【メモ】YUVフォーマットを理解するためにいろいろざっくり調べた

自分用の備忘録。

色について

  • 色は3つの属性をもつ
    • 色相
      • 色みの性質のこと
    • 明度
      • 色の明るさの尺度のこと
      • 光の反射率に関係する
        • 例えば黄色は光の反射率が高いため明度が高く、紫は逆に低い
        • 無彩色は明度のみをもち、白は明度が高く、黒は低い
    • 彩度
      • 色の鮮やかさの尺度のこと
      • 色空間において0に近づくほど無彩色(白、灰、黒)になり、最大値は純色となる(ただし色空間に依存する)
  • 明度を無視した色の性質を色度という
  • 色の表現方法を規定する規格・体系が多数存在する
    • マンセル表色系
    • オストワルト表色系
    • DIN表色系
    • NCS (Natural Color System)
    • CIE表色系
    • PCCS (Practical Color Co-ordinate System)
    • CCIC (The Chamber of Commerce & Industty Color Coordination Chart)
    • ABCトーンシステム
  • 色の表現方法は、顕色系と混色系に大別される
    • 顕色系
      • 色相・明度・彩度の3属性で色を表現する方法
      • マンセル表色系、NCS, PCCSなどがこれにあたる
    • 混色系
      • 原色を設定し、その混色量で色を表現する方法
      • オストワルト表色系、CIE表色系などがこれにあたる

RGBについて

  • CIE表色系で規定されている
  • 光の三原色である赤(Red)・緑(Green)・青(Blue)の組み合わせで色情報を管理する方法
  • 色を重ねるごとに明るくなる(加法混色)
    • R・G・Bを等量で混ぜ合わせると白色になる
  • 一般的にフルカラーという場合、R・G・Bの各色で256階調(8bit)、全体で16,777,216色(2563)のことを指す

YUVについて

  • 色度を抑え、輝度に帯域やビットを割くことで、見た目の損失を抑えつつ情報量の圧縮を実現できるフォーマット
    • 「明るさの変化には敏感だが、色の変化には鈍感である」という人間の目の特性を利用している
  • 色情報を輝度信号(Y)、輝度信号と青色成分の差(U)、輝度信号と赤色成分の差(V)の組み合わせで表現する
  • Y・U・Vのデータを水平方向4ピクセルあたりでどの程度の比率でもたせるかを、YUVx:x:xという形で表す
    • YUV4:4:4では、各データを256階調(8bit)でもたせた場合、8+8+8=24bitが1ピクセルあたりのデータ量となり、同じ階調幅のRGBデータとデータ量が等しくなる
    • YUV4:2:2やYUV4:1:1では、人間の目があまり敏感でないU・Vの色差成分を間引き、データ量を圧縮している
  • RGBとのデータ変換
    • Y = 0.299 * R + 0.587 * G + 0.114 * B
    • U = -0.169 * R - 0.331 * G + 0.500 * B
    • V = 0.169 * R - 0.331 * G - 0.500 * B
  • 参考