Codifica del colore

Uno dei metodi più usati nella codifica cromatica è l'RGB, in cui ogni colore è espresso mediante le sue componenti di rosso (R), verde (G) e Blu (B), additivamente. Ovvero:

$$c=R+G+B$$ (2.1)

Uno degli svantaggi di questo metodo è che l'occhio umano è più sensibile al verde, meno al rosso e ancor meno al blu. Inoltre, la capacità dell'occhio di risolvere i dettagli è maggiore al centro dello spettro visibile, e minore ai lati. Di conseguenza, non c'è ragione di riprodurre accuratamente dei dettagli che l'occhio non potrebbe percepire, e conviene utilizzare un altro formato cromatico, come l'YUV, in cui ogni colore è espresso mediante una componente di luminanza (Y), che ne indica la luminosità, e due di crominanza (U e V), che ne indicano la tinta e la saturazione. Le componenti di crominanza possono essere codificate con una risoluzione minore della luminanza senza un degrado apprezzabile delle immagini.

Figura: Sistema di compressione video.

Un tipico sistema di compressione video comprende una telecamera, un blocco di compressione e decompressione (COMDEC) e un display a tubo catodico. Quest'ultimo elemento possiede delle non linearità che rendono l'immagine visualizzata diversa da quella fisica, cioè quella che è stata ripresa dalla telecamera. Per ovviare a questo inconveniente, è necessario interporre un'unità di ``gamma-correction'' fra la telecamera e il COMDEC, al fine di compensare le non linearità. Le componenti cromatiche RGB dopo la correzione sono indicate con R'G'B', e usualmente espresse in scala relativa da 0 a 1. Da queste componenti si ricava la luminanza:

$$Y'=0.299R'+0.587G'+0.114B'$$ (2.2)

e le due componenti di crominanza, definite come differenza:

$$U' = B'-Y'$$ (2.3)

$$V' = R'-Y'$$ (2.4)

Spesso ci si riferisce alla luminanza col termina ``luma'' e alla crominanza col termine ``chroma''.

Nello standard YUV le due componenti di crominanza possono avere valore negativo: poiché questo può risultare non conveniente, l'MPEG ha adottato lo standard YCbCr, in cui le componenti di crominanza sono scalate, in modo da dare alle tre componenti del colore all'incirca lo stesso intervallo di variazione. Le relazioni sono

$$Cb = \frac{U'}{2}+0.5$$ (2.5)

$$Cr = \frac{V'}{1.6}+0.5$$ (2.6)

Lo standard MPEG-2 consente anche l'utilizzo di un altro sistema di coordinate per il colore, chiamato YIQ. La luminanza è sempre definita dalla equazione e le componenti di crominanza sono

$$I' = -0.27(B'-Y')+0.74(R'-Y')$$ (2.7)

$$Q' = 0.41(B'-Y')+0.48(R'-Y')$$ (2.8)