Requantification Deep Color : Comment ça marche ?

[Christophe CHEREL]

A là suite de l'excellente intervention de Idematoa, je crée ce topic dédié afin de pouvoir discuter concrètement et de manière détaillée du fonctionnement de la requantification du Y'CbCr 8 Bits par couleur en 10,12, 14, Bits par couleur.

A noter que pour des raisons commerciales, les chiffres sont souvent donnés en nombre de Bits pour les 3 couleurs primaires, ce qui nous donne :

8 Bits x3 = 24 Bits
10 Bits x3 = 30 Bits
12 Bits x3 = 36 Bits
14 Bits x3 = 42 Bits
16 Bits x3 = 48 Bits

Pour rappel, les sources cinéma numérique sont en 10 ou 12 Bits par couleur nativement. Idem pour les projos de ciné (plus souvent 10 bit).
Pour les sources DVD et Blu-ray, nous sommes toujours en 8 Bits par couleur nativement.

C'est parti!

[STAR WARS]

donc au dessus de 12 BIT ses le lecteur qui fait une espèce d'upscale?????? exemple le pioneer LX91???? qui va jusqu'à 14BIT ou 16 je ne sais plus

[jacko]

Tu peux déjà exclure le 4:2:0 vu que les décodeurs vidéo ne sortent que du 4:2:2, 4:4:4 ou RGB.

D'ailleurs le DeepColor s'applique aussi au RGB je pense ?

[jacko]

La vidéo est encodé en 8bits par composante.
Le 10bits c'est déjà de l'extrapolation.

Le plus important n'est pas tant le lecteur, mais le diffuseur lui même. En effet il faut qu'il soit compatible DeepColor ET avec la profondeur proposé par la source ET capable de restituer ces nuances

Donc un LX91 qui poussent à 48bits ne sera généralement exploité qu'en 36bits.

[Idematoa]

La vidéo est encodé en 8bits par composante.
Le 10bits c'est déjà de l'extrapolation.

Le plus important n'est pas tant le lecteur, mais le diffuseur lui même. En effet il faut qu'il soit compatible DeepColor ET avec la profondeur proposé par la source ET capable de restituer ces nuances

Donc un LX91 qui poussent à 48bits ne sera généralement exploité qu'en 36bits.

+1,

c'est le diffuseur qui bride la norme sur son palier le plus haut...

A+

[Idematoa]

RGB & YCbCr

HDMI 1.3 supports 30-bit, 36-bit and 48-bit (RGB or YCbCr) color depths, up from the 24-bit depths in previous versions of the HDMI specification.

Cf. http://www.hdmi.org/pdf/HDMI_Insert_FINAL_8-30-06.pdf

Précision : YCBCR 4:2:2 is not permitted for any Deep Color mode. Cf. http://www.hdmi.org/download/HDMI_Spec_1.3_GM1.pdf P.87

[jacko]

Correction faite, le LX91 monte à 48bits

[Idematoa]

A là suite de l'excellente intervention de Idematoa, je crée ce topic dédié afin de pouvoir discuter concrètement et de manière détaillée du fonctionnement de la requantification du Y'CbCr 4:2:0 en 4:2:2 ou 4:4:4.

Pour rappel, les sources cinéma numérique sont en 10 ou 12 Bit nativement. Idem pour les projos de ciné (plus souvent 10 bit).

C'est parti!

Et nous restons toujours en 8 Bit sur le soft...

[Hugo S]

Bjr,

Je reposte ici l'article initial qui rentre complètement dans le contexte de ce dont il est question ici. Effectivement un peu hors cible dans le sujet précédent, mais dont la portée pourrait être mieux perçue ici.

Pour moi la question sous-jacente à ce niveau là est: "qu'est que la fidélité de reproduction?".

En effet un BRD est encodé en YCbCr 4:2:0 8bits. Ceci est reproduit à minima en YCbCr 4:2:2 8 bits. Mais ceci peut également se faire (actuellement) en YCbCr 4:4:4: 12bits (Deep Color).

Très concrètement ceci veut dire qu'une stricte "fidelité" de reproduction n'existe pas, puisque d'une façon ou d'une autre un lecteur (ou un scaler) "fabriquent" une réalité virtuelle qui n'est pas présente à l'origine...

Ceci veut donc dire que dans tous les cas il va y avoir un processing d'upscaling couleurs qui va se produire entre le disque et le diffuseur. Ce que l'on va donc voir à l'écran ne sera donc pas le strict contenu du disque, mais un "retraitement logiciel" éffectué par un processeur/ordinateur.

