YIQ-Farbraum – HiSoUR Kunst Kultur Ausstellung

YIQ ist der Farbraum, der von dem NTSC-Farbfernsehsystem verwendet wird, das hauptsächlich in Nord- und Mittelamerika und Japan verwendet wird. I steht für In-Phase, während Q für Quadratur steht und sich auf die Komponenten bezieht, die bei der Quadraturamplitudenmodulation verwendet werden. Einige Formen von NTSC verwenden jetzt den YUV-Farbraum, der auch von anderen Systemen wie PAL verwendet wird.

Die Y-Komponente stellt die Luminanzinformation dar und ist die einzige Komponente, die von Schwarz-Weiß-Fernsehempfängern verwendet wird. I und Q repräsentieren die Chrominanzinformation. In YUV können die U- und V-Komponenten als X- und Y-Koordinaten innerhalb des Farbraums betrachtet werden. I und Q können als ein zweites Achsenpaar auf dem gleichen Graphen, um 33 ° gedreht, betrachtet werden; Daher stellen IQ und UV verschiedene Koordinatensysteme auf derselben Ebene dar.

Das YIQ-System soll die menschlichen Farbreaktionseigenschaften ausnutzen. Das Auge ist empfindlicher gegenüber Veränderungen im orange-blauen (I) Bereich als im violett-grünen Bereich (Q) – daher wird für Q weniger Bandbreite benötigt als für I. Broadcast NTSC Grenzen I bis 1,3 MHz und Q bis 0,4 MHz . I und Q sind frequenzverschachtelt in das 4 MHz Y-Signal, das die Bandbreite des Gesamtsignals auf 4,2 MHz hält. Da U und V in YUV-Systemen beide Informationen im orange-blauen Bereich enthalten, müssen beide Komponenten die gleiche Bandbreite wie I erhalten, um eine ähnliche Farbtreue zu erzielen.

Sehr wenige Fernsehgeräte führen aufgrund der hohen Kosten einer solchen Implementierung eine echte I- und Q-Dekodierung durch. Verglichen mit der billigeren RY- und BY-Decodierung, die nur einen Filter erfordert, benötigen I und Q jeweils einen anderen Filter, um die Bandbreitenunterschiede zwischen I und Q zu erfüllen. Diese Bandbreitenunterschiede erfordern auch, dass der ‚I‘-Filter eine Zeitverzögerung zur Anpassung an die längere Verzögerung des Q-Filters. Das Rockwell Modular Digital Radio (MDR) war ein I- und Q-Dekodierungsset, das 1997 im Frame-at-Time-Modus mit einem PC oder in Echtzeit mit dem Fast IQ Processor (FIQP) betrieben werden konnte. Einige RCA „Colortrak“ Home-TV-Receiver von circa 1985 verwendeten nicht nur die I / Q-Dekodierung, sondern bewarben auch ihre Vorteile zusammen mit ihren Kammfilter-Vorteilen als vollständige „100-Prozent-Verarbeitung“, um mehr von dem originalen Farbbildinhalt zu liefern. Zuvor verwendeten mehr als eine Marke von Farb-TV (RCA, Arvin) I / Q-Decodierung im Modelljahr 1954 oder 1955 auf Modellen mit Bildschirmen von etwa 13 Zoll (diagonal gemessen). Der ursprüngliche Adventprojektionsfernseher verwendete die I / Q-Decodierung. Um 1990 hat mindestens ein Hersteller (Ikegami) von professionellen Studiobildschirmen die I / Q-Dekodierung angekündigt.

Bildverarbeitung
Die YIQ-Darstellung wird manchmal bei Farbbildverarbeitungstransformationen verwendet. Zum Beispiel würde das Anwenden einer Histogrammentzerrung direkt auf die Kanäle in einem RGB-Bild die Farbbalance des Bildes verändern. Stattdessen wird die Histogrammentzerrung auf den Y-Kanal der YIQ- oder YUV-Darstellung des Bildes angewendet, wodurch nur die Helligkeitspegel des Bildes normalisiert werden.

Formeln
Diese Formeln entsprechen ungefähr der Konvertierung zwischen dem RGB-Farbraum und YIQ für eine Nicht-FCC-Version von NTSC.

