Mengapa ruang warna xvYCC tidak dapat melihat untuk fotografi diam?

Selama lima belas tahun terakhir, sRGB telah menjadi standar utama untuk monitor komputer (dan untuk pencetakan tingkat konsumen). Itu berubah sekarang, karena monitor LED-backlit yang lebih luas menjadi umum. Biasanya, fotografer menggunakan ini dengan ruang warna seperti aRGB, yang semi-standar - kamera saya dapat menyimpan JPEG di ruang itu secara native, misalnya.

Tapi ada standar baru yang banyak didorong dalam industri AV untuk menggantikan sRGB. Ini adalah IEC 61966-2-4 - xvYCC (atau "xvColor", untuk tujuan pemasaran). Ruang warna ini memiliki gamut 1,8 × lebih besar dari sRGB, mencakup 90% dari rentang warna penglihatan manusia (bukan 50% tanpa inspirasi yang tercakup oleh penyebut umum kami saat ini). Baca lebih banyak di situs web Sony di xvYCC .

Namun, yang penting adalah bahwa ini tidak teoretis. Ini adalah bagian dari standar HDMI 1.3, bersama dengan spesifikasi untuk kedalaman warna 10 hingga 16 bit per warna ("Warna Dalam", demikian sebutannya). Tidak seperti aRGB, yang pada dasarnya adalah ceruk profesional, ada dukungan luas di tingkat konsumen.

Itulah latar belakangnya. Pertanyaannya adalah: mengingat hal ini sangat menarik, dan bahwa kita semua kemungkinan memiliki perangkat keras komputer (dan TV!) Yang mampu mendukungnya dalam beberapa tahun mendatang, mengapa ini dijual pada dasarnya hanya berupa video? Sepertinya industri kamera akan senang untuk bergabung.

Sony sangat menyukai gagasan itu, dan meluncurkan kamera video yang mendukungnya empat tahun lalu sekarang. Playstation 3 mendukungnya, demi kebaikan! Mengapa tidak memasukkannya ke Sony Alpha dSLR juga? Dan Sony tidak sendirian - Canon memiliki kamera video yang mendukungnya juga.

Tentu saja, jika Anda memotret RAW, dukungan dalam kamera tidak penting. Ini adalah perangkat lunak pengonversi yang harus bergabung - mengapa tidak ada dorongan untuk ini? Seperti yang saya pahami, xvYCC adalah ekstensi dari YCbCr, yang sudah digunakan dalam file JPEG . Tetapi ketika saya membaca literatur, saya menemukan banyak menyebutkan standar MPEG diperbarui, tetapi tidak ada tentang gambar foto.

Mengapa kita tidak dapat memiliki hal-hal baik?

xvYCC adalah cara cerdik khusus untuk menyandikan data warna: ia menyalahgunakan representasi YCC dengan menggunakan kombinasi nilai yang sebelumnya dilarang untuk mewakili warna di luar keseluruhan ruang RGB yang digunakan dalam skema YCC. Yaitu, beberapa tuple YCC diterjemahkan ke warna dengan nilai RG atau B negatif. Sebelumnya ini hanya ilegal; di xvYCC ini diizinkan, dan tampilan dengan gamut yang lebih besar dari sistem RGB dipersilakan untuk membuat ini sebaik mungkin. Jadi sebenarnya ini adalah peretas cerdas yang kompatibel untuk mendapatkan gamut tambahan tanpa banyak mengubah format.

Apakah masuk akal untuk menggunakannya dalam fotografi diam? Saya kira tidak begitu. Sebenarnya tidak perlu kompatibel dengan YCC, jadi mengapa tidak menggunakan ruang gamut lebar seperti ProPhoto RGB? Atau lebih baik lagi, karena menggunakan kedalaman bit ekstra tidak mahal untuk foto, mengapa tidak pergi dengan sesuatu seperti CIELAB yang dapat mencakup keseluruhan keseluruhan yang dapat dilihat manusia? Anda memiliki bit yang cukup sehingga kemampuan untuk menyandikan semua warna imajiner itu tidak dikenakan biaya berapa pun jumlah resolusi warna.

