Основные понятия. Представление цвета в машинной графике

Цветовые модели Y**

Существует несколько тесно связанных цветовых моделей, которые объединяет то, что в них используется явное разделение информации о яркости и цвете. Компонента Y соответствует одноименной компоненте в модели CIE XYZ и отвечает за яркость. Такие модели находят широкое применение в телевизионных стандартах, так как исторически необходима была совместимость с черно-белыми телевизорами, которые принимали только сигнал, соответствующий Y. Также они применяются в некоторых алгоритмах обработки и сжатия изображений и видео.

Цветовые модели YUV, YPbPr и YCbCr

Расcмотрим цветовую модель YUV. U и V отвечают за цветовую информацию и определяются через преобразование из RGB:

Y  =  0,299R + 0,587G + 0,114B;
U  =  0,492(B - Y)
   = -0,147R - 0,289G + 0,436B;
V  =  0,877(R - Y)
   =  0,615R - 0,515G + 0,100B;

Модель YUV применяется в телевизионной системе PAL.

Рис. 1.15. RGB-куб в пространстве YUV, диаграмма UV при Y = 0,5.

Цветовые модели YCbCr и YPbPr являются вариациями YUV с другими весами для U и V (им соответствуют Cb/Pb и Cr/Pr ). YPbPr применяется для описания аналоговых сигналов (преимущественно в телевидении), а YCbCr - для цифровых. Для их определения используются два коэффициента: Kb и Kr. Тогда преобразование из RGB в YPbPr описывается так:

Переход от RGB к YPbPr

Выбор Kb и Kr зависит от того, какая RGB-модель используется (это в свою очередь зависит от воспроизводящего оборудования). Обычно берется, как и выше, Kb = 0, 114 ; Kr = 0, 299. В последнее время также используют Kb = 0, 0722 ; Kr = 0, 2126, что лучше отражает характеристики современных устройств отображения.

Из приведенных выше формул следует что при имеем следующие диапазоны ; . Для цифрового представления эти формулы видоизменяют для получения только положительных дискретных коэффициентов в диапазонах

Переход от RGB к YCbCr

В телевидении обычно берут minY = 16, maxY = 235, minC = 16, maxC = 240. В стандарте сжатия изображений JPEG ( "Сжатие изображений с потерями" ) используется полный 8 -битный диапазон: minY = 0, maxY = 255, minC = 0, maxC = 255.

Цветовая модель YIQ

Цветовая модель YIQ применялась в телевизионной системе NTSC (I - от англ. in-phase, Q - от англ. quadrature; происходят от особенностей систем декодирования). Она тесно связана с моделью YUV, так как переход от YUV к YIQ является поворотом в плоскости UV = IQ на .

Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B
I = 0,735(R - Y) - 0,268(B - Y)
  = 0,596R - 0,274G + 0,321B
Q = 0,478(R - Y) + 0,413(B - Y)
  = 0,211R - 0, 523G + 0,311B

Обратные преобразования для всех моделей получаются в результате применения обратной матрицы преобразования.