フルレンジとリミテッドレンジの違い【RGB・YUV】

色空間である「RGB」に於ける「フルレンジ」と「リミテッドレンジ」の違いについて簡単に紹介。

※この記事は素人調べなので間違ってる可能性有りです(あと詳しい部分はかなり端折ってます)

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RGB・YUVの違い

rgbの例

「RGB」「YUV」、どちらも「色空間」(カラースペース)の事です。

他にも色空間の種類には、「HSV」とか「CMY」とか色々有りますけど、パソコン内でメインで使用するのは「RGB」と「YUV」だけです。

※詳しくは以下の記事にて紹介してます。

フルレンジとリミテッドレンジの違い

「RGB」は通常、「0~255」の256階調で表示されますが、「16~235」限定の220階調で表示するモードがあります。

このように限定された階調でしか出力出来ない状態の事を「リミテッドレンジ」と言います。(もしくは「TVスケール」と呼んだりします)

逆に、全階調を表示出来る状態の事を「フルレンジ」と言います。(もしくは「PCスケール」と呼んだりします)

フルレンジとリミテッドレンジに分かれてる理由

何故このように2種類に分かれているかというのは、テレビの「YUV」に影響しています。

テレビは元々「モノクロ」でしたが、現在は「カラー」に移行しています。

移行の際に、元々の「モノクロ」情報(Y成分)に、「カラー」情報(UV成分)を足すだけで、簡単にカラーに移行出来るという事で、「RGB」では無く、「YUV」が採用されました。

で、この「YUV」は、「輝度」(Y成分のこと)が標準で「16~235」の範囲しか使用されないので、RGBと相性が悪いのです。(ちなみに私達が普段、スマフォやデジカメで撮影する動画の全ては「YUV」形式の「リミテッドレンジ」です)

これは、「カラーテレビ」の放送規格をまとめた「ITU-R BT.601」で決まってます。(ちなみに今の地デジ放送は「ITU-R Bt.709」です)

つまり、「フルレンジ」なソースをテレビで読み込むと、「リミテッドレンジ」で読み込む事になるので、範囲外の部分(0~15、236~255)は「黒浮き」(映像の所々に「黒色の点」が表示される)になったりしてしまうというわけです。

逆に、「リミテッドレンジ」なソースを「フルレンジ」で読み込むと、ソースファイル的には「16」で「黒色」、「235」で「白色」のつもりなのに、フルレンジなので、本来「黒色な部分」が薄い黒色っぽく見えたり、本来「白色な部分」が灰色っぽく見えたりするという事です。

と言っても最近のテレビは「フルレンジ」出力に対応しているものが殆どらしいですが。。

どっちを使えば良いの?

「フルレンジ」に対応しているなら、「フルレンジ」で出力すべきです。

「リミテッドレンジ」は、単純に階調が少ないので「フルレンジ」より表せる色が少ないという事です。

つまり実質、「フルレンジ」より画質は劣るわけです。

実際の機器で置き換えると?

例えば「PS3」や「PS4」などのゲーム機で置き換えてみます。

基本的にテレビは「リミテッドレンジ」で出力しか受け付けないので、「リミテッドレンジ」で出力しなければなりません。

先述しましたが、最近のテレビは「フルレンジ」出力に対応しているものが殆どらしいですが。。

逆に、ゲーム画面を、パソコンのモニターなどに出力する(HDMIで)際は、「フルレンジ」で出力しなければなりません。(パソコンのモニタは全て「フルレンジ」なので)

こんな感じで「リミテッド」出力するか「フルレンジ」出力するか選べます
リミテッド_フルレンジ

フルレンジに対応していないテレビでフルレンジ出力すると、(先述しましたが)「黒浮き」が発生したりしてしまいます。

パソコンで「リミテッドレンジ」な動画を読み込んでも、きちんとした階調で再生されるのは、ファイルを読み込んだ際にパソコン内で「このファイルはYUVのリミテッドだ!フルレンジに伸張して再生するぞ!」という処理が、「コーデック」や「再生プレイヤー」、「グラフィックボード」にて行われるからです。(正確にはどれか分からないです)

AviUtlで「リミテッドレンジ」と「フルレンジ」を相互変換する方法

AviUtlには、「リミテッドレンジ」と「フルレンジ」を相互に変換する機能が有ります。

フィルター名で言う所の「拡張色調補正」です。(メニューの「設定」→「拡張色調補正の設定」)

「リミテッドレンジ」と「フルレンジ」を変換する方法

  • TV -> PC スケール補正」にチェックを入れれば、「フルレンジ」に変換出来ます(ちなみにフルレンジに変換する事を「YC伸張」と呼んだりします)
  • PC -> TV スケール補正」にチェックを入れれば、「リミテッドレンジ」に変換出来ます

「リミテッドレンジ」な動画を「フルレンジ」に変換したい場合は、「TV -> PC スケール補正」にチェックを入れます。(かなり色鮮やかになります)

※ただし、ほとんどのエンコーダーは「リミテッドレンジ」として動画をエンコードしてしまいますので、コマンドオプションとして「フルレンジ出力」と指定してやらないといけません。

例えば、x264(x264guiEx)なら「–fullrange on」というオプションを追加する必要が有ります。

この記事は以上で終了です。

関連記事:ストレート変換とYC伸長の違い【RGB・YUV】(内容的にかなり同じです)

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