Der YUV-Farbraum

Da das menschliche Auge sensibler auf Helligkeiten als auf Farben reagiert (wir können bei Dunkelheit immer noch Umrisse erkennen, bis zu einem weiten Grad sogar noch Perspektive und Lage im Raum, nicht aber Farben), werden mehr Bits zum Speichern der Luminanzinformationen als für die Farbunterschiede benutzt.

Y steht für Luma, die Luminanz im Bild, während U und V aus den Farbinformationen bestehen (auch Chrominanz). Die Luminanzkomponenten können wir auch als die Graustufen-Version des RGB-Bildes betrachten. Tatsächlich wird auf einem Schwarzweiß-TV nur die Y-Komponente des Farb-TV-Signals gezeigt.

Statt die Informationen eines Bildes in 8 Bit für Rot, 8 Bit für Grün und 8 Bit für Blau zu codieren, kann ein RGB-Bild auf 16 Bit pro Pixel reduziert werden, wenn die Luminanz und die Farbunterschiede benutzt werden (ITU-R BT 601 – früher CCIR 601).

$$\mathrm{Ey}=\mathrm{0.299}*R+\mathrm{0.587}*G+\mathrm{0.114}*B$$ $$\mathrm{Ecr}=\mathrm{0.713}*\left(R-\mathrm{Ey}\right)=\mathrm{0.500}*R-\mathrm{0.419}*G-\mathrm{0.081}*B$$

Color Difference (red) CR (auch als "V" bezeichnet): $\mathrm{CR}=R-Y$

$$\mathrm{Ecb}=\mathrm{0.564}*\left(B-\mathrm{Ey}\right)=-\mathrm{0.169}*R-\mathrm{0.331}*G+\mathrm{0.500}*B$$

Color Difference (blue) CB (auch als "U" bezeichnet) $\mathrm{CB}=B-Y$

Wobei Ey, R, G und B im Wertebereich [0,1] liegen und Ecr und Ecb im Bereich [-0.5,0.5] liegen.

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$$R=Y+\mathrm{1.403}*\mathrm{V\text{'}}$$ $$G=Y-\mathrm{0.244}*\mathrm{U\text{'}}-\mathrm{0.714}*\mathrm{V\text{'}}$$ $$B=Y+\mathrm{1.77}*\mathrm{U\text{'}}$$

Die Vorteile von YUV gegenüber von RGB sind:

• Die Helligkeitsinformation wird von den Farbinformationen getrennt,
• Die Korrelation zwischen den Farbinformationen wird reduziert.

Der Großteil der Informationen wird in der Y-Komponente gesammelt, während der Informationsumfang von U und V geringer ist. Diese Eigenschaft trägt zur besseren Komprimierung des Bildes bei. Da die Korrelation zwischen den verschiedenen Farbkomponenten reduziert wird, kann jede der Komponenten getrennt komprimiert werden. Das YUV-Farbsystem wurde für die JPEG-Komprimierung übernommen.

Am Rande: Bei der JPEG-Komprimierung werden die Farbunterschiede noch weiter herunter gebrochen (subsampling), um die Daten noch weiter zu verringern. Beim JPG 4:1:1-Schema gibt es für je vier Y-Anteile für jeden CB- und CR-Anteil.

Der ursprüngliche TV-Standard kombinierte die Luminanz Y und beide Farbsignale (B-Y, R-Y) in einem Kanal, der ein Kabel benutzt und als Composite Video bezeichnet wird.

S-Video oder "Y/C-Video" trennt die Helligkeit vom Farbsignal. S-Video ist etwas schärfer als Composite Video.

Wenn sowohl die Luminanz als auch die beiden Farbsignale B-Y und R-Y in separaten Kanälen übertragen werden, wird das als Component Video bezeichnet (YPbPr analog und YCbCr digital).