Luminansen og krominansen

 

Det kan lyde lidt underligt, at man med kun 2 krominansværdier i Y'CbCr modellen kan overføre 3 farver. Vi skal for at forstå det, først have fat i måden vi omsætter billedet farveinformationer til gråtoner på.

Hvid er en blanding ( addition) af farverne Rød, grøn og blå, hvad enten det er en ”gammeldags” monitor eller en fladskærm. De 3 benyttede primærfarver er for år tilbage blevet defineret meget præcist af kommisionen C.I.E med angivelse af hvilken bølgelængde de skal have, og det er fortsat international standard den dag i dag. Bølgelængderne er for Rød, Grøn og Blå henholdsvis 700, 546 og 436 mu

Hvis vi måler afstanden fra farvetrekantens koordinater ( x, y)  derfra hvor tallene for de 3 primærfarvers bølgelængde står skrevet og hen til det hvide punkt i farvetrekantens midte, så kan vi konstatere at luminansbidraget for rød farve er 30%, for grøn 59% og for blå  kun 11%, hvis vi sætter  luminansen til 100% i alt, Fordelingen svarer fint til øjets følsomhedskurve for de 3 farver.

Y (luminansen) i et farvebillede er pr. definition altid sammensat af de 3 primærfarver med ovennævnte procentfordeling og det skriver vi i en formel således her ” 0.3R + 0.59G + 0.11B ”. Procentfordelingen mellem de 3 kanaler ligger altså fast, men forskellige R, G og B værdier giver naturligvis forkellige gråtoner omsat til sort/hvid. Gråtoneskalaen går som sagt fra sort til hvid.

I Photoshop, nærmere bestemt med kanalmikseren, kan vi ændre de 3 farvekanalers procentvise bidrag til luminansen i et billede omsat til sort/hvid. Hvis vi vil undgå klipning af billeddetaljer, så må summen af de 3 kanaler ikke overstige 100%.

Det er tydeligt at et billede, omsat til sort/hvid efter formelen 0.3R + 0.59G + 0.11B, har en optimal gråtone fordeling.  Det skyldes som tidligere nævnt, at fordelingen for de 3 farvers vedkommende, svarer meget nøje til det, der kan udledes af øjets følsomhedskurve.

Indstiller vi rød til 100% og sætter de 2 andre kanaler til 0%, så svarer det til et særdeles kraftigt rødfilter foran objektivet og det reducerer selvsagt antallet af gråtoner ret så kraftigt. Fidusen med kanalmikseren er at vi kan illudere alle tænkelige filtre så præcist, at der reelt ingen grund er til at bruge farvede filtre overhoved ude i marken.

Vælg et billede i farver og bestem efterfølgende i kanalmikseren, hvilket farvet filter billedet skal udsættes for. De eneste filtre som påvirker farverne og som ikke kan reproduceres i kanalmikseren er stort set kun de polariserede filtre.

Når vi er inde på emnet sort/hvid foto, så skal det lige nævnes, at et sort/hvid foto frembragt ved at der skrues ned for farvemætningen er en meget dårlig metode, hvis målet er flest mulige gråtoner. Mange farver vil desværre få samme luminansværdi og det betyder at disse farver, side om side, omsat til gråtoner, vil flyde fuldstændigt sammen, og det koster opløsning i et sort/hvidt billede.

I Y'Cb Cr farvemodellen står Y for luminansen og Cb Cr tilsammen krominansen og  repræsenterer således farvetone og farvemætning. Cb kan også skrives som B-Y og Cr kan skrives som R-Y, idet der er tale om henholdsvis blå og rød kanal fratrukket luminansindholdet.

I Y'CbCr mangler vi nærmere betragtet tilsyneladende den grønne kanal ( G-Y)?

Analyserer vi B-Y (som er det samme som Cb), kan vi jævnført med formelen for luminans vise at B-Y indeholder  oplysning om den grønne kanal fordi Y, som tidligere nævnt, altid repræsenterer de 3 farvekanaler med en forud fastlagt procentfordeling.

B -Y = B – (0.30R + 0.59G + 0.11B) = - 0.30R – 0.59G + 0.89B

Y, Cb (B-Y) og Cr (R-Y) indeholder alle en information om den grønne farve og det betyder at G – Y med simpelt matematik kan beregnes f. eksempel med denne her formel.

G – Y =  - 0.30/0.59 * (R - Y) – 0.11/0.59 * (B – Y)

Essensen af det her er, at vi med Y'CbCr modellen kan separere luminans og farveinformation i RGB signalet og komprimere de 2 ting på hver sin effektive måde og konvertere til RGB igen, når vi skal se billedet. Det er i øvrigt rent matematisk forholdsvis nemt af omsætte fra RGB til Y'CbCr og omvendt.

Farvemodellen er ikke som Lab en absolut model, men den bruges inden for foto og video de steder hvor RGB modellen ikke er hensigtsmæssigt. I forbindelse med billedkompression skal vi nødvendigvis have billedet delt op, således at vi kan bearbejde farveinformationerne og luminansen, hver for sig

RGB er i øvrigt heller ikke velegnet, når der skal udføres justeringer i et redigeringsprogram. Farvetone og farvemætning kræver f. eks. farvemodellen HSB (svarer til HSL og HSV varianterne) hvor bogstaverne står for opdelingen i Hue, Saturation og Brightness. Farvemodellen er specielt udviklet til grafiske formål  blandt andet for at kunne justere nævnte parametre, hver for sig, på en nem måde.