Crominanza

La crominanza , o crominanza , si riferisce alla porzione del segnale video corrispondente alle informazioni di colore .

Il segnale video richiede informazioni sulla luminanza e due informazioni sulla crominanza per ricostruire i tre colori primari rosso, verde e blu ( RGB ) del display a colori che utilizza il principio della sintesi additiva . Questa scelta è stata storicamente guidata dalla necessità di garantire la compatibilità dei televisori in bianco e nero quando sono nati gli standard NTSC , PAL e SÉCAM , e dopo aver osservato che la visione umana ha meno sensibilità al colore che alla luminosità.

Il segnale di luminanza Y è costruito dai tre primari R , G e B raccolti secondo coefficienti dipendenti dallo standard utilizzato.

I segnali di crominanza differenza blu ( B - Y ) e differenza rosso ( R - Y ) possono essere ponderati in modo diverso a seconda dei sistemi utilizzati. Possono occupare meno banda perché sono meno importanti della luminanza sulla nitidezza soggettiva e finezza dei dettagli dell'immagine visualizzata: questo porta in molti casi al downsampling della crominanza del segnale video digitale.

• Nel caso di un segnale componente (analogico), i tre segnali vengono trasmessi su canali diversi.

• Nel caso di un segnale composito (analogico), i segnali di crominanza vengono modulati con una sottoportante in modo da trasmettere il segnale su un unico canale.

• Nel caso del segnale digitale, il tipo di sottocampionamento utilizzato fornisce informazioni sul livello di precisione della crominanza in relazione alla luminanza. Ad esempio, 4: 2: 2 significa che i segnali di crominanza (2) vengono campionati a metà della frequenza del segnale di luminanza (4).

La crominanza del segnale video può essere analizzata da un vettorscopio  (en) .

In tutti i casi, le operazioni che consentono di passare i segnali RGB prelevati alle componenti YC B C R vengono eseguite dopo la correzione gamma .

HDTV Rec. 709

Secondo raccomandazione ITU-R BT 709, i segnali di luminanza (indicato per comodità) e la differenza blu e differenza rosso (indicato e ) sono generati dai segnali , e (segnali RGB dopo correzione gamma ma ha osservato R , G e B per comodità) come segue: EY′{\ displaystyle E '_ {Y}}Y{\ displaystyle Y}EVSB′{\ displaystyle E '_ {C_ {B}}}EVSR′{\ displaystyle E '_ {C_ {R}}}VSR{\ displaystyle C_ {R}}VSB{\ displaystyle C_ {B}}ER′{\ displaystyle E '_ {R}}EG′{\ displaystyle E '_ {G}}EB′{\ displaystyle E '_ {B}}

Y=0,2126.R+0,7152.G+0,0722.B{\ displaystyle Y = 0,2126.R + 0,7152.G + 0,0722.B} ; VSB=0,5389.(B-Y){\ displaystyle C_ {B} = 0,5389. (BY)} ; VSR=0,6350.(R-Y){\ displaystyle C_ {R} = 0,6350. (RY)}.

Il passaggio da RGB a YC B C R può essere rappresentato tramite una matrice, da cui il nome di matrice dato a questa operazione:

(YVSBVSR)=(+0,2126+0,7152+0,0722-0,1146-0,3854+0,5000+0,5000-0,4541-0,0458)×(RGB){\ displaystyle {\ begin {pmatrix} Y \\ C_ {B} \\ C_ {R} \ end {pmatrix}} = {\ begin {pmatrix} + 0.2126 & + 0.7152 & + 0.0722 \\ - 0.1146 & -0.3854 & + 0,5000 \\ + 0,5000 & -0,4541 & -0,0458 \ end {pmatrix}} \ times {\ begin {pmatrix} R \\ G \\ B \ end {pmatrix}}}.

• Nella loro rappresentazione analogica, la parte dedicata all'immagine dei segnali normalizzati (cioè fuori linea e segnali di sincronizzazione di campo) deve essere mantenuta entro gli intervalli sottostanti (tensioni espresse in volt).

R∈[0;0,7]G∈[0;0,7]B∈[0;0,7]{\ Displaystyle R \ in \ left [0; 0.7 \ right] \ quad G \ in \ left [0; 0.7 \ right] \ quad B \ in \ left [0; 0.7 \ right]} Y∈[0;0,7]VSB∈[-0,35;0,35]VSR∈[-0,35;0,35]{\ Displaystyle Y \ in \ sinistra [0; 0,7 \ destra] \ quad C_ {B} \ in \ sinistra [-0,35; 0,35 \ destra] \ quad C_ {R} \ in \ sinistra [-0,35; 0,35 \ destra ]}

• Nella loro rappresentazione digitale, per una codifica a 8 bit, cioè 256 livelli, i primari R , G , B e la luminanza sono codificati sui livelli che vanno da 16 a 235 mentre i segnali di crominanza sono codificati sui livelli che vanno da 16 a 240 con livello acromatico per 128. La codifica può essere eseguita su 10 bit. In 24, 25 o 30 immagini al secondo, le frequenze di campionamento consigliate da ITU-T Rec. 709 sono 74,25  MHz per il segnale di luminanza e 37,125  MHz per i segnali di crominanza, ovvero un sottocampionamento di tipo 4: 2: 2.

