Micron Document
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YCbCr
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In mwbwelettronica il termine mwcaYCbCr o mwcqY'CbCr indica una famiglia di mwcgspazi colore usata nei sistemi mwcwvideo a componenti e di mwdafotografia digitale. mwdqY è il componente di luma, mwdgY' è il componente di mwdwluminanza (ottenuta dal luma mediante correzione di gamma) mentre mweaCb e mweqCr indicano i componenti di mwegcrominanza (cioè la differenza dal verde nel campo del blu e del rosso, rispettivamente). Lo Y'CbCr è talvolta confuso con lo spazio colore mwewYUV, e gli stessi termini YCbCr e YUV sono a volte usati come sinonimi, dando origine a un po' di confusione. Quando ci si riferisce a segnali di tipo video o in forma digitale, "mwfaYUV" significa probabilmente "Y'CbCr" nella maggior parte dei casi.

Nel caso di mwfgvideo a componenti mwfwanalogico, l'Y'CbCr è spesso chiamato mwgaYPbPr, anche se il termine Y'CbCr viene comunemente usato per entrambi i sistemi, con o senza il mwgqprimo.

Lo Y'CbCr non è uno spazio colore assoluto, ma è un modo di codificare l'informazione mwgwRGB, e i colori realmente visualizzati dipendono dai coloranti usati dal mezzo di visualizzazione. Di conseguenza, un valore espresso come è prevedibile solo se sono usati coloranti RGB standard o se un mwhaprofilo colore mwhqICC, è allegato o implicito.

Contents

Note

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Fondamenti

I monitor video mwiqCRT sono pilotati dalla tensione elettrica dei segnali rosso, verde e blu, ma il trattamento dei segnali mwigRGB non è efficiente per la registrazione e la trasmissione, essendo segnali molto ridondanti. Gli spazi colore come mwiwY'CbCr vengono utilizzati per estrarre un segnale di luma mwja(Y) che può essere registrato o trasmesso ad alta risoluzione e due componenti di crominanza (Cb e Cr) che possono essere ridotti in banda, mwjqsottocampionati, compressi o trattati in modo da ridurre la loro mwjglarghezza di banda, sfruttando il principio della percezioni visiva ridotta.

Dettagli tecnici

I segnali Y'CbCr, prima di essere processati per ottenere un segnale in forma digitale, sono chiamati mwkqYPbPr, e sono creati dai corrispondenti primari mwkgRGB corretti in gamma usando due costanti mwkwKb e mwlaKr come segue:

YPbPr (versione analogica dello Y'CbCr) da R'G'B'
====================================================
Y' = Kr * R' + (1 - Kr - Kb) * G' + Kb * B'
Pb = 0.5 * (B' - Y') / (1 - Kb)
Pr = 0.5 * (R' - Y') / (1 - Kr)
....................................................
R', G', B' in [0; 1]
Y' in [0; 1]
Pb in [-0.5; 0.5]
Pr in [-0.5; 0.5]

mwma Y ′ = K r ∗ ∗ R ′ + ( 1 − − K r − − K b ) ∗ ∗ G ′ + K b ∗ ∗ B ′ {\displaystyle Y'=Kr*R'+(1-Kr-Kb)*G'+Kb*B'}

mwmg P b = 1 2 ∗ ∗ B ′ − − Y ′ 1 − − K b {\displaystyle Pb={\frac {1}{2}}*{\frac {B'-Y'}{1-Kb}}}

mwna P r = 1 2 ∗ ∗ R ′ − − Y ′ 1 − − K r {\displaystyle Pr={\frac {1}{2}}*{\frac {R'-Y'}{1-Kr}}}

dove Kb e Kr sono derivati dalla definizione del corrispondente spazio colore RGB.

Qui, il simbolo primo (') significa una mwnwcorrezione di gamma applicata; di conseguenza, R', G' e B' hanno un'escursione nominale da 0 a 1, dalla minima intensità (nero) alla massima (bianco). Il valore luma (Y) risultante avrà un valore nominale da 0 a 1, e i valori di croma (Cb e Cr) da -0.5 a +0.5. È possibile ottenere il procedimento opposto invertendo le equazioni sopraelencate.

Quando sono rappresentanti in forma digitale, i risultati sono scalati e arrotondati, e di solito viene aggiunto un valore di offset. Per esempio, la scalatura e l'offset del componente Y' secondo le specifiche mwoqMPEG-2cite-ref-1[1] risulta nel valore di 16 per il nero e 235 per il bianco nel caso di una rappresentazione a 8 bit. Lo standard prevede che i valori Cb e Cr digitalizzati a 8 bit scalino in una gamma da 16 a 240. Di conseguenza, la riscalatura della frazione (235-16)/(240-16) = 219/224 è necessaria all'interno della matrice colore o in qualunque processo sul segnale nello spazio colore YCbCr, che comporta distorsioni della quantizzazione.

La scalatura che risulta dall'uso di una gamma ristretta di valori digitali permette però la ripresa di valori di bianco e nero leggermente al di sopra e al di sotto del limite teorico senza clipping del segnale, comportando in pratica un'estensione del mwqagamut nominale. Le parti estese sono chiamate in gergo mwqqheadroom e mwqgfootroom.