Tentu saja, pertanyaan tentang dukungan kamera sedikit tidak relevan - jika Anda benar-benar peduli dengan warna, Anda harus menarik nilai detektor mentah dari kamera dan mulai dari itu. Dan bahkan jika Anda melakukan ini, Anda masih akan terjebak dalam gamut yang terlihat oleh kamera. Dan keakuratan representasi warna Anda juga akan bergantung pada seberapa baik filter kamera Anda mendekati respons spektral kerucut manusia - salah paham dan warna yang terlihat identik dengan mata akan terlihat berbeda dengan kamera Anda. Tidak ada pengkodean yang akan memperbaikinya. Bahkan ini terjadi dengan satu kamera digital murah yang saya miliki - dalam hal ini kepekaan IR-nya membuat bara tampak ungu. Bahkan jika Anda menyaring IR, hal-hal dengan spektrum runcing seperti pelangi dan lampu neon atau mineral (dan mungkin beberapa pewarna) akan menunjukkan efek ini ketika spektrum kontinum terlihat baik-baik saja.

Singkatnya, jawabannya adalah "Digunakan untuk fotografi diam!" Saya akan menjelaskan sedikit lebih dalam, dan penggunaannya cukup niche saat ini.

Akar xvYCC

Pengkodean xvYCC adalah, sejauh yang saya tahu, peningkatan modern untuk pengkodean YCC, atau dalam bentuk panjangnya, Y'CbCr (atau YCbCr, yang sedikit berbeda.) Pengkodean YCC adalah bagian dari keluarga pencahayaan / chrominance ruang warna, yang semuanya sebagian besar berakar pada ruang warna L a b * ('Lab') yang diformulasikan oleh CIE pada tahun 1930-an. Ruang warna Lab juga merupakan ruang warna Luminance / Chrominance, di mana luminance warna dikodekan dalam nilai L * , sedangkan dua sumbu krominans warna dikodekan dalam nilai a * dan b * . Nilai a * mengkodekan separuh chrominance sepanjang sumbu hijau / magenta , sedangkan nilai b * mengkodekan separuh chrominance lainnya sepanjang biru / kuningsumbu. Dua sumbu warna ini dipilih untuk meniru dan mewakili empat sensitivitas warna utama mata manusia, yang juga terletak di sepanjang sepasang sumbu merah / hijau dan biru / kuning (meskipun penglihatan manusia sejati melibatkan kurva merah puncak ganda, dengan puncak yang lebih kecil terjadi di tengah kurva biru, yang sebenarnya berarti mata manusia secara langsung peka terhadap magenta, bukan merah ... maka sumbu hijau / magenta di Lab.)

Pengkodean YUV

Y'CbCr mungkin paling dikenal dalam bentuk pengkodean video YUV. Pengkodean YUV secara khusus dirancang untuk mengurangi jumlah ruang yang diperlukan untuk mengkodekan warna untuk transmisi video, kembali pada hari-hari ketika bandwidth adalah komoditas yang agak langka. Mentransmisikan informasi warna sebagai triplet RGB adalah pemborosan, karena triplet R, G, B mengkodekan warna dengan jumlah redundansi yang cukup: ketiga komponen termasuk informasi luminance serta informasi chrominance, dan luminance ditimbang di ketiga komponen. YUV adalah bentuk bandwidth rendah dari pengkodean warna Y'CbCr / krominansi warna yang tidak memiliki redundansi pemborosan pengkodean RGB. YUV dapat mengkonsumsi mulai dari 2/3 hingga 1/4 bandwidth dari sinyal RGB penuh tergantung pada format subsampling (dan, juga, itu menyimpan gambar detail penuh dalam saluran luminance Y yang berbeda, yang dengan mudah mendukung B&W juga sebagai sinyal TV Warna dengan format pengodean tunggal.) Harus dicatat dengan jelas bahwa YCC sebenarnya bukan ruang warna, melainkan merupakan cara pengkodean informasi warna RGB. Saya pikir istilah yang lebih akurat adalah amodel warna daripada ruang warna, dan model warna jangka dapat diterapkan untuk RGB dan YUV.

