Crominância

A crominância , ou croma , refere-se à parte do sinal de vídeo correspondente à informação da cor .

O sinal de vídeo requer informações de luminância e duas informações de crominância para reconstruir as três cores primárias vermelho, verde e azul ( RGB ) do display colorido que usa o princípio de síntese aditiva . Esta escolha foi historicamente orientada pela necessidade de garantir a compatibilidade dos televisores preto e branco quando surgiram os padrões NTSC , PAL e SÉCAM , e após observar que a visão humana tem menos sensibilidade à cor do que ao brilho.

O sinal de luminância Y é construído a partir dos três primários R , G e B captados de acordo com os coeficientes dependendo do padrão usado.

Os sinais de crominância da diferença azul ( B - Y ) e da diferença vermelha ( R - Y ) podem ter pesos diferentes dependendo dos sistemas usados. Eles podem ocupar menos largura de banda porque são menos importantes do que a luminância na nitidez subjetiva e finura dos detalhes da imagem exibida: isso leva em muitos casos à redução da resolução da crominância do sinal de vídeo digital.

• No caso de um sinal componente (analógico), os três sinais são transmitidos em canais diferentes.

• No caso de um sinal composto (analógico), os sinais de crominância são modulados com uma subportadora de modo a transmitir o sinal em um único canal.

• No caso do sinal digital, o tipo de subamostragem utilizada fornece informações sobre o nível de precisão da crominância em relação à luminância. Por exemplo, 4: 2: 2 significa que os sinais de crominância (2) são amostrados na metade da frequência do sinal de luminância (4).

A crominância do sinal de vídeo pode ser analisada por um vectorscope  (en) .

Em todos os casos, as operações que permitem a passagem dos sinais RGB captados para os componentes YC B C R são realizadas após a correção gama .

HDTV Rec. 709

De acordo com a recomendação ITU-R BT 709, os sinais de luminância (anotados por conveniência) e a diferença azul e a diferença vermelha (anotada e ) são gerados a partir dos sinais , e (sinais RGB após a correção de gama, mas notados R , G e B por conveniência) do seguinte modo: EY′{\ displaystyle E '_ {Y}}Y{\ displaystyle Y}EVSB′{\ displaystyle E '_ {C_ {B}}}EVSR′{\ displaystyle E '_ {C_ {R}}}VSR{\ displaystyle C_ {R}}VSB{\ displaystyle C_ {B}}ER′{\ displaystyle E '_ {R}}EG′{\ displaystyle E '_ {G}}EB′{\ displaystyle E '_ {B}}

Y=0,2126.R+0,7152.G+0,0722.B{\ displaystyle Y = 0,2126.R + 0,7152.G + 0,0722.B} ; VSB=0,5389.(B-Y){\ displaystyle C_ {B} = 0,5389. (BY)} ; VSR=0,6350.(R-Y){\ displaystyle C_ {R} = 0,6350. (RY)}.

A transição de RGB para YC B C R pode ser representada por meio de uma matriz, daí o nome de matrixing dado a esta operação:

(YVSBVSR)=(+0,2126+0,7152+0,0722-0,1146-0,3854+0,5000+0,5000-0,4541-0,0458)×(RGB){\ displaystyle {\ begin {pmatrix} Y \\ C_ {B} \\ C_ {R} \ end {pmatrix}} = {\ begin {pmatrix} + 0,2126 & + 0,7152 & + 0,0722 \\ - 0,1146 & -0,3854 & + 0,5000 \\ + 0,5000 & -0,4541 & -0,0458 \ end {pmatriz}} \ times {\ begin {pmatrix} R \\ G \\ B \ end {pmatrix}}}.

• Em sua representação analógica, a parte dedicada à imagem dos sinais normalizados (ou seja, fora dos sinais de sincronização de linha e campo) deve ser mantida dentro dos intervalos abaixo (tensões expressas em volts).

R∈[0;0,7]G∈[0;0,7]B∈[0;0,7]{\ displaystyle R \ in \ left [0; 0,7 \ right] \ quad G \ in \ left [0; 0,7 \ right] \ quad B \ in \ left [0; 0,7 \ right]} Y∈[0;0,7]VSB∈[-0,35;0,35]VSR∈[-0,35;0,35]{\ displaystyle Y \ in \ left [0; 0,7 \ right] \ quad C_ {B} \ in \ left [-0,35; 0,35 \ right] \ quad C_ {R} \ in \ left [-0,35; 0,35 \ right ]}

• Em sua representação digital, para uma codificação de 8 bits, ou seja, 256 níveis, os primários R , G , B e a luminância são codificados nos níveis que se estendem de 16 a 235, enquanto os sinais de crominância são codificados nos níveis que se estendem de 16 a 240 com um nível acromático para 128. A codificação pode ser realizada em 10 bits. Em 24, 25 ou 30 imagens por segundo, as frequências de amostragem recomendadas pelo ITU-T Rec. 709 são 74,25  MHz para o sinal de luminância e 37,125  MHz para os sinais de crominância, isto é, uma subamostragem do tipo 4: 2: 2.

