YCbCr

**YCbCr**, **Y′CbCr**, ці **Y Pb/Cb Pr/Cr**, таксама пішацца як '''Y'CBCR** ці **YCBCR''' - сямейства колерных прастораў, якія ўжываюцца для перадачы каляровых выяў у кампанентным відэа і лічбавай фатаграфіі.

Y' - кампанента яркасці, CB і CR з’яўляюцца сіняй і чырвонай колерарознаснымі кампанентамі. Y' (з апострафам) адрозніваецца ад Y, якой пазначаюць яркасць без перадскажэння. Апостраф значыць, што інтэнсіўнасць святла кадуецца нелінейна з дапамогай гама-карэкцыі.

Y'CbCr не з’яўляецца абсалютнай колернай прасторай, гэта хутчэй спосаб кадавання інфармацыі сігналаў RGB. Для сістэм адлюстравання ўжываюцца сігналы асноўных колераў RGB (чырвоны, зялёны і сіні). Гэтыя сігналы не з’яўляюцца эфектыўнымі для захоўвання і перадачы выявы, бо яны маюць большую лішкавасць. Таму перавод у сістэму Y'CrCb дазваляе перадаць інфармацыю аб яркасці з поўным разрозненнем, а для колерарознасных кампанент здскйсніць субдыскрэтызацыю, гэта значыць выбарку з памяньшэннем колькасці перадаваных элементаў выявы, бо чалавечае вока менш чувальнае да перападаў колера. Гэта падвышае эфектыўнасць сістэмы, дазваляючы зменьшыць струмень відэазвестак. Значэнне, выражанае ў Y'CbCr будзе прадказальным, калі першасна ўжываліся сігналы асноўных колераў RGB.

## Формулы пераўтварэння 
YCbCr часам скарачаюць да YCC. Y'CbCr часта завуць YPbPr, калі гаворка ідзе аб сістэмах аналагавага кампанентнага відэа, хоць тэрмін Y'CbCr звычайна ўжываецца для абедзвюх сістэм.

Y'CbCr часта блытаюць з колернай прасторай YUV, а тэрміны YCbCr і YUV выкарыстоўваюцца як узаемазамяняльныя, што вядзе да некаторай блытаніны. Калі гаворка ідзе аб відэа альбо сігналах у лічбавай форме, тэрмін «YUV» у асноўным значыць «Y’CbCr».

Сігналы Y'CbCr (да нармавання і зрушэння для пераводу сігналаў у лічбавую форму) называюць YPbPr. Яны фармуюцца здзяйсненнем гама-карэкцыі з адпаведных RGB крыніц з дапамогай дзвюх вызначаных канстант KB і KR наступным чынам:
\begin{align}
Y' &= K_R \cdot R' + (1 - K_R - K_B) \cdot G' + K_B \cdot B'\\
P_B &=\frac12 \cdot \frac{B' - Y'}{1 - K_B}\\
P_R &=\frac12 \cdot \frac{R' - Y'}{1 - K_R}
\end{align}

дзе KB і KR каэфіцыенты, якія звычайна выводзяцца з азначэння адпаведнай прасторы RGB.

Тут апостраф ' позначае кампаненты з гама-карэкцыяй, таму R', G' і B' змяшчаюцца ў межах ад 0 да 1, дзе 0 адпавядае мінімальнай інтэнсіўнасці (напрыклад, для адлюстравання чорнага колера) і  1 адпавядае максімуму (напрыклад, для адлюстравання белага колера). Выніковае значэнне яркасці (Y) будзе мець межы ад 0 да 1, а значэнні колернасці (PB і PR ) будуць змешчаны ў межах ад -0.5 да +0.5. Адваротны працэс пераўтварэння можа быць лёгка здзейснены праз абарочанне дадзеных вышэй ураўненняў.

Пры ўяўленні сігналаў у лічбавай форме вынік нармуецца і акругляецца, і, як правіла, дадаецца зрушэнне. Так, напрыклад, нармаванне і зрушэнне, ужыванае да кампаненты Y' згодна спецыфікацыі (напрыклад, MPEG-2 ), вядзе да значэння 16 для чорнага і значэнню 235 для белага пры ўжыванні 8-бітнага ўяўлення. Стандарт мае 8-бітныя лічбавыя версіі Cb і Cr, нармаваныя ў іншым дыяпазоне: ад 16 да 240.

Нармаванне вядзе да ўжывання меншага дыяпазона лічбавых значэнняў. У гэтым выпадку маецца некаторы запас, які можа быць выкарыстаны ў выпадку перавышэння парогу ўваходнымі данымі, такім чынам ухіляючы патрэбу іх адсячэння. Дадаткоывя дыяпазоны могуць быць ужыты для пашырэння колернай палітры, як напрыклад у прасторы xvYCC .

