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色度

色度(Chrominance,简称Chroma或C)是视频系统中用于传送图片颜色信息的信号,与伴随的亮度信号(或简称为Y)分开。色度通常表示为两个色差分量:U = B’ – Y’(蓝色 – 亮度)和V = R’ – Y’(红色 – 亮度)。如适用的视频标准所规定的,这些差异分量中的每一个可以具有应用于其的比例因子和偏移量。

在复合视频信号中,U和V信号调制彩色副载波信号,结果称为色度信号;该调制的色度信号的相位和幅度近似对应于颜色的色调和饱和度。在数字视频和静止图像色彩空间(如Y’CbCr)中,亮度和色度分量是数字采样值。

将RGB彩色信号分离成亮度和色度允许分别确定每个的带宽。典型地,通过减少调制的彩色副载波的带宽以及在数字系统中通过色度子采样来减少模拟复合视频中的色度带宽。

历史
传输具有不同亮度和色度分量的彩色电视信号的想法源于1938年获得该专利的Georges Valensi。Valensi的专利申请中描述:

使用两个信道,一个发射主色(信号T),另一个发射从单个电视发射机输出的平均亮度(信号t),不仅被配备有必要的更昂贵的设备的彩色电视接收机接收,而且也由普通型的电视接收机构成,这种电视接收机的数量更多,成本更低,而且只能再现黑白照片。

以前用于与现有单色接收机不兼容的彩色电视系统的方案以各种方式传输RGB信号。

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电视标准
在模拟电视中,色度使用副载波频率编码成视频信号。根据视频标准,色度副载波可以是正交幅度调制(NTSC和PAL)或频率调制(SECAM)。

在PAL系统中,彩色副载波在视频载波上方为4.43 MHz,而在NTSC系统中,视频载波上方为3.58 MHz。尽管有其他视频标准采用不同的副载波频率,但NTSC和PAL标准是最常用的。例如,PAL-M(巴西)使用3.58 MHz副载波,SECAM使用两个不同频率,即视频载波上方的4.250 MHz和4.40625 MHz。

视频信号中色度的存在由在水平同步之后和每行视频开始之前在后沿传输的色同步信号指示。如果彩色同步信号在电视屏幕上可见,则它将显示为非常黑暗的橄榄色垂直条。在NTSC和PAL中,色调由色度信号相对于色同步信号的相移表示,而饱和度由子载波的幅度确定。在SECAM(R’-Y’)和(B’-Y’)信号交替传输,相位无关紧要。

色度由PAL和SECAM视频信号中的U-V色彩平面以及NTSC中的I-Q色彩平面表示。

数字系统
数字视频和数字静态照相系统有时使用亮度/色度分解来改善压缩。例如,当通过JPEG标准压缩普通的RGB数字图像时,首先将RGB色彩空间(通过旋转矩阵)转换为YCbCr色彩空间,因为该空间中的三个分量具有较少的相关冗余度,并且因为色度分量可以然后采用2或4倍进行二次采样以进一步压缩图像。在解压缩时,Y’CbCr空间旋转回RGB。

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