ビデオ信号系

YVU（YCbCrともいう）表色系は、テレビ放送の映像信号で使用されている色空間です。

ちなみに、世界中で使われているテレビ方式は、NTSC（National Television System Committee）、SECAM（SEquential Couleur A Memoire）、PAL（Phase Alternation by Line system）、HDTV（High Definition TeleVision）等があります。日本の現行のNTSCの規格は、SMPTE（Society of Motion Picture and Television Engineers：米国映画テレビ技術者協会）で定められたものが主に使われています。

Yは輝度コンポーネント(明るさ)を表わします。また、UとVはクロミナンス(色差)コンポーネントです。

ＹについてはCIE1931XYZに基づいて求め、UとVはそれぞれB(青)とR(赤)からYを引き係数を掛けることによって算出します。例えば、NTSCのビデオ信号では、

輝度(Y) = 0.299R+0.587G+0.114B　［CIE1931XYZ（ccir601-1 標準の光C）のY］
青色差(Cb) = 0.564(B-Y)
赤色差(Cr) = 0.713(R-Y)

という計算式が使われています。ではなぜRGBではなくYUV表色系を使うかというと、人間の目は形は見えても色の判別は曖昧であることを利用して画像を圧縮する為なのです。輝度信号のモノクロ像があれば、色差信号（Cb、Cr）はY信号よりも情報量を減らして解像度を落としても、逆の演算で元のRGB信号に戻したときにも、画質が劣化したように感じないという仕組みです。これはJPEGやMPEGなどでも使われている画像圧縮を行う為のアルゴリズムで、周波数分解(DCT変換)といいます。

Y輝度明暗の度合い
Cb色差どれくらい青いか[緑→青]
Cr色差どれくらい赤いか[緑→赤]

NTSCのコンポジット信号で使われているYIQ表色系は、色彩の中でも判別が容易な帯域と難しいところがあることに着目して、これらを分離するのに使われています。こうしておけば判別が容易な色のI信号のみ搬送波の周波数を高くして情報量を多くすることでより解像度が上がるという訳です。

Y輝度信号明暗の度合い
I間隔信号[橙→水] In phase signal
Q対角信号[黄→紫] Quadrature signal

映像信号の基礎的なことはコチラで。

Space Name

Meaning

Use
YUV (YCbCr) Lumina (Y), U axis blue component, V axis red component NTSC,PAL Television
YCbCr Lumina (Y), Color Difference Blue, Color Difference Red MPEG + JPEG
YPbPr Lumina (Y), lumina Difference Blue, lumina Difference Red HD Television
YDbDr Lumina (Y), lumina Difference Blue, lumina Difference Red SECAM Television
YIQ Lumina (Y), I/n phase, Q/uadrature (M) NTSC Television 


    Y  = + 0.299R + 0.587G + 0.114B
    U  = + 0.492(B - Y) = - 0.147R - 0.289G + 0.436B
    V  = + 0.877(R - Y) = + 0.615R - 0.515G - 0.100B

    Y  = 0.299R + 0.587G + 0.114B
    Cb = 0.564(B - Y) + 0.5 = -0.168736R - 0.331264G + 0.500000B + 0.5
    Cr = 0.713(R - Y) + 0.5 =  0.500000R - 0.418688G - 0.081312B + 0.5

    Y'  = 0.2122R + 0.7013G + 0.0865B
    Pb  = 0.5389(B - Y) = - 0.1162R - 0.3838G + 0.5000B
    Pr  = 0.6350(R - Y) =   0.5000R - 0.4451G - 0.0549B

    Y  =  0.299R + 0.587G + 0.114B
    Db =  1.505(B - Y) = - 0.450R - 0.883G + 1.333B
    Dr = -1.902(R - Y) = - 1.333R + 1.116G + 0.217B

    Y  = 0.299R + 0.587G + 0.114B
    I  = 0.735514(R - Y) - 0.267962(B - Y) = 0.595716R - 0.274453G - 0.321263B
    Q  = 0.477648(R - Y) + 0.412626(B - Y) = 0.211456R - 0.522591G + 0.311135B




    YUV  NTSC,PAL Television, MPEG JPEG
    RGB -> YUV		| YUV -> RGB
    Y =  0.299R+0.587G+0.114B	| R = Y       +1.402V
    U = -0.169R-0.331G+0.500B	| G = Y-0.344U-0.714V
    V =  0.500R-0.419G-0.081B	| B = Y+1.772U

    www.FOURCC.org - Video Codecs and Pixel Formats
　　YCbCr NTSC(ITU-R BT.601) 
    RGB -> YCbCr			| YCbCr -> RGB
    Y  =  0.257R+0.504G+0.098B+16	| R = 1.164(Y-16)              +1.596(Cr-128)
    Cb = -0.148R-0.291G+0.439B+128	| G = 1.164(Y-16)-0.391(Cb-128)-0.813(Cr-128)
    Cr =  0.439R-0.368G-0.071B+128	| B = 1.164(Y-16)+2.018(Cb-128)

    YPbPr  HDTV (SMPTE-240M)  
    RGB -> YPbPr			| YPbPr -> RGB
    Y  = 0.2122R+0.7013G+0.0865*B	| R = Y         +1.5756Pr
    Pb =-0.1162R-0.3838G+0.5000*B	| G = Y-0.2253Pb+0.5000Pr
    Pr = 0.5000R-0.4451G-0.0549*B	| B = Y+1.8270Pb

    YIQ  NTSC(Composite).
    RGB -> YIQ			| YIQ -> RGB
    Y =  0.299R+0.587G+0.114B	| R = Y+0.956I+0.621Q
    I =  0.596R-0.274G-0.322B	| G = Y-0.272I-0.647Q
    Q =  0.212R-0.523G+0.311B	| B = Y-1.105I+1.702Q

    YUV -> YIQ			| YIQ -> YUV
    Y = Y 			| Y = Y 
    I = -0.2676U+0.7361V		| U = -1.1270I+1.8050Q
    Q =  0.3869U+0.4596V		| V =  0.9489I+0.6561Q
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