コンポーネント映像信号

コンポーネント映像信号：高画質映像のための信号方式

コンポーネント映像信号は、テレビジョン映像を構成する3つの主要な要素―輝度信号、色信号、同期信号―をそれぞれ独立して処理する信号方式です。これに対し、輝度と色情報を混ぜ合わせて伝送する方式をコンポジット[[映像信号]]といいます。

コンポーネント方式は、コンポジット方式と比較して機器構成が複雑になるという欠点がありますが、その利点は画質の高さにあります。ビデオカメラやモニタは元来コンポーネント信号で動作しているため、コンポジット信号への変換が不要となり、変換による画質劣化を防ぐことができます。特に、高画質の映像合成にはコンポーネント信号が不可欠であり、1980年代後半にD1-VTRが登場して以降、プロの映像制作現場、特にCM制作では広く利用されてきました。

さらに、デジタル放送やデジタル記録において用いられる高効率符号化（圧縮処理）は、コンポーネント信号を前提として設計されています。そのため、これらの技術を利用するシステムでは、コンポーネント映像信号が必須となります。

色空間と色差信号

コンポーネント方式には、主に2種類があります。1つは、赤（R）、緑（G）、青（B）の三原[[色]]それぞれの信号を独立して扱うRGB方式です。この方式は、全ての情報に対して同等の処理を行うため、最高画質を実現できます。しかし、情報量が多いため処理能力と記録容量を多く必要とします。

もう1つは、輝度（Y）と色差信号を用いる輝度-色差方式です。人間の目は、明るさ（輝度）の変化には敏感ですが、色の変化（色差）には比較的鈍感であるという特性を利用した方式です。そのため、色差信号の情報量を削減しても、画質への影響は少ないと考えられています。具体的には、以下の式を用いてRGB信号から輝度信号と色差信号に変換します。

SDTV (ITU-R BT.601):

輝度: Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B
色差: Cb = 0.564(B-Y) = -0.169R - 0.331G + 0.500B
色差: Cr = 0.713(R-Y) = 0.500R - 0.419G - 0.081B

HDTV (ITU-R BT.709):

輝度: Y = 0.2126R + 0.7152G + 0.0722B
色差: Pb = 0.5389(B-Y) = -0.1146R - 0.3854G + 0.5000B
色差: Pr = 0.6350(R-Y) = 0.5000R - 0.4542G - 0.0458B

これらの変換に用いられる係数をカラーマトリクスといい、SDTVとHDTVでは、それぞれの規格が基準としている3原[[色]]のCIE色度座標が異なるため、係数が異なります。また、SDTVでは色差信号をCb, Cr、HDTVではPb, Prと表記します。

この色差方式は、色差成分の情報量を削減することで、RGB方式と比較して伝送効率を向上させ、処理量と記録容量を削減できるというメリットがあります。

コンポーネント映像信号の規格

コンポーネント映像信号は、撮像から記録、編集、伝送、表示まで、統一的なフォーマットで処理することで、変換に伴う画質劣化を防ぐことを目的として、いくつかの規格が定められています。代表的な規格として、ITU-R BT.601 (SDTV向け)とARIB BTA S-001B (HDTV向け)があります。これらの規格は、それぞれ信号の成分、サンプリング周波数、サンプル方法、量子化数を定義しています。

ITU-R BT.601は、[国際電気通信連合]が標準化し、標準テレビ放送(SDTV)向けの規格です。一方、ARIB BTA S-001Bは、日本の電波産業会(ARIB)が標準化し、1125/60方式のHDTV向けの規格です。

これらの規格では、色差方式(YCbCrまたはYPbPr)が一般的に用いられ、輝度信号と色差信号のそれぞれのサンプリング周波数や、色差信号のサンプリング頻度が輝度信号の半分である4:2:2方式などが規定されています。また、デジタル伝送インタフェースについても規格が定められており、SDTV用はSD-SDI、HDTV用はHD-SDIと呼ばれています。

他にアナログコンポーネント方式（例：BETACAM）なども存在します。

コンポーネント映像信号