簡析色彩空間及色域課件

ColorSpacesTrainingProgramHans1ColorSpacesTrainingProgram12目錄：RGB顏色空間YUV顏色空間YIQ顏色空間YCbCr顏色空間PhotoYCC顏色空間HIS、HLS和HSV顏色空間色度圖其它顏色空間伽瑪校正顏色空間是一系列顏色的數(shù)學表現(xiàn)形式。三種最流行的顏色模型是RGB（用于計算機圖形）；YIQ，YUV或YCbCr（用于視頻系統(tǒng)）和CMYK（用于彩色打?。?。但是，這三種顏色沒有一種和我們直覺概念上的色調(diào)，飽和度，亮度有直接的聯(lián)系。這就使我們暫時去追尋其它的模型，如HIS和HSV，它們能簡化編程，處理和終端用戶操作。所有的顏色空間都能由照相機身掃描儀等儀器所提供的RGB信息得到2目錄：RGB顏色空間顏色空間是一系列顏色的數(shù)學表RGB顏色空間3RGB顏色空間3RGB顏色空間4在計算機圖形中廣泛使用紅，綠和藍（RGB）顏色空間。紅，綠，藍是三種主要的相加色（不同的顏色加在一起形成所需的顏色）。用一個三維笛卡爾坐標系統(tǒng)（圖1.1）來表示。圖中所示的立方體對角線（到三基色的距離相等）代表了不同的灰階。表1.1包含100%幅度，100%飽和度彩條信號（一種常用測試信號）的RGB值。表1.1100%RGB

彩條信號圖1.1RGB

顏色立方體

黃色青色紅紫色RGB顏色空間4在計算機圖形中廣泛使用紅，綠和藍（RRGB顏色空間5

RGB顏色空間在計算機圖形中使用最為普遍，因為彩色顯示器使用RGB來產(chǎn)生所需的顏色。所以，選用RGB顏色空間簡化了系統(tǒng)的構(gòu)建和設計。而且，由于RGB顏色空間使用了好幾年，所以可以利用大部分現(xiàn)有的軟件程序模塊。

然而，RGB顏色空間在處理"現(xiàn)實"圖像時，它的效率并不是很高。要產(chǎn)生RGB顏色立方體內(nèi)的任意顏色，所有的RGB三基色都必須有相同的帶寬。這就直接導致了每個RGB基色需要像素深度（Pixeldepth）和顯示分辨力都相同的幀存儲器。而且，在RGB顏色空間內(nèi)處理一幅圖像通常也不是最有效的方式。舉個例子，我們要改變一個像素點的亮度或色度，我們必須從幀緩沖器中讀出所有的RGB顏色值，然后計算亮度或色度，然后對它們進行相應的更改，計算出新的RGB值，寫回幀緩沖器。如果系統(tǒng)訪問的是直接以亮度和色度存儲的圖像，一些處理步驟就會更快了。

由于這些以及其它的原因，很多視頻標準使用亮度和兩個色差信號。其中最為普遍的是YUV，YIQ，和YCbCr顏色空間。盡管它們彼此關(guān)聯(lián)，但還是有一些區(qū)別的。

