YCbCr

El modelo YCbCr o más precisamente Y'CbCr es una forma de representar el espacio de color en video, resultado esencialmente de los problemas de transmisión de radio.

Una imagen capturada por cualquier dispositivo es la suma de sus colores, ya sea que el resultado sea en color o en blanco y negro. Por lo tanto, incluso en una imagen en blanco y negro, la señal Y 'que representa el luma (que no debe confundirse con la luminancia relativa indicada Y, el símbolo principal de Y' que indica una corrección gamma ), se creó mediante la suma del , azul y verde.

Se envía Y ', la señal de luminancia (blanco y negro), más dos informaciones de crominancia , Cb (Y' menos azul) y Cr (Y 'menos rojo). El receptor puede recrear el verde y reproducir una imagen en color. De hecho, si tenemos Y '(Rojo + Verde + Azul) y Cb (Y' - Azul) y Cr (Y '- Rojo), el verde se puede recrear matemáticamente usando la ecuación: Y' = 0.3 R '+ 0.6 V' + 0,1 B '.

Interés y principio

Este estándar se desarrolló en un momento en el que era necesario garantizar la compatibilidad entre los receptores de televisión en blanco y negro y los receptores en color.

Siendo creado el color por la yuxtaposición de tres tipos de fósforos rojo (R), verde ( inglés : verde , G) y azul (B), es necesario transmitir tres componentes, tres señales. Sin embargo, el blanco y negro solo incluye un matiz, la escala de grises. Por lo tanto, las tres señales transmitidas no son los tres componentes RGB, sino el tono de gris Y o Y ', y la diferencia entre este tono y otros dos componentes.

Por lo tanto, un receptor en blanco y negro solo procesará el componente Y o Y 'y los receptores de color deducirán los tres componentes cromáticos mediante una simple resta. Esquemáticamente, se transmiten tres componentes Y, U y V:

Y ≃ R + G + B U ≃ B - Y V ≃ R - Y

y en el caso de un receptor de color, deducimos:

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

En la práctica, los fósforos no tienen la misma eficiencia, por lo que se aplican coeficientes correctivos.

usar

Para la television

Este sistema de transmisión y codificación de colores para televisión era necesario por varias razones:

Garantizar una reproducción del color más fiable. La señal Y ', aunque en blanco y negro, de hecho contiene toda la información para los tres colores, y Cb y Cr son diferencias en comparación con Y', un valor de resta erróneo entre Y 'y Cr o Cb (en caso de problemas de transmisión) lo hace más fácil de corregir el tiro.
Permitir la doble compatibilidad descendente, es decir, permitir que un televisor en blanco y negro decodifique una señal de televisión en color, o más bien que agregue información de color a la señal en blanco y negro sin que esto perturbe el material anterior, colocando la nueva información en frecuencias más altas. .
Separe la información en blanco y negro de la información en color con el fin de reducir la definición del color solo, mientras permanece por debajo de la percepción visual humana (relación entre conos y bastones)

La notación Y'CbCr se refiere al transporte del componente de video en formato digital, a diferencia de la notación Y'PbPr o Y'DbDr .

En Informática

El sistema Y'CbCr se utiliza para imágenes JPEG . Este modelo de color permite reducir el tamaño de una imagen. Esta reducción se basa en la siguiente observación: el ojo humano es más sensible a la luminancia que a la crominancia. Por tanto, es posible degradar el croma de una imagen manteniendo una buena calidad.

Fórmulas de cálculo

Conversión R'G'B '/ Y'CbCr

Para calcular los valores de los componentes Y'CbCr de una imagen a partir de los componentes R'V'B ' (o R'G'B') (que varían de 0 a 255), se utilizan las siguientes fórmulas:

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

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

${\ Displaystyle Cr = 0.5 \, R'-0.4187 \, V'-0.0813 \, B '+ 128}$

Sumar 128 a Cb y Cr permite obtener bytes cuyos valores varían entre 0 y 255 La conversión inversa se realiza de la siguiente manera (los valores obtenidos aún varían entre 0 y 255):

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

${\ Displaystyle V = Y'-0.344 \, 14 (Cb-128) -0.714 \, 14 (Cr-128)}$

$B = Y '+ 1.772 (Cb - 128)$

Estándar CCIR 601

En el estándar CCIR 601 para componentes de video de televisión, Y 'varía de 16 a 235, y Cr y Cb de 16 a 240. Las fórmulas de conversión son entonces (las variables en minúsculas varían de 0 a 1, p b y p r varían de -0.5 a 0.5, las variables en mayúsculas son bytes entre 0 y 255):

{\ Displaystyle {\ begin {alineado} 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 {alineado}}}

La conversión a byte se realiza de la siguiente manera:

\ 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 más simplemente:

{\ Displaystyle {\ begin {alineado} (Y ', \, C_ {B}, \, C_ {R}) & = (16, \, 128, \, 128) + (219 \, y', \, 224 \, p_ {b}, \, 224 \, p_ {r}) \\\ end {alineado}}}

Ver también

Leer

Los secretos de la imagen de vídeo , Philippe Bellaïche, Éditions EY'rolles , 2004, ( ISBN 2-21211355-2 ) .
Comprensión del video digital , Jean-Charles Fouché, Éditions Baie des Anges, 2007, ( ISBN 978-2-9524-3917-6 ) .

Notas y referencias

Estándar JPEG , pág. 4
Estándar de la Unión Internacional de Telecomunicaciones , p. 80-90