YUV-Farbmodell

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YUV-Farbmodell

Stichpunkte

Allgemein
	wobei die Chrominanz wiederum aus zwei Komponenten besteht
	Das YUV-Farbmodell verwendet zur Darstellung der Farbinformation zwei Komponenten
	auch Luminanz (englisch: luma) genannt
	und die Chrominanz oder Farbanteil (chroma)
	die Helligkeit
	Die Entwicklung des YUV-Farbmodells geht auf die Entwicklung des Farbfernsehens (PAL) zurÃ¼ck
	zusÃ¤tzlich zum Schwarz/WeiÃŸ-Signal die Farbinformation zu Ã¼bertragen
	wo nach Wegen gesucht wurde
	um eine AbwÃ¤rtskompatibilitÃ¤t mit alten Schwarz/WeiÃŸ-FernsehgerÃ¤ten zu erreichen ohne die zur verfÃ¼gung stehende Ãœbertragungsbandbreite erhÃ¶hen zu mÃ¼ssen
	Aus dem YUV-Farbmodell der analogen Fernsehtechnik wurde das YCbCr-Farbmodell entwickelt
	das bei den meisten Arten der digitalen Bild- und Videokompression eingesetzt wird
	FÃ¤lschlicherweise wird in jenem Bereich auch oft vom YUV-Farbmodell gesprochen
	obwohl eigentlich das YCbCr-Modell benutzt wird
	Dies sorgt oft fÃ¼r Verwirrung
	"Verbergen") 1 Grundprinzip 2 Einsatz bei analogem Farbfernsehen 3 Digitale Bildformate 3.1 Formeln zur Umrechnung zwischen RGB- und YUV-Format 3.2 YUV Abtastfrequenz fÃ¼r Luminanz und Chrominanz 4 Weblinks 4.1 Unterschied zwischen den verschiedenen Abtastraten 4.2 YUV 4:2:0 Streams 4.3 Open Source YUV Viewer [Bearbeiten]
	welches YIQ genannt wird. Inhaltsverzeichnis showTocToggle("Anzeigen"
	Die NTSC-Fernsehnorm benutzt ein anderes Farbmodell
Grundprinzip
	Die aus dem RGB-Farbraum bekannten Grundfarben sind die Grundbasis fÃ¼r die Berechnungen
	GrÃ¼n und Blau und enthÃ¤lt die Helligkeitsinformation. Y=R+G+B Die genaue Berechnung ist jedoch komplizierter
	Das Luminanzsignal
	auch Leuchtdichte-Signal ist die Summe der drei Grundfarben Rot
	da einige Aspekte des Farbensehens des menschlichen Auges berÃ¼cksichtigt werden mÃ¼ssen
	und dieses heller als Blau
	als Rot
	So wird Beispielsweise GrÃ¼n heller wahrgenommen
	Weiterhin wird bei einigen Systemen zunÃ¤chst eine Gammakorrektur der Grundfarben vorgenommen
	auch Farbdifferenzsignale enthalten die Farbinformation
	Die Crominanzsignale
	Sie entstehen aus der Differenz Blau minus Luminanz bzw
	U und V kÃ¶nnen spÃ¤ter wieder die einzelnen Farbanteile der Grundfarben berechnet werden: Y + U = Y + ( B - Y ) = Y - Y + B = B Y + V = Y + ( R - Y ) = Y - Y + R = R Y - B - R = ( R + G + B ) - B - R = G Weiterhin ergibt sich durch den Aufbau der Netzhaut des menschlichen Auges
	sodass viele auf dem YUV-Farbmodell aufbauende Formate eine Komprimierung der Chrominanz vornehmen
	um Bandbreite bei der Ãœbertragung einsparen zu kÃ¶nnen. [Bearbeiten]
