YCoCg - Википедия - YCoCg

В YCoCg цветовая модель, также известная как YCgCo цветовая модель, это цветовое пространство сформированный из простого преобразования ассоциированного RGB цветовое пространство в яркость значение (обозначается Y) и два цветность ценности, названные цветность зеленый (Cg) и цветность оранжевый (Со). Он поддерживается в проектах сжатия видео и изображений, таких как H.264 / MPEG-4 AVC, HEVC, ВВЦ, JPEG XR, и Дирак.^[1] Прост в вычислении, имеет хороший преобразование выигрыша от кодирования, и может быть преобразован без потерь в RGB и обратно с меньшим количеством битов, чем требуется для других цветовых моделей. Версия с двусторонним масштабированием с еще более низким битовая глубина, YCoCg-R, также поддерживается в большинстве этих проектов и также используется в Сжатие потока дисплея. Более полное определение с переменной глубиной цвета Y и значениями цветности дано в ITU-T H.273.

Исходное изображение выше и представление отдельных компонентов Y, цветности зеленого Cg и цветности оранжевого Co.

История и нейминг

В самых ранних документах (около 2003 г.) эта цветовая модель обозначается как YCoCg. Впервые он был принят в качестве международного стандарта в H.264 / AVC (в его втором проекте профессиональных расширений), который в первую очередь был разработан для использования YCbCr цветовая модель. Когда он был принят, было отмечено, что компонент Co несет отклонение в сторону красного и, таким образом, более похож на Cr, чем на Cb, поэтому назначение сигнала и именование были переключены в стандарте, что привело к альтернативному имени YCgCo (YCgCo используется в ITU-T H.273).

Характеристики

Преимущества цветовой модели YCoCg перед YCbCr цветовая модель проще и быстрее вычисляется, лучше декорреляция цветовых плоскостей для улучшения качества сжатия и точной инвертируемости без потерь.^[2][3]

Преобразование с использованием цветовой модели RGB

Три значения цветовой модели YCoCg вычисляются следующим образом из трех значений цвета цветовой модели RGB:

${ displaystyle { begin {bmatrix} Y Co Cg end {bmatrix}} = { begin {bmatrix} { frac {1} {4}} & { frac {1} {2}} & { frac {1} {4}} { frac {1} {2}} & 0 & - { frac {1} {2}} - { frac {1} {4}} & { frac {1} {2}} & - { frac {1} {4}} end {bmatrix}} cdot { begin {bmatrix} R G B end {bmatrix}}}$

Значения Y находятся в диапазоне от 0 до 1, а Co и Cg находятся в диапазоне от -0,5 до 0,5, что типично для цветовых моделей "YCC", таких как YCbCr. Например, чистый красный цвет выражается в системе RGB как (1, 0, 0), а в системе YCoCg как (1/4, 1/2, −1/4).^[2][3] Однако, поскольку коэффициенты матрицы преобразования являются простыми двоичными дробями, их легче вычислить, чем другие преобразования YCC. Для сигналов RGB с битовой глубиной п, либо результирующие сигналы затем округляются до п бит или обычно п+2 бита при обработке данных в таком виде (хотя п+1 бит будет достаточно для Co).

Обратная матрица преобразует цветовую модель YCoCg обратно в цветовую модель RGB:

${ displaystyle { begin {bmatrix} R G B end {bmatrix}} = { begin {bmatrix} 1 & 1 & -1 1 & 0 & 1 1 & -1 & -1 end {bmatrix}} cdot { begin {bmatrix} Y Co Cg end {bmatrix}}}$

Для выполнения обратного преобразования необходимы только два сложения и два вычитания без действительных коэффициентов, реализовав его как:

tmp = Y   - Cg;р   = tmp + Co;грамм   = Y   + Cg;B   = tmp - Co;

Вариант YCoCg-R на основе лифтинга

Масштабированная версия преобразования, иногда называемая YCoCg-R (где «-R» означает обратимость), может быть эффективно реализована с уменьшенной битовой глубиной. В масштабированной версии используется схема подъема чтобы сделать его полностью обратимым, минимизируя битовую глубину трех компонентов цвета. Для сигналов RGB с битовой глубиной п, битовая глубина сигнала Y при использовании YCoCg-R будет п а битовая глубина Co и Cg будет п+1, в отличие от обычного YCoCg, который требует п+2 бита для Y и Cg и п+1 бит для Co.

