YUV

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 23.5.2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .

YUV on värimalli , jossa väri koostuu kolmesta komponentista - kirkkaudesta (Y) ja kahdesta värierokomponentista (U ja V).

YUV-komponentit määritellään RGB -komponenttien perusteella seuraavasti:

{\begin{aligned}Y&=K_{R}\cdot R+(1-K_{R}-K_{B})\cdot G+K_{B}\cdot B\\U&=BY\\V& =RY\\\loppu{tasattu}}

Käänteinen muunnos RGB:ksi:

{\begin{aligned}R&=Y+V\\G&=Y-{\frac {K_{R}\cdot V+K_{B}\cdot U}{1-K_{R}-K_{ B}}}\\B&=Y+U\\\end{tasattu}}

Käänteinen muunnos säilyttää RGB-komponenttien alueen, mutta U- ja V-komponenttien alue on suurempi kuin Y:n, mikä ei ole kätevää koodauksessa ja signaalin/datan siirrossa. Siksi normalisointi otetaan käyttöön.

YUV normalisointi; YPbPr -muoto

Jos oletetaan, että RGB-komponentit muuttuvat alueella [0, A), niin U-komponentti muuttuu määritelmän mukaan välillä [−(1 - K B ) A, (1 - K B ) A) ja V. välillä [− (1 - K R ) A, (1 - K R ) A).

Pienentääksesi väliin [−A/2, A/2) komponentit U ja V normalisoidaan:

{\begin{aligned}U&={\frac {1}{2}}\cdot {\frac {BY}{1-K_{B}}}\\V&={\frac {1}{2 }}\cdot {\frac {RY}{1-K_{R}}}\\\end{aligned}}

Käänteinen muunnos RGB:ksi:

{\begin{aligned}R&=Y+2\cdot V\cdot (1-K_{R})\\G&=Y-{\frac {2K_{R}\cdot V\cdot (1-K_) {R})+2K_{B}\cdot U\cdot (1-K_{B})}{1-K_{R}-K_{B}}}\\B&=Y+2\cdot U\cdot ( 1-K_{B})\\\end{tasattu}}

Tätä komponenttien esitystapaa käytetään analogisessa YPbPr-muodossa.

YUV:n digitaalinen esitys; YCbCr -muoto

YUV:n digitaalinen esitys on YCbCr-muoto. Pohjimmiltaan digitaalisessa datamuodossa käytetään ei-negatiivisia kokonaislukuja, joiden potenssi on kaksi. Useammin - 8, 10 bittiä ja niin edelleen. Koska U ja V voivat olla negatiivisia, niille otetaan käyttöön offset - puolet kvantisointi (koodaus) tasoista. Myös vähemmän informatiivisten komponenttien desimointiin käytetään spatiaalista koodausta, esimerkiksi YUYV tai YUV422.

YCbCr vai YCrCb?

Suosituksessa BT.601 sekvenssi Cr, Cb on yleisempi tekstissä, kaavoissa, mutta liitteessä 2 BT.601 se on jo Cb, Cr. Saman ryhmän myöhemmissä suosituksissa sekvenssi Cb, Cr säilytetään. Vaikka nämä suositukset eivät sääntele Cb, Cr kirjoitusjärjestystä osoiteavaruudessa, järjestyksen (Cr, Cb) tapaus hyväksyttiin ja toteutettiin esimerkiksi OpenCV :ssä [1] , mikä ei koskenut vain osoiteavaruuden nimiä. parametrit, mutta myös järjestys osoiteavaruudessa.

Siitä huolimatta T-REC-T.871 määrittelee tiukasti järjestyksen - Cb, Cr: "Jos käytetään kolmea komponenttia, niiden tulee olla kuvassa komponenttien järjestyksen kanssa siten, että ensimmäinen komponentti on Y-kanava, toinen komponentti on CB- kanava ja kolmas komponentti on CR - kanava ".

Kertoimet K R K B

Suositus BT.601 määrittelee seuraavat arvot K R :lle ja K B :lle:

{\begin{aligned}K_{R}&=0,299\\K_{B}&=0,114\\\end{aligned))

Samoja arvoja käytetään väriavaruuden muuntamiseen YPbPr:ssä ja JPEG :ssä (JFIF) [2] .

Suosituksen BT.709 perusteella K R :n ja K B :n arvot määritellään :

{\begin{aligned}K_{R}&=0.2126\\K_{B}&=0.0722\\\end{aligned))

B-suositukset BT.2020

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

Samanaikaisesti, jotta kirkkaus pysyy vakiona, otetaan huomioon epälineaarinen vastaavuus RGB:n ja kirkkauden välillä ja otetaan käyttöön erilaisia kertoimia U:n ja V:n negatiivisille ja positiivisille arvoille. Perinteisessä versiossa, ei-vakiolla kirkkaus, kertoimet ovat vakioarvoja.

