VN

YCbCr

Mặt phẳng CbCr ở hằng số luma Y ′ = 0,5

YCbCr Một hình ảnh màu và các thành phần Y, C B và C R của nó. Hình ảnh Y về cơ bản là một bản sao màu xám của hình ảnh chính.

YCbCr, Y′CbCr hoặc Y Pb / Cb Pr / Cr, cũng được viết là YCBCR hoặc Y’CBCR, là một họ các không gian màu được sử dụng như một phần của đường dẫn hình ảnh màu trong video và hệ thống chụp ảnh kỹ thuật số. Y là thành phần luma và C B và C R là các thành phần sắc độ khác nhau của màu xanh và màu đỏ. Y′ (với dấu ‘) được phân biệt với Y, đó là độ chói, nghĩa là cường độ ánh sáng được mã hóa phi tuyến dựa trên các nguyên tắc RGB được hiệu chỉnh gamma.

Các không gian màu Y′CbCr được xác định bằng phép biến đổi tọa độ toán học từ không gian màu RGB tương ứng. Nếu không gian màu RGB bên dưới là tuyệt đối, thì không gian màu Y′CbCr cũng là một không gian màu tuyệt đối; ngược lại, nếu không gian RGB không xác định, thì Y′CbCr cũng vậy.

Cơ sở lý luận


Màn hình ống tia catốt được điều khiển bởi các tín hiệu điện áp màu đỏ, xanh lục và xanh lam, nhưng các tín hiệu RGB này không hiệu quả như là một đại diện cho lưu trữ và truyền tải, vì chúng có rất nhiều dữ liệu thừa.

YCbCr và Y′CbCr là một xấp xỉ thực tế để xử lý màu sắc và tính đồng nhất về nhận thức, trong đó các màu chính tương ứng với màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương được xử lý thành thông tin có ý nghĩa. Bằng cách này, việc xử lý, truyền tải và lưu trữ hình ảnh/video tiếp theo có thể thực hiện các thao tác và đưa ra các lỗi theo những cách có ý nghĩa. Y′CbCr được sử dụng để tách tín hiệu luma (Y′) có thể được lưu trữ với độ phân giải cao hoặc được truyền ở băng thông cao và hai thành phần sắc độ (CB và CR) có thể giảm băng thông, ghép lại, nén, hoặc xử lý riêng để cải thiện hiệu quả hệ thống.

Một ví dụ thực tế là giảm băng thông hoặc độ phân giải được phân bổ thành “màu” so với “đen trắng”, vì con người nhạy cảm hơn với thông tin đen trắng (xem ví dụ hình ảnh bên phải). Điều này được gọi là mẫu phụ sắc độ.

YCbCr


YCbCr đôi khi được viết tắt là YCC. Y′CbCr thường được gọi là YPbPr khi được sử dụng cho video thành phần tương tự, mặc dù thuật ngữ Y′CbCr thường được sử dụng cho cả hai hệ thống, có hoặc không có nguyên tố.

Y′CbCr thường bị nhầm lẫn với không gian màu YUV và thông thường các thuật ngữ YCbCr và YUV được sử dụng thay thế cho nhau, dẫn đến một số nhầm lẫn. Sự khác biệt chính là YUV là tương tự và YCbCr là kỹ thuật số.

Tín hiệu Y′CbCr (trước khi chia tỷ lệ và độ lệch để đặt tín hiệu thành dạng kỹ thuật số) được gọi là YPbPr và được tạo từ nguồn RGB (đỏ, lục và lam) được điều chỉnh gamma tương ứng bằng ba hằng số xác định KR, KG, và KB như sau:









Y





=

K

R




R


+

K

G




G


+

K

B




B







P

B





=


1
2







B




Y




1


K

B










P

R





=


1
2







R




Y




1


K

R











{displaystyle {begin{aligned}Y’&=K_{R}cdot R’+K_{G}cdot G’+K_{B}cdot B’\P_{B}&={frac {1}{2}}cdot {frac {B’-Y’}{1-K_{B}}}\P_{R}&={frac {1}{2}}cdot {frac {R’-Y’}{1-K_{R}}}end{aligned}}}

YCbCr Chuyển đổi từ RGB sang YCbCr

Chuyển đổi ITU-R BT.601

Hình thức Y′CbCr được xác định để sử dụng truyền hình độ nét tiêu chuẩn trong tiêu chuẩn ITU-R BT.601 (trước đây là CCIR 601) để sử dụng với video thành phần kỹ thuật số được lấy từ không gian RGB tương ứng như sau:









K

R





=
0.299





K

G





=
0.587





K

B





=
0.114






{displaystyle {begin{aligned}K_{R}&=0.299\K_{G}&=0.587\K_{B}&=0.114end{aligned}}}

