RGB, YUV, বেয়ার: পিক্সেল ফরম্যাটের মধ্যে আসল পার্থক্য কী?

আজ, চলুন শিল্প ক্যামেরার একটি গুরুত্বপূর্ণ প্যারামিটার নিয়ে কথা বলি – পিক্সেল ফরম্যাট।

1. পিক্সেল ফরম্যাট কী?

পিক্সেল ফরম্যাট বলতে ক্যামেরা যখন একটি ছবি ধারণ করে, তখন প্রতিটি পিক্সেলের জন্য সংরক্ষণের পদ্ধতি এবং ডেটা সংগঠনের কাঠামোকে বোঝায়। শিল্প ক্যামেরাগুলি একাধিক পিক্সেল ফরম্যাট সমর্থন করে, যা ব্যবহারকারীদের তাদের প্রয়োজন অনুযায়ী উপযুক্ত ফরম্যাট নির্বাচন করতে দেয়। সাধারণ পিক্সেল ফরম্যাটগুলির মধ্যে রয়েছে: মোনো, বেয়ার, RGB, YUV, ইত্যাদি।

2. সাধারণ পিক্সেল ফরম্যাট

(1) মোনো ফরম্যাট

মনো ফরম্যাট, অথবা মনোক্রোম মোড, সাধারণত গ্রেস্কেল ছবি ধারণের জন্য ব্যবহৃত হয়। এই ফরম্যাটে, প্রতিটি পিক্সেলে শুধুমাত্র লুমিন্যান্স (উজ্জ্বলতা) তথ্য থাকে এবং কোনও রঙের তথ্য থাকে না। উদাহরণস্বরূপ, মনো 10 মানে প্রতিটি পিক্সেল 10 বিট ব্যবহার করে সংরক্ষিত হয়।

(2) বেয়ার ফরম্যাট

রঙিন ছবি ধারণের জন্য বেয়ার ফরম্যাট ব্যবহৃত হয় এবং এটি একটি রঙের ফিল্টার অ্যারে (সিএফএ) ব্যবহার করে। প্রতিটি পিক্সেলে লাল, সবুজ ও নীল রঙের তথ্য থাকে, কিন্তু সাধারণত প্রতিটি পিক্সেল এদের মধ্যে শুধুমাত্র একটি রঙের মান রেকর্ড করতে পারে। বাকি রঙের মানগুলি পাশের পিক্সেলগুলির মান থেকে ইন্টারপোলেশন করে পাওয়া যায়।

বেয়ার ফরম্যাটের বিভিন্ন অ্যারেঞ্জমেন্ট প্যাটার্ন রয়েছে, উদাহরণস্বরূপ:

• আরজি, জিবি (সাধারণত আরজিজিবি প্যাটার্ন হিসাবে পরিচিত, জোড় সংখ্যার সারির জন্য রঙের চ্যানেলগুলি নির্দেশ করে)

• বিজি, জিআর (সাধারণত বিজিজিআর প্যাটার্ন হিসাবে পরিচিত, আরেকটি সাধারণ স্ক্যানিং ক্রম)

(3) আরজিবি ফরম্যাট

RGB ফরম্যাটে তিনটি চ্যানেল থাকে, যা যথাক্রমে লাল, সবুজ এবং নীলের জন্য আলোকতা তথ্য রেকর্ড করে। প্রতিটি পিক্সেলে তিনটি রঙের জন্য তথ্য থাকে। RGB ফরম্যাটে, প্রতিটি পিক্সেলকে R, G এবং B-এর সাথে সম্পর্কিত তিনটি মান দ্বারা উপস্থাপন করা হয়।

(4) YUV ফরম্যাট

YUV ফরম্যাট হল ভিডিও প্রসেসিংয়ে সাধারণত ব্যবহৃত একটি পিক্সেল ফরম্যাট। এটি ছবির তথ্যকে আলোকতা (Y) এবং রঞ্জন (U, V) উপাদানে বিভক্ত করে। Y আলোকতা (উজ্জ্বলতা/গ্রেস্কেল) নির্দেশ করে, যখন U এবং V রঞ্জন (রঙের তথ্য) নির্দেশ করে। YUV ফরম্যাট প্রায়শই ভিডিও সংকোচনের জন্য ব্যবহৃত হয় কারণ মানুষের চোখ রঞ্জন পরিবর্তনের চেয়ে আলোকতা পরিবর্তনের প্রতি বেশি সংবেদনশীল।

সাধারণ YUV ফরম্যাটগুলি হল:

• YUV 4:2:2

• YUV 4:4:4

• YUV 4:2:0

এই ফরম্যাটগুলি বিভিন্ন ক্রোমা সাবস্যাম্পলিং পদ্ধতিকে নির্দেশ করে। সাধারণভাবে, ছোট সংখ্যা (যেমন 4:2:0 এর তুলনায় 4:4:4) অর্থ হল কম রঞ্জন তথ্য এবং ফলস্বরূপ ছোট ফাইলের আকার।

