bedeutung 4/2/0

[tom-tom]

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Hallo,

 

ich frage mich, was die Angaben 4/2/0 oder 4/2/2 und ähnliche bei Videokameras bedeuten?

[Gast Maxi]

Schau Dir mal dazu diese zwei Seiten an, ich hoffe es hilft Dir etwas.

 

Farbunterabtastung

 

Lexikon: Film-TV-Video

[tom-tom]

Danke für die links. So auf Anhieb verstanden habe ich es nicht. Muss mir etwas mehr Zeit dazu nehmen.

[Karsten M.]

Ist eigentlich relativ einfach:

Jedes Videobild besteht aus Rot-, Grün- und Blau-Signalen.

Der Grünkanal dient dabei nicht nur der Farbinformation, sondern er wird auch zur Definition der Helligkeit herangezogen.

Da diesem Kanal die größte Bedeutung zukommt, wird er auch am meisten bemüht: Auf 4 Grünabtastungen kommen zunächst 2 Rot- und 0 Blau-Abtastungen. Beim folgenden Durchgang wird getauscht: Wieder 4x Grün, aber diesmal 2 Blau- und 0 Rot-Abtastungen. Vereinfacht dargestellt: 4-2-0.

 

In der Oberklasse ist dagegen 4-2-2 üblich. Auch hier spielt der Grünkanal die Hauptrolle, aber das Auslassen einer Farbinformation findet nicht statt: Bei jedem Durchgang wird Grün wieder 4x erfasst, Rot 2x und Blau ebenfalls 2x, also 4-2-2.

 

Der Unterschied ist nicht wirklich sichtbar. Der Vorteil von 4-2-2 zeigt sich erst bei der größeren Farbstabilität in der Postproduction.

 

Ich hoffe, ich konnte dir mit dieser Zusammenfassung etwas weiter helfen.

[ceving]

Jedes Videobild besteht aus Rot-, Grün- und Blau-Signalen.

 

Die Angabe bezieht sich aber nicht auf den RGB-Farbraum und den Sachverhalt, dass auf einem Bayer-Sensor mehr grüne als rote oder blaue Pixel sind, sondern auf das YCbCr-Farbmodell, das für die Codierung von MPEG-Videos verwendet wird. Es handelt sich also nicht um einen Parameter, der die Aufnahme eines Bildes beschreibt, sondern um einen Parameter, der die Codierung des Videos beschreibt.

 

Beim YCbCr-Farbmodell wird die Farbe in die drei Bestandteile Helligkeit (Y), Blau-Gelb-Farben (Cb) und Rot-Grün-Farben (Cr) zerlegt. Die Wikipedia-Seite zeigt ein Beispiel der Zerlegung anhand dessen auch deutlich wird, dass das menschliche Auge Helligkeiten genauer wahrnimmt als die Blau-Gelb- bzw. Rot-Grün-Farben. Diesen Umstand macht man sich zur Kompression der Daten zunutze. Man lässt Informationen, die das menschliche Auge nicht gut sehen kann, einfach weg.

 

Der Reihe nach passiert also folgendes. Erst wird das Bild vom Bayer-Sensor mit einer Überabtastung der Grünwerte aufgenommen, dann werden die ggf. interpolierten RGB-Werte in YCbCr-Werte umgerechnet und schließlich werden die YCbCr-Werte für die Video-Codierung quantisiert. Die YCbCr-Quantisierung erfolgt ungleichmäßig, weil die Helligkeit fast immer feiner quantisiert wird. Und in welchem Maße ungleichmäßig quantisiert wird, geht aus der Angabe 4:2:0 hervor. Welche Zahl was genau bedeutet steht auf den Seiten, auf die Maxi verwiesen hat.

[Specializer]

Insoweit ist das alles irgendwie richtig, nur hat die Quantisierung nichts mit der Unterabtastung zu tun.

 

Quantisierung

JPEG

 

Die Quantisierung führt zur verlustbehafteten Kompression, bei der eben frequenzabhängig wahrnehmungspsychologisch irrelevante bzw. weniger relevante Information entweder ganz eliminiert oder ungenau codiert werden.

 

Die Unterabtastung ist aber auch eine irrelevanzreduktion, denn unsere Wahrnehmung nimmt Helligkeit genauer wahr als Farbe. Deshalb nutzt man eben einen Farbraum wie YCbCr, wobei Y die Helligkeitsinformation trägt und Cb und Cr die Farbinformationen. Denn nur so hat man die Möglichkeit Helligkeit und Farbe unterschiedlich genau zu speichern.

Bei 4:2:2 werden zu 4 Y-Werten jeweils 2 Cb- und 2 Cr-Werte gespeichert. Anschaulicher ausgedrückt, während die Helligkeitsinformation mit voller Auflösung gespeichert wird, werden die 2 Farbinformationen mit nur halber Auflösung gespeichert. Man müsste sich also im Wikipedia Artikel die Cb u. Cr Bilder verkleinert vorstellen.

 

In der Helligkeitswahrnehmung ist ein sehr grosser Grünanteil enthalten, das dürfte auch der Grund sein, warum es beim Bayer-Sensor mehr grüne Pixel gibt.

 

Wie Karsten M. schon erwähnt braucht man genauere Farbinformationen bei der Weiterverarbeitung des Bildsignals (z.B. 4:2:2), während für die Wahrnehmung 4:2:0 ausreichend ist. Das ist z.B. beim Bluescreen der Fall, wo ein Objekt/Person usw. vom blauen Hintergrund getrennt werden soll. Bei einer höheren Farbauflösung geht das eben genauer, mit weniger störenden blauen Rändern. Wer einfach nur seine Videos ein wenig bearbeiten und schneiden will braucht 4:2:2 nicht.

 

Auch bei Bildern in JPG werden nicht RGB Werte sondern ebenfalls YCbCr mit Unterabtastung (z.B. 4:2:0) gespeichert. In Gimp kann man z.B. diese Unterabtastung beim Speichern der JPGs selbst wählen.