YCbCr Rec. 709 so với Rec. 2020

Một dạng khác của Y′CbCr được chỉ định trong tiêu chuẩn ITU-R BT.709, chủ yếu dành cho sử dụng HDTV. Hình thức mới hơn cũng được sử dụng trong một số ứng dụng định hướng hiển thị trên máy tính. Trong trường hợp này, các giá trị của Kb và Kr khác nhau, nhưng các công thức để sử dụng chúng là như nhau. Đối với ITU-R BT.709, các hằng số là:









K

B





=
0.0722





K

R





=
0.2126




(

K

G





=
1


K

B




K

R


=
0.7152
)






{displaystyle {begin{aligned}K_{B}&=0.0722\K_{R}&=0.2126\(K_{G}&=1-K_{B}-K_{R}=0.7152)end{aligned}}}

Dạng Y′CbCr này dựa trên mô hình RGB phù hợp hơn với các đặc tính phát thải phốt pho của CRT mới hơn và các thiết bị hiển thị hiện đại khác.

Các định nghĩa của tín hiệu R’, G’ và B’ cũng khác nhau giữa BT.709 và BT.601 và khác nhau trong BT.601 tùy thuộc vào loại hệ thống TV được sử dụng (625 dòng như trong PAL và SECAM hoặc 525-line như trong NTSC), và khác biệt hơn nữa trong các thông số kỹ thuật khác. Trong các thiết kế khác nhau, có sự khác biệt trong định nghĩa về tọa độ màu R, G và B, điểm trắng tham chiếu, phạm vi gam được hỗ trợ, các hàm bù trước gamma chính xác để lấy R ‘, G’ và B ‘từ R, G, và B, và trong tỷ lệ và độ lệch được áp dụng trong quá trình chuyển đổi từ R’G’B ‘sang Y′CbCr. Vì vậy, việc chuyển đổi YCbCr thích hợp từ dạng này sang dạng khác không chỉ là vấn đề đảo ngược một ma trận và áp dụng dạng khác. Trong thực tế, khi Y′CbCr được thiết kế lý tưởng, các giá trị của K B và K R được lấy từ thông số kỹ thuật chính xác của tín hiệu chính màu RGB, do đó tín hiệu luma (Y ′) tương ứng gần nhất với gamma- điều chỉnh độ chói (thường dựa trên các phép đo CIE 1931 về phản ứng của hệ thống thị giác của con người đối với các kích thích màu sắc).

Chuyển đổi ITU-R BT.2020

Tiêu chuẩn ITU-R BT.2020 xác định cả YmaCCr đã sửa lỗi gamma và phiên bản mã hóa tuyến tính của YCbCr được gọi là YcCbcCrc. YcCbcCrc có thể được sử dụng khi ưu tiên hàng đầu là lưu giữ thông tin độ chói chính xác nhất. Đối với YcCbcCrc, các hệ số là:









K

B





=
0.0593





K

R





=
0.2627






{displaystyle {begin{aligned}K_{B}&=0.0593\K_{R}&=0.2627end{aligned}}}

Chuyển đổi JPEG

Việc sử dụng JPEG của JFIF hỗ trợ Y′CbCr trong đó Y ′, C B và C R có phạm vi 8 bit đầy đủ là [0… 255]. Dưới đây là các phương trình chuyển đổi được biểu thị thành sáu chữ số thập phân của độ chính xác. (Đối với các phương trình lý tưởng, xem ITU-T T.871.) Lưu ý rằng đối với các công thức sau, phạm vi của từng đầu vào (R, G, B) cũng là phạm vi 8 bit đầy đủ của [0… 255].









Y





=


0



+
(
0.299




R

D



)



+
(
0.587




G

D



)



+
(
0.114




B

D



)





C

B





=


128




(
0.168736




R

D



)




(
0.331264




G

D



)



+
(
0.5




B

D



)





C

R





=


128



+
(
0.5




R

D



)




(
0.418688




G

D



)




(
0.081312




B

D



)






{displaystyle {begin{aligned}Y’&=&0&+(0.299&cdot R’_{D})&+(0.587&cdot G’_{D})&+(0.114&cdot B’_{D})\C_{B}&=&128&-(0.168736&cdot R’_{D})&-(0.331264&cdot G’_{D})&+(0.5&cdot B’_{D})\C_{R}&=&128&+(0.5&cdot R’_{D})&-(0.418688&cdot G’_{D})&-(0.081312&cdot B’_{D})end{aligned}}}

Và chuyển ngược lại:









R

D






=



Y







+
1.402



(

C

R



128
)





G

D






=



Y






0.344136



(

C

B



128
)




0.714136



(

C

R



128
)





B

D






=



Y





+
1.772



(

C

B



128
)







{displaystyle {begin{aligned}R’_{D}&=&Y’&&&+1.402&cdot (C_{R}-128)\G’_{D}&=&Y’&-0.344136&cdot (C_{B}-128)&-0.714136&cdot (C_{R}-128)\B’_{D}&=&Y’&+1.772&cdot (C_{B}-128)&end{aligned}}}

Related Articles

Check Also
Close
Back to top button