RGB顏色空間5RGB顏色空間在計算機圖形中使用最YUV顏色空間6YUV顏色空間6YUV顏色空間7

YUV顏色空間在PAL（PhaseAlternationLine），NTSC（NationalTelevisionSystemCommittee）和SECAM（SequentielCouleurAvecMémoireorSequentialColorwithMemory）復合顏色視頻標準中使用。黑白電視系統(tǒng)只使用亮度信號（Y）；色度信號（U，V）以一種特殊的方式加入亮度信號，這樣，黑白電視接收機能夠顯示正常的黑白圖像而彩色電視接收機能夠?qū)Ω郊拥纳刃盘栠M行解碼從而顯示彩色圖像。伽馬校正后的RGB（用R'G'B'表示）和YUV的轉(zhuǎn)換方程式為：Y=0.299R′+0.587G′+0.114B′U=–0.147R′–0.289G′+0.436B′=0.492(B′–Y)V=0.615R′–0.515G′–0.100B′=0.877(R′–Y)R′=Y+1.140VG′=Y–0.395U–0.581VB′=Y+2.032UYUV顏色空間7YUV顏色空間在PAL（PhaYUV顏色空間8對于范圍為0-255的數(shù)字R‘G’B‘，Y的范圍為0-255，U為0到±112，V為0到±157。我們經(jīng)常對這些方程式進行縮放，使之在現(xiàn)實中的NTSC或PAL數(shù)字編解碼器中更容易實現(xiàn)。

注意，對于8比特的YUV和R‘G’B‘的數(shù)字數(shù)據(jù)，為了避免上溢和下溢，它們的數(shù)值不能超出0到255階的范圍。

如果我們使用范圍內(nèi)所有的B‘-Y和R’-Y數(shù)據(jù)，那么復合NTSC和PAL電平將超出（現(xiàn)在采用的）黑白電視發(fā)送接收機所支持的電平。實驗證明，調(diào)制后的載波電平的偏移量在亮度信號白電平以上，黑電平以下的20%范圍內(nèi)是允許的。我們選用了一個縮放因子，使得75%幅度，100%飽和度的黃色和青色彩條剛好處在白電平上（100IRE）。YUV顏色空間8對于范圍為0-255的數(shù)字R‘YIQ顏色空間9YIQ顏色空間9YIQ顏色空間10

YIQ顏色空間由YUV顏色空間導出，在NTSC復合彩色視頻標準中選用。（“I”代表同相，“Q”代表正交，這是傳遞色度信息的調(diào)制方式。）R'G'B'和YIQ轉(zhuǎn)換的基本方程式是：Y=0.299R′+0.587G′+0.114B′I=0.596R′–0.275G′–0.321B′=Vcos33°–Usin33°=0.736(R′–Y)–0.268(B′–Y)Q=0.212R′–0.523G′+0.311B′=Vsin33°+Ucos33°=0.478(R′–Y)+0.413(B′–Y)R′=Y+0.956I+0.621QG′=Y–0.272I–0.647QB′=Y–1.107I+1.704QYIQ顏色空間10YIQ顏色空間由YUV顏色空YIQ顏色空間11

對于范圍為0-255的數(shù)字R‘G’B‘，Y的范圍為0-255，I為0到±152，Q為0到±134。I和Q由U和V旋轉(zhuǎn)33°得到。我們經(jīng)常對這些方程式進行縮放，使之在現(xiàn)實中的NTSC數(shù)字編解碼器中更容易實現(xiàn)。

注意，對于8比特的YIQ和R‘G’B‘的數(shù)字數(shù)據(jù)，為了避免上溢和下溢，它們的數(shù)值不能超出0到255階的范圍。YIQ顏色空間11對于范圍為0-255的數(shù)字RYCbCr顏色空間12YCbCr顏色空間12YCbCr顏色空間13隨著世界范圍內(nèi)的數(shù)字分量視頻標準的發(fā)展，YCbCr顏色空間作為ITU-RBT.601的一部分發(fā)展起來。YCbCr由YUV顏色空間縮放和偏移得到。Y標稱8比特，范圍為16-235，Cb和Cr的標稱范圍為16-240。YCbCr有很多不同的采樣格式，如4:4:4，4:2:2，4:1:1，4:2:0，我們將對它們分別進行討論。