Здесь возможные значения для Y все еще находятся в [0, 1], в то время как возможные значения для Co и Cg теперь находятся в [-1, 1].

Преобразование из RGB в YCoCg-R:

Co  = р - B;tmp = B + Co/2;Cg  = грамм - tmp;Y   = tmp + Cg/2;

Преобразование из YCoCg-R в RGB тогда:

tmp = Y - Cg/2;грамм   = Cg + tmp;B   = tmp - Co/2;р   = B + Co;

Повышение эффективности

Расширения кодирования содержимого экрана HEVC стандарт и ВВЦ Стандарт включают адаптивное преобразование цвета в процессе остаточного кодирования, которое соответствует переключению кодирования видео RGB в область YCoCg-R.

Использование цветового пространства YCoCg для кодирования видео RGB в HEVC кодирование содержимого экрана обнаружило значительный выигрыш при кодировании видео с потерями, но минимальный выигрыш при использовании YCoCg-R для кодирования видео без потерь.^[4]

Литература

• Энрике Малвар и Гэри Салливан, "Преобразование, масштабирование и влияние профессиональных расширений на цветовое пространство ". Группа экспертов по киноискусству и Группа экспертов по кодированию видео документ JVT-H031, JVT 8-е заседание, Женева, май 2003 г.
• Энрике Малвар и Гэри Салливан, "YCoCg-R: цветовое пространство с обратимостью RGB и низким динамическим диапазоном ". Группа экспертов по киноискусству и Группа экспертов по кодированию видео документ JVT-I014, заседание специальной группы JVT PExt: Тронхейм, Норвегия, июль 2003 г.
• Шиджун Сун "Преобразование остаточного цвета с использованием YCoCg-R ". Группа экспертов по киноискусству и Группа экспертов по кодированию видео документ JVT-L014, 12-я встреча JVT: Редмонд, Вашингтон, США, июль 2004 г.
• Ву-Шик Ким, Дмитрий Биринов и Дэ-Сон Чо, Хён Мун Ким (Мультимедийная лаборатория, Samsung AIT) ",Улучшения кодирования RGB в H.264 / MPEG-4 AVC FRExt ". Группа экспертов по кодированию видео документ VCEG-Z16, 26-й VCEG встреча: Пусан, Корея, апрель 2005 г.
• Энрике С. Малвар, Гэри Дж. Салливан и Шридхар Шринивасан "Обратимые преобразования цвета на основе подъема для сжатия изображений ", SPIE Приложения цифровой обработки изображений XXXI, Proc. SPIE, Сан-Диего, Калифорния, Vol. 7073, статья 7073-07, август 2008 г.
• П. Агаване и К. Р. Рао (Лаборатория обработки мультимедиа, Техасский университет в Арлингтоне ), "Реализация и оценка преобразования остаточного цвета для кодирования RGB без потерь 4: 4: 4 ". Международная конференция по последним достижениям в области коммуникационной техники, Хайдарабад, Индия, декабрь 2008 г.
• Тило Струтц, "Обратимые преобразования цвета без умножения и их автоматический выбор для сжатия данных изображения." IEEE Transactions по схемам и системам для видеотехнологий, Vol. 23, No. 7, pp. 1249–1259, июль 2013 г.
• Тило Струтц и Александр Лейпниц "Обратимые цветовые пространства без увеличения битовой глубины и их адаптивный выбор." Письма об обработке сигналов IEEE, Vol. 22, No. 9, pp. 1269–1273, сентябрь 2015 г.

Рекомендации