Koodaus

YUV to JPEG (T-REC-T.871)

Suositus T-REC-T.871 määrittelee muunnoksia YUV:n esittämiseksi YCbCr-digitoinnissa:

{\begin{aligned}Y&=0.299\cdot R+0.587\cdot G+0.114\cdot B\\C_{B}&={\frac {1}{2))\cdot {\frac {BY }{1-0.114))+128\noin -0.1687\cdot R-0.3313\cdot G+0.5\cdot B+128\\C_{R}&={\frac {1}{2))\cdot {\ frac {RY}{1-0,299}}+128\noin 0,5\cdot R-0,4187\cdot G-0,0813\cdot B+128\\\end{aligned}}

Itse asiassa, kun otetaan huomioon nollapoikkeama, tämä muunnos on samanlainen kuin YPbPr - kaikki komponentit täyttävät tietyn databittisyvyyden käytettävissä olevan alueen.

Käänteinen muunnos RG:ksi':

{\begin{aligned}R&=Y+1.402\cdot (C_{R}-128)\\G&=Y-(0.114\cdot 1.772\cdot (C_{B}-128)+0.299\cdot 1.402 \cdot (C_{R}-128))/0.587\noin Y-0.3441\cdot (C_{B}-128)-0.7141\cdot (C_{R}-128)\\B&=Y+1.772\cdot ( C_{B}-128)\\\end{aligned}}

Tässä tapauksessa jokainen laskettu komponentti tulee pienentää arvoon [0,255] - cut off.

YUV TV-standardeissa

Suositusten BT.601, BT.709, BT.2020 muunnokset koskevat myös YUV:n esittämistä digitaalisessa muodossa YCbCr, jonka tärkein ero T-REC-T.871:stä on, että komponenttien muutosalueet ovat pienempiä. kuin ne, jotka ovat saatavilla tietylle databittisyvyydelle: Y:lle se on 220 (8 bittiä) tai 877 (10 bittiä) ja vähimmäisarvo on 16 (8 bittiä) tai 64 (10 bittiä) ja U:lle ja V:lle se on 225 (8 bittiä) tai 897 (10 bittiä) ja nolla vastaavat arvoa 128 (8 bittiä) tai 512 (10 bittiä). Tämä tehdään ääriarvojen (0 ja 255 (8 bittiä)) käyttämiseksi synkronointidatan lähettämiseen.

Muunnos BT.601 YCbCr:lle suoritetaan seuraavien kaavojen mukaan:

{\begin{aligned}Y&=0.299\kertaa R+0.587\kertaa G+0.114\kertaa B\\U&=-0.14713\kertaa R-0.28886\kertaa G+0.436\ kertaa B+128 \\V&= 0,615\kertaa R-0,51499\kertaa G-0,10001\kertaa B+128\loppu{tasattu}}

BT.601:n käänteinen muunnos RGB:stä YCbCr:ksi RGB:stä suoritetaan seuraavilla kaavoilla:

{\begin{aligned}R&=Y+1,13983\times (V-128)\\G&=Y-0,39465\times (U-128)-0,58060\times (V-128) \\B&=Y+ 2,03211\times (U-128)\\\loppu{tasattu}}

jossa R, G, B - vastaavasti, punaisen, vihreän ja sinisen värien intensiteetin digitaalinen esitys; Y on kirkkauskomponentti; U ja V ovat värierokomponentteja. BT.601 ja BT.709 mukaan värin intensiteetin digitaalinen esitys tarkoittaa, että alkuperäinen intensiteettiarvo, joka on läpikäynyt alustavan gammakorjauksen ja on alueella [0,1], tulee kertoa 219:llä ja lisätä 16, esimerkiksi R = 219 R' + 16.

Mallia käytetään laajalti videodatan lähettämisessä ja tallentamisessa/käsittelyssä. Luminanssikomponentti sisältää "mustavalkoisen" (harmaasävy) kuvan, ja loput kaksi komponenttia sisältävät tietoja halutun värin palauttamiseksi. Tämä oli kätevää väritelevision tulon aikaan, koska se oli yhteensopiva vanhempien mustavalkotelevisioiden kanssa.

YUV-väriavaruudessa on yksi komponentti, joka edustaa luminanssia (luma) ja kaksi muuta komponenttia, jotka edustavat väriä (chroma). Vaikka luminanssi välitetään kaikkine yksityiskohtineen, jotkin värierosignaalin komponentit, joissa ei ole luminanssitietoa, voidaan poistaa alentamalla näytteiden resoluutiota (suodatus tai keskiarvo), mikä voidaan tehdä useilla tavoilla (eli niitä on monia). muotoja kuvan tallentamiseksi YUV-väriavaruuteen).

YUV sekoitetaan usein YCbCr-väriavaruuteen, ja termejä YCbCr ja YUV käytetään yleensä vaihtokelpoisina, mikä lisää sekaannusta. Mitä tulee video- tai digitaalisiin signaaleihin , erityisesti televisiolähetysten yhteydessä, termi "YUV" tarkoittaa periaatteessa "Y'CbCr" yhden suosituksen BT.601, BT.709 ja BT.2020 mukaisesti. Kun puhutaan JPEG:stä tai MPEG:stä tai kuvankäsittelyn yhteydessä , ne tarkoittavat T-REC-T.871 YCbCr.

Katso myös

Värien alinäytteenotto

Muistiinpanot

Linkit

Värilliset mallit
	RGB ( sRGB ProPhoto ) CMYK XYZ LMS HKS HSV (HSB) HSL AHSL RYB LAB NCS RAL YUV YCbCr YPbPr YDbDr YIQ PMS (Pantone) Munsella