[翻譯]H.264 探索 第一部分 色彩模型

H.264 探索 第一部分 色彩模型

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目前，我正在作的H.264視頻信號解碼相關的一些研究工做。因此，我決定個人第一篇獻給色彩模型。由於若是咱們拋開一切沒必要要的（如今）的信息 - 咱們將看到,解碼視頻信號將規約爲一個問題:如何從比特流中提取出像素顏色?

什麼是數字信號?就像在數字世界中的一切 - 這是位序列。它能夠儲存，複製，傳播或壓縮。

視頻是一組圖片，每個圖片是由像素組成的。和每個像素具備其本身的色彩和/或亮度,並以數字形式存儲此值。讓咱們看看，咱們怎麼能夠存儲色彩值。這經過色彩模型（色彩空間）來實現的.什麼是色彩模型？它是一個數學模型,經過數字序列來表示色彩。讓咱們先從最流行 的一種開始。

1.RGB模型

看看下面的圖片，這是衆所周知的RGB合成模型。

任何顏色能夠在三個數字來表示。例如（255，0，0）表示紅色。很清楚，但不是很實用：咱們須要知道全部三個數字以重建顏色。咱們確定須要更高效的模型,而且存在這種模型。

2.YCbCr色彩模型

那麼，如何更有效地用數字表明色彩？
假設咱們用luminance代碼色彩亮度,那麼咱們能夠用RGB來表示,

Y = krR + kgG + kbB

其中 Y – luminance (luma),
k – 權重 (described in ITU-R BT.601-7 recommendation)

接下來計算計算色度（色差）表示的色彩信息：

Cr = R - Y
Cg = G - Y 
Cb = B - Y

如今咱們能夠從ITU-R BT.601-7 recommendation得到權重,跳過一些數學計算,獲得如下公式:

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B
Cb = 0.564(B - Y)
Cr = 0.713(R - Y)

R = Y + 1.402Cr
B = Y + 1.772Cb
G = Y - 0.344Cb - 0.714Cr

如今咱們能夠用亮度和兩個色差來表明任何色彩。
因此,咱們有什麼?表明一種顏色在YCbCr模型咱們須要3個數字。表明相同顏色的RGB模型咱們須要…等一下- 3數字。可是爲何YCbCr應該更有效率呢?

要回答這個問題,讓咱們視頻分割成圖片,檢查其中一張圖片。這張照片由像素組成。像這樣:

圖片由一個像素集合組成:

技巧在於:咱們能夠不犧牲視覺損失的狀況下減小色差值。例如,咱們能夠這樣表示咱們的圖片:

一行裏的每一個像素都luma(亮度),奇數列有兩個色差值.咱們仍然能夠在減少數據量的同時得到相同的質量.咱們甚至能夠這樣作:

這一個是真正的低成本二次抽樣，而且質量依舊優良.能夠沒有質量顯著損失的狀況下大大下降圖片的大小。