La qualité du logiciel, mais aussi la puissance de calcul seront donc directement responsables de la qualité finale perçue. Vouloir ainsi affirmer que 2 images BRD issues de 2 lecteurs différents, doivent être identiques est donc (AMTHA) un peu hâtif.

Sachant tout de même qu'il y a une limite à la surenchère de la puissance de calcul embarquée, vu que les puces HDMI aujourd'hui produites, sont limitées en sortie à 12bits, donc un processing interne en 14/16bits est aujourd'hui impossible à véhiculer à l'extérieur. SAUF à embarquer et effectuier ce processing dans le diffuseur lui-même.

Très concrètement ceci veut dire que c'est l'ENSEMBLE des éléménets de la chaîne de reproduction de l'image (voire du son) HDMI quii doit donc être pris en compte lors de l'appréciation du résultat final.

Ainsi si un lecteur est relié à un ampli processesseur, le cheminement interne dans l'ampli est-il TOTALEMENT transparent par rapport au message initial, même en "passthrough"? Un passage dans 4 connceteurs HDMI, n'est-il pas plus "perturbant que celui dans seulement 2 (connecteurs HDMI)? Voire dans 2 câbles HDMI aux taux de transfert de groupes différents, si marques et longueurs sont différents? Quel est l'impact du "lip-sync" sur l'ensemble de ce processing couleurs...?

Pour ce qui me concerne je n'ai aucune réponse à ces question, mais on voit au travers de ceci que dans le cas qui nous préoccupe, la "fidélité de reproduction" est VRAIMENT une vue de l'esprit. Ceci sans même rentrer dans les limitations du triangle CIE, qui par définition même "tronque" volontairement la possibilité d'une reproduction de la "Réalité".

Bonne soirée,

Hugo

Bjr,

Vs trouverez ci joint la copie d'un post AVS en Anglais (lien Google Translate) que je trouve particulièrement didactique en termes de compréhension des phénomènes liés à l'upscaling couleurs. D'où l'impact sur la bande passante et donc la nécessaire cohérence de la chaîne de reproduction Vidéo, qui inclue le/les câbles.

Bonne lecture.

Hugo

Originally Posted by Gary Murrell

the answer to 4:2:2 is actually more simple:

DVD, HD-DVD, BD etc. are stored as 4:2:0 data, this data needs a decoder, the decoders take this data and upsample the chroma channel to match the luma resolution(chroma for 4:2:0 BD is half luma resolution or 960x540), the resulting decoder output is 4:2:2, this upsample process is where the infamous chroma bug comes into play, if the upsample is buggered you get splotchy colors, this is still a relevant issue with BD (not with the Oppo)

so if the decoder sends out 4:2:2 then this is what you want, no further conversions, if you have 4:4:4 coming out of the player then it has been colorspace converted most likely via the HDMI output chip, 4:2:2 is what professional SDI and HD-SDI is, so a source direct 4:2:2 output is as close as possible to SDI

in many cases of colorspace conversion you can check color decoder patterns and find small errors in hue/sat of usually green and sometimes red

so basically you want what all decoders output, and that is 4:2:2

-Gary

YCbCr 4:2:0 -- what comes off the disc -- means that color information is only present half as often as gray scale information in *BOTH* the horizontal and the vertical direction. This works because the eye is much less sensitive to fine detail in color than it is in grays. Color information is thrown away like this before the video is compressed to be put on the disc since otherwise you would have to crank up the video compression so high (to get the space on disc small enough and the bit rate to read the disc small enough) that they eye couldn't fail to see the compression artifacts -- things like "macro-block" defects.

Nevertheless, before you can light up the pixels on the display, you need to reconstitute color for every single pixel. In the jargon, this is YCbCr 4:4:4.

As an intermediate step you can reconstitute only the vertical color resolution -- leaving the horizontal color resolution still at only half of the horizontal gray scale resolution. In the jargon this is YCbCr 4:2:2.

No player outputs YCbCr 4:2:0. All players output YCbCr 4:4:4. Some players output YCbCr 4:2:2. But that 4:2:2 has to then be raised to 4:4:4 somewhere down the line before the pixels can light up. Reconstituting the missing color info is done by interpolating from nearby pixels that have color info. It is a form of "scaling". The term of art is "color upsampling".

Even if you don't do any resolution scaling or other video processing when playing a disc, the two steps mentioned above -- decoding the compressed form of video coming off the disc into YCbCr 4:2:0, and color upsampling to YCbCr 4:4:4 (perhaps with an intermediate stop at YCbCr 4:2:2) -- both *HAVE TO* happen.