	dass die Helligkeitsinformation in einer hÃ¶heren AuflÃ¶sung wahrgenommen wird als die Farbe
	Rot minus Luminanz. U=B-Y V=R-Y Aus den drei erzeugten Komponenten Y
Einsatz bei analogem Farbfernsehen
	man erhÃ¤lt ein R'G'B'-Signal
	Zur Berechnung des Luminanz-Signals werden die zugrundeliegenden RGB-Daten zunÃ¤chst mit dem Gamma-Wert des AusgabegerÃ¤tes verrechnet
	}615 cdot R - 0{
	um die Helligkeitsinformation zu bilden
	}299 cdot R + 0{
	}877 <math> Die beiden Chrominanz-Komponenten werden danach per Quadraturmodulation auf einen gemeinsamen FarbtrÃ¤ger moduliert
	}147 cdot R - 0{
	die als BAS-Signal auch bei alten Schwarz/WeiÃŸ-FernsehgerÃ¤ten funktioniert. Die PAL-Fernsehnorm verwendet folgende Berechnungsvorschrift nach ITU-601: <math>Y = + 0{
	wobei gegenÃ¼ber dem Luminanz-Signal eine geringere Bandbreite verwendet wird. [Bearbeiten]
	}100 cdot B<math> Dies entspricht den gewichteten (Farb-)Differenzen B-Y und R-Y: <math>U = (B - Y) cdot 0{
	}492 <math> <math>V = (R - Y) cdot 0{
	}289 cdot G + 0{
	}515 cdot G - 0{
	}436 cdot B<math> <math>V = + 0{
	Die drei Einzelkomponenten werden mit unterschiedlicher Gewichtung addiert
	}114 cdot B<math> Die Berechnung der Chrominanz-Komponenten erfolgt nun unter BerÃ¼cksichtigung dieser Gewichtungen: <math>U = - 0{
	}587 cdot G + 0{
Digitale Bildformate
	Die BildauflÃ¶sung ist standardisiert durch das Common Interchange Format (CIF). [Bearbeiten]
Formeln zur Umrechnung zwischen RGB- und YUV-Format
	benutzt 8 Bits fÃ¼r jeden einzelnen der roten
	Computer RGB oder auch "full-scale" RGB
	grÃ¼nen und blauen KanÃ¤le
	Schwarz erhÃ¤lt man somit aus R=G=B=0 und WeiÃŸ aus R=G=B=255
	Das 4:4:4 YUV Format benutzt 8 Bits fÃ¼r jeden der Y
	U und V KanÃ¤le
	Der U Kanal reicht von Blau bis Gelb und der V Kanal von Rot bis Gelb
	Weil Gelb aus Rot und GrÃ¼n besteht werden GrÃ¼n und Rot jeweils mehrfach und Blau nur einfach gesendet. Foreman YUV 4:2:0 a alle KanÃ¤le b 4:2:0 nur Y-Kanal c YU-Kanal d YV-Kanal Formeln fÃ¼r die Konvertierung von 8-Bit RGB zu YUV 4:4:4: <math>Y=mbox{round}(0{
	}256788cdot R+0{
	}071427cdot B)+128<math> In guter NÃ¤herung kann man auch folgende Formel verwenden: <math>Y=((66cdot R+129cdot G+25cdot B+128)>>8)+16<math> <math>U=((-38cdot R-74cdot G+112cdot B+128)>>8)+128<math> <math>V=((112cdot R-94cdot G-18cdot B+128)>>8)+128<math> Die RÃ¼ckkonvertierung von YUV 4:4:4 zu 8-Bit RGB lÃ¤ÃŸt sich wie folgt ableiten
	}439216cdot B)+128<math> <math>V=mbox{round}(0{
	}097906cdot B)+16<math> <math>U=mbox{round}(-0{
	}367788cdot G-0{
	}148223cdot R-0{
	}504129cdot G+0{
	}290993cdot G+0{
	}439216cdot R-0{
	}164383cdot C+1{
	dass nur Werte aus dem Bereich von 0 bis 255 vorkommen dÃ¼rfen