Калі ў прасторы YCRCB можна выявіць істотна больш шырокую гаму значэнняў сігнала, чым магчыма ў адпаведных дыяпазонах сігналаў R, G і B, то існуе верагоднасць атрымання такіх сігналаў Y, CR і CB, якія, нягледзячы на прыдатнасць кожнага з іх паасобку, могуць пры пераўтварэнні ў RGB прывесці да атрымання значэнняў, якія знаходзяцца па-за межамі дапушчальнага. Гэта можна прадухіліць абмежаваннем сігналу Y, CR і CB, таксама такія абмежаванні ўжываюцца дзеля падтрымання значэнняў яркасці і колерных адценняў, пры гэтым суб'ектыўныя скажэнні мінімізуюцца праз страты толькі насычанасці колера.

### Пераўтварэнні паводле рэкамендацыі ITU-R BT.601 
Форма Y'CbCr, якая была вызначана для тэлебачання стандартнай выразнасці (стандарт МСЭ-R BT.601 (былы CCIR 601)) для ўжывання з лічбавым кампанентным відэа фармуецца з адпаведнай прасторы RGB наступным чынам:
:K_B = 0.114
:K_R = 0.299
З прыведзеных вышэй канстант і формул, можна атрымаць наступныя ўраўненні для МСЭ-R BT.601. Пераўтварэнне аналагавых кампанент R'G'B' у аналагавыя YPbPr адбываецца наступным чынам:
:\begin{align}
Y'  &=  & 0.299    \cdot R' &+& 0.587    \cdot G' &+& 0.114    \cdot B'\\
P_B &= -& 0.168736 \cdot R' &-& 0.331264 \cdot G' &+& 0.5      \cdot B'\\
P_R &=  & 0.5      \cdot R' &-& 0.418688 \cdot G' &-& 0.081312 \cdot B'
\end{align}
Лічбавыя кампаненты Y'CbCr (8 біт) вылічаюцца з аналагавых R'G'B' наступным чынам:
:\begin{align}
Y'  &=&  16 &+& ( 65.481 \cdot R' &+& 128.553 \cdot G' &+& 24.966 \cdot B')\\
C_B &=& 128 &+& (-37.797 \cdot R' &-& 74.203  \cdot G' &+& 112.0  \cdot B')\\
C_R &=& 128 &+& (112.0   \cdot R' &-& 93.786  \cdot G' &-& 18.214 \cdot B')
\end{align}
ці наўпрост паасобку
:\begin{align}
Y'C_BC_R &=&  ( 16, 128, 128 ) + ( 219, 224, 224 ) \cdot Y'P_BP_R\\
\end{align}
Атрыманыя сігналы знаходзяцца ў дыяпазоне ад 16 да 235, значэнні ад 0 да 15 і ад 236 да 255 фармуюць два запасных дыяпазоны.

Акрамя таго лічбавыя кампоненты Y'CbCr паходзяць ад лічбавых кампонент R'dG'dB'd (8 біт на сэмпл) у адпаведнасці з наступнымі ўраўненнямі:
:\begin{align}
Y'  &=&  16 &+& \frac{ 65.738 \cdot R'_D}{256} &+& \frac{129.057 \cdot G'_D}{256} &+& \frac{ 25.064 \cdot B'_D}{256}\\
C_B &=& 128 &+& \frac{-37.945 \cdot R'_D}{256} &-& \frac{ 74.494 \cdot G'_D}{256} &+& \frac{112.439 \cdot B'_D}{256}\\
C_R &=& 128 &+& \frac{112.439 \cdot R'_D}{256} &-& \frac{ 94.154 \cdot G'_D}{256} &-& \frac{ 18.285 \cdot B'_D}{256}
\end{align}
Усе значэнні памнажаюцца. Гэта дазваляе атрымаць значэнне назоўніка 256, якое можа быць вылічана адным бітавым зрушэннем .