Don't ask me to explain why the mysterious "4:2:0", "4:2:2", and "4:4:4" are used to make up this jargon. Some things man was not meant to wot of.

The next thing to note is that the data coming off the disc is made up of 8 bit samples. In YCbCr format, that's three 8 bit values -- the Y value representing gray scale brightness (called Luminance), and the Cb and Cr values (called color differences) which tell how to color that gray with blue and red respectively. For example if you subtract all the blue and all the red from a gray of a given brightness, you end up with green of that brightness. Don't ask me why Luminance is abbreviated "Y". See: Not meant to wot of, above.

In YCbCr 4:4:4 you get each of these three values for each pixel. In YCbCr 4:2:2 you get the color info only half as often. Like this: YCb, YCr, YCb, YCr, etc. This is the whole point of using YCbCr encoding. It lets you separate out the color info from the gray scale info so you can play tricks like this.

Contrast with RGB encoding which is also made up of three values per pixel -- representing the amount of Red, Green, and Blue in that pixel. You can't easily separate the gray scale out of that because each of Red, Green, and Blue contribute to the brightness of the underlying gray.

So if you have YCbCr 4:4:4 made up of 8 bit samples, that totals 24 bits per pixel. And this is what typically gets sent over a "normal" HDMI connection.

Now HDMI V1.3 introduced the optional feature (not all HDMI V1.3 devices have to support this) of "Deep Color". Deep Color connections allow more bits per component in each pixel transmitted. As currently implemented, that generally means 12 bits per component or 36 bits per pixel. Having 12 bits each for the Y, Cb, and Cr data for each pixel allows a finer step size. You don't see a larger range of grays or colors but the steps between adjacent grays or adjacent colors can be smaller. This means you can have smoother gray scale or color ramps.

But the data coming off the disc is still 8 bit, so the extra "rounding bits" making that up to 12 bit can only come out of video processing you do to that data. And just because a device supports Deep Color HDMI connections doesn't mean it actually uses all those bits. A source could raise 8 bit data to 12 bit data simply by tacking four low-order 0 bits onto each component. And an AVR or display might accept 12 bit input and promptly strip it down to the most significant 8 bits (per component per pixel) because that makes for cheaper video circuits. Even the best Deep Color displays these days cut video down to 10 bits per component per pixel before lighting up the pixels.

But let's set that aside and assume 12 bit video output is made up of all good stuff and that the AVR or display that accepts it actually does the right thing with all that good stuff.

That still means you need to support 36 bit per pixel HDMI connections between devices. Or do you?

Remember YCbCr 4:2:2? The one that goes YCb, YCr, YCb, YCr, etc. across each line? If you generate that using 12 bits per component, that still adds up to only 24 bits per pixel -- because the color info is only being transmitted half as often.

And HDMI supports that -- although again it is optional. So you may find you have a device that does NOT support "Deep Color" but DOES support YCbCr 4:2:2 at 12 bits per component. And that means you can get the ramp smoothness inherent in the Deep Color data format (whether or not that's actually real with any given device) at the expense of only having half the horizontal color resolution.

But the eye can't SEE the full resolution in color. And besides, what's coming off the disc is ALSO half the color resolution -- and in both the horizontal and vertical directions!

YCbCr 4:2:2 at 12 bits per component (24 bits per pixel) is also a lower bandwidth HDMI signal than "Deep Color" -- 12 bits per component 36 bits per pixel YCbCr 4:4:4. That means you can use lower quality HDMI cable or longer HDMI cable and it will still work.

So how to choose? First off, if your devices support Deep Color and you have reliable HDMI cable connections when using Deep Color then there's no point in trying YCbCr 4:2:2. The ONLY reason to use it would be if you believe your player has a bug in the way it raises YCbCr 4:2:0 to 4:4:4, but DOESN'T have that bug if you tell it to output 4:2:2.

RGB data format (which is inherently 4:4:4) is another choice, and again, typically you would prefer it if you think the device at either end of the cable is screwing up YCbCr but not screwing up RGB.

If either device on the cable does NOT support Deep Color, but both devices DO support YCbCr 4:2:2, then that is worth a try. Again there is no guarantee it will look better because there might be a bug in the implementation at either end or either end might be cutting corners and really just using the most significant 8 bits of that 12 bit data.

YCbCr 4:4:4 at 8 bits per component (24 bits per pixel) is the default format for HDMI connections. Deep Color devices will typically default to using that at 12 bits per component (36 bits per pixel) if Deep Color is enabled and the source discovers the destination also supports Deep Color.