RGB-YCbCr方程式：SDTV（標清）

標稱范圍為16-235的8比特數(shù)字R‘G’B‘（工作室RGB）和YCbCr之間的基本轉(zhuǎn)換方程式為：Y601=0.299R′+0.587G′+0.114B′Cb=–0.172R′–0.339G′+0.511B′+128Cr=0.511R′–0.428G′–0.083B′+128R′=Y601+1.371(Cr–128)G′=Y601–0.698(Cr–128)–0.336(Cb–128)B′=Y601+1.732(Cb–128)當我們將YCbCr轉(zhuǎn)換為R‘G’B‘時，R’G‘B’的標稱范圍是16-235，由于Y和CbCr可能偶然超出16-235和16-240范圍（視頻處理和噪聲的緣故），此時R‘G’B‘可能偏移到0-15和236-255范圍內(nèi)。注意，對于8比特的YCbCr和R'G'B'的數(shù)字數(shù)據(jù)，為了避免上溢和下溢，它們的數(shù)值不能超出0到255階的范圍。

表1.2

列出了75%幅度，100%飽和度的彩條信號（一種常用的視頻測試信號）的YCbCr值.YCbCr顏色空間13隨著世界范圍內(nèi)的數(shù)字分量視頻標YCbCr顏色空間14

計算機系統(tǒng)的考慮

計算機系統(tǒng)中的R'G'B'數(shù)值范圍為0-255，使用以下的方程式可能會更加方便：Y601=0.257R′+0.504G′+0.098B′+16Cb=–0.148R′–0.291G′+0.439B′+128Cr=0.439R′–0.368G′–0.071B′+128R′=1.164(Y601–16)+1.596(Cr–128)G′=1.164(Y601–16)–0.813(Cr–128)–0.391(Cb–128)B′=1.164(Y601–16)+2.018(Cb–128)注意，對于8比特的YCbCr和R‘G’B‘的數(shù)字數(shù)據(jù)，為了避免上溢和下溢，它們的數(shù)值不能超出0到255階的范圍。

YCbCr顏色空間14 計算機系統(tǒng)的考慮YCbCr顏色空間15RGB-YCbCr方程式：HDTV（高清）

標稱范圍為16-235的8比特數(shù)字R‘G’B‘（工作室RGB）和YCbCr之間的基本轉(zhuǎn)換方程式為：Y709=0.213R′+0.715G′+0.072B′Cb=–0.117R′–0.394G′+0.511B′+128Cr=0.511R′–0.464G′–0.047B′+128R′=Y709+1.540(Cr–128)G′=Y709–0.459(Cr–128)–0.183(Cb–128)B′=Y709+1.816(Cb–128)當我們將YCbCr轉(zhuǎn)換為R‘G’B‘時，R’G‘B’的標稱范圍是16-235，由于Y和CbCr可能偶然超出16-235和16-240范圍（視頻處理和噪聲的緣故），此時R‘G’B‘可能偏移到0-15和236-255范圍內(nèi)。注意，對于8比特的YCbCr和R'G'B'的數(shù)字數(shù)據(jù)，為了避免上溢和下溢，它們的數(shù)值不能超出0到255階的范圍。

表1.2

列出了75%幅度，100%飽和度的彩條信號（一種常用的視頻測試信號）的YCbCr值.YCbCr顏色空間15RGB-YCbCr方程式：HDTV（YCbCr顏色空間16

計算機系統(tǒng)的考慮

計算機系統(tǒng)中的R‘G’B‘數(shù)值范圍為0-255，使用以下的方程式可能會更加方便：Y709=0.183R′+0.614G′+0.062B′+16Cb=–0.101R′–0.338G′+0.439B′+128Cr=0.439R′–0.399G′–0.040B′+128R′=1.164(Y709–16)+1.793(Cr–128)G′=1.164(Y709–16)–0.534(Cr–128)–0.213(Cb–128)B′=1.164(Y709–16)+2.115(Cb–128)注意，對于8比特的YCbCr和R‘G’B‘的數(shù)字數(shù)據(jù)，為了避免上溢和下溢，它們的數(shù)值不能超出0到255階的范圍。YCbCr顏色空間16 計算機系統(tǒng)的考慮YCbCr顏色空間17表1.275%YCbCr

