Färgkodning i digital-TV

Den här artikeln behöver fler eller bättre källhänvisningar för att kunna verifieras. Motivering: Den enda källan är gammal och artikeln bör kollas med hjälp av nyare källor för att säkra aktualiteten (2016-08) Åtgärda genom att lägga till pålitliga källor (gärna som fotnoter). Uppgifter utan källhänvisning kan ifrågasättas och tas bort utan att det behöver diskuteras på diskussionssidan.

Färgkodning i digital-TV har som mål att digitalt överföra färginformation för videobild. Det finns ett antal kodningsstandarder, varav vissa (alla?) följer nedan.

I RGB-systemet byggs bilden upp av punkter där man anger styrkan av (R) röd, (G) grön och (B) blå färgkomponent. RGB används mest för datorgrafik och för bildgenerering i digitala bildskärmar så som LCD- och plasmaskärmar.

YUV-kodning används inom PAL, NTSC och SECAM-systemen. Y luminans anger bildpunktens ljusstyrka (motsvarar svart/vit bild). U och V är färginformation som kan räknas ut med en formel ur motsvarande RGB-värde. 8-bitars värden används

Y = 0,299*R + 0,587*G + 0,114*B
U = -0,147*R - 0,289*G + 0,436*B = 0,492*(B-Y)
V = 0,615*R - 0,515*G - 0,100*B = 0,877*(R-Y)

där R, G och B är värden mellan 0 och 255. U är således begränsad till intervallet -112 t.o.m. +112 medan V ligger mellan -157 och +157.

YIQ är en optionell variant av YUV för NTSC-kompositsignal. 8-bitars värden används

Y = 0,299*R + 0,587*G + 0,114*B
I = V*cos(33o) - U*sin(33o)
Q = V*sin(33o) + U*cos(33o)

där U och V värden är enligt YUV-definitionen ovan.

YCbCr utvecklades som en del i standarden ITU-R BT.601 och finns bland annat för standardupplösning (SDTV) och för högupplösande tv-bilder (HDTV).

YCbCr för standardupplöst TV.

Y = 0,299*R + 0,587*G + 0,114*B
Cb = -0,172*R - 0,339*G + 0,511*B + 128
Cr = 0,511*R - 0,428*G - 0,083*B + 128

där R, G och B är 8-bitarsvärden mellan 16 och 235 (värden 0-16 och 236-255 får förekomma, men då ser formlerna annorlunda ut^[1]).

YCbCr för högupplöst TV.

Y = 0,213*R + 0,715*G + 0,072*B
Cb = -0,117*R - 0,394*G + 0,511*B + 128
Cr = 0,511*R - 0,464*G - 0,047*B + 128

där R, G och B 8-bitarsvärden mellan 16 och 235 (värden 0-16 och 236-255 får förekomma, men då ser formlerna annorlunda ut ^[1])

Med denna kodning kommer varje bildpunkt ha ett Y-, Cb- och Cr-värde. Det vill säga varje bildpunkt behöver 3 st 8-bitars värden. Kodningen används för högsta bildkvalitet.

linje 1: x-x-x-x-x-x
linje 2: x-x-x-x-x-x
linje 3: x-x-x-x-x-x
linje 4: x-x-x-x-x-x

där "x" motsvarar ett vektorvärde (Y,Cb,Cr).

Med denna kodning sparar man bandbredd genom att bara ha färginformation (Cb och Cr) för varannan bildpunkt. Det vill säga man behöver bara 2 st 8-bitars tal per bildpunkt (1 Y + 1/2 Cb + 1/2 Cr). Kodningen används i studiosammanhang.

linje 1: x-o-x-o-x-o
linje 2: x-o-x-o-x-o
linje 3: x-o-x-o-x-o
linje 4: x-o-x-o-x-o

där "x" motsvarar ett vektorvärde (Y,Cb,Cr) och "o" har enbart luminansvärde (Y).

Med denna kodning används i H.621 och H.263 en färguppgift för fyra närliggande punkter, två från en udda och två från en jämn bildlinje. I MPEG-2 (till exempel Dvd och DVB) och MPEG-4 används också i snitt en färginformation (Cb och Cr) per fyra bildbunkter, men med något annorlunda sätt att interpolera färg för varje bildpunkt. Per bildpunkt kommer man behöva 1,5 st 8-bitars värden per bildpunkt ( (4 st Y + 1 st Cb + 1 st Cr)/4 ).

linje 1: o-o-o-o-o-o
         Z   Z   Z 
linje 2: o-o-o-o-o-o
         
linje 3: o-o-o-o-o-o
         Z   Z   Z
linje 4: o-o-o-o-o-o

MPEG-2/4: 

där "Z" motsvarar ett vektorvärde (Cb,Cr) och "o" har enbart luminansvärde (Y).

linje 1: o-o-o-o-o-o
          Z   Z   Z 
linje 2: o-o-o-o-o-o
         
linje 3: o-o-o-o-o-o
          Z   Z   Z
linje 4: o-o-o-o-o-o

H.261/H.263: 

där "Z" motsvarar ett vektorvärde (Cb,Cr) och "o" har enbart luminansvärde (Y).

Med denna kodning använder man en färginformation (Cb och Cr) för fyra horisontella bildpunkter på en bildlinje. Med andra ord behöver man 1,5 st 8-bitars värden per bildpunkt.

linje 1: x-o-o-o-x-o-o-o-
linje 2: x-o-o-o-x-o-o-o-
linje 3: x-o-o-o-x-o-o-o-
linje 4: x-o-o-o-x-o-o-o-

där "x" motsvarar ett vektorvärde (Y,Cb,Cr) och "o" har enbart luminansvärde (Y).