Some players that don't support Deep Color output will default to using YCbCr 4:2:2 if the device at the other end of the cable says it supports that -- presumably to get those rounding bits into the video.

The bottom line is that you should start with YCbCr 4:4:4. If your devices at either end of the cable support Deep Color then use that as well (typically you will have to enable that at one or both ends). If you see no bugs using Deep Color then you are done.

But if either device does not support Deep Color, then, after you get used to how YCbCr 4:4:4 looks, try using YCbCr 4:2:2. If you see a difference, pick whichever looks better.

Typically you will only use RGB output if the device at the other end of the cable is a DVI device. But there are some devices that screw up YCbCr and if you have one of those using RGB may be just the workaround you need.
--Bob

MERCI particulier à tous ceux qui ont eu le courage de lire ceci jusqu'au bout.

[jacko]

Merci Hugo !

Je viens de faire rapide tour sur les spéc des émetteurs HDMI de chez Silicon Image et en effet le signal ne dépasse pas 12bits par composante.
Donc dans le cas d'un LX91 on a un processing interne vers 16bits puis un downscampling 12bits en sortie HDMI.

Par contre le 4:2:2 peut lui aussi sortir en 36bits

- 12/24/30/36-bit RGB YCbCr 4:4:4
- 16/20/24/30/36-bit YCbCr 4:2:2
- 8/10/12-bit YCbCr 4:2:2 (ITU-R BT.601 & BT.656)

http://www.siliconimage.com/products/pr ... px?pid=102

[Idematoa]

+1, l'importance du câble HDMI revêt ici une importance toute particulière... notamment sa capacité à absorber une bande passante de plus en plus grande...
Merci d'ailleurs, à Chris24, à Loki100 & à d'autres... pour leurs contributions à dénicher les câbles qui tiennent la route...

A+

[patriceonkyo]

+1, l'importance du câble HDMI revêt ici une importance toute particulière... notamment sa capacité à absorber une bande passante de plus en plus grande...
Merci d'ailleurs, à Chris24, à Loki100 & à d'autres... pour leurs contributions à dénicher les câbles qui tiennent la route...

A+

tu es aussi devenu adepte de nos cables ?

Patrice

[Idematoa]

Merci Hugo !

Je viens de faire rapide tour sur les spéc des émetteurs HDMI de chez Silicon Image et en effet le signal ne dépasse pas 12bits par composante.
Donc dans le cas d'un LX91 on a un processing interne vers 16bits puis un downscampling 12bits en sortie HDMI.

Par contre le 4:2:2 peut lui aussi sortir en 36bits

- 12/24/30/36-bit RGB YCbCr 4:4:4
- 16/20/24/30/36-bit YCbCr 4:2:2
- 8/10/12-bit YCbCr 4:2:2 (ITU-R BT.601 & BT.656)

http://www.siliconimage.com/products/pr ... px?pid=102

Nous somme encore dans une phase transitoire, le dernier palier de cette norme reste donc à atteindre...

Tu as bien raison de dire qu'en matière de HC, on n'a jamais fini... Dans un sens, c'est mieux ainsi...

[Idematoa]

+1, l'importance du câble HDMI revêt ici une importance toute particulière... notamment sa capacité à absorber une bande passante de plus en plus grande...
Merci d'ailleurs, à Chris24, à Loki100 & à d'autres... pour leurs contributions à dénicher les câbles qui tiennent la route...

A+

tu es aussi devenu adepte de nos cables ?

Patrice

Pas encore en Monster, mais toujours en Supra & en Trans HDMI II d'Hifi Câbles & Compagnie http://www.hifi-cables.com/TransHDMI.htm

[sylvain07]

Merci Hugo !

Je viens de faire rapide tour sur les spéc des émetteurs HDMI de chez Silicon Image et en effet le signal ne dépasse pas 12bits par composante.
Donc dans le cas d'un LX91 on a un processing interne vers 16bits puis un downscampling 12bits en sortie HDMI.

Par contre le 4:2:2 peut lui aussi sortir en 36bits

- 12/24/30/36-bit RGB YCbCr 4:4:4
- 16/20/24/30/36-bit YCbCr 4:2:2
- 8/10/12-bit YCbCr 4:2:2 (ITU-R BT.601 & BT.656)

http://www.siliconimage.com/products/pr ... px?pid=102

Nous somme encore dans une phase transitoire, le dernier palier de cette norme reste donc à atteindre...

Tu as bien raison de dire qu'en matière de HC, on n'a jamais fini... Dans un sens, c'est mieux ainsi...

et oui on est tous encore de grand enfant dans l'attente de nos derniers joujou a 2000e voir +