彩條信號YCbCr顏色空間17表1.275%YCbCr彩YCbCr顏色空間184：4：4YCbCr格式

圖1.2描述了4：4：4格式的YCbCr采樣點的位置。每一個采樣點都取一個Y，Cb和Cr樣點值。每個分量的每一個采樣點通常是8比特（消費類應用領(lǐng)域）或是10比特（專業(yè)視頻領(lǐng)域）。所以，一個采樣點就需要24比特（專業(yè)應用領(lǐng)域里30比特）。圖1.24：4：4

Co-Sited采樣方式，采樣點處在隔行圖片的有交掃描行上YCbCr顏色空間184：4：4YCbCr格式圖1.2YCbCr顏色空間194：2：2YCbCr格式

圖1.3描述了4：2：2格式的YCbCr采樣點的位置。每條掃描線上每兩個Y采樣點，取一個Cb，Cr采樣點值。每個分量的每一個采樣點通常是8比特（消費類應用領(lǐng)

域）或是10比特（專業(yè)視頻領(lǐng)域）。所以，一個采樣點就需要16比特（專業(yè)應用領(lǐng)域里20比特）。通常被安排成圖1.4所示的格式。

要顯示4：2：2的YCbCr數(shù)據(jù)，先要將它轉(zhuǎn)換成4：4：4的YCbCr數(shù)據(jù)（使用插

值法生成丟失的Cb和Cr采樣點）。圖1.34：2：2

Co-Sited采樣方式，采樣點處在隔行圖片的有交掃描行上圖1.44：2：2幀緩沖格式Y(jié)CbCr顏色空間194：2：2YCbCr格式圖1.3YCbCr顏色空間204：1：1YCbCr格式

圖1.5描述了4:1:1格式（有時也被叫做YUV12）的YCbCr采樣點的位置，它用于一些消費類視頻和DV視頻壓縮應用領(lǐng)域中。每條掃描線上每四個Y采樣點，取一個Cb，Cr采樣點值。每個分量的每一個采樣點通常是8比特。所以，一個采樣點就需要12比特。通常被安排成圖1.6所示的格式。要顯示4:1:1的YCbCr數(shù)據(jù)，先要將它轉(zhuǎn)換成4：4：4的YCbCr數(shù)據(jù)（使用插值法生成丟失的Cb和Cr采樣點）。圖1.54：1：1Co-Sited采樣方式，采樣點處在隔行圖片的有交掃描行上圖1.64：1：1幀緩沖格式Y(jié)CbCr顏色空間204：1：1YCbCr格式圖1.5YCbCr顏色空間214：2：0YCbCr格式

相比于僅僅只在水平方向上作2:1Cb，Cr壓縮的4:2:2YCbCr，4:2:0YCbCr在水平和垂直方向上都對Cb，Cr做了2：1的壓縮。它經(jīng)常用來壓縮視頻。

圖1.7到圖1.11列舉了4：2：0的不同的幾種采樣格式。表1.3列出了不同的DV應用領(lǐng)域中的不同的YCbCr格式。

要顯示4：2：0的YCbCr數(shù)據(jù)，先要將它轉(zhuǎn)換成4：4：4的YCbCr數(shù)據(jù)（使用插值法生成丟失的Cb和Cr采樣點）。注意，有些MPEG解碼器不能正確地將4：2：0格式的YCbCr數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為4：4：4格式，產(chǎn)生了色度錯誤。圖1.74：2：0采樣方式，用于H.261、H.263和MPEG-1。采樣點位置處于逐行或隔行圖片的有效掃描行圖1.84：2：0采樣方式，用于MPEG-2，MPEG-2第2部分和H.264。采樣點位置處于隔行圖片的有效掃描行YCbCr顏色空間214：2：0YCbCr格式圖1.7YCbCr顏色空間224：2：0YCbCr格式圖1.94：2：0采樣格式，用于MPEG-2，MPEG-2第2部分和H.264。采樣點位置處于逐行或隔行圖片的有效掃描行(top_field_first=1)圖1.94：2：0采樣格式，用于MPEG-2，MPEG-2第2部分和H.264。采樣點位置處于逐行或隔行圖片的有效掃描行(top_field_first=0)圖1.94：2：0Co-Sited采樣方式，用于576iDV和DVCAM。采樣點位置處于隔行圖片的有效掃描行YCbCr顏色空間224：2：0YCbCr格式圖1.9YCbCr顏色空間23表1.3不同的YCbCr格式在不同ＤＶ應用領(lǐng)域YCbCr顏色空間23表1.3不同的YCbCr格式在不同Ｄ24PhotoYCC顏色空間24PhotoYCC顏色空間PhotoYcc顏色空間25

