4:2:2 - 4:1:1 - 4:2:0

vsb · #1 24/02/2003, 10h40

Désabusé ...

Vidéo98 · #2 16/07/2005, 20h23

Il faut préciser que dans les expressions ci-dessus, à la fréquence d'échantillonnage numérique de 3,375 MHz est attribuée la valeur 1. Cette fréquence est un multiple commun des standards en 50 et 60 Hz. Le choix de cette fréquence par le CCIR a permis des conversions faciles entre standards 50 et 60 Hz et la conception de machines capables d'enregistrer en 50 ou 60 Hz avec la même circuiterie numérique, le DV en est un exemple.

Quand on dit qu'une image est en 4.2.2, ça veut dire que les fréquences d'échantillonnage sont respectivement 13,5 MHz, 6,75 MHz et 6,75 MHz.
Pour le DV 525/60 qui est en 4.1.1, les fréquences seront respectivement 13,5 MHZ, 3,375 MHz et 3,375 MHz.
C'est par conséquence que les rapports de bande passante sont obtenus.

Pour le 4.2.0, c'est une dérive qui a amené à utiliser 0 pour indiquer que les signaux R-Y et B-Y sont alternés de ligne à ligne comme en Sécam.
Comme l'échantillonnage de R-Y et de B-Y est toujours identique dans les standards que nous utilisons, le 2 est représentatif de leur fréquence d'échantillonnage commune.

guy-jacques · #3 17/07/2005, 09h32

Si la "rêgle de la fréquence de base" à 3,75MHz reste plutôt observée dans le triplet caractérisant l' échantillonnage, elle souffre au moins une exception pour les formats HDV.
Ils sont échantillonnés 4 : 2 : 0 (selon le rythme donné par vsb et video98 ) mais, avec une fréquence luminance à 55,7 MHz (en 1080i) ou 74,25MHz (en 720p).

st65 · #4 06/08/2005, 14h34

citation du message de Vidéo98
(...)quand on dit qu'une image est en 4.2.2, ça veut dire que les fréquences d'échantillonnage sont respectivement 13,5 MHz, 6,75 MHz et 6,75 MHz.
Pour le DV 525/60 qui est en 4.1.1, les fréquences seront respectivement 13,5 MHZ, 3,375 MHz et 3,375 MHz.
C'est par conséquence que les rapports de bande passante sont obtenus.

Grossière erreur, votre honneur !

Ce cas de figure est tout a fait restrictif et ne s'applique qu'au DV (et formats echantillonnant à 13.5 MHz)
De nombreux autres formats échantillonnent à d'autres fréquences.
La DC30 echantillonne, me semble t-il à 14.75 MHz (PAL), toujours pour une décimation couleur de 4.2.2

Le DVCPRO100, mode 1080, echantillonne à 74.5 MHz, décimation couleur 4.2.2.

Le HDV 1080 echantillonne à 55 MHz, decimation couleur 4.2.0

etc etc...
Il est totalement inopportun de lier la décimation couleur à une fréquence d'échantillonnage.
---------

Le premier chiffre représente 100% du nombre de bits de l'échantillonnage Y, par point video.
les 2eme et 3emes chiffres indiquent le % de bits de l'échantillonnage 'différence de couleur' (Cr, Cb) par rapport à la notation Y
les 3 chiffres sont exprimés en entiers.

exemple sur un systeme 8 bits,

décimation 4.4.4 :
Y=8 bits
Cr=8 bits
Cb=8 bits

Soit ici, 24 bits au total pour 1 point video. Il n'y a pas ici de décimation à proprement parler.

------------
décimation 4.2.2 :
Y=8 bits
Cr=4 bits
Cb=4 bits

Soit ici, 16 bits au total pour 1 point video
----------
décimation 4.1.1 :
Y=8 bits
Cr=2 bits
Cb=2 bits

Soit ici, 12 bits au total pour 1 point video
---------
décimation 4.2.0 (Ce cas de figure est particulierement avantageux pour le PAL) :

Y=8 bits
Cr=2 bits
Cb=0 bit
en alternance avec :
Y=8 bits
Cr=0 bit
Cb=2 bits

Soit ici, 12 bits au total pour 1 point video

---------

citation du message de Vidéo98
(...)Pour le 4.2.0, c'est une dérive qui a amené à utiliser 0 pour indiquer que les signaux R-Y et B-Y sont alternés de ligne à ligne comme en Sécam. (...)

---------------

voir pour exemple http://www.nattress.com/Chroma_Inves...masampling.htm

----------
Ce qu'il faut surtout comprendre, c'est que la décimation couleur est une forme de compression de données (avec pertes)

-1ere compression (ou réduction) de données : l'entrelacement (s'il y a lieu)

-2eme compression : la décimation couleur (4.2.2, 4.2.0 etc...)

