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YPbPr

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1. 개요

YPbPr은 감마 보정된 RGB 신호에서 파생된 아날로그 컴포넌트 비디오 신호 형식이다. YPbPr은 휘도(Y) 신호와 두 개의 색차 신호(Pb, Pr)로 구성되며, 고화질 텔레비전(HDTV) 및 표준 화질 텔레비전(SDTV) 등 다양한 해상도에서 사용된다. YPbPr은 컴포지트 비디오보다 우수한 화질을 제공하며, 특히 DVD 플레이어 및 고화질 텔레비전에서 널리 사용되었다. 일본에서는 하이비전 연결 단자, DVD 플레이어용 색차 단자 등으로 사용되었으며, D단자와의 경쟁, 그리고 HDMI로의 전환 과정을 거쳤다. AACS 규정으로 인해 아날로그 출력 제한이 생기면서, HDMI로 대체될 전망이다.

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YPbPr
개요
종류아날로그 비디오 신호
사용아날로그 비디오 시스템
구성 요소Y (휘도)
PB (청색차 신호)
PR (적색차 신호)
관련 표준NTSC
PAL
SECAM
동의어컴포넌트 비디오
컴포넌트 단자
기술적 세부 사항
신호 전송세 개의 개별 케이블을 통해 전송
휘도 (Y)밝기 정보 포함
색차 신호 (PB, PR)색상 정보 포함 (청색차, 적색차)
장점
화질컴포지트 비디오 또는 S-비디오보다 우수한 화질 제공
색상 분리색상 신호 간 간섭 감소
단점
케이블 수컴포지트 비디오에 비해 더 많은 케이블 필요
연결 복잡성여러 케이블 연결로 인해 연결이 다소 복잡할 수 있음
활용 분야
DVD 플레이어DVD 플레이어 연결
비디오 게임 콘솔비디오 게임 콘솔 연결
기타 비디오 장치고화질 아날로그 비디오 전송에 사용

2. 기술적 세부 사항

YCbCr

YPBPR 명칭은 NTSC 색상 표준을 위해 개발된 엔지니어링 지표에서 파생되었다. 색상 신호가 NTSC로 인코딩된 흑백 비디오 표준에 처음 추가되었을 때, 색상은 색상 참조 반송파의 위상 변화로 표시되었다. 위상 정보 또는 위상 변화를 나타내는 'P'는 더 이상 위상 변화를 사용하여 색조를 나타내지 않는 경우에도 색상 정보를 나타내는 데 사용되었다.

동일한 케이블을 YPBPR컴포지트 비디오에 사용할 수 있다. 즉, 대부분의 오디오/비주얼 장비와 함께 제공되는 노란색, 빨간색 및 흰색 RCA 단자 케이블은 사용자가 각 케이블을 양쪽 끝의 해당 구성 요소에 연결하는 데 주의하는 경우 YPBPR 커넥터 대신 사용할 수 있다. 또한 많은 TV는 녹색 연결을 루마 전용 또는 컴포지트 비디오 입력으로 사용한다. YPBPR는 컴포지트 비디오의 휘도 부분과 하위 호환되므로, 컴포넌트 비디오 디코딩만으로도 이 입력을 통해 컴포지트 비디오를 계속 사용할 수 있지만, 루마 정보만 크로마 도트와 함께 표시된다. 480i 또는 576i를 사용하는 경우라면 반대 방향으로도 동일하다.

2. 1. 신호 구성

'''Y'P'bP'r'''은 일반적인 범위가 0-700 mV인 감마 보정된 '''R'G'B'''' 신호에서 파생될 수 있다. 첫 번째 단계는 '''Y'''', '''R'-Y'''' 및 '''B'-Y''''로 변환하는 것이다.[2]

'''Y''''는 루마 (밝기 또는 ''휘도'') 및 동기화(sync) 정보를 전달한다. 루마는 다음과 같이 정의된다.

구분계산식
하이비전Y' = 0.212 R + 0.701 G + 0.087 B
HDTVY' = 0.2126 R + 0.7152 G + 0.0722 B
SDTVY' = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B



'''R'-Y''''는 적색과 루마의 차이를 전달하며, 다음과 같이 정의된다.