PhotoYCC（伊斯門

柯達公司商標）用來對PhotoCD圖像數(shù)據(jù)編碼。它的目標是成為一種顯示器無關(guān)的色彩空間。為了達到最大的視頻顯示效率，該顏色空間以ITU-RBT.601和BT.709為基礎(chǔ)。

編碼處理（RGB到PhotoYCC）假定CIE標準光源D65，圖像捕捉系統(tǒng)的光譜感光性和BT.709的色度-匹配功能成比例。這里的RGB和計算機圖形中的RGB值不同，它可能為負值。PhotoYCC包含BT.709色域范圍以外的彩色，這些用負值來編碼。

RGB到PhotoYcc

線形RGB數(shù)據(jù)（規(guī)格化到0-1范圍內(nèi)）做非線性轉(zhuǎn)換為PhotoYCC，如下所示：當

R,G,B

0.018

R′

=1.099R0.45–0.099

G′

=1.099G0.45–0.099

B′

=1.099B0.45–0.099當

–0.018

<

R,G,B

<

0.018

R′

=4.5R

G′

=4.5G

B′

=4.5B當R,G,B

–0.018

R′

=–1.099|R|0.45–0.099

G′

=–1.099|G|0.45–0.099

B′

=–1.099|B|0.45–0.099PhotoYcc顏色空間25PhotoYCC（伊斯門柯達PhotoYCC顏色空間26范圍為0-255的R'G'B'，可生成一個亮度信號，兩個色度信號（C1和C2）：

Y=0.213R′+0.419G′+0.081B′C1=-0.131R′-0.256G′+0.387B′+156C2=0.373R′-0.312G′-0.061B′+137

舉個例子，20%的灰度值（R，G和B=0.2）刻錄在PhotoCD光盤上的值如下：

Y=79C1=156C2=137

PhotoYCC顏色空間26范圍為0-255的R'GPhotoYCC顏色空間27PhotoYCC到RGB

由于PhotoYCC試圖保留膠卷的動態(tài)范圍，對PhotoYCC解碼需要選擇一個對輸出設備合適的顏色空間和范圍。所以，解碼方程式不一定就是編碼方程式精確的反向方程式。下面的方程式生成的RGB值適合驅(qū)動CRT顯示器，并且假定解碼圖像和顯示圖亮度一致。R′=0.981Y+1.315(C2-137)G′=0.981Y-0.311(C1-156)-0.669(C2-137)B′=0.981Y+1.601(C1-156)

R‘G’B‘值必須處在0-255之間。上面的方程式假定顯示器的磷光粉和BT.709特性一致，并且視頻信號亮度（V）和顯示亮度（L）有以下的關(guān)系：

當V0.0812L=((V+0.099)/1.099)1/0.45當V<0.0812L=V/4.5PhotoYCC顏色空間27PhotoYCC到RGB28HIS,HLS和HSV顏色空間28HIS,HLS和HSV顏色空間PhotoYcc顏色空間29

