YUV: differenze tra le versioni
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[[File:Barn-yuv.png|thumb|upright=0.7|L'immagine completa, in alto, è poi scomposta in Y, U e V.]]
Lo '''YUV''' è uno [[spazio colore]] utilizzato per la codifica di immagini o video. Concepito per rispecchiare il comportamento della visione umana, permette una [[larghezza di banda]] della [[crominanza]] ridotta: questa tecnica permette una mascheratura più efficiente di eventuali errori di trasmissione o artefatti di compressione, rispetto a una rappresentazione [[RGB]] diretta.
==Terminologia==
I termini Y'UV, YUV, [[YCbCr]] e [[YPbPr]] non sempre sono chiari e il loro utilizzo dà luogo a sovrapposizioni. Da un punto di vista storico, i termini
Il modello Y'UV definisce uno [[spazio colore]] utilizzando un componente di [[
▲I termini Y'UV, YUV, [[YCbCr]] e [[YPbPr]] non sempre sono chiari e il loro utilizzo dà luogo a sovrapposizioni. Da un punto di vista storico, i termini '''YUV''' e '''Y'UV''' si riferiscono alla codifica utilizzata per trasmissione a colori analogica secondo standard ben specifici, mentre”YCbCr” si riferisce alla codifica digitale di video e immagini, come per esempio negli schemi di compressione [[MPEG]] e [[JPEG]]. In epoca moderna, il termine YUV è di uso comune in informatica per descrivere file che contengono video codificato secondo il modello YCbCr.
▲Il modello Y'UV definisce uno [[spazio colore]] utilizzando un componente di [[Luma (video)|luma]] (Y') e due componenti di [[crominanza]] (UV). Questo modello è utilizzato negli standard di televisione analogica [[PAL]] e [[SECAM]], mentre la televisione in bianco e nero utilizzava solo il componente Y'.
Le informazioni di colore U e V sono aggiunte separatamente tramite una [[sottoportante]], in modo da conservare la compatibilità con ricevitori in bianco e nero.
La notazione Y' (luma) differisce da Y (luminanza) in quanto la prima è corretta in [[correzione di gamma|gamma]] (da cui il simbolo “'”),<ref>Engineering Guideline EG 28, "Annotated Glossary of Essential Terms for Electronic Production," SMPTE, 1993.</ref> e rappresenta quindi un valore di
Il modello [[YPbPr]], utilizzato nel video analogico a [[video a componenti|componenti]], e la sua versione digitale [[YCbCr]] sono derivate dal modello Y'UV, e talvolta chiamate allo stesso modo. (C<sub>B</sub>/P<sub>B</sub> e C<sub>R</sub>/P<sub>R</sub> sono deviazioni dal grigio sugli assi blu-giallo e rosso-cyan, mentre U e V sono differenze di colore tra blu e rosso e il segnale di luminanza). Lo spazio colore [[
==
Lo Y'UV fu progettato allo scopo di permettere la trasmissione televisiva a colori, pur conservando la compatibilità con le infrastrutture esistenti, in bianco e nero.<ref>Maller, Joe. [http://joemaller.com/fcp/fxscript_yuv_color.shtml RGB e YUV Color] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20080224143835/http://www.joemaller.com/fcp/fxscript_yuv_color.shtml |data=24 febbraio 2008 }}, ''FXScript Reference''</ref> Questa esigenza comportava la necessità di conservare il segnale di luma Y' già esistente, per cui venne sviluppata una tecnica per aggiungervi i due segnali di crominanza UV.
Come già accennato, U e V sono due segnali di differenza cromatica e, a differenza dei segnali R e B completi, richiedono molta meno banda per essere trasmessi. Se si considera il caso limite di una trasmissione in bianco e nero, i segnali U e V non comportano alcuna modulazione aggiuntiva, mentre i segnali R e B richiederebbero comunque la banda piena.
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Da ricordare anche il fatto che i segnali già trasmessi in bianco e nero occupavano già tutta la banda disponibile sul canale: la mancanza di spazio aggiuntivo rese necessario assegnare una banda minore alla sottoportante di crominanza. L'uso dei segnali UV rispondeva anche a questa esigenza, senza sacrificare la risoluzione disponibile per il segnale Y'.<ref>W. Wharton & D. Howorth, ''Principles of Television Reception'', Pitman Publishing, 1971, pp 161-163</ref>
==Sistemi luminanza/crominanza,
Il vantaggio principale dei sistemi luma/chroma come lo Y'UV e i suoi derivati [[
Un altro vantaggio dello Y'UV è la compressione, e il conseguente notevole risparmio di [[banda passante]], che si ottiene scartando alcune informazioni di colore cui l'occhio umano non è molto sensibile. Buona parte del dettaglio percepito, infatti, è data dalle informazioni sui livelli luminosi presenti nel segnale di luminanza.
Di conseguenza, i segnali U e V possono essere compressi in maniera sostanziale. Nei sistemi [[PAL (televisione)|PAL]] e [[NTSC]](YIQ) la crominanza occupa una banda notevolmente inferiore a quella della luminanza.
Questa caratteristica è stata mantenuta in tutti i sistemi analogici e anche nella maggior parte di quelli digitali, dove si usa il [[sottocampionamento della crominanza]], dimezzando la risoluzione delle informazioni di colore. Questo schema, noto come [[4:2:2]], è il più comune. Dal punto di vista storico, è interessante notare la notazione
Gli assi I e Q furono scelti, di nuovo, in base alle caratteristiche della visione umana, con un asse richiedente la maggiore larghezza di banda e l'altro, per una fortunata coincidenza a 90°, la minore. Tuttavia, la demodulazione di questi assi è abbastanza complessa e richiede due linee di ritardo analogiche: una tecnologia costosa per l'epoca, che i televisori NTSC raramente utilizzavano.
