YCoCg - YCoCg - Wikipedia

The YCoCg barevný model, známý také jako YCgCo barevný model, je barevný prostor vytvořený jednoduchou transformací přidruženého RGB barevný prostor do a luma hodnota (označená jako Y) a dvě sytost volané hodnoty chrominanční zelená (Cg) a chrominanční oranžová (Co). Je podporován v designech komprese videa a obrázků, jako je H.264 / MPEG-4 AVC, HEVC, VVC, JPEG XR, a Dirac.^[1] Je to jednoduché vypočítat, má to dobré zisk transformace kódování a lze jej bezztrátově převést do az RGB s menším počtem bitů, než je potřeba u jiných barevných modelů. Oboustranně zmenšená verze s ještě nižší úrovní bitová hloubka, YCoCg-R, je také podporován ve většině těchto návrhů a používá se také v Zobrazit kompresi streamu. Úplnější definice s proměnnými bitovými hloubkami hodnot Y a chrominancí je uvedena v ITU-T H.273.

Původní obrázek nahoře a znázornění jednotlivých složek Y, chrominanční zelená Cg a chrominanční oranžová Co.

Historie a pojmenování

Nejstarší dokumenty (kolem roku 2003) označovaly tento barevný model jako YCoCg. Poprvé byl přijat v mezinárodním standardu v H.264 / AVC (v jeho druhém vydání projektu profesionálních rozšíření), který byl primárně navržen pro použití YCbCr barevný model. Když bylo přijato, bylo poznamenáno, že složka Co nesla odchylku směrem k červené a byla tedy více podobná Cr než Cb, takže přiřazení signálu a pojmenování bylo přepnuto do standardu, což vedlo k alternativnímu názvu YCgCo (YCgCo se používá v ITU-T H.273).

Vlastnosti

Výhody barevného modelu YCoCg oproti YCbCr barevné modely jsou jednodušší a rychlejší výpočet, lepší dekorelace barevných rovin pro zlepšení kompresního výkonu a naprosto bezztrátovou invertibilitu.^[2][3]

Konverze s barevným modelem RGB

Tři hodnoty barevného modelu YCoCg se počítají takto ze tří barevných hodnot barevného modelu RGB:

${ displaystyle { begin {bmatrix} Y Co Cg end {bmatrix}} = { begin {bmatrix} { frac {1} {4}} & { frac {1} {2}} & { frac {1} {4}} { frac {1} {2}} & 0 & - { frac {1} {2}} - { frac {1} {4}} & { frac {1} {2}} & - { frac {1} {4}} end {bmatrix}} cdot { begin {bmatrix} R G B end {bmatrix}}}$

Hodnoty Y se pohybují v rozmezí od 0 do 1, zatímco Co a Cg se pohybují v rozmezí -0,5 až 0,5, jak je typické u barevných modelů „YCC“, jako je YCbCr. Například čistá červená barva je v systému RGB vyjádřena jako (1, 0, 0) a v systému YCoCg jako (1/4, 1/2, −1/4).^[2][3] Vzhledem k tomu, že koeficienty transformační matice jsou jednoduché binární zlomky, je snazší vypočítat než jiné transformace YCC. Pro signály RGB s bitovou hloubkou n, buď budou výsledné signály zaokrouhleny na n kousky nebo by obvykle byly n+2 bity při zpracování dat v této formě (ačkoli n+1 bitů by stačilo pro Co).

Inverzní matice převádí z barevného modelu YCoCg zpět na barevný model RGB:

${ displaystyle { begin {bmatrix} R G B end {bmatrix}} = { begin {bmatrix} 1 & 1 & -1 1 & 0 & 1 1 & -1 & -1 end {bmatrix}} cdot { begin {bmatrix} Y Co Cg end {bmatrix}}}$

Chcete-li provést inverzní převod, je nutné provést pouze dva sčítání a dvě odčítání bez skutečných koeficientů implementací jako:

tmp = Y   - Cg;R   = tmp + Spol;G   = Y   + Cg;B   = tmp - Spol;

Varianta YCoCg-R založená na zvedání

Škálovanou verzi transformace, někdy nazývanou YCoCg-R (kde „-R“ označuje reverzibilitu), lze efektivně implementovat se sníženou bitovou hloubkou. Škálovaná verze používá a zvedací schéma aby to bylo přesně invertovatelné při minimalizaci bitové hloubky tří barevných složek. Pro signály RGB s bitovou hloubkou n, bitová hloubka signálu Y při použití YCoCg-R bude n a bitová hloubka Co a Cg bude n+1, na rozdíl od běžného YCoCg, který by potřeboval n+2 bity pro Y a Cg a n+1 bity pro společnost Co.

