YCbCr

З пляцоўкі Вікіпедыя
Jump to navigation Jump to search
Уяўленне колернай прасторы YCbCr
Плоскасць CbCr з пастаяннай яркасцю Y'=0.5
Каляровая выява і яе кампаненты Y, CB і CR

YCbCr, Y′CbCr, ці Y Pb/Cb Pr/Cr, таксама пішацца як Y'CBCR ці YCBCR - сямейства колерных прастораў, якія ўжываюцца для перадачы каляровых выяў у кампанентным відэа і лічбавай фатаграфіі.

Y' - кампанента яркасці, CB і CR з'яўляюцца сіняй і чырвонай колерарознаснымі кампанентамі. Y' (з апострафам) адрозніваецца ад Y, якой пазначаюць яркасць без перадскажэння. Апостраф значыць, што інтэнсіўнасць святла кадуецца нелінейна з дапамогай гама-карэкцыі.

Y'CbCr не з'яўляецца абсалютнай колернай прасторай, гэта хутчэй спосаб кадавання інфармацыі сігналаў RGB. Для сістэм адлюстравання ўжываюцца сігналы асноўных колераў RGB (чырвоны, зялёны і сіні). Гэтыя сігналы не з'яўляюцца эфектыўнымі для захоўвання і перадачы выявы, бо яны маюць большую лішкавасць. Таму перавод у сістэму Y'CrCb дазваляе перадаць інфармацыю аб яркасці з поўным разрозненнем, а для колерарознасных кампанент здзкйсніць субдыскрэтызацыю, гэта значыць выбарку з памяньшэннем колькасці перадаваных элементаў выявы, бо чалавечае вока менш чувальнае да перападаў колера. Гэта падвышае эфектыўнасць сістэмы, дазваляючы зменьшыць струмень відэазвестак. Значэнне, выражанае ў Y'CbCr будзе прадказальным, калі першасна ўжываліся сігналы асноўных колераў RGB.

Формулы пераўтварэння[правіць | правіць зыходнік]

YCbCr часам скарачаюць да YCC. Y'CbCr часта завуць YPbPr, калі гаворка ідзе аб сістэмах аналагавага кампанентнага відэа, хоць тэрмін Y'CbCr звычайна ўжываецца для абедзвюх сістэм.

Y'CbCr часта блытаюць з колернай прасторай YUV, а тэрміны YCbCr і YUV выкарыстоўваюцца як узаемазамяняльныя, што вядзе да некаторай блытаніны. Калі гаворка ідзе аб відэа альбо сігналах у лічбавай форме, тэрмін «YUV» у асноўным значыць «Y’CbCr».

Сігналы Y'CbCr (да нармавання і зрушэння для пераводу сігналаў у лічбавую форму) называюць YPbPr. Яны фармуюцца здзяйсненнем гама-карэкцыі з адпаведных RGB крыніц з дапамогай дзвюх вызначаных канстант KB і KR наступным чынам:

дзе KB і KR каэфіцыенты, якія звычайна выводзяцца з азначэння адпаведнай прасторы RGB.

Тут апостраф ' позначае кампаненты з гама-карэкцыяй, таму R', G' і B' змяшчаюцца ў межах ад 0 да 1, дзе 0 адпавядае мінімальнай інтэнсіўнасці (напрыклад, для адлюстравання чорнага колера) і 1 адпавядае максімуму (напрыклад, для адлюстравання белага колера). Выніковае значэнне яркасці (Y) будзе мець межы ад 0 да 1, а значэнні колернасці (PB і PR ) будуць змешчаны ў межах ад -0.5 да +0.5. Адваротны працэс пераўтварэння можа быць лёгка здзейснены праз абарочанне дадзеных вышэй ураўненняў.

Пры ўяўленні сігналаў у лічбавай форме вынік нармуецца і акругляецца, і, як правіла, дадаецца зрушэнне. Так, напрыклад, нармаванне і зрушэнне, ужыванае да кампаненты Y' згодна спецыфікацыі (напрыклад, MPEG-2 [1]), вядзе да значэння 16 для чорнага і значэнню 235 для белага пры ўжыванні 8-бітнага ўяўлення. Стандарт мае 8-бітныя лічбавыя версіі Cb і Cr, нармаваныя ў іншым дыяпазоне: ад 16 да 240.

Нармаванне вядзе да ўжывання меншага дыяпазона лічбавых значэнняў. У гэтым выпадку маецца некаторы запас, які можа быць выкарыстаны ў выпадку перавышэння парогу ўваходнымі данымі, такім чынам ухіляючы патрэбу іх адсячэння. Дадаткоывя дыяпазоны могуць быць ужыты для пашырэння колернай палітры, як напрыклад у прасторы xvYCC .