구분계산식
하이비전 및 HDTVR-Y = 0.7874 R - 0.7152 G - 0.0722 B'
SDTVR-Y = 0.701 R - 0.587 G - 0.114 B'



'''B'-Y''''는 청색과 루마의 차이를 전달하며, 다음과 같이 정의된다.

구분계산식
하이비전 및 HDTVB-Y = - 0.2126 R - 0.7152 G + 0.9278 B
SDTVB-Y = - 0.299 R - 0.587 G + 0.886 B



이러한 '''R'-Y'''' 및 '''B'-Y'''' 값은 정규화된 '''P'r''' 및 '''P'b''' 값을 +/- 350 mV 범위 내에서 얻기 위해 스케일링된다.[2]

구분''Pb'''''Pr'''
하이비전''Pb = (B-Y)/1.826'''''Pr = (R-Y)/1.576'''
HDTV''Pb = [0.5/(1-0.0722)](B-Y)'''''Pr = [0.5/(1-0.2126)](R-Y)'''
SDTV''Pb = 0.564(B-Y)'''''Pr = 0.713(R-Y)'''



YPBPR 구성 요소 파생에 사용할 수 있는 다른 표준은 다음과 같다.


  • 1920x1035의 경우 SMPTE 240M (240M은 EOTF를 정의하고 SMPTE 170M 기본 색상과 흰색 점을 사용)
  • BT.601 매트릭스는 525 라인 60/1.001 Hz (SMPTE 273M) 및 625 라인 50 Hz (ITU-R BT.1358)용.[3]


녹색 신호를 네 번째 구성 요소로 보내는 것은 중복되는데, 청색, 적색 및 루마 정보를 사용하여 파생될 수 있기 때문이다.

색상 신호가 NTSC로 인코딩된 흑백 비디오 표준에 처음 추가되었을 때, 색상은 색상 참조 반송파의 위상 변화로 표시되었다. 위상 정보 또는 위상 변화를 나타내는 ''P''는 더 이상 위상 변화를 사용하여 색조를 나타내지 않는 경우에도 색상 정보를 나타내는 데 사용되었다. 따라서 YPBPR 명명법은 NTSC 색상 표준을 위해 개발된 엔지니어링 지표에서 파생되었다.

2. 2. YPbPr의 장점

YPBPR 신호는 색상 멀티플렉싱이 필요 없어 화질 저하가 적다. S-Video 및 컴포지트 비디오는 전자적 멀티플렉싱을 통해 신호를 혼합하는데, 대부분의 디스플레이 시스템이 신호를 완전히 분리할 수 없으므로 컴포지트 비디오에서는 신호 저하가 일반적이다. HDTV는 대부분의 CRT 장치보다 이러한 분리를 더 잘 수행하는 경향이 있지만(도트 크롤 참조), S-Video는 휘도와 색차를 별도로 전송하여 이러한 잠재적인 문제 중 일부를 완화할 수 있다.

셋톱박스, DVD 플레이어 또는 이와 유사한 장치에서 YPBPR 컴포넌트 비디오를 출력하는 데 사용되는 암형 RCA 단자. 이 구성의 암형 연결은 TV와 같은 디스플레이 장치에서 YPBPR 입력에도 사용됩니다.


소비자 아날로그 인터페이스 중 YPBPR 및 아날로그 RGB 컴포넌트 비디오만이 비월 주사 방식이 아닌 비디오와 480i 또는 576i보다 높은 해상도를 전송할 수 있으며, YPBPR의 경우 최대 1080p까지 지원한다.

3. 일본의 하이비전 연결 단자 (YPbPr)

JEITA CP-1213 규격을 기반으로 한다. 고화질 텔레비전 등에서 고품질의 영상 신호를 분리·합성하는 불필요한 과정을 줄여 신호 열화 등을 최대한 방지할 목적으로 컴포넌트 영상 신호를 그대로 전송할 수 있도록 이 영상 단자가 사용되었다. 이는 MUSE 방식의 고화질 방송 시작부터 사용되었다. 480i 상당의 영상에는 대응하지 않는다. MUSE 디코더 내장 고화질 텔레비전, 혹은 고화질 텔레비전 입력에 대응하는 텔레비전·모니터와 MUSE 디코더, W-VHS 데크, 고화질 LD에서 각각과의 연결을 위해 갖춰져 있다. BS 디지털 튜너에서도 1080i 고정 출력을 지원하는 제품은 Y·Pb·Pr 단자를 사용한다.