Applicazioni televisive

Definizione standard

La forma dello Y'CbCr definita nella specifica mwrgmwrwITU-R BT.601 (in precedenza mwsaCCIR 601) per l'uso nel mwsqvideo a componenti digitale in ambito televisivo deriva dal corrispondente spazio colore RGB in questo modo:

Kb = 0.114
Kr = 0.299

Dalle formule riportate in precedenza, si deriva quanto segue:
Componenti analogici YPbPr:

YPbPr (ITU-R BT.601)
========================================================
Y' = + 0.299 * R' + 0.587 * G' + 0.114 * B'
Pb = - 0.168736 * R' - 0.331264 * G' + 0.5 * B'
Pr = + 0.5 * R' - 0.418688 * G' - 0.081312 * B'
........................................................
R', G', B' in [0; 1]
Y' in [0; 1]
Pb in [-0.5; 0.5]
Pr in [-0.5; 0.5]

Digitalizzati per Y'CbCr:

Y'CbCr (601) da R'G'B'
========================================================
Y' = 16 + ( 65.481 * R' + 128.553 * G' + 24.966 * B')
Cb = 128 + (-37.797 * R' - 74.203 * G' + 112.0 * B')
Cr = 128 + (112.0 * R' - 93.786 * G' - 18.214 * B')
........................................................
R', G', B' in [0; 1]
Y' in {16, 17, ..., 235}
con footroom in {1, 2, ..., 15}
headroom in {236, 237, ..., 254}
sync. in {0, 255}
Cb, Cr in {16, 17, ..., 240}

Se R', G' e B' hanno una precisione di 8 bit, allora

YCbCr (601) da "R'G'B' digitale a 8 bit "
========================================================================
Y' = 16 + 1/256 * ( 65.738 * R'd + 129.057 * G'd + 25.064 * B'd)
Cb = 128 + 1/256 * ( - 37.945 * R'd - 74.494 * G'd + 112.439 * B'd)
Cr = 128 + 1/256 * ( 112.439 * R'd - 94.154 * G'd - 18.285 * B'd)
........................................................................
R'd, G'd, B'd in {0, 1, 2, ..., 255}
Y' in {16, 17, ..., 235}
con footroom in {1, 2, ..., 15}
headroom in {236, 237, ..., 254}
sync. in {0, 255}
Cb, Cr in {16, 17, ..., 240}

Questa forma di Y'CbCr è usata in primo luogo per i sistemi televisivi a mwuwdefinizione standard, poiché usa un modello RGB adatto all'emissione dei primi mwvaCRT. la trasformata equivalente inversa è:

R'G'B' a 8 bit da YCbCr (601)
=====================================================================
R'd = ( 298.082 * Y' + 408.583 * Cr ) / 256 - 222.921
G'd = ( 298.082 * Y' - 100.291 * Cb - 208.120 * Cr ) / 256 + 135.576
B'd = ( 298.082 * Y' + 516.412 * Cb ) / 256 - 276.836
.....................................................................

Alta definizione

Un tipo differente di Y'CbCr è specificato nello standard mwwaITU-R mwwqBT.709, per l'uso con sistemi ad mwwgalta definizione, basata su un modello RGB più adatto ai nuovi CRT e ai display più moderni. Questo nuovo tipo viene usato anche per display di computer. In questo caso, i valori Kb e Kr sono diversi, ma le formule sono le stesse. Le costanti per lo standard ITU-R BT.709 sono:

Kb = 0.0722
Kr = 0.2126

Si osservi che le definizioni per i primari R', G' e B' sono diverse tra gli standard BT.601 e BT.709, per cui una vera conversione da un tipo all'altro di YCbCr non è solo una questione matematica. In effetti, quando lo spazio colore mwxqYCbCr è usato correttamente, il valori mwxgKb e mwxwKr sono derivate dalle specifiche precise dei primari RGB, in modo tale che il segnale di luma (Y') corrisponde il più possibile alla mwyaluminanza corretta in gamma.

Altri impieghi

Anche se quelle sopra elencate sono le forme principali, esistono altri tipi di Y'CbCr, per esempio lo standard mwywSMPTE 240M specifica lo YCbCr con valori di Kb = 0.087 e Kr = 0.212.

Lo standard mwzqJPEG permette uno spazio colore Y'CbCr dove i valori Y', Cb e Cr hanno l'intera gamma di 256 valoricite-ref-2[2]:

JPEG-Y'CbCr (601) da "R'G'B' digitale a 8 bit"
========================================================================
Y' = + 0.299 * R'd + 0.587 * G'd + 0.114 * B'd
Cb = 128 - 0.168736 * R'd - 0.331264 * G'd + 0.5 * B'd
Cr = 128 + 0.5 * R'd - 0.418688 * G'd - 0.081312 * B'd
........................................................................
R'd, G'd, B'd in {0, 1, 2, ..., 255}
Y', Cb, Cr in {0, 1, 2, ..., 255}

Limiti tecnici

Dal momento che le equazioni alla base dello spazio colore sono definite in un modo che ruota tutto lo spazio colore RGB nominale e lo scala in uno spazio colore YCbCr (più ampio), ci sono alcuni punti dello spazio colore YCbCr che non possono essere rappresentati nel corrispondente dominio RGB. Questo causa alcuni problemi riguardo a come correttamente interpretare e visualizzare alcuni segnali.

Note

cite-note-11. The mwcwMPEG-2 specification, ITU mwdaH.262 2000 E pg. 44
cite-note-22. mweamweqmwegJPEG File Interchange Format Version 1.02 (mwewmwfaPDF), su mwfqjpeg.org mwfg(archiviato dall'mwfwurl originale il 3 settembre 2014).

Voci correlate

• mwhqYPbPr
• mwhwYUV
• mwiqRGB

Collegamenti esterni

• mwjqCharles Poynton - Color FAQ, su poynton.com.
• mwjwCharles Poynton - Video engineering, su poynton.com.
• mwkqYCrCb to RGB converter, su dvd-replica.com. URL consultato il 23 aprile 2008 (archiviato dall'url originale l'11 gennaio 2009).