YIQ - YIQ

Der YIQ-Farbraum bei Y=0.5. Beachten Sie, dass die I- und Q-Chroma-Koordinaten auf 1,0 skaliert werden. Sehen Sie sich die Formeln unten im Artikel an, um die richtigen Grenzen zu ermitteln.

Ein Bild zusammen mit seinen Y-, I- und Q-Komponenten.

YIQ ist der Farbraum, der vom NTSC- Farbfernsehsystem verwendet wird, das hauptsächlich in Nord- und Mittelamerika sowie in Japan verwendet wird . I steht für gleichphasig , während Q für Quadratur steht und sich auf die Komponenten bezieht, die bei der Quadratur-Amplitudenmodulation verwendet werden . Einige NTSC-Formate verwenden jetzt den YUV- Farbraum, der auch von anderen Systemen wie PAL verwendet wird .

Die Y-Komponente stellt die Luma- Information dar und ist die einzige Komponente, die von Schwarzweiß-Fernsehempfängern verwendet wird. I und Q repräsentieren die Chrominanzinformationen . Bei YUV kann man sich die U- und V-Komponenten als X- und Y-Koordinaten innerhalb des Farbraums vorstellen. I und Q kann man sich als zweites Achsenpaar auf demselben Graphen vorstellen, das um 33° gedreht ist; daher repräsentieren IQ und UV unterschiedliche Koordinatensysteme auf derselben Ebene.

Das YIQ-System soll die menschlichen Farbreaktionseigenschaften nutzen. Das Auge reagiert empfindlicher auf Veränderungen im orange-blauen (I) Bereich als im violett-grünen Bereich (Q) – daher wird für Q weniger Bandbreite benötigt als für I. Broadcast NTSC begrenzt I auf 1,3 MHz und Q auf 0,4 MHz . I und Q werden in das 4 MHz Y-Signal frequenzverschachtelt, wodurch die Bandbreite des Gesamtsignals auf 4,2 MHz reduziert wird. Da in YUV-Systemen U und V beide Informationen im orange-blauen Bereich enthalten, muss beiden Komponenten die gleiche Bandbreite wie I zugewiesen werden, um eine ähnliche Farbtreue zu erreichen.

Aufgrund der hohen Kosten einer solchen Implementierung führen nur sehr wenige Fernsehgeräte eine echte I- und Q-Decodierung durch. Verglichen mit der billigeren RY- und BY-Decodierung, die nur einen Filter erfordert, erfordern I und Q jeweils einen anderen Filter, um die Bandbreitenunterschiede zwischen I und Q auszugleichen. Diese Bandbreitenunterschiede erfordern auch, dass der 'I'-Filter eine Zeitverzögerung enthält, um die längere Verzögerung des 'Q'-Filters. Das Rockwell Modular Digital Radio (MDR) war ein I- und Q-Decodierungsset, das 1997 im Frame-at-a-Time-Modus mit einem PC oder in Echtzeit mit dem Fast IQ Processor (FIQP) betrieben werden konnte. Einige RCA-" Colortrak " -Heimfernsehempfänger, die um 1985 hergestellt wurden, verwendeten nicht nur die I/Q-Decodierung, sondern bewarben auch ihre Vorteile zusammen mit ihren Kammfiltervorteilen als vollständige "100-prozentige Verarbeitung", um mehr von dem ursprünglichen Farbbildinhalt zu liefern. Früher verwendeten mehr als eine Marke von Farbfernsehern (RCA, Arvin) die I/Q-Decodierung im Modelljahr 1954 oder 1955 bei Modellen mit Bildschirmen von etwa 13 Zoll (diagonal gemessen). Das ursprüngliche Adventsprojektionsfernsehen verwendete I/Q-Dekodierung. Um 1990 warb mindestens ein Hersteller (Ikegami) professioneller Studiobildmonitore für die I/Q-Decodierung.

Bildverarbeitung

Die YIQ-Darstellung wird manchmal bei Farbbildverarbeitungstransformationen verwendet . Wenn Sie beispielsweise eine Histogramm-Entzerrung direkt auf die Kanäle in einem RGB-Bild anwenden, würde sich die Farbbalance des Bilds ändern . Stattdessen wird die Histogramm-Entzerrung auf den Y-Kanal der YIQ- oder YUV-Darstellung des Bildes angewendet, wodurch nur die Helligkeitsstufen des Bildes normalisiert werden.

Formeln

Diese Formeln nähern sich der Konvertierung zwischen dem NTSC (1953) RGB-Farbraum und YIQ für eine Nicht-FCC-Version von NTSC an.