HIS（hue,saturation,intensity）和HSV（hue,saturation,value）顏色空間在操作顏色上更直觀，它模仿人眼感知和詮釋顏色的方式。當顏色需要手工配置時，人們開發(fā)了這種顏色空間，既然現(xiàn)在可以直觀的選擇顏色或者指定Pantone（美國一家公司指定的配色系統(tǒng)）色，所以現(xiàn)在這種顏色空間很少用到了。我們討論它是基于了“歷史”的興趣。HSL（hue,lightness,saturation）和HSI類似；我們使用術(shù)語lightness代替intensity。

HIS和HSV的區(qū)別是亮度分量（I或V）的計算方法，它決定了亮度（I或V）和飽和度（S）的分布和動態(tài)范圍。HIS顏色空間在傳統(tǒng)的圖像處理功能如卷積，均衡化，直方圖等等上有優(yōu)勢，由于I和R，G，B的關(guān)聯(lián)度相等，所以僅僅需要調(diào)整亮度值就可以了。HSV顏色空間飽和度的動態(tài)范圍更大，適合操作色度和飽和度（偏移彩色或調(diào)整顏色量）。圖1.12描繪了單六椎體HSV顏色模型。六椎體的頂端對應V=1，也就是最大intensity（亮度）處。六椎體的最下面的頂點為黑色，此處V=0。H值相差180的顏色互為補色，該角度繞著縱軸（V）以紅色為起點（角度為0）。S值為一比例值，它的范圍為0（縱坐標V上）到1（六椎體的側(cè)表面上）。V=0點上S值可以是0-1范圍內(nèi)的任意值。S=0，V=1處為白色。S=0，V處在0-1之間時，該顏色為灰色。注意，當S=0時，H值可以是任意值。在藝術(shù)家看來，任何V=1，S=1的顏色都為純色（它的顏色由H來決定）。加入白色對應于減小飽和度（不會改變亮度V）；假如黑色對應于減小亮度V（不會改變飽和度S）。調(diào)和色通過同時減小飽和度S和亮度V來生成。表1.4列出了75%幅度，100%飽和度的HSV彩條。

PhotoYcc顏色空間29HIS（hue,saturaPhotoYcc顏色空間30圖1.12單六面體HSV顏色模型表1.475%HSV彩條PhotoYcc顏色空間30圖1.12單六面體HSV顏色PhotoYcc顏色空間31圖1.13描述了雙六椎體HSI顏色模型。六椎體的頂部對應于I=1，也就是白色。底部頂點對應于黑色，I=0。H值相差180度的顏色互為補色，該角度繞著縱軸（I）以紅色為起點（角度為0）（為了和HSV模型保持一致性，泰克公司的慣例藍色為0度）。S值范圍為0（縱坐標I上）到1（六椎體的側(cè)表面上）?；叶刃盘柕腟值都為0，但是，色彩的最大飽和度在S=1，I=0.5處。表1.5列出了75%幅度，100%飽和度的HIS彩條。圖1.13雙六面體HSI顏色模型。為了保持一致性，從泰克的綠色為0度轉(zhuǎn)換而來我們用雙六面體而不是兩個六面體來描述該模型表1.575%HSI顏色模型。PhotoYcc顏色空間31圖1.13描述了雙六椎32色度圖32色度圖色度圖33正常視力（the1931CIEStandardObserver）人眼所看到的色域如圖1.14所示。該圖和它潛在的數(shù)學表達式在1960和1976進行了更新；然而，NTSC電視制式仍舊以1931規(guī)格為基礎(chǔ)。

顏色感知通過觀看三個標準CIE（InternationalCommissiononIllumination或CommissionInternationaledeI‘Eclairage）基色：700nm波長的紅色，546.1nm的綠色和435.8nm的藍色。這些基色及由這些基色混合而成的其他光譜純色處在曲線的外邊沿（叫做光譜軌跡），如圖1.14所示。

