YCbCr

YCbCr est une manière de représenter l'espace colorimétrique en vidéo, issue essentiellement des problèmes de transmission hertzienne. Une image captée par n'importe quel appareil est la somme des couleurs qui la composent, que le résultat soit en couleur ou en noir et blanc. Ainsi, même dans une image en noir et blanc, le signal Y, en l'occurrence l'information de luminance, a été créé par la somme du rouge, du bleu et du vert. On envoie Y, le signal de luminance (noir et blanc), plus deux informations de chrominance, Cb (le bleu moins Y) et Cr (le rouge moins Y). Le récepteur peut recréer le vert et reproduire une image couleur. En effet, si on a Y (rouge+vert+bleu) et Cb (Y-bleu) et Cr (Y-rouge), on peut mathématiquement recréer le vert en utilisant l'équation: Y = 0,3R + 0,6V + 0,1B

Utilisation

Pour la télévision

Ce système de transmission et de codage de la couleur pour la télévision a été nécessaire pour plusieurs raisons :

Assurer une restitution de la couleur plus fiable. Le signal Y, bien que noir et blanc, contient en effet toutes les infos pour les trois couleurs, et Cb et Cr étant des différences par rapport à Y, une valeur de soustraction erronée entre Y et Cr ou Cb (en cas de problème de transmission) permet de rectifier plus aisément le tir.
Permettre la double compatibilité descendante, c'est-à-dire permettre à une télé noir et blanc de décoder un signal de télé couleur, ou plutôt de rajouter des infos de couleur dans le signal noir et blanc sans que cela ne perturbe l'ancien matériel, les nouvelles infos étant placées dans des fréquences plus élevées.
Dissocier l'information en noir et blanc de l'information en couleurs afin de diminuer la définition de la couleur seule, tout en restant en deçà de la perception visuelle humaine (rapport entre cônes et batonnets).

La notation YCbCr fait référence au transport de la composante vidéo en format numérique, contrairement à la notation YPbPr ou YDbDr.

En informatique

Le système YCbCr est utilisé pour les images JPEG. Ce modèle colorimétrique permet en effet de réduire la taille d'une image. Cette réduction se base sur la constatation suivante : l'œil humain est plus sensible à la luminance qu'à la chrominance. Il est par conséquent possible de dégrader la chrominance d'une image tout en gardant une bonne qualité.

Formules de calcul

Conversion RVB/YCbCr

Pour calculer les valeurs des composantes YCbCr d'une image^[1] à partir des composantes RVB (ou RGB) (qui varient de 0 à 255), on utilise les formules suivantes :

$Y=0,299\cdot R+0,587\cdot G+0,114\cdot B$

$Cb=-0,1687\cdot R-0,3313\cdot G+0,5\cdot B+128$

$Cr=0,5\cdot R-0,4187\cdot G-0,0813\cdot B+128$

L'ajout de 128 à Cb et Cr permet d'obtenir des octets dont les valeurs varient entre 0 et 255 La conversion inverse se fait ainsi (les valeurs obtenues varient encore entre 0 et 255) :

$R=Y+1,402\cdot (Cr-128)$

$G=Y-0,34414\cdot (Cb-128)-0,71414\cdot (Cr-128)$

$B=Y+1,772\cdot (Cb-128)$

Standard CCIR 601

Dans le standard CCIR^[2] 601 des composantes vidéo de la télévision, on fait varier Y de 16 à 235, et Cr et Cb de 128 à 240. Les formules de conversion sont alors (toutes les variables en minuscules variant de 0 à 1, les variables en majuscules étant des octets entre 0 et 255) :

{\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}}

La conversion en octet se fait comme suit :

{\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}}

ou plus simplement :

{\begin{aligned}(Y,C_{B},C_{R})&=&(16,128,128)+(219\cdot y,224\cdot p_{b},224\cdot p_{r})\\\end{aligned}}

Voir aussi

Notes et références

↑ standard JPEG, p.4
↑ Standard de l'Union Internationale des Telécommunications, p.80-90

[1] standard JPEG, p.4

[2] Standard de l'Union Internationale des Telécommunications, p.80-90

[1]

[2]