Voraussetzungen
Die folgenden Formeln nehmen an:

$R, G, B, Y \ in \ links [0,1 \ rechts], \ quad I \ in \ links [-0.5957,0.5957 \ right], \ quad Q \ in \ links [-0.5226,0.5226 \ right]$
Von RGB zu YIQ
$\ begin {bmatrix} Y \\ Ich \\ Q \ end {bmatrix} = \ begin {bmatrix} 0.299 & 0.587 & 0.114 \\ 0.596 & -0.274 & -0.322 \\ 0.211 & -0.523 & 0.312 \ end {bmatrix} \ begin {bmatrix} R \\ G \\ B \ end {bmatrix}$
Von YIQ zu RGB
$\ begin {bmatrix} R \\ G \\ B \ end {bmatrix} = \ begin {bmatrix} 1 & 0.956 & 0.621 \\ 1 & -0.272 & -0.647 \\ 1 & -1.106 & 1.703 \ end {bmatrix} \ begin {bmatrix} Y \\ Ich \\ Q \ end {bmatrix}$
Beachten Sie, dass die obere Reihe identisch mit der des YUV-Farbraums ist

${\ begin {bmatrix} R \\ G \\ B \ end {bmatrix}} = {\ begin {bmatrix} 1 \\ 1 \\ 1 \ end {bmatrix}} deutet an {\ begin {bmatrix} Y \ I \\ Q \ end {bmatrix}} = {\ begin {bmatrix} 1 \\ 0 \\ 0 \ end {bmatrix}}$
FCC NTSC Standard
Der NTSC-Standard, der in den FCC-Regeln für Over-the-Air-Analog-Farbfernsehübertragung enthalten ist, verwendet eine etwas andere Matrix:

$\ left \ {{begin {array} {ccl} E_ {Q} ^ {\ prim} & = & 0.41 (E_ {B} ^ {\ prim} -E_ {Y} ^ {\ prim}) + 0.48 (E_ {R} ^ {\ prim} -E_ {Y} ^ {\ prim}} \\ E_ {I} ^ {\ prim} & = & - 0.27 (E_ {B} ^ {\ prim} -E_ { Y} ^ {\ prime}) + 0.74 (E_ {R} ^ {\ prime} -E_ {Y} ^ {\ prime}) \\ E_ {Y} ^ {\ prime} & = & 0.30E_ {R} ^ {\ prime} + 0.59E_ {G} ^ {\ prime} + 0.11E_ {B} ^ {\ prime} \ end {Feld}} \ right.$
In der Matrixnotation wird dieses Gleichungssystem geschrieben als:

${\ begin {bmatrix} E_ {Y} ^ {\ prim} \\ E_ {I} ^ {\ prim} \\ E_ {Q} ^ {\ prim} \ end {bmatrix}} = {\ begin {bmatrix} 0.30 & 0.59 & 0.11 \\ 0.599 & -0.2773 & -0.3217 \\ 0.213 & -0.5251 & 0.3121 \ end {bmatrix}} {\ begin {bmatrix} E_ {R} ^ {\ prim} \\ E_ {G } ^ {\ prime} \\ E_ {B} ^ {\ prime} \ end {bmatrix}}$
Woher:

$E_ {Y} ^ {\ prime}$ ist die gammakorrigierte Spannung von Luma.

$E_ {R} ^ {\ prime}$ , $E_ {G} ^ {\ prime}$ und $E_ {B} ^ {\ prime}$ sind die gammakorrigierten Spannungen, die den roten, grünen und blauen Signalen entsprechen.

$E_ {I} ^ {\ prime}$ und $E_ {Q} ^ {\ prime}$ sind die Amplituden der orthogonalen Komponenten des Chrominanzsignals.

Um von FCC YIQ zu RGB zu konvertieren:

ER ‚= EY‘ + 0,9469 * EI ‚+ 0,6236 * EQ‘

EG ‚= EY‘ – 0,2748 * EI ‚- 0,6357 * EQ‘

EB ‚= EY‘ – 1,1 * EI ‚+ 1,7 * EQ‘

Auslaufen
Für die Ausstrahlung in den Vereinigten Staaten wird sie derzeit nur für leistungsschwache Fernsehsender genutzt, da die full-power analoge Übertragung von der Federal Communications Commission (FCC) am 12. Juni 2009 beendet wurde. Für diese Übertragungen ist sie weiterhin bundesweit vorgeschrieben in diesem Auszug der aktuellen FCC-Regeln und Bestimmungen Teil 73 „TV-Übertragungsstandard“ gezeigt:

Die äquivalente Bandbreite, die vor der Modulation den Farbdifferenzsignalen EQ ‚und EI‘ zugewiesen wurde, sind wie folgt:
Q-Kanal-Bandbreite: Bei 400 kHz weniger als 2 dB abwärts. Bei 500 kHz weniger als 6 dB nach unten. Bei 600 kHz mindestens 6 dB nach unten.
I-Kanal-Bandbreite: Bei 1,3 MHz weniger als 2 dB nach unten. Bei 3,6 MHz mindestens 20 dB nach unten.