Videonivåer använder 16 – 235
För digital video används andra referensnivåer för svart och vitt. Omfånget på bilden är inte 0–255 utan 16–235. Med videostandarder menas de standarder som tagits fram inom organ som ITU under 80- och 90-talet till ITU-R BT.709 (HDTV-standard, basen för sRGB) till dagens moderna standard som Ultra HD-standarden ITU-R BT.2020.
Videostandarder används för produktionsformat som DVD, Blu-ray och egentligen alla sammanhang där det handlar om video, film och tv-serier, inklusive när du blandar in en dator och redigerar själv. TV-apparater kommer överlag också att arbeta med videonivåer.
Nyckelordet är referensnivåer där videonivåer flyttar referensen för svart till digital nivå #16 och referensen för vitt till nivå #235. Nivåerna under referenssvart, below black, ska finns med men inte visas. Nivåerna över vitt, above white, ska finnas med och de ska även visas, då de kan innehålla relevant information för bilden.
Ett system byggt för att fungera
Videonivåer bygger på förutsättningar som gäller inom broadcast, produktion för tv och video. Det är därför konstruerat för att vara så robust det går i en situation som är oöverskådlig jämfört med en dator, sladd och skärm. Här ska hela kedjan från kameran i studion, kontrollrummet, utsändning, mottagning och till slut TV:n säkras.
Arkivmaterial som film och analog video har inte diskreta nivåer som digitala inspelningar. För beständighet mot analoga format behövs marginaler. Arkivbeständigheten är kanske inte lika aktuellt idag som det var på 80- och 90-talet. Men detta är likväl grunden för att standarden ser ut som den gör.
Det finns även matematiska skäl bakom. Digital video kodas om för luma (Y) och chroma (Cb och Cr) vilket sparar nödvändig bandbredd när man separerar ljusnivåer och färg från varandra. Denna omvandling mellan YCbCr och RGB baseras på aktuellt färgsystem, exempelvis BT.709 eller BT.2020 och beroende på de matematiska förutsättningarna bakom kommer omvandlingen YCbCr/RGB resultera i olika värden. Testet av Asus PG27UQ har ett sidospår om hur omvandling sker mellan YCbCr och RGB.
Ett sätt att bygga bort fel
I ett 0-255-system som datornivåer kan omvandlingen resultera i värden under 0 eller över 255 vilket ger antingen trunkerad signal (kvalitetsförlust och färgfel) eller aritmetisk under- och overflow vilket ger katastrofala fel. Det måste finnas marginaler i ett sådant system.
Minskad risk för svarta fläckar i vitt (och vita fläckar i svart) är ett typiskt exempel på varför man arbetar med referensnivåer i videosammanhang
Aritmetisk under- och overflow är det som sker när vi kliver förbi gränserna för ordlängden. 8 bitars signal ger 256 steg av nyanser mellan 0–255 och alla värden över 255 och under 0 går runt. 255+1 blir inte 256 utan 0. Då går vi i bilden från vitt till svart och viceversa från svart till vitt när vi går 0-1 och går runt skalan åt andra hållet för att landa på 255.
Det är alltså samma anledning som gjorde att Ghandi gick från fredsfågel till att skicka kärnvapen på alla i Civilization. Fast här blir det svarta fläckar i det som ska vara vitt och vice versa. Särskilt när vi från källa till bildvisare har en okänd kedja med okända instanser där någonting kan addera eller subtrahera nivåer i bilden. Med ett 0-255-system räcker det med ett en enda länk i kedjan gör fel för att det ska bli fläckar i bilden. Med 16–235-omfång finns marginalerna.
16–235 men fortfarande hela signalen 0–255
Signalen vid videonivåer har fortfarande hela signalomfånget 0–255 och kan och bör innehålla relevant information på alla nivåer. Nu är det långt ifrån allt material som gör detta och många system och mastringar har inte bildinformation i annat än 16–235-området. Men definitionen är fortfarande att hela signalomfånget ska hantera. Det är endast referensen för svart och vitt som är på andra nivåer. Nivå #0 och #255 är reserverade nivåer men i praktiken i ett konsumentsystem är det utan betydelse.
Situationen är berörd i tidigare artikeln om HDMI. Där går vi också igenom problematiken med att matcha nivåer när källan och bildvisare är i antingen det ena eller det andra omfånget.