	Dabei wird zunÃ¤chst eine Vereinfachung vorgenommen: <math>C = Y - 16qquadqquad D = U - 128qquadqquad E = V - 128<math> Durch Umformung gewinnt man: <math>R=mbox{clip}(mbox{round}(1{
	}596027cdot E))<math> <math>G=mbox{clip}(mbox{round}(1{
	}812968 cdot E)))<math> <math>B=mbox{clip}(mbox{round}(1{
	}164383cdot C+2{
	}164383cdot C-(0.391762cdot D)-(0{
	}017232cdot D))<math> Wobei clip() bedeutet
	Negative Werte werden zu 0 und Werte grÃ¶ÃŸer als 255 zu 255
	Wieder kann die Konvertierung mit guter NÃ¤herung vereinfacht werden: <math>R=mbox{clip}((298cdot C+409cdot E+128)>>8)<math> <math>G=mbox{clip}((298cdot C-100cdot D-208cdot E+128)>>8)<math> <math>B=mbox{clip}((298cdot C+516cdot D+128)>>8)<math> [Bearbeiten]
YUV Abtastfrequenz fÃ¼r Luminanz und Chrominanz
	Einer der groÃŸen Vorteile von YUV ist
	ohne dass es zu einer spÃ¼rbaren Verringerung der zu gewÃ¤hrleistenden QualitÃ¤t kommt (Chroma-Subsampling). YUV 4:4:4 Chrominanz-AuflÃ¶sung identisch zur Luminanz-Aufloesung YUV 4:2:2 Chrominanz-AuflÃ¶sung horizontal halbiert YUV 4:2:0 Chrominanz-AuflÃ¶sung horizontal und vertikal halbiert YUV 4:1:1 Chrominanz-AuflÃ¶sung horizontal geviertelt und vertikal unveraendert Es gibt weiterhin noch Unterschiede Ã¼ber das Zentrum der Chrominanzwerte
	dass die Abtastrate der Chrominanz KanÃ¤le niedriger als die des Y Kanals sein kann
	Diese kÃ¶nnen zentriert oder nicht zentriert sein: Beispiel fÃ¼r YUV 4:2:0 Y Y Y Y U U Y Y Y Y oder Y Y Y Y U U Y Y Y Y Zur Beschreibung wird eine so genannte A:B:C Notation verwendet
	Sie gibt wieder wie oft U und V im Vergleich zu Y abgetastet werden. YUV 4:4:4 YUV 4:2:2 YUV 4:2:0 YUV 4:2:0 MPEG-2 Abtastpositionen [Bearbeiten]
Weblinks
	[Bearbeiten]
Unterschied zwischen den verschiedenen Abtastraten
	4:4:4 vs 4:2:2 vs 4:2:0 vs 4:1:1 (http://www.mediaprofis.net/knowhow-21.html) Digitale Bandformate im Ãœberblick (http://www.mediaprofis.net/knowhow-10.html) [Bearbeiten]
YUV 4:2:0 Streams
	CIF (http://trace.eas.asu.edu/yuv/cif.html) QCIF (http://trace.eas.asu.edu/yuv/qcif.html) [Bearbeiten]
Open Source YUV Viewer
	HSV-Farbraum
	CMYK-Farbmodell en:YUV fr:YUV nl:YUV
	A Java (with Java Native Interface (JNI)) YUV 4:2:0 Viewer (https://yuvviewer.dev.java.net/) License: GNU General Public License (GPL) Siehe auch: RGB-Farbraum

Dieser Artikel basiert auf dem Artikel YUV-Farbmodell aus der freien Enzyklopädie wikipedia und steht unter der GNU Lizenz für freie Dokumentation. In der wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.

Dillingen/ Saar YUV Nektar Zweiter Schlesischer Krieg Dillingen Glatisant Reiter

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YUV 4:2:0 Streams

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