Цветность ( цветность или сокращенно C ) — это сигнал, используемый в видеосистемах для передачи цветовой информации изображения (см. цветовую модель YUV ), отдельно от сопутствующего сигнала яркости (или сокращенно Y'). Цветность обычно представляется в виде двух цветоразностных компонентов: U = B′ − Y′ (синий − яркость) и V = R′ − Y′ (красный − яркость). Каждый из этих различных компонентов может иметь масштабные коэффициенты и смещения, примененные к нему, как указано в применимом видеостандарте.
В композитных видеосигналах сигналы U и V модулируют сигнал цветовой поднесущей , а результат называется сигналом цветности; фаза и амплитуда этого модулированного сигнала цветности приблизительно соответствуют оттенку и насыщенности цвета . В цифровых видео- и неподвижных цветовых пространствах изображений, таких как Y′CbCr , компоненты яркости и цветности являются цифровыми значениями выборки.
Разделение цветовых сигналов RGB на яркость и цветность позволяет определить полосу пропускания каждой из них по отдельности. Обычно полоса пропускания цветности уменьшается в аналоговом композитном видео за счет уменьшения полосы пропускания модулированной цветовой поднесущей, а в цифровых системах — за счет субдискретизации цветности .
Идея передачи цветного телевизионного сигнала с отдельными компонентами яркости и цветности возникла у Жоржа Валенси , который запатентовал эту идею в 1938 году. [1] В патентной заявке Валенси описывалось:
Использование двух каналов, один из которых передает преобладающий цвет (сигнал T), а другой — среднюю яркость (сигнал t), с выхода одного телевизионного передатчика, чтобы его могли принимать не только цветные телевизионные приемники, снабженные необходимым более дорогим оборудованием, но и обычные телевизионные приемники, которые более многочисленны и менее дороги и которые воспроизводят изображения только в черно-белом варианте.
Предыдущие схемы систем цветного телевидения, несовместимые с существующими монохромными приемниками, передавали RGB- сигналы различными способами.
В аналоговом телевидении цветность кодируется в видеосигнал с использованием частоты поднесущей . В зависимости от видеостандарта поднесущая цветности может быть либо квадратурно-амплитудно-модулированной ( NTSC и PAL ), либо частотно-модулированной ( SECAM ).
В системе PAL цветовая поднесущая находится на 4,43 МГц выше видеонесущей, а в системе NTSC — на 3,58 МГц выше видеонесущей. Стандарты NTSC и PAL являются наиболее часто используемыми, хотя существуют и другие видеостандарты, которые используют другие частоты поднесущей. Например, PAL-M (Бразилия) использует поднесущую 3,58 МГц, а SECAM использует две разные частоты, 4,250 МГц и 4,40625 МГц выше видеонесущей.
Наличие цветности в видеосигнале указывается сигналом цветовой синхронизации, передаваемым на заднем крыльце , сразу после горизонтальной синхронизации и перед началом каждой строки видео. Если бы сигнал цветовой синхронизации был виден на экране телевизора, он выглядел бы как вертикальная полоса очень темного оливкового цвета. В NTSC и PAL оттенок представлен фазовым сдвигом сигнала цветности относительно цветовой синхронизации, тогда как насыщенность определяется амплитудой поднесущей. В SECAM сигналы (R′ − Y′) и (B′ − Y′) передаются попеременно, и фаза не имеет значения.
Цветность представлена цветовой плоскостью UV в видеосигналах PAL и SECAM, а также цветовой плоскостью IQ в NTSC.
Системы цифрового видео и цифровой фотографии иногда используют разложение яркости/цветности для улучшения сжатия. Например, когда обычное цифровое изображение RGB сжимается с помощью стандарта JPEG , цветовое пространство RGB сначала преобразуется (с помощью матрицы вращения ) в цветовое пространство YCbCr , поскольку три компонента в этом пространстве имеют меньшую избыточность корреляции и поскольку компоненты цветности затем могут быть прореагированы с коэффициентом 2 или 4 для дальнейшего сжатия изображения. При декомпрессии пространство Y′CbCr поворачивается обратно в RGB.