адваротнае пераўтварэнне:
:\begin{align}
R'_D &=& \frac{298.082 \cdot Y'}{256} &&&+& \frac{408.583 \cdot C_R}{256} &-& 222.921\\
G'_D &=& \frac{298.082 \cdot Y'}{256} &-& \frac{100.291 \cdot C_B}{256} &-& \frac{208.120 \cdot C_R}{256} &+& 135.576\\
B'_D &=& \frac{298.082 \cdot Y'}{256} &+& \frac{516.412 \cdot C_B}{256} &&&-& 276.836
\end{align}
Адваротнае пераўтварэнне без акруглення (з ужываннем значэнняў паходзіць непасрэна з рэкамендацыі ITU-R BT.601) складае:
:\begin{align}
R'_D &=& \frac{255}{219}\cdot(Y'-16) &+&&& \frac{255}{112}\cdot0.701\cdot(C_R-128)\\
G'_D &=& \frac{255}{219}\cdot(Y'-16) &-& \frac{255}{112}\cdot0.886\cdot\frac{0.114}{0.587}\cdot(C_B-128) &-&   \frac{255}{112}\cdot0.701\cdot\frac{0.299}{0.587}\cdot(C_R-128)\\
B'_D &=& \frac{255}{219}\cdot(Y'-16) &+& \frac{255}{112}\cdot0.886\cdot(C_B-128)
\end{align}
Гэта форма Y'CbCr ужываецца галоўным чынам для старых сістэм тэлебачання стандартнай выразнасці, бо яна ўжывае мадэль RGB, што адпавядае характарыстыкам выпраменьвання люмінафораў старых ЭПТ-манітораў.

### Пераўтварэнні паводле рэкамендацыі ITU-R BT.709 
У стандарце ITU-R BT.709 пазначаны розныя формы Y'CbCr, у першую чаргу для ўжывання ў тэлебачанні высокай выразнасці. Новая форма таксама ўжываецца ў некаторых камп'ютарных дысплеях. У гэтым выпадку значэнні Kb і Kr адрозніваюцца, але ўраўненні з імі будуць такімі ж. Для МСЭ-R BT.709 каэфіцыенты пазначаны як:
:K_B = 0.0722
:K_R = 0.2126
Гэтая форма Y'CbCr заснавана на мадэлі RGB, якая больш дакладна адпавядае характарыстыкам новых ЭПТ і іншым сучасным дысплеям.

Азначэнні сігналаў R'G'B' таксама адрозніваюцца паміж BT.709 і BT.601. Таксама яны розныя ў BT.601 у залежнасці ад тыпу ужыванай тэлевізійнай сістэмы (625 радкоў, як у PAL і SECAM альбо 525 радкоў, як у NTSC ), і адрозніваюцца некаторымі характарыстыкамі. У розных сістэмах існуюць адрозненні пры вызначэнні каардынат колернасці R, G, B, пунктам адліку белага колера, падтрыманай колернай палітры, гама-карэкцыі для атрымання  R'G'B' з RGB, а таксама нармавання і зрушэння, якія павінны ўжывацца падчас пераўтварэння ад R'G'B' да Y'CbCr.

### JPEG пераўтварэнні  
Фармат абмену файламі JPEG дазваляе ўжываць Y'CbCr, дзе Y, CB і CR маюць поўны 8-бітны дыяпазон 0-255:
:\begin{align}
Y'  &=&     0&+ (0.299    \cdot& R'_D) &+ (0.587    \cdot& G'_D) &+ (0.114    \cdot& B'_D)\\
C_B &=& 128 &- (0.168736 \cdot& R'_D) &- (0.331264 \cdot& G'_D) &+ (0.5      \cdot& B'_D)\\
C_R &=& 128 &+ (0.5      \cdot& R'_D) &- (0.418688 \cdot& G'_D) &- (0.081312 \cdot& B'_D)
\end{align}
і назад:
:\begin{align}
R  &=& Y                            &&& + 1.402   \cdot &(C_R-128) \\
G  &=& Y   &- 0.34414 \cdot &(C_B-128)& - 0.71414 \cdot &(C_R-128) \\
B  &=& Y   &+ 1.772   \cdot &(C_B-128)&
\end{align}

## CbCr плоскасці пры розных значэннях Y 

Файл:YCbCr-CbCr Y0.png|Y=0
Файл:YCbCr-CbCr Y50.png|Y=0.5
Файл:YCbCr-CbCr Y100.png|Y=1

## Гл. таксама 
* Лічбавае відэа
* YUV

## Спасылкі 
* Рекомендация  МСЭ-R  BT. 601-7 (03/2011) Студийные параметры кодирования цифрового телевидения для стандартного 4:3 и широкоэкранного 16:9 форматов
* Charles Poynton — Color FAQ
* Charles Poynton — Video engineering 
* http://www.couleur.org/index.php?page=transformations#YCbCr 
* http://www.pcmag.com/encyclopedia_term/0,2542,t=YCbCr&i=55147,00.asp 
* YUV, YCbCr, YPbPr color spaces. 
* http://www.equasys.de/colorformat.html  
* http://www.equasys.de/colorconversion.html 

Катэгорыя:Каляровыя прасторы