SDTV Rec. 601

La raccomandazione ITU-R BT.601 fornisce le relazioni utili per la matrice:

Y=0,299×R+0,587×G+0,114×B{\ displaystyle Y = 0,299 \ times R + 0,587 \ times G + 0,114 \ times B} ; VSB=B-Y1,772{\ displaystyle C_ {B} = {\ frac {BY} {1,772}}} ; VSR=R-Y1,402{\ displaystyle C_ {R} = {\ frac {RY} {1,402}}}.

Il passaggio da RGB a YC B C R può essere rappresentato mediante la matrice:

(YVSBVSR)=(+0,2990+0,5870+0,1140-0,1687-0,3312+0,5000+0,5000-0,4187-0,0813)×(RGB){\ displaystyle {\ begin {pmatrix} Y \\ C_ {B} \\ C_ {R} \ end {pmatrix}} = {\ begin {pmatrix} + 0.2990 & + 0.5870 & + 0.1140 \\ - 0.1687 & -0.3312 & + 0,5000 \\ + 0,5000 & -0,4187 & -0,0813 \ end {pmatrix}} \ times {\ begin {pmatrix} R \\ G \\ B \ end {pmatrix}}}.

I limiti del segnale sono gli stessi di ITU-T Rec. 709. Le frequenze di campionamento consigliate sono 13,5  MHz per il segnale di luminanza e 6,75  MHz per i segnali di crominanza per un sottocampionamento di tipo 4: 2: 2.

AMICO

Il sistema YUV è definito come i precedenti con un diverso rapporto:

Y=0,299×R+0,587×G+0,114×B{\ displaystyle Y = 0,299 \ times R + 0,587 \ times G + 0,114 \ times B} ; U=0,492111.(B-Y){\ displaystyle U = 0,492111. (BY)} ; V=0,877283.(R-Y){\ displaystyle V = 0,877283. (RY)}.(YUV)=(+0,2990+0,5870+0,1140-0,1471-0,2889+0,4360+0,6150-0,5150-0,1000)×(RGB){\ displaystyle {\ begin {pmatrix} Y \\ U \\ V \ end {pmatrix}} = {\ begin {pmatrix} + 0.2990 & + 0.5870 & + 0.1140 \\ - 0.1471 & -0, 2889 e + 0.4360 \ \ + 0.6150 & -0.5150 & -0.1000 \ end {pmatrix}} \ times {\ begin {pmatrix} R \\ G \\ B \ end {pmatrix}}}

Queste relazioni riguardano solo i segnali destinati ad essere trasmessi sotto forma di un segnale composito nello standard PAL.

NTSC

Il sistema YIQ è definito come segue

(YioQ)=(+0,2990+0,5870+0,1140+0,5959-0,2746-0,3213+0,2115-0,5227+0,3112)×(RGB){\ Displaystyle {\ begin {pmatrix} Y \\ I \\ Q \ end {pmatrix}} = {\ begin {pmatrix} + 0.2990 & + 0.5870 & + 0.1140 \ + + 0.5959 & -0, 2746 & -0.3213 \ \ + 0.2115 & -0.5227 & + 0.3112 \ end {pmatrix}} \ times {\ begin {pmatrix} R \\ G \\ B \ end {pmatrix}}}.

Queste relazioni riguardano solo i segnali destinati ad essere trasmessi sotto forma di un segnale composito nello standard NTSC.

Note e riferimenti

1. Philippe Bellaïche 2006 , p.  201
2. Philippe Bellaïche 2006 , p.  226
3. Charles Poyton 2003 , p.  87
4. ITU-R BT.709-5  : Valori dei parametri degli standard HDTV per la produzione e lo scambio di programmi internazionali , aprile 2002.
5. ITU-R BT.601-7  : impostazioni di codifica da studio TV digitale per i formati di immagine standard 4: 3 (normalizzato) e 16: 9 (widescreen)
6. Charles Poyton 2003 , p.  336-337
7. Charles Poyton 2003 , p.  367

Appendici

Articoli Correlati

• standard / standard SECAM , PAL , NTSC
• Televisione digitale terrestre
• Luminanza
• Sottocampionamento della crominanza

Bibliografia

• Philippe Bellaïche , Segreti dell'immagine video: colorimetria, illuminazione, ottica, fotocamera, segnale video, compressione digitale, formati di registrazione , Parigi, Eyrolles,2006, 6 °  ed. , 453  p. ( ISBN  2-212-11783-3 )

• (en) Charles Poynton , Video digitale e HD: algoritmi e interfacce , Amsterdam / Boston / Londra ecc., Elsevier,2003, 1 °  ed. , 692  p. ( ISBN  1-55860-792-7 , leggi online ) , p.  367

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