Spazio colore YIQ

YIQ è lo spazio colore utilizzato dal sistema TV a colori NTSC, utilizzato principalmente in America settentrionale e centrale e in Giappone. I sta per in fase, mentre Q sta per quadratura, riferito ai componenti utilizzati nella modulazione di ampiezza in quadratura. Alcune forme di NTSC ora utilizzano lo spazio colore YUV, che viene utilizzato anche da altri sistemi come PAL.

Il componente Y rappresenta l’informazione luma ed è l’unico componente utilizzato dai ricevitori televisivi in bianco e nero. I e Q rappresentano l’informazione di crominanza. In YUV, le componenti U e V possono essere pensate come coordinate X e Y all’interno dello spazio colore. I e Q possono essere pensati come una seconda coppia di assi sullo stesso grafico, ruotati di 33 °; pertanto IQ e UV rappresentano diversi sistemi di coordinate sullo stesso piano.

Il sistema YIQ ha lo scopo di sfruttare le caratteristiche di risposta del colore umano. L’occhio è più sensibile ai cambiamenti nell’intervallo arancione-blu (I) rispetto all’intervallo viola-verde (Q) – pertanto per Q è necessario meno larghezza di banda rispetto a I. Limiti NTSC di trasmissione da I a 1,3 MHz e da Q a 0,4 MHz . I e Q sono interconnessi in frequenza nel segnale a 4 MHz Y, che mantiene la larghezza di banda del segnale generale fino a 4,2 MHz. Nei sistemi YUV, poiché U e V contengono entrambe informazioni nell’intervallo arancione-blu, a entrambi i componenti deve essere assegnata la stessa quantità di larghezza di banda di I per ottenere una fedeltà del colore simile.

Pochissimi televisori eseguono una vera decodifica I e Q, a causa degli alti costi di tale implementazione. Rispetto alla decodifica RY e BY più economica che richiede un solo filtro, I e Q richiedono ciascuno un filtro diverso per soddisfare le differenze di larghezza di banda tra I e Q. Queste differenze di larghezza di banda richiedono anche che il filtro “I” includa un ritardo di tempo per ritardo più lungo del filtro ‘Q’. La Rockwell Modular Digital Radio (MDR) era un set di decodifica I e Q, che nel 1997 poteva funzionare in modalità frame-at-a-time con un PC o in tempo reale con il Fast IQ Processor (FIQP). Alcuni ricevitori TV RCA “Colortrak” realizzati intorno al 1985 non solo usavano la decodifica I / Q, ma pubblicizzavano anche i suoi benefici insieme ai vantaggi del filtro a pettine come “elaborazione al 100%” completa per offrire più del contenuto originale dell’immagine a colori. In precedenza, più di una marca di TV a colori (RCA, Arvin) utilizzava la decodifica I / Q nell’anno del modello 1954 o 1955 su modelli che utilizzavano schermi di circa 13 pollici (misurati in diagonale). La televisione di proiezione Advent originale utilizzava la decodifica I / Q. Verso il 1990, almeno un produttore (Ikegami) di monitor professionali per foto da studio pubblicizzava la decodifica I / Q.

Elaborazione delle immagini
La rappresentazione YIQ viene talvolta utilizzata nelle trasformazioni di elaborazione delle immagini a colori. Ad esempio, applicare un’equalizzazione dell’istogramma direttamente ai canali in un’immagine RGB altererebbe il bilanciamento del colore dell’immagine. Invece, l’equalizzazione dell’istogramma viene applicata al canale Y della rappresentazione YIQ o YUV dell’immagine, che normalizza solo i livelli di luminosità dell’immagine.

formule
Queste formule approssima la conversione tra lo spazio colore RGB e YIQ per una versione non FCC di NTSC.

presupposti
Le seguenti formule assumono:
$R, G, B, Y \ in \ left [0,1 \ right], \ quad I \ in \ left [-0.5957,0.5957 \ right], \ quad Q \ in \ left [-0.5226,0.5226 \ right]$

