6.75㎒로 표본화하는 상태를 교대로 되풀이하는 것을 말하는데 이것을 비율로 나타내는 경우 4:2:0과 4:0:2로 반복이 된다. 따라서 이러한 포맷으로 표현되는 표본화 주파수비율을 일반적으로 4:2:0으로 나타내고 있다.

 

     - 표본화 주파수 : 휘도(Y) 4배 x 3.375MHz, 색차(R-Y, B-Y) 2배 x 3.375MHz
     - 표본당 비트수 : 표본당 12 비트 (8 비트 양자화시)
     - MPEG-2 방식의 메인 레벨의 프로파일 포멧으로 채택
     - 용도 : 디지털TV 및 DVD 등에 사용
    

  ㅇ 4:1:1 방식
콤포넌트 비디오의 휘도신호(Y)와 색차신호(R-Y, B-Y)를 디지털화하는데 사용되는 표본화 주파수의 비율. Y신호는 13.5MHz, 색차신호 R-Y와 B-Y는 각각 3.37MHz로 표본화된다.
TV화면 등의 주사선에 포함되는 정보신호 중 휘도 정보(Y)와 색차 정보(Cb, Cr)의 성분비율은 보통 : : 으로 표시되는데 이러한 표시는 휘도 신호(Y)와 두 개의 색차 Cb, Cr 신호의 표본화 주파수의 비율을 나타낸다. 여기서 4:1:1의 비율이란 휘도 신호 Y의 표본화 주파수 13.5㎒를 4로 할 때 색차 신호 R-Y, B-Y는 각각 1이기 때문에 휘도 신호의 표본화 주파수 13.5㎒의 1/4이 되므로 색차 신호 R-Y와 B-Y는 각각 3.37㎒가 된다. 또한 4:1:1의 신호처리 기법은 4:2:2의 신호처리 기법 등에 비해서 해상도 등이 다소 떨어지는 단점이 있으나 비교적 적은 데이터 비율로 디지털 영상신호를 기록 수 있다는 점에서 경제성이 우수하며 이러한 포맷은 가정용 DVTR(Digital VTR)의 세계 통일 규격인 DV(DVC)와 업무 및 방송용 포맷으로 널리 이용되는 DVCAM과 DVCPRO(25Mbps 규격) 등에 제한적으로 이용되고 있다.

 

     - 표본화 주파수 : 휘도(Y) 4배 x 3.375MHz, 색차(R-Y, B-Y) 1배 x 3.375MHz
     - 표본당 비트수 : 표본당 12 비트 (8 비트 양자화시)
     - 색차신호 대역폭(B/W)이 1.5MHz를 넘지 않는 상황에 적합.
     - 용도 : 가정용 VTR 등 저품질
    

 

 

참조 : http://kndol.springnote.com/pages/182643?print=1