光譜軌跡的端點（紅色和藍色處）有一條直線聯(lián)結(jié)，代表紫色，它由紅色和藍色組成。處在該閉合邊界內(nèi)的所有顏色都能由混合不同顏色的光來合成。顏色越靠近邊界，它的飽和度越高。邊界內(nèi)的顏色越靠近中心（白色），飽和度越低。色度圖內(nèi)的每一個點代表唯一的顏色，可用小x，y坐標值來標識。

在CIE系統(tǒng)中，紅色，綠色和藍色的亮度轉(zhuǎn)換成所謂的三色激勵值（tristimulusvalues），用大寫字母X，Y，Z來表示。這些值代表了基色的相對大小。色度圖33正常視力（the1931CIEStanda色度圖34圖1.14中的坐標軸由下面的三色激勵值得到：

x=X/(X+Y+Z)=red/(red+green+blue)y=Y/(X+Y+Z)

=green/(red+green+blue)z=Z/(X+Y+Z)

=blue/(red+green+blue)圖1.14CIE1931色度圖顯示的是不同的顏色區(qū)域色度圖34圖1.14中的坐標軸由下面的三色激勵值色度圖35坐標軸x,y,z稱為色度坐標軸（chromaticitycoordinates），通常，它們的和為1。所以，z可以用x和y來表示，這就意味著僅僅使用x，y就能表示一種顏色，所以色度圖可以使二維的。

通常，信源或顯示器指定three（x，y）坐標來定義所使用的三基色。Three（x，y）坐標生成的三角形包含了信源或顯示器能再生的色域。如圖1.15所示，作為對比，途中還顯示了NTSC，PAL，和油墨，染色的色域。注意，沒有一組三基色能再現(xiàn)所有可能的彩色，這就是為什么彩色電視機不能完完全全再現(xiàn)現(xiàn)實顏色的原因。

此外，信源或顯示器通常指定所用的白色的the(x,y)坐標，因為純白色不一定能被捕獲或再生。我們將白色定義成捕獲或再生的三基色顏色值相等的顏色，它還是會有一小部分顏色在里邊的。注意，標準CIE1931色度圖內(nèi)不包含亮度信號，但它是一個和（x，y）平面正交的坐標軸，顏色越淺，色度的范圍就越小。

色度圖35坐標軸x,y,z稱為色度坐標軸（chroma色度圖36圖1.15CIE1931色度圖顯示的是不同的色域色度圖36圖1.15CIE1931色度圖顯示的是不同的色度圖37

1953NTSC標準的色度和參考白光（CIE光源C）是：

R：xr=0.67 yr=0.33G：xg=0.21 yg=0.71B：xb=0.14 yb=0.08白光：xw=0.3101 yw=0.3162

現(xiàn)在所使用的NTSC，480i，和480p視頻系統(tǒng)使用一組不同的RGB磷光粉，導致產(chǎn)

生的RGB三基色的色度和參考白光（CIE光源D65）有些細微的不同。

R:xr=0.630 yr=0.340G:xg=0.310 yg=0.595B:xb=0.155 yb=0.070白光:xw=0.3127 yw=0.3290

PAL，SECAM，576i和576p視頻系統(tǒng)的色度和參考白光（CIEB白光D65）為：

R:xr=0.64 yr=0.33G:xg=0.29 yg=0.60B:xb=0.15 yb=0.06白光:xw=0.3127 yw=0.3290色度圖371953NTSC標準的色度和參考白光（色度圖38

HDTV所使用的色度和參考白光（CIE光源D65）以BT.709為基礎(chǔ)：

R:xr=0.64 yr=0.33G:xg=0.30 yg=0.60B:xb=0.15 yb=0.06白光:xw=0.3127 yw=0.3290

由于不同的視頻標準使用不同的色度和參考白光，所以當信源和顯示器值不匹配時可能會產(chǎn)生一些小錯誤；例如在HDTV上顯示480i或480p節(jié)目或再NTSC電視上播放HDTV節(jié)目。這些小小的顏色錯誤可以簡單的通過在顯示器上使用3×3矩陣乘法器來修正，色度圖38HDTV所使用的色度和參考白光（CIE39非RGB顏色空間的考慮39非RGB顏色空間的考慮非RGB顏色空間的考慮40當在一個非RGB顏色空間（如YIQ，YUV，YCbCr）內(nèi)處理信息時，我們需要注意不要使它們的值的組合所生成的RGB顏色無效。此處的術(shù)語無效指的是RGB分量超出規(guī)格化的RGB范圍（1，1，1）。