3. পিক্সেল ফরম্যাট এবং প্যাকিং

পিক্সেল ফরম্যাট নিয়ে আলোচনা করার সময়, "প্যাকড" ফরম্যাট-এর ধারণা কখনও কখনও উঠে আসে। সংরক্ষণের জায়গা এবং ব্যান্ডউইথ বাঁচাতে প্যাকিং ব্যবহার করা হয়। আনপ্যাকড ফরম্যাটে, পিক্সেল ডেটা প্রায়শই আদর্শ সীমানার (যেমন 16 বিট) সাথে সারিবদ্ধ একটি বড় মেমরি স্পেসে সঞ্চয় করা হয়। সংরক্ষণের জন্য অপটিমাইজ করতে, ডেটাকে এর প্রকৃত বিট গভীরতার সাথে আরও ঘনিষ্ঠভাবে মিলে এমন ছোট মেমরি স্পেসে প্যাক করা যেতে পারে।

উদাহরণস্বরূপ:

• মনো 10 এমন একটি আনপ্যাকড ফরম্যাটকে নির্দেশ করতে পারে যেখানে 10-বিট ডেটা 16-বিট স্পেস দখল করে রাখে, যা 6 বিট নষ্ট করে।

• মনো 10 প্যাকড ডেটা 10-বিট ডেটাকে আরও দক্ষতার সাথে সঞ্চয় করবে, উদাহরণস্বরূপ, একাধিক 10-বিট পিক্সেলকে বাইটের একটি ক্রমে প্যাক করা (যেমন 4 পিক্সেলকে 5 বাইটে), যা সংরক্ষণের জায়গা এবং ট্রান্সমিশন ব্যান্ডউইথ বাঁচায়। নির্দিষ্ট প্যাকিং পদ্ধতি ভিন্ন হতে পারে।

4. বিভিন্ন পিক্সেল ফরম্যাটের বৈশিষ্ট্য  

(1) মনোক্রোম ক্যামেরা: মনো ফরম্যাট

মনোক্রোম ক্যামেরা থেকে কাঁচা ডেটা সাধারণত মোনো ফর্ম্যাটে থাকে, যাতে শুধুমাত্র গ্রেস্কেল তথ্য থাকে। যেহেতু এতে কোনও রঙের তথ্য নেই, তাই ছবির ডেটা পরিমাণ আপেক্ষিকভাবে কম হয়, যা সংরক্ষণ এবং স্থানান্তরের দক্ষতা বৃদ্ধি করে।

(2) রঙিন ক্যামেরা: বেয়ার ফর্ম্যাট

রঙিন ক্যামেরা থেকে কাঁচা ডেটা সাধারণত বেয়ার ফর্ম্যাট ব্যবহার করে। এই ফর্ম্যাটটি ছবি সেন্সরে বিভিন্ন রঙের ফিল্টার (লাল, সবুজ, নীল) ব্যবহার করে ছবি ধারণ করে। বেয়ার ফর্ম্যাটের জন্য ডেটা পরিমাণ পূর্ণ আরজিবি-এর চেয়ে কম হয়, কিন্তু রঙের তথ্য ইন্টারপোলেশন (ডিবেয়ারিং/ডেমোজাইকিং) এর মাধ্যমে গণনা করা হয় বলে, রঙের রেজোলিউশন এবং সম্ভাব্য আর্টিফ্যাক্টের দিক থেকে ছবির মান প্রকৃত আরজিবি-এর তুলনায় কিছুটা কম হতে পারে।

(3) আরজিবি ফরম্যাট

আরজিবি ফর্ম্যাট উচ্চমানের রঙিন ছবি অর্জনের জন্য উপযুক্ত। প্রতিটি পিক্সেলে তিনটি আরজিবি চ্যানেলের জন্য ডেটা থাকে, যার ফলে রঙগুলি আরও সমৃদ্ধ হয়। এটি সেই পরিস্থিতির জন্য উপযুক্ত যেখানে সূক্ষ্ম রঙ প্রক্রিয়াকরণের প্রয়োজন হয়। তবে আরজিবি ফর্ম্যাটের জন্য ডেটা পরিমাণ বড় হয়।

(4) YUV ফরম্যাট

ভিডিও সিগন্যাল প্রসেসিংয়ের জন্য YUV ফরম্যাট ব্যবহৃত হয়। এটি আলোকমান (luminance) এবং রঙের তীব্রতা (chrominance) তথ্য আলাদা করে ডেটার পরিমাণ কমায়। যেহেতু আলোকমান উপাদান (Y) প্রধান অংশ এবং মানব চোখ এর প্রতি বেশি সংবেদনশীল, তাই রঞ্জন উপাদানগুলি (U, V) সাবস্যাম্পল করা যেতে পারে (রেজোলিউশন কমিয়ে), যা কার্যকর ছবির ডেটা সংকোচনের অনুমতি দেয়। এটি ভিডিও ট্রান্সমিশন এবং সংরক্ষণের জন্য সাধারণত ব্যবহৃত হয়।

