Цветность ( для краткости цветность или C ) — это сигнал, используемый в видеосистемах для передачи информации о цвете изображения (см. цветовую модель YUV ) отдельно от сопутствующего сигнала яркости (или для краткости Y'). Цветность обычно представляют как два компонента цветоразности: U = B′ – Y’ (синий – яркость) и V = R’ – Y’ (красный – яркость). К каждому из этих различных компонентов могут быть применены масштабные коэффициенты и смещения, как указано применимым стандартом видео.
В составных видеосигналах сигналы U и V модулируют сигнал цветовой поднесущей , и результат называется сигналом цветности; Фаза и амплитуда этого модулированного сигнала цветности примерно соответствуют оттенку и насыщенности цвета . В цветовых пространствах цифрового видео и неподвижных изображений, таких как Y’CbCr , компоненты яркости и цветности представляют собой значения цифровых выборок.
Разделение цветовых сигналов RGB на яркость и цветность позволяет определять полосу пропускания каждого из них отдельно. 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 различными компонентами яркости и цветности возникла у Жоржа Валенси , который запатентовал эту идею в 1938 году . [1] В заявке на патент Валенси описывалось:
Использование двух каналов, один из которых передает преобладающий цвет (сигнал Т), а другой - среднюю яркость (сигнал t), выдаваемый одним телевизионным передатчиком, который должен приниматься не только приемниками цветного телевидения, оснащенными необходимым более дорогим оборудованием, но и также с помощью телевизионного приемника обычного типа, который более многочисленн и менее дорог и воспроизводит изображение только в черно-белом режиме.
Предыдущие схемы систем цветного телевидения, несовместимые с существующими монохромными приемниками, передавали сигналы RGB различными способами.
В аналоговом телевидении цветность кодируется в видеосигнал с использованием поднесущей частоты. 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 несущей видео, а в системе NTSC — на 3,58 МГц выше несущей видео. Наиболее часто используются стандарты NTSC и PAL, хотя существуют и другие видеостандарты, в которых используются другие частоты поднесущих. Например, PAL-M (Бразилия) использует поднесущую 3,58 МГц, а SECAM использует две разные частоты: 4,250 МГц и 4,40625 МГц выше несущей видео.
На наличие цветности в видеосигнале указывает сигнал цветовой синхронизации , передаваемый 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 темно-оливкового цвета. В NTSC и PAL оттенок представлен сдвигом фазы сигнала цветности относительно цветовой вспышки, а насыщенность определяется амплитудой поднесущей. В SECAM сигналы (R' - Y') и (B' - Y') передаются поочередно, и фаза не имеет значения.
Цветность представлена цветовой плоскостью UV в видеосигналах PAL и SECAM и 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 по стандарту JPEG , цветовое пространство RGB сначала преобразуется (с помощью матрицы вращения ) в цветовое пространство YCbCr , поскольку три компонента в этом пространстве имеют меньшую корреляционную избыточность и поскольку цветность Затем компоненты можно субдискретизировать в 2 или 4 раза для дальнейшего сжатия изображения. При распаковке пространство Y’CbCr поворачивается обратно в RGB.