舉個例子，給出范圍為規(guī)格化值（1，1，1）的RGB，得出的YCbCr值為（235，128，128）。如果我們處理Cb和Cr使它產(chǎn)生的YCbCr的值為（235，64，73），相對應的規(guī)格化RGB值變?yōu)椋?.6，1.29，0.56）---注意綠色已經(jīng)超出了規(guī)格化值1。

通過這個例子，很明顯，有很多Y，Cb，Cr的組合會產(chǎn)生無效的RGB值；我們必須對這些YCbCr值進行處理，使它們產(chǎn)生有效的RGB值。圖1.16展示了YCbCr顏色空間轉(zhuǎn)換成的規(guī)格化RGB。圖1.16三維YCbCr空間轉(zhuǎn)換成的受限RGB非RGB顏色空間的考慮40當在一個非RGB顏色空間（如非RGB顏色空間的考慮41使用恒定亮度和恒定色調(diào)處理（不改變亮度信號Y，同時Cb，Cr被限制在最大有效值內(nèi)，并且和限幅前的顏色有相同的色調(diào)）將產(chǎn)生最好的結(jié)果。恒定色度準則對應于直接將無效的CbCr組合移向CbCr原點（128，128），直到它們落在有效YCbCr顏色的表面。

當將非RGB顏色空間轉(zhuǎn)換為RGB顏色空間是，我們必須注意，由于數(shù)字電路的有限精度，我們必須包含色度邏輯以便不會發(fā)生上溢和下溢的問題。8比特的RGB值，小于0的必須設為0，大于255的必須設為255。非RGB顏色空間的考慮41使用恒定亮度和恒定色調(diào)處理（不改42伽馬校正42伽馬校正伽馬校正43大多數(shù)CRT顯示器的轉(zhuǎn)換特性使它生成的亮度和信號幅度的能量成比例關(guān)系（我們稱之為伽瑪）。結(jié)果，高亮信號被延伸，而低量信號則被壓縮了（參照圖1.17）。有利于抗干擾，因為眼睛對人眼對亮度的感覺取決于相對亮度變化，當相對亮度變化相等時，人眼的敏感程度自然也就相等了。通過伽瑪校正，傳送前的視頻信號，顯示器輸出的亮度幾乎為線性（圖1.17中的灰線），而且傳輸過程中引入的噪聲也減小了。

為了減小圖像黑色區(qū)域內(nèi)的噪聲，現(xiàn)在的視頻系統(tǒng)都限制了曲線黑色區(qū)域內(nèi)的增益。這種技術(shù)限制了黑色附近的增益，而對曲線的其它部分進行了拉伸，這樣就保證了功能和正切的連續(xù)性。

盡管視頻標準假定顯示器的伽瑪值大概為2.2，而對CRT顯示器來說，2.5的伽瑪值可能更接近現(xiàn)實情況。然而，這種差別在昏暗環(huán)境下觀看能改善視覺效果，在明亮的觀看環(huán)境下，為了達到更精確的觀看效果，我們可以采用另外的伽瑪系數(shù)，大約為1.14（2.5/2.2）。我們通常也會改變顯示器的伽瑪曲線，使它更接近"filmlook"。圖1.17Gamma效果圖伽馬校正43大多數(shù)CRT顯示器的轉(zhuǎn)換特性使它生成的伽馬校正44

早期NTSC系統(tǒng)

早期的NTSC系統(tǒng)假定顯示器端是伽瑪值為2.2的簡單轉(zhuǎn)換