Цвет, цветовые модели и пространства в компьютерной графике
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
сами 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 используется полный 8-битный диапазон: minY = 0, maxY = 255, minC = 0, maxC = 255.
3.10 Цветовая модель YCbCr
Название этой цветовой модели расшифровывается как: Y - luminance, U или Cb - Chrominance-blue, V или Cr - Chrominance-red, что переводится как "Яркость - Цветность синего - Цветность красного" (формат представления данных цветного видеоизображения)
Характеристика принципа представление цвета в этой цветовой модели совпадает с естественным способом цветовосприятия человеческим глазом. Сетчатая оболочка - это сложное переплетение нервных клеток и нервных волокон, соединяющих нервные клетки между собой и связывающих глаз с корой головного мозга. Основными светочувствительными элементами (рецепторами) являются два вида клеток: одни - в виде стебелька, называемые палочками (высота 30 мкм, толщина 2 мкм), другие - более короткие и более толстые, называемые колбочками (высота 10 мкм, толщина 6-7 мкм).
Человеческий глаз более наиболее чувствителен к яркостной составляющей изображения (Y-компонента) и наименее к цветовым. Причина этого феномена лежит в физиологии. Так как зрачок, представляет собой оптическую линзу, которая фокусирует изображение на глазное дно, покрытое палочками и колбочками. Всего в глазу располагается около 130 миллионов палочек и 7 миллионов колбочек. Ну, так вот, палочки - это сенсоры, воспринимающие именно яркостную составляющую, а колбочки - цветовую. Причем палочек на порядок больше, чем колбочек, и они гораздо более чувствительны к свету. Достаточно вспомнить поговорку "Ночью все кошки серы". Почему так? Почему вечером все теряет цвет? Именно из-за того, что количества падающего на зрачок света не хватает для того, чтобы вызвать реакцию колбочки. Но и чувствительность человеческого глаза к разным цветам тоже величина не постоянная. Зрачок более чувствителен к нижней части цветового спектра, нежели к верхней. Формат JPEG как раз и учитывает эти особенности восприятия человеком цветовой информации в сжатии цветных фотографий или изображений.
Поэтому в этой цветовой модели выделяется компонент яркости и два компонента характеризующих оттенок воспринимаемого цвета, в отличие от цветовой модели RGB, где используются только компоненты интенсивности цвета - Красный, Зеленый, Синий.
Метод преобразования аналогового видеосигнала в цифровой, определенный в стандарте CCIR-601 и является частным случаем метода YUV. Согласно данному методу величины компонентных аналоговых сигналов преобразуются в 8-битные цифровые значения. Y-компонента, или яркость, тесно связана с качеством картинки. Точнее сказать Y - это и есть картинка, только черно-белая. Компоненты Cb и Cr содержат информацию о цвете и позволяют раскрашивать Y-картинку. Обобщенно преобразование можно представить следующими формулами:
Новая величина Y = 0.299*R + 0.587*G + 0.114*B назвается яркостью. Эта величина, использованная монохромными мониторами, чтобы представить цвет RGB. Физиологически, передает интенсивность цвета RGB воспринятого глазом. Из формулы видно, что полученная величина яркости(Y) подобна средневзвешенному значению с разным весом для каждого спектрального компонента: глаз наиболее чувствителен на Зеленый цвет, затем следует Красный компонент и в последнюю очередь - Синий.
Формулы вычисления цветоразности: = -0.1687*R - 0.3313*G + 0.5*B + 128 = 0.5*R - 0.4187*G - 0.0813*B + 128
Эти величины представляют 2 координаты в системе, которая измеряет оттенок и насыщение цвета (грубо говоря, эти величины указывают количество синего и красного в цвете).
Формулы обратного преобразования цветовой модели YCbCr в RGB:
R = Y + 1.402*(Cr-128) = Y - 0.34414*(Cb-128) - 0.71414*(Cr-128)
B = Y + 1.772 *(Cb-128)
Для наглядного представления цветовой модели YCbCr можно рассмотреть следующие рисунки:
Рис. 3.10.1.Цветное изображение YCbCr
Рис. 3.10.2. Y - изображение YCbCr
Рис. 3.10.3.Cb - изображение
Рис. 3.10.4. Cr - изображение
На Рисунке 3.10.1 изображена рыбка с использованием всех компонент изображения, т. е. цветное изображение. На Рисунке 3.10.2 изображена та же рыбка, только в черно-белых тонах. Обычно по формуле вычисления компонента Y изображение преобразуется в оттенки серого и по прежнему на рисунке отчетливо, хоть и в серых тонах но, изображена рыбка, а вот следующие два изображения 3.10.3 и 3.10.4 - изображения компонент цветоразности Cb и Cr несут малое количество деталей, поэтому видны только очертания рыбки и по этому эти два компонента подвергаются наибольшему сжатию.
3.11 Цветовая модель YIQ
Цветовая модель YIQ применялась в телевизионно?/p>