Dari referensi yang ditautkan dalam pertanyaan awal, tampak bahwa xvYCC adalah bentuk yang disempurnakan dari pengkodean Y'CbCr yang menyimpan informasi warna pengkodean / krominansi berkode dengan bit lebih banyak daripada YUV. Alih-alih mengkode luminance dan chrominance dalam set interleaved dari 2-4 bit, xvYCC mengkodekan warna dalam nilai 10-bit modern.

Gunakan di Fotografi Masih

Yang cukup menarik, ada satu merek kamera DSLR yang menggunakan sesuatu yang sangat mirip. Canon menambahkan format RAW baru ke kamera mereka dalam beberapa tahun terakhir, yang disebut sRAW. Sementara gambar RAW normal berisi dump langsung bayer dari data sensor penuh, sRAW sebenarnya bukan format gambar RAW yang sebenarnya. Format sRAW tidak mengandung data bayer, itu berisi konten Y'CbCr yang diproses yang diinterpolasi dari data piksel RGBG bayer yang mendasarinya. Mirip dengan masa-masa TV, sRAW bertujuan untuk menggunakan lebih banyak informasi sinyal asli untuk menyandikan luminance dan data chrominance dalam presisi tinggi (14-bpc), tetapi hemat-ruang, format gambar. Sebuah gambar SRAW dapat berkisar 40-60% dari ukuran gambar RAW,

Manfaat sRAW adalah Anda mempertahankan akurasi warna persepsi manusia yang tinggi dalam format file yang ringkas, dan memanfaatkan piksel RGBG dengan lebih baik pada sensor bayer (daripada pengambilan sampel yang tumpang tindih yang menghasilkan moire warna yang buruk, sRAW melakukan pengambilan sampel chrominance yang tidak tumpang tindih) dan pengambilan sampel pencahayaan yang tumpang tindih / didistribusikan.) Kekurangannya adalah bahwa itu bukan format RAW yang sebenarnya, dan informasi warna diinterpolasi dan di-downsample dari sensor bayer penuh. Jika Anda tidak membutuhkan resolusi RAW penuh dari kamera (yaitu Anda hanya ingin mencetak pada 8x10 atau 11x16), maka sRAW dapat menjadi manfaat nyata, karena dapat menghemat banyak ruang, sebanyak penghematan 60% dari RAW ), menghemat lebih cepat daripada mentah memberikan frame rate yang lebih tinggi, dan membuat lebih baik menggunakan informasi warna yang ditangkap oleh sensor daripada RAW resolusi penuh.

Anda memiliki hal-hal yang hampir sepenuhnya mundur. Ini bukan kasus di mana fotografi masih dapat / harus "mengejar" dengan video - justru sebaliknya, ini adalah masalah video yang akhirnya mencapai (kira-kira) kemampuan yang TIFF (misalnya) berikan beberapa dekade lalu (atau lebih).

Meskipun Anda tentu tidak melihat sangat banyak 16 bit / channel TIFF 20 tahun yang lalu, kemampuannya sudah ada di sana, dan 16 bit / channel (dalam TIFF dan berbagai format lainnya) sekarang cukup umum. Pada saat yang sama, saya merasa berkewajiban untuk menunjukkan bahwa kebanyakan orang tampaknya menemukan 8 bit / channel yang sepenuhnya memadai. Hanya untuk satu contoh yang jelas, JPEG2000 mendukung 16 bit / channel dan kompresi yang lebih baik daripada JPEG asli - tetapi tidak memiliki tempat yang dekat dengan penggunaan spesifikasi JPEG asli.