-3eme étape, la compression numérique proprement dite (Mjpeg, mpeg2, etc...)

modif : j'ai essayé de corriger mon francais.

guy-jacques · #5 06/08/2005, 18h34

… on va avoir une petite empoignade très intéressante
… à suivre,

Celà écrit, le site "nattress" se révèle fort intéressant.

st65 · #6 06/08/2005, 20h51

citation du message de vsb
(...)
Par contre, je déplore qu'il exprime la suite comme on le rencontre trop souvent dans beaucoup de publications, même sérieuses, d'une façon qui prête fortement à confusion.
Pour ne prendre qu'un seul exemple dans son post, lorsqu'il écrit ...

décimation 4.1.1 :
Y=8 bits
Cr=2 bits
Cb=2 bits

Soit ici, 12 bits au total pour 1 point video

... le lecteur superficiel ne risque-t-il pas d'en déduire que la couleur est codée sur 2 bits

Euh, le lecteur superficiel, correctement réveillé, doit déduire que la couleur est codée sur 4 bits, dans ce cas (Cr+Cb). Non ?

Amicalement

st65 · #7 06/08/2005, 21h19

citation du message de guy-jacques
Si la "rêgle de la fréquence de base" à 3,75MHz reste plutôt observée dans le triplet caractérisant l' échantillonnage, elle souffre au moins une exception pour les formats HDV.
Ils sont échantillonnés 4 : 2 : 0 (selon le rythme donné par vsb et video98 ) mais, avec une fréquence luminance à 55,7 MHz (en 1080i) ou 74,25MHz (en 720p).

Il y en a un qui suit, dans la classe !... les autres dorment ?

st65 · #8 06/08/2005, 21h43

citation du message de vsb
... illustrer ce que j'écris plus haut

Pour tous les points Y est codé sur 8 bits
(...)

Je suppose que tu veux dire "Pour tous les points Y est codé sur 8 bits sur cet exemple spécifique"
Y peut etre codé sur le nombre de bits choisis par son concepteur.

S'il s'en tient au document normatif SMPTE 274 qui définit 11 formats numériques 1920 x1080*, il peut choisir soit 8, soit 10, soit 12 bits

je reprends le tableau précédent avec Y=10 bits.

pour un systeme 10 bits :

décimation 4.4.4 :
Y=10 bits
Cr=10 bits
Cb=10 bits

Soit ici, 30 bits au total pour 1 point video.

------------
décimation 4.2.2 :
Y=10 bits
Cr=5 bits
Cb=5 bits

Soit ici, 20 bits au total pour 1 point video

etc, etc...

----------

* le HDV ne répond pas à la norme SMPTE 274

st65 · #9 06/08/2005, 23h28

citation du message de vsb

tous les points seraient donc codés au moyen de 20 bits ???

Dans l'exemple cité (quantification 10 bits, décimation couleur 4.2.2), 20 bits sont alloués à chaque point vidéo. Sans décimation (4.4.4) il faudrait 30 bits par point.
L'allocation du nombre de bits par doublets ou quadruplets dépasse peut etre le cadre de la discussion.
Il était surtout important de désolidariser la décimation couleur d'une connotation fréquentielle

Mais alors, qu'est-ce que ce % d'échantillons 'différence de couleurs' ???

En reprenant l'exemple précedent (décimation couleur 4.2.2),

si Y=10 bits,
alors Cr= 50% de Y soit 5 bits
et Cr= 50% de Y soit 5 bits

Un pourcentage d'échantillons, ça n'a quand même rien à voir avec le nombre de bits affectés à leur codage ?

Ok, ma phrase n'est pas claire à 100%, il faudra que je me décide à me relire....

c'est le pourcentage du nombre de bits utilisé pour Y.

guy-jacques · #10 07/08/2005, 10h56

…donc je pense,
que je suis d'accord, dans votre accord: 3,375MHz fut, naguère, "fréquence de base" ne le reste que pour quelques formats de vidéo…dont le DV.

Il faut alors interpréter les "décimation" ou "schémas d' échantillonnage" comme un "guide" de proportionnalité entre la fréquence d' échantillonnage de la Luminance et celles des deux composantes de Chroma (et parfois encore un autre "paramètre") - comme ça emploie des entiers on parlait jadis de "parties aliquotes"… c' était au bon vieux temps….