1080i 고정 출력을 지원하는 디지털 튜너, STB, PS3 등을 MUSE 시대의 Y·Pb·Pr로 연결하면 (1035i만 지원하는 기종에서는) 화각이 약간 변동되지만, 고화질로 시청할 수 있다.

4. 일본의 DVD 플레이어용 색차 단자

1996년 11월, DVD-Video 플레이어와 함께 DVD용 색차 단자(컴포넌트 영상 단자)가 등장했다. 처음 색차 단자를 탑재한 SD-3000에는 Y·Cb·Cr 표기의 색차 단자가 탑재되었다. Y·B-Y·R-Y 표기를 사용한 기종도 있었지만, 기본적으로 DVD(480i)의 색차 단자는 Y·Cb·Cr로, 하이비전용(1080i/1035i) 색차 단자는 Y·Pb·Pr로 표기되었으며, 각 제조사 사이트에서도 그렇게 설명하고 있다.

1999년 10월부터 프로그레시브 색차 출력을 탑재한 DVD 플레이어가 발매되었다. 이 480p 상당의 화질에 대해 Y·Cb·Cr 표기를 유지하면서 프로그레시브 출력을 한 제조사와 Y·Pb/Cb·Pr/Cr 표기를 한 제조사가 있어 표기가 갈렸다. 최초의 프로그레시브 DVD 플레이어는 Y·Pb·Pr의 480p 전용 출력 방식이었다.

현재는 출력할 수 있는 영상에 관계없이 Y·Pb/Cb·Pr/Cr 단자가 많다.

5. 컬러 매트릭스

'''Y'P'bP'r'''은 일반적인 범위가 0~700 mV인 감마 보정된 '''R'G'B'''' 신호에서 파생될 수 있다. 첫 번째 단계는 '''Y'''', '''R'-Y'''' 및 '''B'-Y''''로 변환하는 것이다.[2]

'''Y''''는 루마 (밝기 또는 ''휘도'') 및 동기화(sync) 정보를 전달하며, 다음과 같이 정의된다.

구분
하이비전Y' = 0.212 R + 0.701 G + 0.087 B
HDTVY' = 0.2126 R + 0.7152 G + 0.0722 B
SDTVY' = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B



'''R'-Y''''는 적색과 루마의 차이를 전달하며, 다음과 같이 정의된다.

구분
하이비전 및 HDTVR-Y = 0.7874 R - 0.7152 G - 0.0722 B'
SDTVR-Y = 0.701 R - 0.587 G - 0.114 B'



'''B'-Y''''는 청색과 루마의 차이를 전달하며, 다음과 같이 정의된다.

구분
하이비전 및 HDTVB-Y = - 0.2126 R - 0.7152 G + 0.9278 B'
SDTVB-Y = - 0.299 R - 0.587 G + 0.886 B'



이러한 '''R'-Y'''' 및 '''B'-Y'''' 값은 정규화된 '''P'r''' 및 '''P'b''' 값을 +/- 350 mV 범위 내에서 얻기 위해 스케일링된다.[2]

구분
하이비전''Pb = (B-Y)/1.826Pr = (R-Y1.576
HDTV''Pb = [0.5/(1-0.0722)](B-Y)Pr = [0.5/(1-0.2126)](R-Y/math>
SDTV''Pb = 0.564(B-Y)Pr = 0.713(R-Y/math>



YPBPR 구성 요소 파생에 사용할 수 있는 다른 표준으로는 다음이 있다.


  • 1920x1035의 경우 SMPTE 240M (240M은 EOTF를 정의하고 SMPTE 170M 기본 색상과 흰색 점을 사용)
  • BT.601 매트릭스는 525 라인 60/1.001 Hz (SMPTE 273M) 및 625 라인 50 Hz (ITU-R BT.1358)용.[3]


녹색 신호를 네 번째 구성 요소로 보내는 것은 청색, 적색 및 루마 정보를 사용하여 파생될 수 있기 때문에 중복된다.

색상 신호가 NTSC로 인코딩된 흑백 비디오 표준에 처음 추가되었을 때, 색상은 색상 참조 반송파의 위상 변화로 표시되었다. 위상 정보 또는 위상 변화를 나타내는 ''P''는 더 이상 위상 변화를 사용하여 색조를 나타내지 않는 경우에도 색상 정보를 나타내는 데 사용되었다. 따라서 YPBPR 명명법은 NTSC 색상 표준을 위해 개발된 엔지니어링 지표에서 파생되었다.