Sekitar waktu yang sama (sebenarnya, sedikit sebelum) xvYCC sedang mengerjakan (kira-kira) mengejar kemampuan TIFF, format file openEXR sedang dikembangkan. Ini mendukung hingga 32 bit / saluran. Meskipun belum digunakan secara luas, saya berharap ini akan menjadi sedikit seperti TIFF, dan akan mulai digunakan secara lebih luas.

Sejauh ruang warna berjalan, memang benar bahwa jumlah bit / pixel yang lebih besar jika xvYCC mendukung gamut yang lebih besar daripada sRGB. Namun, sekali lagi, ProPhotoRGB (sebagai contoh) menyediakan gamut yang lebih luas - dan (dalam semua kejujuran) terbuka untuk beberapa pertanyaan apakah ada banyak kebutuhan untuk ruang warna yang lebih besar daripada yang disediakan oleh ProPhotoRGB (kira-kira 13% dari warna yang Anda bisa berikan) mewakili dalam ProPhotoRGB pada dasarnya imajiner - mereka melampaui apa yang kebanyakan orang bisa rasakan).

Keuntungan dari xvYCC adalah dalam mengurangi jumlah data yang dibutuhkan / digunakan untuk mewakili tingkat kualitas tertentu. Untuk video HD (khususnya), meminimalkan bandwidth sangat penting. Untuk kamera digital, bagaimanapun, bandwidth adalah masalah yang jauh lebih kecil - walaupun tentu akan menyenangkan jika (misalnya) saya dapat memuat dua kali lebih banyak gambar pada ukuran kartu CF tertentu, itu bukan masalah yang sangat serius. Relatif sedikit orang yang menggunakan kartu CF dengan kapasitas terbesar yang tersedia, juga biaya kartu CF tidak banyak dari anggaran fotografer.

Intinya: dalam hal kemampuan teknis, xvYCC menyediakan sedikit yang belum tersedia.

Sunting: Saya mungkin harus menambahkan satu poin lagi. LCD mulai menggantikan CRT untuk sebagian besar monitor tentang waktu kamera digital mulai digunakan secara luas - tetapi monitor LCD tingkat konsumen baru sekarang mulai melampaui (atau benar-benar mendekati) 8 bit / saluran resolusi warna. Sulit untuk khawatir banyak tentang memiliki 10 atau 12 bit / saluran ketika monitor biasa hanya bisa menampilkan sekitar 6.

Ada juga detail kecil yang banyak orang tidak peduli. Bagi mereka, kualitas foto berada di bawah kriteria lulus / gagal. Semua orang benar-benar meminta gambar itu dikenali secara wajar. Saya menduga orang perlahan mulai mengharapkan yang lebih baik, tetapi setelah bertahun-tahun Walgreens (atau siapa pun) mengubah putri mereka yang berambut merah menjadi pirang (dll.) Diperlukan waktu untuk membiasakan diri dengan gagasan bahwa warna bisa akurat sama sekali.

Sunting: Sebenarnya ada langkah lain di luar JPEG 2000: JPEG XR . Ini mendukung HDR hingga 32 bit / saluran (titik mengambang). Ini juga menentukan format file yang dapat mencakup semua data tipe EXIF ​​/ IPTC biasa, profil warna tertanam, dll. Yang relevan dengan pertanyaan di sini, yang mencakup nilai untuk menentukan bahwa file harus menggunakan ruang warna xvYCC (nilai dari 11dalam TRANSFER_CHARACTERISTICSelemen sintaks, tabel A.9, kalau-kalau ada yang peduli). Ini tampaknya tidak digunakan secara luas (setidaknya belum) tetapi secara langsung mendukung ruang warna xvYCC untuk gambar foto.