Zde jsou možné hodnoty pro Y stále v [0, 1], zatímco možné hodnoty pro Co a Cg jsou nyní v [-1, 1].

Konverze z RGB na YCoCg-R je:

Spol  = R - B;tmp = B + Spol/2;Cg  = G - tmp;Y   = tmp + Cg/2;

Konverze z YCoCg-R na RGB je pak:

tmp = Y - Cg/2;G   = Cg + tmp;B   = tmp - Spol/2;R   = B + Spol;

Zvýšení efektivity

Rozšíření pro kódování obsahu obrazovky HEVC standard a VVC Standardně zahrnuje adaptivní barevnou transformaci v procesu zbytkového kódování, která odpovídá přepínání kódování videa RGB do domény YCoCg-R.

Použití barevného prostoru YCoCg ke kódování videa RGB HEVC kódování obsahu obrazovky našlo velké zisky kódování pro ztrátové video, ale minimální zisky při použití YCoCg-R k bezztrátovému kódování videa.^[4]

Literatura

• Henrique Malvar a Gary Sullivan, "Dopad profesionálních rozšíření na transformaci, změnu měřítka a barevný prostor ". Skupina odborníků na pohyblivý obraz a Skupina odborníků na kódování videa dokument JVT-H031, JVT 8. setkání, Ženeva, květen 2003.
• Henrique Malvar a Gary Sullivan, "YCoCg-R: Barevný prostor s reverzibilitou RGB a nízkým dynamickým rozsahem ". Skupina odborníků na pohyblivý obraz a Skupina odborníků na kódování videa dokument JVT-I014, JVT PExt Ad Hoc Group Meeting: Trondheim, Norsko, červenec 2003.
• Shijun Sun, "Transformace zbytkové barvy pomocí YCoCg-R ". Skupina odborníků na pohyblivý obraz a Skupina odborníků na kódování videa dokument JVT-L014, 12. zasedání JVT: Redmond, Washington, USA, červenec 2004.
• Woo-Shik Kim, Dmitrij Birinov a Dae-Sung Cho, Hyun Mun Kim (Multimedia Lab, Samsung AIT), "Vylepšení kódování RGB v H.264 / MPEG-4 AVC FRExt ". Skupina odborníků na kódování videa dokument VCEG-Z16, 26. den VCEG setkání: Busan, Korea, duben 2005.
• Henrique S. Malvar, Gary J. Sullivan a Sridhar Srinivasan, “Zdvižné reverzibilní barevné transformace pro kompresi obrazu ", SPIE Aplikace digitálního zpracování obrazu XXXI, Proc. SPIE, San Diego, Kalifornie, sv. 7073, papír 7073-07, srpen 2008.
• P. Agawane a K. R. Rao (Multimedia Processing Lab, University of Texas v Arlingtonu ), "Implementace a vyhodnocení zbytkové barevné transformace pro 4: 4: 4 bezztrátové RGB kódování Mezinárodní konference o posledních pokrokech v oblasti komunikačního inženýrství, Hyderabad, Indie, prosinec 2008.
• Tilo Strutz, “Multiplikátorové reverzibilní barevné transformace a jejich automatický výběr pro kompresi obrazových dat." Transakce IEEE na obvodech a systémech pro videotechniku, Sv. 23, č. 7, s. 1249–1259, červenec 2013.
• Tilo Strutz a Alexander Leipnitz, “Reverzibilní barevné prostory bez zvýšené bitové hloubky a jejich adaptivního výběru." Dopisy pro zpracování signálu IEEE, Sv. 22, č. 9, s. 1269–1273, září 2015.

Reference