Et "4", n'est plus nécessairement la "base" : je crois que e ce point de vue, HDCAM est codé 17 : 6 : 6 et garde 3,375MHz comme fréquence de base : Y est échantillonné selon 57,375MHz et Cb comme Cr le sont à 20,25 MHz, sur chaque ligne, soit en (environ) 25µs sont relévés 1440 échantillons Y et deux fois 480 échantillons de Chroma…

Voilà, vous le lisez, mon interprétation est donc de convertir cette information en nombre d' échantillons de Luma et de Chroma relevés chaque ligne, soit pour le DV(E) 4 : 2 : 0 c'est 720 Luma et 360 Chroma par ligne comme la chroma est alternativement Cb pour une ligne et Cr pour la suivante, "moi, j " aurais noté ça 4 : 2 : 0 // 4 : 0 : 2… mais mon "conseil" n' a pas été sollicité = y z' avaient pas mon adresse e-mail !

Et, lorsqu'un échantillon est relevé, il est "quantifié" : selon son "intensité" modulation de fréquence ou d'amplitude causée au "signal"? il lui est affecté un nombre entier choisi sur une échelle qui comporte un certain nombre de niveaux (…comme Richter), en général c'est 256, ce qui , numérisé en base deux, celle de l'informatique, se code sur huit chiffres ( 0 ou I ) ex : zéro ( 0 ) se code 00000000, deux cent sept ( 207 ) : I I 00 I I I I Eet deux cent cinquante cinq ( 255): I I I I I I I I … C'est le codage sur 8 bits (1 octet), "moi, j" appelle ça "profondeur de quantification", mais, peu importe…

La plupart es formats vidéo quantifient sur 8 bits … Je connais l'exception du Digital Betacam qui quantifie sur 10 bits 1024 niveaux de 0000000000 [0] à IIIIIIIIII [1023] : évidemment c'est beaucoup plus "nuancé" (8x).

Mais, où je ne suis pas st65 c'est sur l' existence (dans les formats vidéo) d'un codage sur 2 bits ( de 00 à I I, ça ne donne que 4 niveaux = 4 nuances), même sur 4 bits ( 16 niveaux : c'est devenu archaïque en affichage informatique, le "temps de 16 "couleurs") …

Toujours selon "moi, je", mais sérieusement là, cette notion de "point" est virtuelle… Elle peut servir pour une évaluation globale du poids informatique d'une image : par exemple considérer qu'une image (SD"E") comporte 576 x 720 "points", en 4 : 2 : 2 à chacun "16 bits" ("moyenne comptable"), l'image pèse 6 635 520 bits.
En 4 : 2 : 0 (alterné) le fichier image est à 10 bit/"point" - ce serait une "restitution" ( avec "effet ligne retard"), elle aussi "virtuellement commode" qui - peut-être- équivaudrait à 12bits/"point", alors rattrapant sur ce ""point"" le 4 : 1 : 1 … ??? -

Les fichiers image Luma et Chroma(s) peuvent être assimilés à des couches qui filtrent en transparence ces composantes de la même façon que les "couches" de Photoshop,et autres logiciels "imageurs", filtrent par des couches R G B…
Voici des emprunts fait chez nattress qui (avant "adoucissement" - smoothing - des contours chroma) montrent, sur un extrait grossi" ce que sont les aspects de ces couches pour le Betacam et le DV:

Ça montre (bien) non une réduction du nombre de tons (moins de bits/"point") mais une raréfaction des échantillons chroma étalés sur plus de pixels qu'un échantillon Luma(en théorie étalé, lui, sur 1 pixel.

NB: ça peut être plein de fautes et d' erreurs …à corriger, merci.

modif pour chgmnt d' hébergement image

st65 · #11 12/08/2005, 09h28

Bnjour, Guy-jacques.
J'essaie d'éclaircir rapidement qques points...

citation du message de guy-jacques
…donc je pense,
que je suis d'accord, dans votre accord: 3,375MHz fut, naguère, "fréquence de base" ne le reste que pour quelques formats de vidéo…dont le DV.

"3,375MHz fut, naguère, fréquence de base" Je te rassure, elle l'est toujours pour tous les formats 720x576/50i ou 720 x480/60i. Mais le monde de la video numérique ne se limite pas au DV !
C'est à peu près aussi absurde que dire que la "norme PAL" c'est du 720 x 576 ! (je l'ai déjà lu plusieurs fois dans des revues à priori 'serieuses')

Il faut alors interpréter les "décimation" ou "schémas d' échantillonnage" comme un "guide" de proportionnalité entre la fréquence d' échantillonnage de la Luminance et celles des deux composantes de Chroma (et parfois encore un autre "paramètre") -

Oui, mais "décimation" est admis, et est beaucoup plus facile à écrire que "guide de proportionnalité entre la fréquence d' échantillonnage de la Luminance et celles des deux composantes de Chroma"... c'est un peu long et je suis un peu fainéant.