Jadi, untuk menjawab pertanyaan saya sendiri sedikit setelah beberapa penelitian:

Meskipun tidak xvYCC, untuk alasan yang benar-benar masih menghindari saya (karena JPEG encoding menggunakan skema tua yang sama), ada tidak muncul untuk menjadi beberapa gerakan mendorong pada "kita dapat memiliki hal-hal yang baik!" depan, karena tampaknya setidaknya Microsoft peduli tentang gamut warna yang lebih luas dan kedalaman bit yang lebih baik dalam fotografi diam - setidaknya sedikit.

Mereka, perlahan tapi pasti, mendorong standar format file baru yang disebut JPEG XR (sebelumnya disebut Windows Media Photo, dan kemudian HD Photo). Ini merupakan langkah menarik dari JPEG "tradisional", menawarkan kompresi yang lebih baik pada kualitas gambar yang sama, dan (sampai pada titik diskusi ini) dukungan bit-depth yang lebih tinggi.

JPEG 2000 melakukan ini juga, tetapi sebagian besar gagal, mungkin karena kekhawatiran dengan paten yang mencakup kompresi wavelet yang digunakannya, atau mungkin sesuatu yang lain. Poin penting adalah: Microsoft sedang mempromosikan JPEG XR sekarang, menampilkannya dalam banyak perangkat lunak mereka, termasuk Internet Explorer 9 . Pada 2009, ini merupakan standar internasional nyata yang resmi , dan dilindungi oleh "Janji Komunitas" Microsoft untuk tidak menegakkan paten mereka dengan cara yang bermusuhan terhadap implementasi. Jadi itu cukup bagus untuk penyerapan di masa depan.

Dan, bersamaan dengan itu, mereka mendorong gagasan lebih-bit-per-saluran sebagai " warna tinggi ", (yang lucu bagi saya, karena menurut saya itu masih merupakan saluran 16-bit-untuk- semua -lama mode kartu video). Sebagai bagian dari ini, mereka memiliki ruang warna "menengah" yang mungkin sangat besar yang disebut scRGB - baca akun terperinci yang bagus di sini - yang didukung oleh JPEG XR, jika Anda mau. Ini mungkin tidak terlalu berguna sebagai ruang warna terakhir , karena sebagian besar warnanya berada di area "imajiner" di luar persepsi manusia . Tapi bagaimanapun, intinya adalah, Microsoft adalah mengintegrasikan standar yang lebih tinggi-bit mendalam ke dalam sistem operasi Windows, dan masih fotografi adalahbagian dari itu. Dari wawancara CNET yang agak lama-sekarang : "Saya benar-benar mengharapkan dukungan scRGB dalam kamera untuk menemani JPEG XR."

Tapi itu terjadi pada 2007. Empat setengah tahun kemudian, kita masih belum melihat kamera yang mendukung JPEG XR, apalagi ruang warna kedalaman tinggi yang luas. Tapi, mungkin aku hanya tidak sabar. Sebagai jawaban lain yang dicatat di sini, tampilan perangkat keras yang mendukung gamut lebar baru saja tersedia, dukungan di OS paling populer di dunia cukup baru, dan browser web pertama yang mendukungnya dirilis bulan ini . Seiring dengan perkembangannya, dan semoga pada akhirnya diambil oleh Chrome dan Firefox , program pemrosesan gambar (termasuk konverter RAW) akan mendapatkan dukungan, dan output langsung aktual dari kamera akan mengikuti.

Atau semuanya akan gagal. Waktu akan berbicara. :)

Saya akan menambahkan beberapa catatan di sekitar Jon ...

1. Ruang warna bermakna dalam konteks kamera hanya ketika berbicara tentang JPEG karena, untuk gambar Raw, ruang warna adalah pilihan dalam fase "pengembangan". Beberapa kamera (semi-pro Pentax untuk tertentu) memungkinkan pilihan sRGB atau aRGB untuk pengembangan JPEG, jadi mungkin mereka dapat menambahkan sepertiga (atau keempat untuk ProPhoto). Kemudian lagi, bagi sebagian besar profesional, mereka akan menarik gambar dalam ruang warna yang diinginkan untuk media output yang diinginkan.