Калі ў прасторы YCRCB можна выявіць істотна больш шырокую гаму значэнняў сігнала, чым магчыма ў адпаведных дыяпазонах сігналаў R, G і B, то існуе верагоднасць атрымання такіх сігналаў Y, CR і CB, якія, нягледзячы на прыдатнасць кожнага з іх паасобку, могуць пры пераўтварэнні ў RGB прывесці да атрымання значэнняў, якія знаходзяцца па-за межамі дапушчальнага. Гэта можна прадухіліць абмежаваннем сігналу Y, CR і CB, таксама такія абмежаванні ўжываюцца дзеля падтрымання значэнняў яркасці і колерных адценняў, пры гэтым суб'ектыўныя скажэнні мінімізуюцца праз страты толькі насычанасці колера.

Пераўтварэнні паводле рэкамендацыі ITU-R BT.601[правіць | правіць зыходнік]

Форма Y'CbCr, якая была вызначана для тэлебачання стандартнай выразнасці (стандарт МСЭ-R BT.601 (былы CCIR 601)) для ўжывання з лічбавым кампанентным відэа фармуецца з адпаведнай прасторы RGB наступным чынам:

З прыведзеных вышэй канстант і формул, можна атрымаць наступныя ўраўненні для МСЭ-R BT.601. Пераўтварэнне аналагавых кампанент R'G'B' у аналагавыя YPbPr адбываецца наступным чынам:

Лічбавыя кампаненты Y'CbCr (8 біт) вылічаюцца з аналагавых R'G'B' наступным чынам:

ці наўпрост паасобку

Атрыманыя сігналы знаходзяцца ў дыяпазоне ад 16 да 235, значэнні ад 0 да 15 і ад 236 да 255 фармуюць два запасных дыяпазоны.

Акрамя таго лічбавыя кампоненты Y'CbCr паходзяць ад лічбавых кампонент R'dG'dB'd (8 біт на сэмпл) у адпаведнасці з наступнымі ўраўненнямі:

Усе значэнні памнажаюцца. Гэта дазваляе атрымаць значэнне назоўніка 256, якое можа быць вылічана адным бітавым зрушэннем .

адваротнае пераўтварэнне:

Адваротнае пераўтварэнне без акруглення (з ужываннем значэнняў паходзіць непасрэна з рэкамендацыі ITU-R BT.601) складае:

Гэта форма Y'CbCr ужываецца галоўным чынам для старых сістэм тэлебачання стандартнай выразнасці, бо яна ўжывае мадэль RGB, што адпавядае характарыстыкам выпраменьвання люмінафораў старых ЭПТ-манітораў.

Пераўтварэнні паводле рэкамендацыі ITU-R BT.709[правіць | правіць зыходнік]

У стандарце ITU-R BT.709 пазначаны розныя формы Y'CbCr, у першую чаргу для ўжывання ў тэлебачанні высокай выразнасці. Новая форма таксама ўжываецца ў некаторых камп'ютарных дысплеях. У гэтым выпадку значэнні Kb і Kr адрозніваюцца, але ўраўненні з імі будуць такімі ж. Для МСЭ-R BT.709 каэфіцыенты пазначаны як:

Гэтая форма Y'CbCr заснавана на мадэлі RGB, якая больш дакладна адпавядае характарыстыкам новых ЭПТ і іншым сучасным дысплеям.

Азначэнні сігналаў R'G'B' таксама адрозніваюцца паміж BT.709 і BT.601. Таксама яны розныя ў BT.601 у залежнасці ад тыпу ужыванай тэлевізійнай сістэмы (625 радкоў, як у PAL і SECAM альбо 525 радкоў, як у NTSC ), і адрозніваюцца некаторымі характарыстыкамі. У розных сістэмах існуюць адрозненні пры вызначэнні каардынат колернасці R, G, B, пунктам адліку белага колера, падтрыманай колернай палітры, гама-карэкцыі для атрымання R'G'B' з RGB, а таксама нармавання і зрушэння, якія павінны ўжывацца падчас пераўтварэння ад R'G'B' да Y'CbCr.[2]

JPEG пераўтварэнні[правіць | правіць зыходнік]

Фармат абмену файламі JPEG дазваляе ўжываць Y'CbCr, дзе Y, CB і CR маюць поўны 8-бітны дыяпазон 0-255:[3]

і назад:

CbCr плоскасці пры розных значэннях Y[правіць | правіць зыходнік]

Гл. таксама[правіць | правіць зыходнік]

Зноскі

  1. e.g. the MPEG-2 specification, ITU H.262 2000 E pg. 44
  2. Charles Poynton, Digital Video and HDTV, Chapter 24, pp. 291–292, Morgan Kaufmann, 2003.
  3. JPEG File Interchange Format Version 1.02

Спасылкі[правіць | правіць зыходнік]