YUV

YUV — колірна модель, у якій колір подається трьома компонентами — яскравістю (Y) і двома кольорорізницевими (U і V).

Компоненти визначено на основі компонент RGB так:Зворотне перетворення в RGB:Зворотне перетворення зберігає діапазон змін компонентів RGB, але діапазон змін компонентів і більший, ніж в , що незручно для кодування та передавання сигналу. Тому вводиться нормування.

Модель широко застосовується в телемовленні та зберіганні / обробці відеоданих. Яскравісна компонента містить «чорно-біле» (у відтінках сірого) зображення, а дві інші компоненти — інформацію для відновлення належного кольору. Це було зручно на момент появи кольорового телебачення для сумісності зі старими чорно-білими телевізорами. Тоді як яскравість передається з усіма деталями, деякі деталі в компонентах кольорорізницевого сигналу, позбавленого інформації про яскравість, можуть бути видалені шляхом пониження роздільності.

Зазвичай, терміни YCbCr і YUV використовують як взаємозамінні, що призводить до деякої плутанини. Коли мова йде про відео або сигнали в цифровій формі, термін «YUV» переважно означає «YCbCr».Poynton, Charles. «YUV and luminance considered harmful: A plea for precise terminology in video»

Нормування YUV. Формат YPbPr Якщо прийняти, що компоненти змінюються в діапазоні то, за визначенням, компонента змінюється в інтервалі , а  — в інтервалі .

Для зведення до інтервалу компоненти і нормують:Зворотне перетворення в :Цей спосіб подання компонент використано в аналоговому форматі .

Цифрове подання YUV. Формат YCbCr Цифрове подання YUV — це формат . Переважно, для цифрових форматів даних використовують цілі невід'ємні числа діапазонів розміру степеня двійки. Найчастіше — 8, 10 біт тощо. Оскільки і можуть бути від'ємними, то для них уводять зміщення — половину від рівнів квантування (кодування). Також для проріджування менш інформативних компонентів застосовують просторове кодування, наприклад YUYV або YUV422.

YCbCr чи YCrCb?

У рекомендації BT.601 частіше зустрічається послідовність Cr, Cb — у тексті, формулах, але в Додатку 2 BT.601 — вже Cb, Cr. У наступних рекомендаціях тієї ж групи послідовність Cb, Cr зберігається. Хоча ці рекомендації не регламентують послідовність запису Cb, Cr в адресному просторі, казус щодо черговості прийнято і втілено, наприклад, в OpenCV,Функція cv::cvtColor з параметром CV_YCrCb2BGR що торкнулося не тільки назв параметрів, але й черговості в адресному просторі.

Коефіцієнти KR та KB У рекомендації визначено такі значення для KR і KB: Ці ж значення використовують для перетворення колірного простору в YPbPr і JPEG (JFIF).

За рекомендацією визначено значення KR і KB: B рекомендації

При цьому для збереження сталості яскравості враховують нелінійну відповідність і яскравості і вводять різні множники для від'ємних і додатних значень і . У традиційному варіанті з мінливою яскравістю множники — постійні величини.

Кодування

YUV у JPEG (T-REC-T.871)

У рекомендації T-REC-T.871 визначено перетворення для подання YUV у цифровій формі YCbCr:По суті, з урахуванням зміщення нуля, це перетворення аналогічне YPbPr — усі компоненти займають повний діапазон, доступний для цієї розрядності даних.

Зворотне перетворення на RG':При цьому кожну обчислену компоненту слід звести до [0,255] — відсікти.

YUV у телевізійних стандартах

Перетворення в рекомендаціях BT.601, BT.709, BT.2020 також стосуються подання YUV в цифровій формі YCbCr, основна відмінність яких від T-REC-T.871 у тому, що діапазони змінення компонент менші, ніж доступний для цієї розрядності даних: для Y це 220 (8 біт) або 877 (10 біт) і найменше значення 16 (8 біт) або 64 (10 біт), а для U і V — 225 (8 біт) або 897 (10 біт) і нуль відповідає значенню 128 (8 біт) або 512 (10 біт). Це зроблено для того, щоб використовувати крайні значення (0 і 255 (8 біт)) для передавання даних синхронізації.

Перетворення для BT.601 YCbCr здійснюють за такими формулами:Зворотне перетворення для BT.601 RGB YCbCr з RGB здійснюють за такими формулами:де , ,  — відповідно, цифрове подання інтенсивності кольорів червоного, зеленого та синього;  — складова яскравості; і  — колірні складові. За BT.601 і BT.709 цифрове подання інтенсивності кольорів означає, що початкову величину інтенсивності, яка пройшла попередню гамма-корекцію і лежить у діапазоні [0,1], слід помножити на 219 і додати 16, наприклад .

Модель широко застосовують у телемовленні та зберіганні / обробці відеоданих. Компонента яскравості містить «чорно-біле» (у відтінках сірого) зображення, а дві інші компоненти — інформацію для відновлення необхідного кольору. Це виявилося зручно на момент появи кольорового телебачення для сумісності із старими чорно-білими телевізорами.

У колірному просторі YUV є одна компонента, яка представляє яскравість (сигнал яскравості), і дві інші компоненти, які представляють колір (сигнал кольору). Тоді як яскравість передається з усіма деталями, деякі деталі в компонентах кольорорізницевого сигналу, позбавленого інформації про яскравість, можуть бути видалені завдяки зниженню роздільності відліків (фільтрація або усереднення), що можна зробити декількома способами (тобто, існує багато форматів для збереження зображення в колірному просторі YUV).

YUV часто плутають із колірним простором YCbCr, і, як правило, терміни YCbCr та YUV використовують як взаємозамінні, що спричиняє додаткову плутанину. Коли йдеться про відео або сигнали в цифровій формі, особливо в контексті телевізійного мовлення, термін YUV переважно означає Y'CbCr (у термінах однієї з рекомендацій BT.601, BT.709 і BT.2020). Якщо йдеться про JPEG, або MPEG, або в контексті обробки зображень, то мають на увазі T-REC-T.871 YCbCr.

Див. також Колірна субдискретизація YCbCr YPbPr

Примітки

Література Color Spaces

Посилання Варіанти упаковки значень YUV ITU T-REC-T.871-201105 ITU R-REC-BT.601-7-201103 ITU R-REC-BT.709-6-201506 ITU R-REC-BT.2020-2-201510 ITU R-REC-BT.2100-1-201706