2. Penampil (dan / atau perangkat) juga harus menyadari ruang warna dan dapat menanganinya. Sementara monitor gamut lebar menjadi lebih umum, mereka kemungkinan masih merupakan minoritas besar dan akan membutuhkan waktu untuk mengejar ketinggalan. Heck, saya tahu beberapa orang yang masih memiliki monitor CRT lama terhubung ke komputer yang layak.

Ruang warna xvYCC mungkin tidak melihat penyerapan untuk fotografi diam karena Standar baru telah dikembangkan yang merupakan peningkatan pada Standar yang lebih lama, dan tidak ada Produsen yang ingin berinvestasi dalam Standar yang mungkin terdepresiasi sebelum diganti oleh 'hal terhebat berikutnya ' Mereka belajar dari VHS vs Beta.

Format Gambar Efisiensi Tinggi (HEIF), MPEG-H Bagian 12, adalah Format File yang menentukan format struktural, dari mana format gambar spesifik-codec dapat diturunkan.

HEIF juga mencakup spesifikasi untuk merangkum gambar dan urutan gambar yang sesuai dengan Pengodean Video Efisiensi Tinggi (HEVC, ISO / IEC 23008-2 | ITU-T Rec. H.265 atau MPEG-H Bagian 2).

Disebutkan dalam Video Keynote WWDC 2017 Apple: https://youtu.be/oaqHdULqet0?t=58m49s .

Apple iPhone 7 dan yang lebih baru mengambil apa yang difoto dan menyimpannya dalam format JPEG atau HEIF. Menggunakan HEIF dapat memberikan solusi Camera to Storage to Display yang murni - Infrastruktur lengkap tanpa kehilangan atau konversi dari input ke output (saat menggunakan HEIF tanpa kompresi).

Bukannya mereka sepenuhnya mendukung setiap fitur (seperti MPEG jarang "didukung sepenuhnya") atau seperti itu tidak cukup mudah bagi orang lain untuk melakukannya, hanya saja mereka tampaknya menjadi yang pertama dengan solusi lengkap untuk Gambar (untuk Video kami telah memiliki subset HEVC H.264, H.265 dan baru-baru ini HikVision's H.265 + selama bertahun-tahun).

Jika Anda tahu ada Kamera lain yang mendukung HEIF, silakan komentar atau edit, terima kasih.

Kamera yang merekam Gambar dan Video pada Rentang Dinamis yang sangat tinggi (Sensor lebih dari 16 Bits per warna) sering tidak memproses Data (membuat File terkompresi) tetapi sebaliknya mengeluarkan Data Mentah secara langsung, contoh: http: // www .jai.com / en / products / at-200ge - bahwa Kamera mengeluarkan 24 hingga 30 Bits per piksel atau http://www.jai.com/en/products/at-140cl - bahwa Kamera menghasilkan 24 hingga 36 Bits per piksel .

Dimungkinkan untuk mendapatkan Kamera ruang warna CIE 1931 (dan mungkin Ruang Warna lainnya) jika Anda mencari tanpa henti atau bersedia membayar pemasok kamera khusus untuk membuat apa yang Anda inginkan, Anda mungkin akan sendiri yang menulis Perangkat Lunak untuk mengkonversi dari Ruang Warna Anda ke yang digunakan oleh Program lain.

Berikut ini adalah Tautan ke Quest Innovations 'Condor3 CIE 1931 Camera: http://www.quest-innovations.com/cameras/C3-CIE-285-USB .

Kamera dengan 3,4,5 atau 6 Sensor dapat membagi Spectrum menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dan memberikan Bit lebih banyak per Saluran, menyelesaikan warna dan intensitas yang lebih tepat: http://www.optec.eu/en/telecamere_multicanale/telecamere_multicanale.asp .

3CCD atau 3MOS

4CCD atau 4MOS

5CCD atau 5MOS

Referensi:

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