Ich bin neugierig auf das YCbCr-Farbmodell zur Darstellung von Graustufenbildern.
Kann jemand eine detaillierte Erklärung geben, wie Bilddaten als YCbCr codiert werden, wann sie möglicherweise über ein anderes Codierungsformat verwendet werden und welche zusätzlichen Funktionen sie möglicherweise gegenüber anderen Codierungsformaten bieten?
Das YCbCr-Modell weist einige Variationen in verschiedenen Anwendungskontexten auf, aber im Wesentlichen handelt es sich bei allen um eine affine (lineare) Transformation der RGB-Farbdaten. Wenn Sie sich den RGB-Raum in Form eines 3D-Würfels vorstellen, dessen Seiten die R-, G- und B-Achsen darstellen (bei JPEG liegt ihr Bereich normalerweise zwischen 0 und 255), dann entspricht jedes Pixel in Ihrem Bild einem 3D Punkt innerhalb des Würfels, wo seine Farbkomponentenwerte die Koordinaten des Punktes sind. Dies bildet eine "Wolke" von Punkten innerhalb des Würfels.
Die Untersuchung vieler normaler Bilder in dieser Darstellung zeigt, dass die Wolken dazu neigen, eine gemeinsame Form zu haben, bei der die meisten Punkte entlang der Hauptdiagonalen (mehr oder weniger) des Würfels konzentriert sind. Wenn wir also jetzt den Würfel (unser Referenzachsensystem) so drehen, dass seine erste Achse mit der Längsachse der Wolke ausgerichtet ist, haben wir jetzt einen neuen Satz von Punktkoordinaten, wobei die erste Koordinate die meisten Informationen trägt und die anderen beiden tragen weniger Informationen.
Die erste Koordinate trägt zufällig den Intensitätswert des Pixels, während die anderen beiden Koordinaten der Farbinformation des Pixels entsprechen. Grob gesagt bilden diese die Komponenten Y (Luma, Intensität), Cb und Cr (Chroma) der YCbCr-Darstellung der Farbe des Pixels im Bild.
Daraus ergeben sich einige Ergebnisse. Erstens können Sie den Y-Kanal nehmen und ihn direkt als Graustufenbild anzeigen. Dann können wir, wie @forsvarir kommentierte, einige der Farbinformationen verwerfen und haben immer noch eine akzeptable Bildqualität - was uns hilft, bessere Komprimierungsverhältnisse zu erzielen.
Die Ursprünge dieser Art der Pixeldarstellung reichen bis in die Tage des Übergangs von Schwarzweiß- zu Farbfernsehsendungen zurück, als Abwärtskompatibilität erforderlich war, damit Personen, die ihre Geräte nicht aufgerüstet haben, Farbprogramme in Schwarzweiß sehen können. Die Lösung bestand darin, beim Intensitätssignal (dh B&W) zu bleiben und einige Farbkomponenten darüber zu legen. Auf diese Weise könnte der B&W-Tuner das Sendesignal immer noch mit einem akzeptablen Grad an Verzerrungen verwenden.
mattdm
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jrista