Voilà, vous le lisez, mon interprétation est donc de convertir cette information en nombre d' échantillons de Luma et de Chroma relevés chaque ligne, soit pour le DV(E) 4 : 2 : 0 c'est 720 Luma et 360 Chroma par ligne comme la chroma est alternativement Cb pour une ligne et Cr pour la suivante, "moi, j " aurais noté ça 4 : 2 : 0 // 4 : 0 : 2… mais mon "conseil" n' a pas été sollicité = y z' avaient pas mon adresse e-mail !

J'ai déjà expliqué cela dans un post de 2004 :
"(...)Donc, on transmet l'intégralité des infos luma mais la quantité de donnée allouée à la couleur (U+V) ne représente que 50%. Suite à une particularité du PAL, il vaut mieux transmettre alternativement U et V une ligne sur 2.
Soit ligne 1, Y(100%), U(50%) V(0%) ; ligne 2, Y(100%), U(0%) V(50%). Ce qui peut s'écrire 4.2.0 pour une ligne et 4.0.2 pour l'autre..."

Mais, où je ne suis pas st65 c'est sur l' existence (dans les formats vidéo) d'un codage sur 2 bits ( de 00 à I I, ça ne donne que 4 niveaux = 4 nuances), même sur 4 bits ( 16 niveaux : c'est devenu archaïque en affichage informatique, le "temps de 16 "couleurs") …

Quand je dis "Soit ici, 12 bits au total pour 1 point video", c'est le nombre de bit en moyenne par point qui, par exemple, entre en jeu dans le calcul du "poids" total de l'image. Un systeme 8 bits travaiille toujours par lot de 8 bits, etc...

Toujours selon "moi, je", mais sérieusement là, cette notion de "point" est virtuelle… Elle peut servir pour une évaluation globale du poids informatique d'une image : par exemple considérer qu'une image (SD"E") comporte 576 x 720 "points", en 4 : 2 : 2 à chacun "16 bits" ("moyenne comptable"), l'image pèse 6 635 520 bits.

Ça montre (bien) non une réduction du nombre de tons (moins de bits/"point") mais une raréfaction des échantillons chroma étalés sur plus de pixels qu'un échantillon Luma(en théorie étalé, lui, sur 1 pixel.

C'est bien cela, cette notion de "bits par point" est tout à fait virtuelle et ne peut servir qu'a évaluer le poids de l'image, et donc, le taux de compression du format.
Taux de compression qu'il ne faut pas dissocier du type de compression... mais ceci fera l'objet d'un autre discussion

guy-jacques · #12 12/08/2005, 09h37

st65, je ne doutais pas de la proximité de nos points de vue, tu viens, encore, de le confirmer et, surtout, de tout préciser avec panache

st65 · #13 12/08/2005, 09h44

citation du message de guy-jacques

Et "4", n'est plus nécessairement la "base" : je crois que e ce point de vue, HDCAM est codé 17 : 6 : 6 et garde 3,375MHz comme fréquence de base : Y est échantillonné selon 57,375MHz et Cb comme Cr le sont à 20,25 MHz, sur chaque ligne, soit en (environ) 25µs sont relévés 1440 échantillons Y et deux fois 480 échantillons de Chroma…

Ooops.
Si l'on raisonne en nombre d'échantillons par lignes, pour moi, le HDCAM (D-11) c'est :
1440y, 480Cr, 480Cb soit 3:1:1

Le DVCPRO100 ou DVCPROHD, en mode 1080/60i, c'est :
1280y, 640Cr, 640 Cb, soit 4:2:2

Le DVCPRO100 ou DVCPROHD, en mode 720/60i, c'est :
960y, 480Cr, 480 Cb, soit 4:2:2

Le DV 576/60i, c'est :
720y, 180Cr, 180Cb soit 4:1:1

Le DV 576/50i, c'est :
sur une ligne : 720y, 360Cr, 0 Cb
sur la ligne suivante : 720y, 0Cr, 360 Cb soit 4:2:0

etc...

Amicalement

st65 · #14 12/08/2005, 09h51

citation du message de guy-jacques
st65, je ne doutais pas de la proximité de nos points de vue, tu viens, encore, de le confirmer et, surtout, de tout préciser avec panache

Merci Guy-Jacques
Le premier message de VSB reste la référence, nos posts n'ont fait qu'expliciter...