Da RGB a YIQ
$\ begin {bmatrix} Y \\ I \\ Q \ end {bmatrix} = \ begin {bmatrix} 0.299 & 0.587 & 0.114 \\ 0.596 & -0.274 & -0.322 \\ 0.211 & -0.523 & 0.312 \ end {bmatrix} \ begin {bmatrix} R \\ G \\ B \ end {bmatrix}$

Da YIQ a RGB
$\ begin {bmatrix} R \\ G \\ B \ end {bmatrix} = \ begin {bmatrix} 1 & 0.956 & 0.621 \\ 1 & -0.272 & -0.647 \\ 1 & -1.106 & 1.703 \ end {bmatrix} \ begin {bmatrix} Y \\ I \\ Q \ end {bmatrix}$

Si noti che la riga superiore è identica a quella dello spazio colore YUV
${\ begin {bmatrix} R \\ G \\ B \ end {bmatrix}} = {\ begin {bmatrix} 1 \\ 1 \\ 1 \ end {bmatrix}} \ implies {\ begin {bmatrix} Y \\ I \\ Q \ end {bmatrix}} = {\ begin {} bmatrix 1 \\ 0 \\ 0 \ end {bmatrix}}$

Standard FCC NTSC
Lo standard NTSC contenuto nelle regole FCC per le trasmissioni TV analogiche a colori analogiche usa una matrice leggermente diversa:

$\ left \ {{\ begin {array} {ccl} E_ {Q} ^ {\ prime} & = & 0.41 (E_ {B} ^ {\ prime} -E_ {Y} ^ {\ prime}) + 0.48 (E_ {R} ^ {\ prime} -E_ {Y} ^ {\ prime}) \\ E_ {I} ^ {\ prime} & = & - 0.27 (E_ {B} ^ {\ prime} -E_ { Y} ^ {\ prime}) + 0.74 (E_ {R} ^ {\ prime} -E_ {Y} ^ {\ prime}) \\ E_ {Y} ^ {\ prime} & = & 0.30E_ {R} ^ {\ prime} + 0.59E_ {G} ^ {\ prime} + 0.11E_ {B} ^ {\ prime} \ end {array}} \ right.$
nella notazione matriciale, quel sistema di equazioni è scritto come:

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

Dove:
$E_ {Y} ^ {\ primo}$ è la tensione gamma-correttiva di luma.

$E_ {R} ^ {\ primo}$ , $E_ {G} ^ {\ prime}$ e $E_ {B} ^ {\ primo}$ sono le tensioni correttive gamma corrispondenti ai segnali rosso, verde e blu.

$E_ {I} ^ {\ prime}$ e $E_ {Q} ^ {\ prime}$ sono le ampiezze delle componenti ortogonali del segnale di crominanza.

Per convertire da FCC YIQ a RGB:
ER ‘= EY’ + 0.9469 * EI ‘+ 0.6236 * EQ’
EG ‘= EY’ – 0,2748 * EI ‘- 0,6357 * EQ’
EB ‘= EY’ – 1.1 * EI ‘+ 1.7 * EQ’

Phase-out
Per le trasmissioni negli Stati Uniti, è attualmente in uso solo per le emittenti televisive a bassa potenza, poiché la trasmissione analogica a piena potenza è stata interrotta dalla Federal Communications Commission (FCC) il 12 giugno 2009. È ancora federalmente incaricata di queste trasmissioni come mostrato in questo estratto dell’attuale normativa FCC parte 73 “Standard di trasmissione TV”:

La larghezza di banda equivalente assegnata prima della modulazione ai segnali di differenza di colore EQ ‘ed EI’ sono i seguenti:

Larghezza di banda del canale Q: a 400 kHz meno di 2 dB in meno. A 500 kHz meno di 6 dB in meno. A 600 kHz almeno 6 dB in meno.

Larghezza di banda del canale I: A 1,3 MHz inferiore a 2 dB giù. A 3,6 MHz con almeno 20 dB in meno.

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