동일한 케이블을 YPBPR컴포지트 비디오에 사용할 수 있다. 즉, 대부분의 오디오/비주얼 장비와 함께 제공되는 노란색, 빨간색 및 흰색 RCA 단자 케이블은 사용자가 각 케이블을 양쪽 끝의 해당 구성 요소에 연결하는 데 주의하는 경우 YPBPR 커넥터 대신 사용할 수 있다. 또한 많은 TV는 녹색 연결을 루마 전용 또는 컴포지트 비디오 입력으로 사용한다. YPBPR는 컴포지트 비디오의 휘도 부분과 하위 호환되므로, 컴포넌트 비디오 디코딩만으로도 이 입력을 통해 컴포지트 비디오를 계속 사용할 수 있지만, 루마 정보만 크로마 도트와 함께 표시된다. 480i 또는 576i를 사용하는 한 반대 방향으로도 동일하다.

가정용 텔레비전에서는 색차 입력 단자에서 YPbPr과 YCbCr을 전환할 수 있는 기종도 존재한다. DVD에서는 YCbCr로 설정하는 것이 더 나은 화질을 제공하는 경우가 있기 때문이다.

6. D단자

D단자는 일본 고유의 로컬 규격이다. 컴포넌트 연결은 케이블 3개를 연결해야 해서 연결이 번거롭고 식별 신호 전송이 불가능하다는 단점이 있어 D단자가 개발되었다. 하지만 커넥터와 케이블 구조상 신호 열화가 일어나기 쉽고 (특히 어느 정도 긴 거리의 전송에서 현저하다고 알려져 있다) 등으로 현재에도 컴포넌트 단자의 수요는 굳건하며, 고급 기기에서는 국내 제조사 제품도 D단자를 채용하지 않는 경우가 많다. D단자와 컴포넌트 단자의 변환을 수행하는 케이블 및 어댑터는 각사에서 출시되고 있다. 또한, D단자도 컴포넌트 단자의 일종으로 간주되는 경우도 있다.

7. 향후 전망

AACS에서 제정된 ICT(Image Constraint Token)에 의해, 2011년 이후의 블루레이 레코더·플레이어, 평판 TV 등의 신형 기기는 출력이 SD로 제한(D2 이상에서의 고화질 전송이 금지)되며, 2014년 이후의 신형 기기에는 탑재되지 않을 전망이다(아날로그 출력이 전면 금지되므로). 이 때문에 앞으로는 컴포넌트 단자는 D단자와 함께 폐지되어 HDMI로 일원화될 가능성이 높다(평판 TV 및 블루레이 레코더의 2011년 모델에는 D단자 및 컴포넌트 단자를 폐지한 기종이 등장).

컴포넌트 및 D단자 케이블은 2020년까지 국내 메이커 전 회사가 생산을 종료했다.

8. LD DVD 복합기

LD DVD 복합기에서 DVD는 컴포넌트 단자로 출력할 수 있지만, 레이저 디스크는 컴포넌트 단자로 출력하면 영상이 흑백으로 되는 기종이 존재한다.[8]

참조

[1] 웹사이트 YUV, YCbCr, YPbPr colour spaces https://discoverybiz[...] 2024
[2] 서적 Applications - High Definition Analog Component Measurement https://download.tek[...] Tektronix 2003
[3] 서적 Applications - High Definition Analog Component Measurement https://download.tek[...] Tektronix 2003
[4] 웹사이트 DVD周辺技術講座 http://www.jva-net.o[...] 日本映像ソフト協会
[5] 웹사이트 商品についてのよくあるお問い合わせ(FAQ) https://web.archive.[...] パイオニア 2013-12-11
[6] 웹사이트 地上デジタルチューナーとテレビの接続方法 https://warp.ndl.go.[...] 東海総合通信
[7] 웹사이트 용어해설 パナソニックのお客様サポート Panasonic http://av.jpn.suppor[...]
[8] PDF DVL-919取扱説明書 http://densuke.ne.jp[...]
[9] 웹인용 So what is "Component Video" anyway? http://www.projector[...] 2001-02-26



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