5. পিক্সেল ফরম্যাটের মধ্যে পার্থক্য

(1) প্রতি পিক্সেলের মান:

• মোনো ফরম্যাট: প্রতিটি পিক্সেলে শুধুমাত্র একটি গ্রেস্কেল মান থাকে।

• বেয়ার ফরম্যাট: প্রতিটি পিক্সেল শুধুমাত্র একটি রঙের (R, G, অথবা B) মান রেকর্ড করে; অন্যান্য রঙের মানগুলি প্রতিবেশী থেকে ইন্টারপোলেট করা হয়।

• RGB ফরম্যাট: প্রতিটি পিক্সেলে R, G এবং B মান থাকে।

• YUV ফরম্যাট: ছবিকে Y (আলোকমান) এবং U, V (রঞ্জন) উপাদানগুলিতে আলাদা করে।

(2) প্রতি ফ্রেমের ডেটা আকার:

• মোনো ফরম্যাট: সাধারণত প্রতি পিক্সেলে 8, 10, 12 বা 16 বিট।

• বেয়ার ফরম্যাট: RGB-এর তুলনায় সাধারণত কাঁচা ডেটার আকার ছোট, প্রায়শই 8, 10 বা 12 বিট প্রতি পিক্সেল (ডিবেয়ারিংয়ের আগে)।

• আরজিবি ফরম্যাট: বেশি জায়গা দখল করে, সাধারণত প্রতি পিক্সেলে 24 বিট (প্রতি চ্যানেলে 8 বিট × 3 চ্যানেল), যা প্রায়শই RGB8 হিসাবে চিহ্নিত করা হয়।

• ইউভি ফরম্যাট: আকার নমুনা নেওয়ার উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হয় (যেমন, YUV422 গড়ে প্রতি পিক্সেলে 16 বিট ব্যবহার করে, YUV420 গড়ে প্রতি পিক্সেলে 12 বিট ব্যবহার করে)।

(3) ফ্রেম রেটের পার্থক্য:

বিভিন্ন ডেটা পরিমাণের কারণে, পিক্সেল ফরম্যাটগুলির মধ্যে অর্জনযোগ্য ফ্রেম রেট ভিন্ন হয়। সাধারণভাবে, বেয়ার ফরম্যাট উচ্চতর ফ্রেম রেট অর্জন করতে পারে কারণ এর কাঁচা ডেটা আউটপুট ছোট। আরজিবি ফরম্যাট সাধারণত তার বৃহত্তর ডেটা আকারের কারণে কম ফ্রেম রেট তৈরি করে। ইউভি ফরম্যাটের ফ্রেম রেট সাধারণত বেয়ার এবং আরজিবি-এর মধ্যে থাকে, যা সাবস্যাম্পলিং-এর উপর নির্ভর করে।

(4) ইমেজিং গুণমানের পার্থক্য:  

রঙিন ক্যামেরার জন্য, বেয়ার ফরম্যাটের ছবিতে কিছুটা কম কার্যকর রঙের রেজোলিউশন এবং সম্ভাব্য রঙের ত্রুটি (যেমন ময়রে) থাকতে পারে কারণ রঙগুলি ইন্টারপোলেট করা হয়।

আরজিবি ফরম্যাট পিক্সেল লেভেলে আরও সঠিক এবং সমৃদ্ধ রঙ সরবরাহ করে, কারণ রঙের জন্য কোনও ইন্টারপোলেশনের প্রয়োজন হয় না।

YUV ফরম্যাটে রঙের স্যাচুরেশন RGB-এর সাথে তুলনীয় হতে পারে, কিন্তু লুমিন্যান্স এবং ক্রোমিন্যান্সের পৃথকীকরণ অনেক ইমেজ প্রসেসিং এবং সংকোচন কাজের জন্য এটিকে আরও দক্ষ করে তোলে।

6. পিক্সেল ফরম্যাট কীভাবে সেট করবেন

পিক্সেল ফরম্যাট সেট করার আগে, ক্যামেরার ইমেজ অধিগ্রহণ স্ট্রিম বন্ধ করা প্রয়োজন। তারপর, ক্যামেরা নিয়ন্ত্রণ সফটওয়্যার ব্যবহার করে অথবা ক্যামেরার প্রপার্টি ট্রি-এ (যেমন, GenICam-এর মাধ্যমে) প্রবেশ করে পিক্সেল ফরম্যাট সেটিংয়ের অধীনে পছন্দের পিক্সেল ফরম্যাটটি নির্বাচন করুন। ফরম্যাট পরিবর্তনের পর, অধিগ্রহণ স্ট্রিম পুনরায় শুরু করা যেতে পারে।