《多媒体技术基础》课程教学课件（PPT讲稿）第6章 颜色空间变换

多媒体技术基础 第6章 颜色空间变换

2025年10月26日 第6章 颜色空间变换 2/43 第6章 颜色空间变换目录 6.1 该用什么颜色空间 6.1.1 颜色空间的分类问题 6.1.2 颜色空间的变换问题 6.1.3 颜色空间的选择 6.2 计算机图形颜色空间 6.2.1 RGB, CMY和CMYK 6.2.2 HSV和RGB 6.2.3 HSL/HSB和RGB 6.2.4 HSI和RGB 6.3 设备无关的颜色空间 6.3.1 CIE XYZ和CIELAB 6.3.2 CIE XYZ和CIELUV 6.3.3 CIE XYZ和RGB，BT.601， BT.709 6.4 电视系统颜色空间 6.4.1 电视系统的颜色空间 6.4.2 European Y'U'V' 6.4.3 American Y'I'Q' 6.4.4 SMPTE-C RGB 6.4.5 ITU-R BT.601 Y'CbCr 6.4.6 ITU-R BT.709 Y'CbCr 6.4.7 SMPTE-240M Y'PbPr 6.4.8 Kodak PhotoYCC颜色 空间

2025年10月26日 第6章 颜色空间变换 3/43 6.1 该用什么颜色空间 ◼ 6.1.1 颜色空间的分类问题 ➢ 从颜色感知的角度可考虑分成如下3类 ◼ 混合(mixture)型颜色空间：按三种基色的比例合 成颜色，如RGB，CMY(K)和XYZ ◼ 非线性亮度/色度(luma/chroma)型颜色空间：用 一个分量表示非色彩的感知，用两个独立的分量 表示色彩的感知，如L*a*b, L*u*v，YUV和YIQ。 当需要黑白图像时，使用这样的系统就非常方便 ◼ 强度/饱和度/色调(intensity/saturation/hue)型颜色 空间：用饱和度和色调描述色彩的感知，可使颜 色的解释更直观，而且对消除光亮度的影响很有 用，如HSI, HSL, HSV和LCh

2025年10月26日 第6章 颜色空间变换 4/43 6.1 该用什么颜色空间(续1) ➢ 从技术角度可考虑分成如下3类 ◼ (1) RGB型颜色空间/计算机图形颜色空间：主要用于电视 机和计算机的颜色显示系统，如RGB，HSI, HSL和HSV。 在显示技术和印刷技术中，常被称为颜色模型(color mode) ◼ XYZ型颜色空间/CIE颜色空间：由国际照明委员会(CIE) 定义的颜色空间，用作颜色的基本度量方法。该颜色空间 是与设备无关的颜色表示法，在科学计算中得到广泛应用。 对不能直接相互转换的两个颜色空间，可利用这类颜色空 间作为过渡性的颜色空间，如CIE 1931 XYZ，L*a*b， L*u*v和LCh等 ◼ YUV型颜色空间/电视系统颜色空间：由广播电视需求的 推动而开发的颜色空间，如YUV，YIQ，ITU-R BT.601 Y'CbCr, ITU-R BT.709 Y'CbCr和SMPTE-240M Y'PbPr。主 要目的是通过压缩色度信息以有效地播送彩色电视图像

2025年10月26日 第6章 颜色空间变换 5/43 6.1 该用什么颜色空间(续2) ➢ 按照上述观点对颜色空间进行的分类综合在表6-1中。 这样分类虽然并不很科学，也不是绝对的，但对颜 色空间的认识多少会有些帮助。 类型 RGB型 XYZ型 YUV型 混合型(mixture) RGB XYZ - 非线性亮度/色度 (luma/chroma) - L* a *b * L* u * v * YUV YIQ 强度/饱和度/色调 (intensity/saturation/hue) HSI, HSL HSV LCh/CHL 表6-1 颜色空间的分类

2025年10月26日 第6章 颜色空间变换 6/43 6.1 该用什么颜色空间(续3) ◼ 6.1.2 颜色空间的变换问题 ➢ 为满足不同的应用需求，需要在各种不同的颜色空 间之间进行转换 ◼ 如为艺术家选择颜色的方便、减少图像的数据量或满足显 示系统的要求 ➢ 几乎所有的颜色空间都是从RGB颜色空间导出的 ◼ 因对视觉感知特性还不十分清楚，故对变换的计算模型产 生不同程度的怀疑 ➢ 常见颜色空间之间的变换关系见图6-1，可见 ◼ 有些颜色空间之间可以直接变换，如RGB和HSL，RGB和 HSB，RGB和R'G'B', R'G'B'和Y'CrCb，CIE XYZ和CIE L*a*b*等 ◼ 有些颜色空间之间不能直接变换，如，RGB和CIE La*b*, CIE XYZ和HSL，HSL和Y'CbCr等，它们之间的变换需要 借助其他颜色空间进行过渡

2025年10月26日 第6章 颜色空间变换 7/43 6.1 该用什么颜色空间(续4) 图6-1部分颜色空间的转换关系[1]

2025年10月26日 第6章 颜色空间变换 8/43 6.1 该用什么颜色空间(续5) ◼ 6.1.3 颜色空间的选择 ➢ RGB与CMY颜色空间 ◼ RGB(red，green and blue) ：在图像显示系统中得 到广泛应用 ◼ CMY(cyan magenta yellow)：在印刷和打印系统 中得到广泛应用 ◆ CMYK(cyan magenta yellow black)中的黑色是为改善打 印质量而增加的颜色分量 ◼ RGB 和CMY(K)颜色空间 ◆ 都是与设备相关 ◆ 颜色指定不直观

2025年10月26日 第6章 颜色空间变换 9/43 6.1 该用什么颜色空间(续6) ➢ 计算机图形颜色空间 ◼ 计算机绘图用的颜色空间包括 ◆ HSV(hue，saturation and value) ◆ HSL/HLS(hue，saturation and lightness) ◆ HSI(hue，saturation and intensity) ◆ HSB(hue，saturation and brightness) ◆ HCI(hue，chroma/colourfulness，intensity) ◆ HVC (hue，value and chroma) ◼ 这些颜色空间都是从RGB变换来的、与设备相关 的类似的颜色空间，特点 ◆ 指定颜色方式非常直观，很容易选择所需要的色调 ◆ 把亮度从颜色信息中分离出来

2025年10月26日 第6章 颜色空间变换 10/43 6.1 该用什么颜色空间(续7) ➢ 电视系统的颜色空间 ◼ 电视系统的颜色空间包括 ◆ YUV：用在PAL和SECAM模拟彩色电视制式中， Y表示亮 度，U和V表示两个色差分量 ◆ YIQ：用在NTSC模拟彩色电视制式中， Y表示亮度，I和Q 表示两个彩色分量 ◆ Y‘CbCr/Y’Cb‘ Cr’ ：用于数字电视, 在ITU-R BT.601和BT.709 等推荐标准中有明确的定义 ◆ Y‘PbPr/Y’Pb‘Pr’：用于高清晰度电视 ◆ . ◼ 这些颜色空间是亮度和色度(luminance-chrominance)分离的 电视播送颜色空间(television transmission color spaces) ◼ 数字电视和模拟电视的颜色空间都把RGB颜色空间分离成 亮度和色度，目的是为了更有效地压缩图像的数据量 ◼ 这些颜色空间都是与设备相关的，而且在闭环系统中的使 用条件也相当严格