Компонентное видео
От nonlinear R′G′B′ к Y′CbCr: luma vs luminance, BT.601/709/2020 matrices, Cb/Cr normalization, narrow/full range, subsampling, chroma siting и типичные matrix errors.
Y′CbCr не является цветовым пространством вроде Rec.709. Это способ представить уже определённый nonlinear RGB signal как luma-like Y′ плюс две colour-difference components — удобно для video coding и chroma subsampling.
Ключевые факты
Для narrow-range digital representation.
Y′CbCr
Matrix обычно применяется к nonlinear R′G′B′ — уже после OETF/transfer encoding — поэтому результат обозначают Y′. CIE luminance Y рассчитывается из linear tristimulus/light relationships. Эти величины связаны, но не взаимозаменяемы. Фраза «Y channel = luminance» технически слишком груба.
Сначала Y′ строится как weighted sum R′G′B′. Затем Cb хранит blue-difference component, Cr — red-difference component. В normalized форме часто удобно мыслить Cb=(B′−Y′)/(2−2Kb) и Cr=(R′−Y′)/(2−2Kr), где Kr/Kb зависят от стандарта. Neutral grey имеет Cb=Cr=0 до integer offset.
Для HDTV BT.709: Y′=0.2126R′+0.7152G′+0.0722B′. Соответственно Cb≈(B′−Y′)/1.8556, Cr≈(R′−Y′)/1.5748. Эти коэффициенты связаны с BT.709 primaries/colorimetry и не должны автоматически применяться к SD BT.601 signal.
Для legacy SD BT.601 используются Kr=0.299, Kg=0.587, Kb=0.114. Поэтому старое SD video, неправильно интерпретированное как BT.709 matrix, получает небольшие, но систематические изменения hue/luma. Это один из классических источников «почему старый клип после transcode стал другим».
Для BT.2020 NCL: Y′=0.2627R′+0.6780G′+0.0593B′, Cb=(B′−Y′)/1.8814, Cr=(R′−Y′)/1.4746. В стандарте также существует BT.2020 constant-luminance variant — это отдельная representation и отдельный matrix_coefficients signalling, её нельзя смешивать с обычным BT.2020 NCL.
В narrow video Y′ обычно занимает 16–235 в 8-bit или 64–940 в 10-bit. Chroma имеет neutral offset: 128 в 8-bit / 512 в 10-bit и nominal extremes 16–240 / 64–960. Это объясняет, почему neutral chroma не кодируется нулём и почему range conversion должен обрабатывать Y′ и Cb/Cr по разным nominal spans.
Y′ несёт большую часть spatial detail, а Cb/Cr — colour-difference detail. Зрительная система обычно менее чувствительна к fine spatial chroma, поэтому 4:2:2/4:2:0 уменьшают bandwidth заметно дешевле по perceived quality, чем такое же уменьшение luma resolution. Но на graphics/keying это преимущество быстро исчезает.
Для 4:2:0 chroma sample может быть co-sited или centered относительно luma grid в зависимости от system/codec. H.26x/VUI metadata позволяет signal location types. Если upsampler предполагает другую phase, coloured edges смещаются и возникают false colour/softness на вертикальных или горизонтальных переходах.
YUV исторически относится к analog composite/component concepts, YPbPr — к analogue component representation, YCbCr — к digital component coding. В бытовой речи их часто смешивают, а fourcc/pixel-format names используют «yuv» как umbrella label, но при техническом описании лучше называть реальный representation.
Wrong BT.601/709/2020 decoding редко выглядит как простой uniform tint. Меняются channel relationships, saturation и luma contribution: skin и saturated colours уходят по-разному. Если проблема зависит от цветности объектов, но black/white range нормальный, matrix mismatch — более правдоподобная гипотеза, чем levels.
Resolve обычно декодирует YCbCr через codec/media pipeline до внутреннего RGB processing. Поэтому пользователю важны правильные media tags, Data Levels и input color space/transfer; YCbCr matrix mismatch может возникнуть до нод. Для сомнительного transcode сравните исходник и decode, inspect stream matrix_coefficients, а не пытайтесь вручную «вернуть цвет» колёсами.
Чтобы не путаться: сначала назовите исходный R′G′B′ colorimetry/transfer, потом matrix_coefficients, потом range. Только после этих трёх вопросов Y′CbCr numbers получают однозначный смысл.
Технические определения привязаны к организациям стандартов и первичным спецификациям там, где это действительно важно.
HDTV luma/colour-difference matrix и quantisation.
Legacy SD luma weights 0.299/0.587/0.114 и digital component representation.
BT.2020 NCL/CL matrices и digital representation.
matrix_coefficients, video_full_range и colour description code points.
