YCbCr

Il modello YCbCr o più precisamente Y'CbCr è un modo di rappresentare lo spazio colore nel video, essenzialmente derivante dai problemi di trasmissione radio.

Un'immagine catturata da qualsiasi dispositivo è la somma dei suoi colori, indipendentemente dal fatto che il risultato sia a colori o in bianco e nero. Così, anche in un'immagine in bianco e nero, il segnale Y 'che rappresenta la luminanza (da non confondere con la luminanza relativa annotata Y, il primo simbolo di Y' che indica una correzione gamma ), è stato creato dalla somma del rosso , blu e verde.

Viene inviato Y ', il segnale di luminanza (bianco e nero), più due informazioni di crominanza , Cb (Y' meno blu) e Cr (Y 'meno rosso). Il ricevitore può ricreare il verde e riprodurre un'immagine a colori. Infatti, se abbiamo Y '(Rosso + Verde + Blu) e Cb (Y' - Blu) e Cr (Y '- Rosso), il verde può essere matematicamente ricreato usando l'equazione: Y' = 0,3 R '+ 0,6 V' + 0,1 B '.

Interesse e principio

Questo standard è stato sviluppato in un momento in cui era necessario garantire la compatibilità tra i ricevitori televisivi in bianco e nero e i ricevitori a colori.

Essendo il colore creato dalla giustapposizione di tre tipi di fosfori rosso (R), verde ( inglese : verde , G) e blu (B), è necessario trasmettere tre componenti, tre segnali. Tuttavia, il bianco e nero include solo una tinta, la scala di grigi. I tre segnali trasmessi non sono quindi le tre componenti RGB ma la tonalità di grigio Y o Y 'e la differenza tra questa tonalità e altre due componenti.

Pertanto, un ricevitore in bianco e nero elaborerà solo la componente Y o Y 'e i ricevitori a colori dedurranno le tre componenti cromatiche per semplice sottrazione. Schematicamente, vengono trasmesse tre componenti Y, U e V:

Y ≃ R + G + B U ≃ B - Y V ≃ R - Y

e nel caso di un ricevitore a colori, deduciamo:

R ≃ Y + V Sol ≃ (–Y - U - V) / 2 B ≃ Y + U

In pratica, i fosfori non hanno la stessa efficienza, quindi vengono applicati coefficienti correttivi.

uso

Per la televisione

Questo sistema di codifica a colori e trasmissione per la televisione era necessario per diversi motivi:

Garantire una riproduzione dei colori più affidabile. Il segnale Y ', sebbene in bianco e nero, contiene infatti tutte le informazioni per i tre colori, essendo Cb e Cr differenze rispetto a Y', un valore di sottrazione errato tra Y 'e Cr o Cb (nel caso problema di trasmissione) lo rende più facile correggere lo scatto.
Consentire una doppia compatibilità verso il basso, ovvero consentire a un televisore in bianco e nero di decodificare un segnale televisivo a colori, o piuttosto di aggiungere informazioni sui colori al segnale in bianco e nero senza che questo disturbi il vecchio materiale, con nuove informazioni che vengono collocate a frequenze più alte .
Separare le informazioni in bianco e nero da quelle a colori per ridurre la definizione del solo colore, pur rimanendo al di sotto della percezione visiva umana (rapporto tra coni e bastoncelli).

La notazione Y'CbCr si riferisce al trasporto del componente video in formato digitale, a differenza della notazione Y'PbPr o Y'DbDr .

In informatica

Il sistema Y'CbCr viene utilizzato per le immagini JPEG . Questo modello di colore consente di ridurre le dimensioni di un'immagine. Questa riduzione si basa sulla seguente osservazione: l'occhio umano è più sensibile alla luminanza che alla crominanza. È quindi possibile degradare la croma di un'immagine mantenendo una buona qualità.

Formule di calcolo

Conversione R'G'B '/ Y'CbCr

Per calcolare i valori dei componenti Y'CbCr di un'immagine dai componenti R'V'B ' (o R'G'B') (che variano da 0 a 255), vengono utilizzate le seguenti formule:

${\ displaystyle Y '= 0,299 \, R' + 0,587 \, V '+ 0,114 \, B'}$

${\ displaystyle Cb = -0,1687 \, R'-0,3313 \, V '+ 0,5 \, B' + 128}$

${\ displaystyle Cr = 0,5 \, R'-0,4187 \, V'-0,0813 \, B '+ 128}$

Aggiungendo 128 a Cb e Cr è possibile ottenere byte i cui valori variano tra 0 e 255 La conversione inversa avviene come segue (i valori ottenuti variano comunque tra 0 e 255):

$R = Y '+ 1,402 (Cr - 128)$

${\ displaystyle V = Y'-0,344 \, 14 (Cb-128) -0,714 \, 14 (Cr-128)}$

$B = Y '+ 1,772 (Cb - 128)$

Standard CCIR 601

Nello standard CCIR 601 per i componenti video televisivi, Y 'varia da 16 a 235 e Cr e Cb da 16 a 240. Le formule di conversione sono quindi (le variabili minuscole che variano da 0 a 1, p b e p r che variano da Da -0,5 a 0,5, le variabili in maiuscolo sono byte tra 0 e 255):

{\ displaystyle {\ begin {align} y '& = 0.299 \, r' + 0.587 \, g '+ 0.114 \, b' \\ p_ {b} & = - 0.168 \, 736 \, r'-0.331 \ , 264 \, g '+ 0,5 \, b' \\ p_ {r} & = 0,5 \, r'-0,418 \, 688 \, g'-0,081 \, 312 \, b '\ end {allineato}}}

La conversione in byte viene eseguita come segue:

\ begin {align} Y '& = 16 + (65,481 \, r + 128,553 \, g + 24,966 \, b) \\ C_B & = 128 + (-37,797 \, r - 74,203 \, g + 112,0 \ , b) \\ C_R & = 128 + (112,0 \, r - 93,786 \, g - 18,214 \, b) \ end {align}

o più semplicemente:

{\ displaystyle {\ begin {align} (Y ', \, C_ {B}, \, C_ {R}) & = (16, \, 128, \, 128) + (219 \, y', \, 224 \, p_ {b}, \, 224 \, p_ {r}) \\\ fine {allineato}}}

Vedi anche

Leggere

I segreti dell'immagine video , Philippe Bellaïche, Éditions EY'rolles , 2004, ( ISBN 2-21211355-2 ) .
Capire il video digitale , Jean-Charles Fouché, Éditions Baie des Anges, 2007, ( ISBN 978-2-9524-3917-6 ) .

Note e riferimenti

Standard JPEG , p. 4
Standard della International Telecommunication Union , p. 80-90