La compressione effettuata sui canali U e V è del tipo [[compressione lossy|a perdita di informazioni]] e questo comporta un peggioramento della qualità del segnale, particolarmente evidente nei fenomeni di [[Battimenti (musica)|battimento]] che si possono verificare, ulteriormente peggiorata dalla miscelazione nel segnale [[video composito]]. Per quanto all'epoca della progettazione degli standard di trasmissione analogica questo
Lo Y'UV non è uno [[spazio colore]] di tipo
==Confusione con Y'CbCr==
Lo YUV è usato molto spesso come sinonimo di [[YCbCr]]. Si tratta tuttavia di formati differenti, uno analogico e l'altro digitale, con fattori di scalatura diversi tra loro.<ref>{{Cita pubblicazione|url=http://www.poynton.com/papers/YUV_and_luminance_harmful.html|accesso=22 agosto 2008|titolo=YUV e luminance considered harmful|data=19 giugno 1999|nome=Charles|cognome=Poynton}}</ref>▼
Nei sistemi digitali, il modello Y'CbCr è il più comunemente utilizzato sia per la compressione che per la trasmissione, in particolare per le applicazioni video ma anche più in generale ogni volta che si trattino immagini. È piuttosto frequente nei sistemi informatici usare il termine
▲Lo YUV è usato molto spesso come sinonimo di [[YCbCr]]. Si tratta tuttavia di formati differenti, uno analogico e l'altro digitale, con fattori di scalatura diversi tra loro.<ref>{{Cita pubblicazione|url=http://www.poynton.com/papers/YUV_and_luminance_harmful.html
▲Nei sistemi digitali, il modello Y'CbCr è il più comunemente utilizzato sia per la compressione che per la trasmissione, in particolare per le applicazioni video ma anche più in generale ogni volta che si trattino immagini. È piuttosto frequente nei sistemi informatici usare il termine '''YUV''' al posto del corretto Y'CbCr, e questa pratica è probabilmente all'origine della confusione. Per esempio, il diffuso sistema di compressione [[MPEG]], utilizzato nei DVD e nella [[Digital Video Broadcasting|trasmissione digitale]], utilizza di solito un modello Y'CrCb, ma viene spesso indicato come YUV.
==Conversione da/a RGB==
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Da cui risultano ampiezze di segnali rispettivamente per Y', U e V di [0, 1], [-''U''<sub>Max</sub>, ''U''<sub>Max</sub>], e [-''V''<sub>Max</sub>, ''V''<sub>Max</sub>].
Il processo inverso converte da
:<math>\begin{align}
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</math>
I pesi usati per calcolare Y' (riga superiore della matrice) sono identici a quelli usati per lo spazio colore [[
▲I pesi usati per calcolare Y' (riga superiore della matrice) sono identici a quelli usati per lo spazio colore [[YIQ_(video)|Y'IQ]].
Valori uguali di rosso, verde e blu (cioè, livelli di grigio) risultano in U e V pari a 0. Il nero, RGB=(0, 0, 0), risulta in YUV=(0, 0, 0). Il bianco, RGB=(1, 1, 1), risulta in YUV=(1, 0, 0).
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==Tipi di campionamento==
{{
Per ottenere un segnale digitale, le immagini Y'UV possono essere [[
===BT.709 e BT.601===
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==Approssimazioni numeriche==
Prima dello sviluppo di processori [[SIMD]] a [[numero in virgola mobile|virgola mobile]], la maggior parte delle conversioni digitali RGB->Y'UV utilizzava operazioni matematiche su [[
La rappresentazione tradizionale a 8 bit di un modello Y'UV con interi senza [[
1. Trasformazione base
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I valori Y' sono convenzionalmente spostati e scalati nella gamma [16, 235] (chiamati “valori di studio”) piuttosto che nella gamma completa [0, 255]. Si tratta di una pratica che deriva dagli standard [[MPEG]], che spiega come mai 16 sia sommato al valore di Y' e perché il coefficiente Y' nella trasformazione di base venga sommato a 220 e non a 255.
I valori U e V, che possono essere positivi o negativi, vengono sommati a 128 allo scopo di renderli sempre numeri positivi.<ref>{{Cita libro| titolo = Video Demystified| anno = 1993| url = https://archive.org/details/videodemystified00jack| autore = Keith Jack| isbn=1-878707-09-4}}</ref>
== Note ==
<references />
==Altri progetti==
{{interprogetto}}
==Collegamenti esterni==
*
* Poynton, Charles. [http://www.poynton.com/Poynton-video-eng.html Video engineering]
* Poynton, Charles, Digital Video and HD: Algorithms and Interfaces, Morgan Kaufmann 2012
* Kohn, Mike. [http://www.mikekohn.net/stuff/image_processing.php Y'UV422 to RGB using SSE/Assembly]
*
* [https://web.archive.org/web/20120404024930/http://www.equasys.de/colorformat.html Color formats] for image e video processing - [https://web.archive.org/web/20120403123714/http://www.equasys.de/colorconversion.html Color conversion] between RGB, YUV, YCbCr e YPbPr.
* {{collegamento interrotto|1=[
▲* [http://pixfc-sse.googlecode.com C library] of SSE-optimised color format conversions.
{{SpazioColore}}
{{Portale|scienza e tecnica}}
[[Categoria:Spazi di colori]]
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