Muestreo de Color (Color Sampling)

El muestreo de color (color sampling) es una reducción de datos de crominancia mientras que los de luminancia se mantienen intactos. En una imagen RGB, cada píxel tiene una coordenada R, G y B, a partir de las que podemos reconstruir cualquier color. En vídeo (24, 25, 30 ips) debemos reducir el número de datos, reproduciendo en cada píxel todos los datos de luminancia y muestreando la crominancia. “Y” es la luminancia y “Cb” y “Cr” son los vectores de color.

Las cifras del tipo 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0 o 4:1:1 son muestreos YCbCr, no RGB. Describen una región geográfica del vídeo y el número de muestras de color que se toman en esa región.

Tipos de Muestreo YCbCr

• 4:1:1: De cada 4 muestras horizontales, en la primera línea cogemos una de cada componente de color, y en la segunda volveremos a coger otra (DV NTSC).
• 4:2:0: Por cada 4 muestras horizontales, en la primera línea cogemos dos de cada componente de color, y en la segunda no cogemos ninguna (h264, DSLR de Nikon y Canon, AVCHD de Sony y Panasonic y DV PAL).
• 4:2:2: Por cada 4 muestras horizontales, en la primera línea cogemos dos de cada componente de color y en la segunda volvemos a hacer lo mismo (Betacam Digital y DVC Pro 50, XF de Canon, Apple ProRes y DNxHD).
• 4:4:4: Por cada 4 muestras horizontales cogemos otras cuatro de cada una de las componentes de color en las dos líneas sucesivas.

Diferencias entre Gamma Lineal, Log y Rec. 709

La gamma lineal se corresponde con la que ofrecen los sensores cuando la imagen no ha sufrido procesamiento. La respuesta que tiene el sensor de una cámara digital es: una subida de luz de un stop es el doble de luz a gestionar, de 2 stops es cuatro veces más de luz para convertir en datos y de 3 stops es 8 veces más datos. La gamma lineal es por tanto también la gamma nativa de un archivo RAW, aquella gamma anterior al debayer. Una vez que hacemos el debayer podemos aplicarle otro tipo de gamma, por ejemplo Rec. 709, para que sea más adecuada a la forma de procesar las imágenes del ojo humano. Una imagen con una gamma lineal es una imagen no finalizada que necesita una corrección de color o LUT.

Las gammas log, en todas sus versiones, intentan dar una respuesta similar a la del film incrementando el rango dinámico capturado en la imagen, más detalles en las altas luces y también en las sombras. La desventaja es que dan un aspecto desaturado y poco contrastado que necesita un proceso de corrección de color.

Rec. 709 es el estándar broadcast de vídeo para la alta definición y define una serie de parámetros técnicos que van desde los frame rates posibles, gamut de color (muy similar al sRGB) hasta el tipo de gamma de la imagen.

El Archivo RAW

La luz pasa a través de la lente e incide en un sensor que genera una corriente eléctrica que, interpretada por un algoritmo, da lugar a la imagen (un archivo de vídeo en un espacio de color RGB o YCbCr). Si la corriente eléctrica que genera el sensor la convertimos a datos binarios y la almacenamos en un archivo informático, es entonces cuando tenemos el archivo RAW. La aplicación de un algoritmo a los datos recogidos por el sensor es lo que se suele llamar en las cámaras actuales demosaico o de-Bayer.

El demosaico es un proceso computacional intensivo y por tanto puede ser interesante hacerlo con un procesador y un programa potente.

No todas las cámaras graban archivos RAW porque son muy grandes, generan bitrates enormes (cantidad de información que se transfiere por segundo) y exigen las últimas tecnologías para la grabación. Grabar en RAW nos da mayores posibilidades creativas y mayor calidad de imagen. También el proceso de postproducción es más caro y lleva más tiempo.

Profundidad de Color

Trabajamos en un sistema binario. Cada píxel tiene 2 elevado a la 8ª potencia, o sea 256 posibilidades de color en cada una de sus componentes R, G y B. La profundidad de color se mueve en progresión exponencial, por tanto, un salto de 8 bits a 10 bits es mucho más grande de lo que pudiera parecer. Cuando trabajamos con una mayor profundidad de color vamos a tener más datos que definen cada color.

Si el histograma de la imagen es continuo, quiere decir que no hay falta de información en la definición del color.

Si tiene forma de peine, la imagen no aparecerá como un degradado continuo sino como bandas de color, conocido como banding.

Es importante fijarse en la profundidad de color de cada códec y si en nuestro proceso de trabajo hay una corrección de color, intentar trabajar con un códec de 10 o 12 bits.

Gamut

Gamut es el espectro de color capaz de reproducir un espacio de color. Normalmente se dibuja dentro de un diagrama CIE 1931, con forma de herradura. Dentro de este diagrama, el gamut queda definido por un triángulo en cuyos vértices tenemos los tres colores primarios y en el centro el blanco. En los vértices estarían los más saturados y se irían desaturando conforme nos acercáramos al centro.

En vídeo nos encontramos con dos tipos de espacio de color: los YCbCr, que son los más frecuentes, y los RGB. Por tanto, cuando veamos que el espacio de color de una cámara es sRGB o Adobe RGB, estamos hablando de espacios RGB.

Ventajas e Inconvenientes de los Formatos RAW y Log

Ventajas del RAW:

• Gran rango dinámico: Permite capturar más detalle en luces y sombras.
• Profundidad de color: Los archivos RAW suelen tener una profundidad de color de entre 12 y 16 bits.
• Muestreo de color: Los archivos RAW en ningún caso hacen una reducción de las muestras de color frente a las muestras de luminancia (suelen ser 4:4:4).
• Resolución: Se aproxima a la de su sensor.
• Balance de blancos: En RAW no es necesario hacer balance de blancos, lo podemos hacer como referencia, pero siempre lo podemos modificar en postproducción.
• Sharpness y denoise: La aplicación de más o menos detalle a una imagen y la eliminación del ruido siempre es preferible hacerla sobre un archivo RAW, porque partimos de cero y siempre podemos modificar estos parámetros con mayor libertad.

Ventajas de grabar en Log:

• Bitrate: Los archivos Log necesitan un menor ancho de banda para su transferencia, su bitrate es mucho menor que el de los archivos RAW.
• Edición: Los archivos RAW en la mayoría de los casos no se pueden editar directamente sin un software específico.
• Compresión: Los Logs son archivos comprimidos, pero la mitad de los RAW también lo son (compresión sin pérdida o con pérdida mínima).

Lista de Códecs de Vídeo HD y Cine Digital

Esta clasificación de códecs va de menos a más calidad:

(1). Máximos bitrate considerados a máxima resolución y frame rate.
(2). Resolución máxima. “I” es de entrelazado y “P” de progresivo.
(3). 44 Mbps en el caso de Canon y 24 Mbps en el de Nikon.

Etiquetas: gamma, muestreo color, video digital, YCbCr