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Beispiel: Farbnormen für Fernsehbilder
Mithilfe der Funktionen rgb_to_yiq, rgb_to_ycbcr, yiq_to_rgb und ycbcr_to_rgb können Sie die Bildfarben bearbeiten.
Diese Funktionen verarbeiten Farbmatrizen einer Repräsentationsform als Argumente und sie geben die äquivalenten Farbmatrizen der jeweils anderen Repräsentationsform zurück.
Die meisten mit Computern erzeugten Farbbilder liegen im RGB-Format vor, in dem jedes Pixel durch drei Zahlen repräsentiert wird: Werte für die Intensität der Farben Rot, Grün und Blau, die zusammen genommen die Farbe eines Pixels ergeben. Allerdings wird das Format RGB nicht vom Farbfernsehen verwendet. Hier gibt es verschiedene Farbdarstellungsstandards, bei denen ein Luminanz- oder Helligkeitswert (Symbol Y) beim Schwarz-Weiß-Fernsehen und zwei Chrominanz- bzw. Farbwerte verwendet werden.
Das menschliche Auge kann räumliche Farbvariationen nicht so gut erkennen wie Helligkeitsschwankungen. Statt RGB zu verwenden, ist es daher sinnvoller, einen Kanal für die Helligkeit (luma) und zwei weitere Kanäle für die Farbinformationen zu verwenden. Um die Bilder zu komprimieren, können wir die Farbinformationen einfach durch Sampling reduzieren, ohne die Wahrnehmungsqualität stark zu beeinträchtigen. Es können verschiedene Arten von Kanälen verwendet werden. Gängig sind unter Anderem YIQ und YU, wobei Y für Luma (wahrgenommene Luminanz) und IQ bzw. UV für die Chroma-Kanäle stehen(Farb-/Luminanzinformationen, die durch Sampling-Techniken reduziert werden können). Sowohl digitale als auch analoge Standardvideogeräte verwenden diese Art der Komprimierung.
Weitere Informationen zur Verwendung dieses Beispiels finden Sie unter Bildverarbeitungsbeispiele.
RGB-Transformation nach YIQ
In Nordamerika hat das National Television System Committee (NTSC) einen Standard definiert, der unter der Bezeichnung YIQ bekannt ist und eine lineare Transformation von RGB darstellt:
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Sie können die Werte von RGB_in und YIQ_in anpassen und die äquivalenten YIQ- bzw. RGB-Ausgabewerte ermitteln. Normalerweise können Sie die berechneten RGB-Werte zur nächsten Ganzzahl runden.
rgb_to_yiq und yiq_to_rgb
Verwenden Sie diese Funktionen, um RGB-Bildmatrizen in YIQ und umgekehrt YIQ in RGB-Bildmatrizen zu transformieren.
1. Lesen Sie ein RGB-Bild ein.
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(planet_ppm.bmp)
2. Konvertieren Sie ein RGB-Bild in das YIQ-Format und wieder zurück in das RGB-Format und überprüfen Sie dann, ob das resultierende Bild mit dem Originalbild identisch ist.
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(planet_yiq_rgb.bmp)
Standard für digitales Fernsehen CCIR 601
Gemäß dem Standard CCIR 601 werden Bilder im YCbCr-Format gespeichert. Dieses Format ist eine lineare Transformation von RGB mit einem einheitlichen Ausgabebereich.
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Sie können die oben beschriebenen RGB_in- und YCbCr_in-Werte anpassen und die äquivalenten YCbCr- und RGB-Ausgabewerte ermitteln. Normalerweise werden die YCbCr- und RGB-Werte zur nächsten Ganzzahl gerundet.
RGB-Werte liegen im Bereich zwischen 0 und 255. Y-Werte liegen im Bereich zwischen 16 und 23 und Cb- und Cr-Werte liege im Bereich zwischen 16 und 240 (die Extreme des Bereichs werden zu anderen Zwecken im Signal verwendet).
rgb_to_ycbcr und ycbcr_to_rgb
Transformieren Sie RGB-Bildmatrizen mithilfe dieser Funktionen in das YCbCr-Format und umgekehrt.
Wandeln Sie das Origial-RGB-Bild in das YCbCr-Format um und überprüfen Sie, ob das resultierende Bild mit dem Original identisch ist.
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(planet_rgb_ycbcr.bmp)
(planet_ycbcr_rgb.bmp)