Voraussetzungen

Die folgenden Formeln setzen voraus:

${\displaystyle R,G,B,Y\in \left[0,1\right],\quad I\in \left[-0.5226,0.5226\right],\quad Q\in \left[-0.5957,0.5957 \rechts]}$

Von RGB zu YIQ

${\displaystyle {\begin{bmatrix}Y\\I\\Q\end{bmatrix}}\approx {\begin{bmatrix}0,299&0,587&0,114\\0,5959&-0,2746&-0,3213\\0,2115&- 0.5227&0.3112\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}R\\G\\B\end{bmatrix}}}$

Von YIQ zu RGB

${\displaystyle {\begin{bmatrix}R\\G\\B\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}1&0,956&0,619\\1&-0,272&-0,647\\1&-1,106&1,703 \end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}Y\\I\\Q\end{bmatrix}}}$

Beachten Sie, dass die obere Reihe mit der des YUV- Farbraums identisch ist

• ${\displaystyle {\begin{bmatrix}R\\G\\B\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}1\\1\\1\end{bmatrix}}\impliest {\begin{bmatrix} Y\\I\\Q\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}1\\0\\0\end{bmatrix}}}$

FCC NTSC-Standard

Der NTSC-Standard, der in den FCC-Regeln für analoge Farbfernsehübertragungen über die Luft enthalten ist, verwendet eine etwas andere Matrix:

${\displaystyle \left\{{\begin{array}{ccl}E_{Q}^{\prime}&=&0.41(E_{B}^{\prime}-E_{Y}^{\prime} )+0,48(E_{R}^{\prime}-E_{Y}^{\prime})\\E_{I}^{\prime}&=&-0,27(E_{B}^{\prime} -E_{Y}^{\prime})+0.74(E_{R}^{\prime}-E_{Y}^{\prime})\\E_{Y}^{\prime}&=&0,30E_ {R}^{\prime}+0,59E_{G}^{\prime}+0,11E_{B}^{\prime}\end{array}}\right.}$

In der Matrixschreibweise wird dieses Gleichungssystem geschrieben als:

${\displaystyle {\begin{bmatrix}E_{Y}^{\prime}\\E_{I}^{\prime}\\E_{Q}^{\prime}\end{bmatrix}}={\begin {bmatrix}0.30&0.59&0.11\\0.599&-0.2773&-0.3217\\0.213&-0.5251&0.3121\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}E_{R}^{\prime}\\ E_{G}^{\prime}\\E_{B}^{\prime}\end{bmatrix}}}$

Woher:

• ${\displaystyle E_{Y}^{\prime}}$ist die gammakorrigierte Spannung von Luma.
• ${\displaystyle E_{R}^{\prime}}$, und sind die gammakorrigierten Spannungen, die roten, grünen und blauen Signalen entsprechen.${\displaystyle E_{G}^{\prime}}$${\displaystyle E_{B}^{\prime}}$
• ${\displaystyle E_{I}^{\prime}}$und sind die Amplituden der orthogonalen Komponenten des Chrominanzsignals.${\displaystyle E_{Q}^{\prime}}$

So konvertieren Sie von FCC YIQ in RGB:

${\displaystyle E_{R}^{\prime}=E_{Y}^{\prime}+0.9469E_{I}^{\prime}+0.6236E_{Q}^{\prime}}$

${\displaystyle E_{G}^{\prime}=E_{Y}^{\prime}-0.2748E_{I}^{\prime}-0.6357E_{Q}^{\prime}}$

${\displaystyle E_{B}^{\prime}=E_{Y}^{\prime}-1.1E_{I}^{\prime}+1.7E_{Q}^{\prime}}$

Auslauf

Für den Rundfunk in den Vereinigten Staaten wird es derzeit nur für Fernsehsender mit geringer Leistung verwendet , da die analoge Übertragung mit voller Leistung am 12. Juni 2009 von der Federal Communications Commission (FCC) eingestellt wurde in diesem Auszug des aktuellen FCC-Regelwerks Teil 73 „TV-Übertragungsstandard“ dargestellt:

Die den Farbdifferenzsignalen EQ ′ und EI vor der Modulation zugewiesene äquivalente Bandbreite ist wie folgt:

Q-Kanal-Bandbreite: Bei 400 kHz weniger als 2 dB nach unten. Bei 500 kHz weniger als 6 dB runter. Bei 600 kHz mindestens 6 dB runter.

I-Kanal-Bandbreite: Bei 1,3 MHz weniger als 2 dB nach unten.

Bei 3,6 MHz mindestens 20 dB runter.

Verweise

Weiterlesen

• Buchsbaum, Walter H. Farbfernsehservice, dritte Auflage . Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1975. ISBN  0-13-152397-X