WikiSort.ru - Не сортированное

YCbCr или YCrCb?

В рекомендации BT.601 чаще встречается последовательность Cr, Cb - в тексте, формулах, но в Приложение 2 BT.601 уже Cb, Cr. В последующих рекомендациях той же группы последовательность Cb, Cr - сохраняется. Хотя эти рекомендации не регламентируют последовательность записи Cb, Cr в адресном пространстве, казус в очерёдности (Cr, Cb) был принят и воплощён например в OpenCV^[1] что затронуло не только названия параметров, но и очерёдность в адресном пространстве.

Тем не менее, T-REC-T.871 строго задаёт последовательность - Cb, Cr: "If three components are used, they shall be present in the image with the ordering of the components such that the first component is the Y channel, the second component is the C_B channel, and the third component is the C_R channel."

Коэффициенты K_R K_B

В рекомендации BT.601 определены следующие значения для K_R и K_B:

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

Эти же значения используются для преобразования цветового пространства в YPbPr и JPEG (JFIF) ITU T-REC-T.871.

По рекомендации BT.709 определены значения K_R и K_B:

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

B рекомендации BT.2020

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

При этом для сохранения постоянства яркости учитывают нелинейное соответствие RGB и яркости и вводят различные множители для отрицательных и положительных значений U и V. В традиционном варианте, с непостоянной яркостью, множители - постоянные величины.

Кодирование YUV в JPEG (T-REC-T.871)

В рекомендации T-REC-T.871 определены преобразования для представления YUV в цифровой форме YCbCr:

${\displaystyle {\begin{aligned}Y&=0.299\cdot R+0.587\cdot G+0.114\cdot B\\C_{B}&={\frac {1}{2}}\cdot {\frac {B-Y}{1-0.114}}+128\approx -0.1687\cdot R-0.3313\cdot G+0.5\cdot B+128\\C_{R}&={\frac {1}{2}}\cdot {\frac {R-Y}{1-0.299}}+128\approx 0.5\cdot R-0.4187\cdot G-0.0813\cdot B+128\\\end{aligned}}}$

По сути, с учётом смещения нуля это преобразование аналогично YPbPr - все компоненты занимают полный диапазон доступный для данной разрядности данных.

Обратное преобразование в RGB:

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

При этом каждую вычисленную компоненту следует привести к [0,255] - отсечь.

Кодирование YUV в телевизионных стандартах

Преобразования в рекомендациях BT.601, BT.709, BT.2020 так же относятся к представлению YUV цифровой форме YCbCr, основное отличие которых от T-REC-T.871 в том, что диапазоны изменения компонент меньше, чем доступный для данной разрядности данных: для Y это 220 (8-бит) или 877 (10-бит) и минимальное значение 16 (8-бит) или 64 (10-бит), а для U и V — 225 (8-бит) или 897 (10-бит) и ноль соответствует значению 128 (8-бит) или 512 (10-бит). Это сделано для того, чтобы использовать крайние значения (0 и 255 (8-бит)) для передачи данных синхронизации.

Преобразование для BT.601 YCbCr осуществляется по следующим формулам:

${\displaystyle {\begin{aligned}Y&=0,299\times R+0,587\times G+0,114\times B\\U&=-0,14713\times R-0,28886\times G+0,436\times B+128\\V&=0,615\times R-0,51499\times G-0,10001\times B+128\end{aligned}}}$

Обратное преобразование для BT.601 в RGB YCbCr из RGB осуществляется по следующим формулам:

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

где R, G, B — соответственно, цифровое представление интенсивности цветов красного, зеленого и синего; Y — яркостная составляющая; U и V — цветоразностные составляющие. По BT.601 и BT.709 цифровое представление интенсивности цветов означает, что исходную величину интенсивности, прошедшую предварительную гамма-коррекцию и находящуюся в диапазоне [0,1], следует умножить на 219 и прибавить 16, например {R = 219 R' + 16}.

Модель широко применяется в телевещании и хранении/обработке видеоданных. Яркостная компонента содержит «черно-белое» (в оттенках серого) изображение, а оставшиеся две компоненты содержат информацию для восстановления требуемого цвета. Это было удобно в момент появления цветного ТВ для совместимости со старыми черно-белыми телевизорами.

В цветовом пространстве YUV есть один компонент, который представляет яркость (сигнал яркости), и два других компонента, которые представляют цвет (сигнал цветности). В то время как яркость передается со всеми деталями, некоторые детали в компонентах цветоразностного сигнала, лишённого информации о яркости, могут быть удалены путём понижения разрешения отсчетов (фильтрация или усреднение), что может быть сделано несколькими способами (то есть существует много форматов для сохранения изображения в цветовом пространстве YUV).

YUV часто путают с цветовым пространством YCbCr, и, как правило, термины YCbCr и YUV используются как взаимозаменяемые, что приводит к дополнительной путанице. Когда речь идет о видео или сигналах в цифровой форме, особенно в контексте телевизионного вещания, термин «YUV» в основном означает «Y’CbCr» в терминах одной из рекомендаций BT.601, BT.709, BT.2020. Если говорят о JPEG или MPEG или в контексте обработки изображений, то имеют ввиду T-REC-T.871 YCbCr.