SDTV Rec. 601

A recomendação ITU-R BT.601 fornece os relacionamentos úteis para a matriz:

Y=0,299×R+0,587×G+0,114×B{\ displaystyle Y = 0,299 \ vezes R + 0,587 \ vezes G + 0,114 \ vezes B} ; VSB=B-Y1,772{\ displaystyle C_ {B} = {\ frac {BY} {1.772}}} ; VSR=R-Y1,402{\ displaystyle C_ {R} = {\ frac {RY} {1.402}}}.

A transição de RGB para YC B C R pode ser representada por meio da matriz:

(YVSBVSR)=(+0,2990+0,5870+0,1140-0,1687-0,3312+0,5000+0,5000-0,4187-0,0813)×(RGB){\ displaystyle {\ begin {pmatrix} Y \\ C_ {B} \\ C_ {R} \ end {pmatrix}} = {\ begin {pmatrix} + 0,2990 & + 0,5870 & + 0,1140 \\ - 0,1687 & -0,3312 & + 0,5000 \\ + 0,5000 & -0,4187 & -0,0813 \ end {pmatriz}} \ times {\ begin {pmatrix} R \\ G \\ B \ end {pmatrix}}}.

Os limites de sinal são os mesmos para ITU-T Rec. 709. As frequências de amostragem recomendadas são 13,5  MHz para o sinal de luminância e 6,75  MHz para os sinais de crominância para uma subamostragem do tipo 4: 2: 2.

AMIGO

O sistema YUV é definido como os anteriores com uma proporção diferente:

Y=0,299×R+0,587×G+0,114×B{\ displaystyle Y = 0,299 \ vezes R + 0,587 \ vezes G + 0,114 \ vezes B} ; você=0,492111.(B-Y){\ displaystyle U = 0,492111. (BY)} ; V=0,877283.(R-Y){\ displaystyle V = 0,877283. (RY)}.(YvocêV)=(+0,2990+0,5870+0,1140-0,1471-0,2889+0,4360+0,6150-0,5150-0,1000)×(RGB){\ displaystyle {\ begin {pmatrix} Y \\ U \\ V \ end {pmatrix}} = {\ begin {pmatrix} + 0,2990 & + 0,5870 & + 0,1140 \\ - 0,1471 & -0, 2889 & + 0,4360 \ \ + 0,6150 & -0,5150 & -0,1000 \ end {pmatriz}} \ times {\ begin {pmatrix} R \\ G \\ B \ end {pmatrix}}}

Essas relações dizem respeito apenas a sinais destinados a serem transmitidos na forma de um sinal composto no padrão PAL.

NTSC

O sistema YIQ é definido como segue

(YeuQ)=(+0,2990+0,5870+0,1140+0,5959-0,2746-0,3213+0,2115-0,5227+0,3112)×(RGB){\ displaystyle {\ begin {pmatrix} Y \\ I \\ Q \ end {pmatrix}} = {\ begin {pmatrix} + 0,2990 & + 0,5870 & + 0,1140 \ + + 0,5959 & -0, 2746 & -0,3213 \ \ + 0.2115 & -0.5227 & + 0.3112 \ end {pmatriz}} \ times {\ begin {pmatrix} R \\ G \\ B \ end {pmatrix}}}.

Essas relações dizem respeito apenas a sinais destinados a serem transmitidos na forma de um sinal composto no padrão NTSC.

Notas e referências

1. Philippe Bellaïche 2006 , p.  201
2. Philippe Bellaïche 2006 , p.  226
3. Charles Poyton 2003 , p.  87
4. ITU-R BT.709-5  : Valores de parâmetros dos padrões HDTV para produção e intercâmbio internacional de programas , abril de 2002.
5. ITU-R BT.601-7  : Configurações de codificação de estúdio de TV digital para formatos de imagem padrão 4: 3 (normalizado) e 16: 9 (tela ampla )
6. Charles Poyton 2003 , p.  336-337
7. Charles Poyton 2003 , p.  367

Apêndices

Artigos relacionados

• padrões / padrões SECAM , PAL , NTSC
• Televisão digital terrestre
• Luminância
• Subamostragem de crominância

Bibliografia

• Philippe Bellaïche , Segredos da imagem de vídeo: colorimetria, iluminação, ótica, câmera, sinal de vídeo, compressão digital, formatos de gravação , Paris, Eyrolles,2006, 6 th  ed. , 453  p. ( ISBN  2-212-11783-3 )

• (pt) Charles Poynton , Digital Video and HD: Algorithms and Interfaces , Amsterdam / Boston / London etc., Elsevier,2003, 1 r  ed. , 692  p. ( ISBN  1-55860-792-7 , ler online ) , p.  367

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