Gyzmo · #15 31/12/2005, 12h31

vous pouvez répeter j'ai rien compris

sève77 · #16 06/01/2006, 22h22

Je me suis accrochée pour lire la totalité de la discussion (et même visiter les liens...) toujours poussée par l'envie de faire de belles images et d'en comprendre la genèse...

Si j'ai bien compris, chaque type de camescope a son "codage" de décimation qui est un paramètre de plus à prendre en compte dans la qualité de l'image enregistrée par le camescope?

...dans ce genre de discussion très technique, il serait intéressant de montrer des cas concrets pour que l'on comprenne l'utilité (voire la nécessité) d'avoir ces connaissances...

je pense que sur ce site, la technique est avant tout un outil de création...

encore merci pour offrir aussi généreusement votre savoir

sève77 · #17 06/01/2006, 22h25

Je me suis accrochée pour lire la totalité de la discussion (et même visiter les liens...) toujours poussée par l'envie de faire de belles images et d'en comprendre la genèse...

Si j'ai bien compris, chaque type de camescope a son "codage" de décimation qui est un paramètre de plus à prendre en compte dans la qualité de l'image enregistrée par le camescope?

...dans ce genre de discussion très technique, il serait intéressant de montrer des cas concrets pour que l'on comprenne l'utilité (voire la nécessité) d'avoir ces connaissances...

je pense que sur ce site, la technique est avant tout un outil de création...

encore merci pour offrir aussi généreusement votre savoir

st65 · #18 07/01/2006, 01h29

Posté par sève77

Si j'ai bien compris, chaque type de camescope a son "codage" de décimation qui est un paramètre de plus à prendre en compte dans la qualité de l'image enregistrée par le camescope?

Non, c'est le format d'enregistrement qui a son "codage" de décimation

quelques exemples de formats d'enregistrement connus :
VHS est un format analogique.
DV et HDV sont des formats numériques.

Il faut bien comprendre que la décimation couleur est un pis aller, juste dicté par le besoin de réduire le volume d'informations a enregistrer.
Un 4.4.4 (aucune décimation couleur) sera meilleur qu'un 4.2.2.
Un 4.2.2 sera meilleur qu'un 4.2.0 (ou 4.1.1)

Donc, quand on choisit un format d'enregistrement (DV, par exemple) on accepte la decimation couleur du format (4:2:0 pour le DV de chez nous)

sève77 · #19 07/01/2006, 09h00

merci pour cette précision qui est très claire...

...mais voilà ce qui m'a amenée à cette question:

Si l'on raisonne en nombre d'échantillons par lignes, pour moi, le HDCAM (D-11) c'est :
1440y, 480Cr, 480Cb soit 3:1:1

Le DVCPRO100 ou DVCPROHD, en mode 1080/60i, c'est :
1280y, 640Cr, 640 Cb, soit 4:2:2

Le DVCPRO100 ou DVCPROHD, en mode 720/60i, c'est :
960y, 480Cr, 480 Cb, soit 4:2:2

Le DV 576/60i, c'est :
720y, 180Cr, 180Cb soit 4:1:1

Le DV 576/50i, c'est :
sur une ligne : 720y, 360Cr, 0 Cb
sur la ligne suivante : 720y, 0Cr, 360 Cb soit 4:2:0

j'ai bien compris que ce système permettait d'alléger les infos...existe-t-il des formats en 4.4.4?

st65 · #20 07/01/2006, 10h07

Posté par sève77

j'ai bien compris que ce système permettait d'alléger les infos...existe-t-il des formats en 4.4.4?

A ma connaissance, le seul systeme qui soit 4:4:4 est le HDCAM SR. Peu d'interet, hormis pour l'incrustation. Mais dans ce domaine, le 4:2:2 se défend assez bien.
Ce qui ne veut pas dire que l'on ne peut pas faire d'incrutation de bonne qualité en 4:2:0 ! Mais cela necessite plus de soins (et de travail*)

ouala

*Il est possible dans certains cas de remplacer le mot "travail" par "galère"

-------------

Exercice : il manque le HDV dans les exemples ; si tu sais que les HDV1080 50i et 60i suivent le schéma 4:2:0 (identique au DV 576/50i), que le nombre d'echantillons de luminance par ligne est de 1440 (noté 1440y) peux tu donner le nombre d'échantillons Cr et Cb ? (il n'y a aucun piège)

-----------
Modif : les differents modes du HDCAM SR

In 4:2:2 mode it compresses 2.7/1 for a data rate of 440mbs

In 4:4:4 SQ mode it compresses 4.2/1 for a data rate of 440mbs

In 4:4:4 HQ mode it compresses 2/1 for a data rate of 880mbs

In stereo 4:2:2 mode two separate 4:2:2 pictures are recorded at a rate of 880mbs