Уяўленне колернай прасторы YCbCr
Плоскасць CbCr з пастаяннай яркасцю Y'=0.5
Каляровая выява і яе кампаненты Y, CB і CR
**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:
{\displaystyle {\begin{aligned}Y'&=K\_{R}\cdot R'+(1-K\_{R}-K\_{B})\cdot G'+K\_{B}\cdot B'\\P\_{B}&={\frac {1}{2}}\cdot {\frac {B'-Y'}{1-K\_{B}}}\\P\_{R}&={\frac {1}{2}}\cdot {\frac {R'-Y'}{1-K\_{R}}}\end{aligned}}}

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:

{\displaystyle K\_{B}=0.114}
{\displaystyle 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:

{\displaystyle {\begin{aligned}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{aligned}}}
Лічбавыя кампаненты Y'CbCr (8 біт) вылічаюцца з аналагавых R'G'B' наступным чынам:

{\displaystyle {\begin{aligned}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{aligned}}}
ці наўпрост паасобку

{\displaystyle {\begin{aligned}Y'C\_{B}C\_{R}&=&(16,128,128)+(219,224,224)\cdot Y'P\_{B}P\_{R}\\\end{aligned}}}
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:

{\displaystyle {\begin{aligned}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{aligned}}}
Усе значэнні памнажаюцца. Гэта дазваляе атрымаць значэнне назоўніка 256, якое можа быць вылічана адным бітавым зрушэннем .

адваротнае пераўтварэнне:

{\displaystyle {\begin{aligned}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{aligned}}}
Адваротнае пераўтварэнне без акруглення (з ужываннем значэнняў паходзіць непасрэна з рэкамендацыі ITU-R BT.601) складае:

{\displaystyle {\begin{aligned}R'\_{D}&=&{\frac {255}{219}}\cdot (Y'-16)&+&&&{\frac {255}{112}}\cdot 0.701\cdot (C\_{R}-128)\\G'\_{D}&=&{\frac {255}{219}}\cdot (Y'-16)&-&{\frac {255}{112}}\cdot 0.886\cdot {\frac {0.114}{0.587}}\cdot (C\_{B}-128)&-&{\frac {255}{112}}\cdot 0.701\cdot {\frac {0.299}{0.587}}\cdot (C\_{R}-128)\\B'\_{D}&=&{\frac {255}{219}}\cdot (Y'-16)&+&{\frac {255}{112}}\cdot 0.886\cdot (C\_{B}-128)\end{aligned}}}
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:

{\displaystyle K\_{B}=0.0722}
{\displaystyle 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:

{\displaystyle {\begin{aligned}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{aligned}}}
і назад:

{\displaystyle {\begin{aligned}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{aligned}}}

CbCr плоскасці пры розных значэннях Y
-------------------------------------

* Y=0Y=0
* Y=0.5Y=0.5
* Y=1Y=1

Гл. таксама
-----------

* Лічбавае відэа
* YUV

Зноскі
------

1. ↑  e.g. the MPEG-2 specification, ITU H.262 2000 E pg. 44
2. ↑  Charles Poynton, *Digital Video and HDTV*, Chapter 24, pp. 291–292, Morgan Kaufmann, 2003.
3. ↑  JPEG File Interchange Format Version 1.02 Архівавана 3 верасня 2014.

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 (англ.)
* Charles Poynton — Video engineering (англ.)
* Архівавана 7 снежня 2008.
* Архівавана 8 сакавіка 2013.
* YUV, YCbCr, YPbPr color spaces. (англ.) Архівавана 13 красавіка 2015.
* Архівавана 4 красавіка 2012.
* Архівавана 3 красавіка 2012.

| ⛭Колеравыя мадэлі |
| --- |
| 
RGB (sRGB, ProPhoto) •
CMYK •
XYZ •
HSV (HSB) •
HSL •
AHSL •
RYB •
LAB •
PMS (Panton) •
LMS •
Мансела •
NCS •
RAL •
YUV •
YCbCr •
YPbPr •
YDbDr •
YIQ
 |  |