YCC方式

資料シート●各科目

YCC方式
YUV YIQ

http://www.infonet.co.jp/apt/March/syllabus/bookshelf/Y/YCC.html

　明るさと色みとの組合せによって色を区別するいくつかの方式がある。これらをまとめてYCC(輝度+色差。またはYUV)方式という。YCC方式はHSV方式とRGB方式の長所を兼ね備えていて、各方式のTV放送やビデオ録画で広く使われている。

輝度

　実際に使われているYCC方式では、明るさとして、狭い意味での明るさ(value。▽図上)ではなくて、その代わりに輝度(同下)を使う。輝度は、目に光が入った時に感じる明るさを表している。これに対して、明るさの方はどれだけ光を出すか(または届くか)を表しているということができる。
　明るさは赤/緑/青みの均等な平均と等しい(▽図上)。これに対して、輝度は、赤と青については軽めに、緑については重めに足し合わせて平均したものとして決められている。これは、わたしたちの視覚が、赤や青(光として感じられる光子の振動数の範囲の両端の色)よりも緑(同じく中央の色)の方を明るく感じるようになっているためで、その感じ方の強弱に対応して重みが決められている(同上)。

		赤み	緑み	青み
V	明るさ (value)	1/3=0.333	1/3=0.333	1/3=0.333
Y	輝度	0.299	0.587	0.114

△
明るさと輝度とにおける色みの重み

　明るさの違いしか表示できないシステム(モノクロのモニタ、プリンタやファクスなど)でも、輝度さえ明らかになっていれば、スチルを自然な感じに表示することができる。

色差

　色みについては、そのものではなくて、代わりにその色みからほかの二つの色みの平均を差し引いたものを使う。これをその色みの色差という。色差は、0が基準で-1/2～1/2の範囲の値になる。赤みの場合だと、緑みと青みとの平均と比べて、赤みの方が強ければ色差は正になり、緑みと青みとの平均の方が強ければ色差は負になる。

　色差は、ただ差し引きするのではなくて、輝度と同じように、色みによる感じ方の違いに合わせて、多少の重みづけをしてから差し引きする。この重みづけは実際の用途によって違う。また、輝度のほかに二つの色差が分かればあとの一つの色差は割り出せるので、三つ目の色差は省略される。

　(NTSC方式の)ふつうのTV放送やVHSテープでの録画では、輝度と赤の色差と緑の色差を組み合せて色を表現する(▽図)。赤の色差については、緑と青との合計と比べて、赤みの方が強ければ正、緑と青との合計の方が強ければ負の値になるように表す。緑の色差も同じように決めるけれど、赤とは逆に緑の方が強いと負になるようになっている(▽図上)。この方式では赤の色差をIで、緑の色差をQで表す。そのため、特別にYIQ方式と呼ぶ。

△
もとのスチル(左端。以下順に)とその輝度赤色差緑色差
色は説明のためのもので実際には含まれていない

　(NTSC方式の)BS、CS、DVD、DV、電子式スチルカメラ(いわゆるデジタルカメラ)などでは、輝度と赤の色差と青の色差を組み合せて色を表現する。赤の色差は重みが違うだけで考え方ではYIQ方式と変わらない。青の色差も同じように、青みの方が強ければ正、赤と緑との合計の方が強ければ負の値になるように表す(同下)。この方式では赤の色差をC_rで、青の色差をC_bで表す。

・

		赤み	緑み	青み
YIQ方式	赤の色差 I	0.596	-0.274	-0.322
	緑の色差 Q	0.211	-0.523	0.312
	青の色差	(不要)	(不要)	(不要)
YC_rC_b方式	赤の色差 C_r	1/2=0.5	-0.418	-0.081
	緑の色差	(不要)	(不要)	(不要)
	青の色差 C_b	-0.169	-0.331	1/2=0.5

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色差における色みの重み

　特にC_rやC_bでは、こうして得られる値に1/2を足したものを色差とすることもある。こうすれば値の範囲が0～1にずれるので、負の値をとらないようにすることができる。

用途

　YCC方式には輝度がそのまま含まれているので、カラーでの表示を全く想定していないシステム(モノクロのモニタやプリンタ、ファクスなど)にも配慮しながらカラーのスチルを表現することができる。
　もともとYCC(この場合はYIQ)方式は、TVがモノクロからカラーに切り替わった時に採用された。当時はほとんどのTVはモノクロ用のままだったけれど、受信したYCCの情報のうちの輝度の部分だけに反応して、それまでとほとんど変わらないモノクロの表示を行なうことができた。

　YCC方式は、負荷を減らすのにもつごうがいい。実際に記録/通信されているスチルやビデオの内容を調べると、輝度は最小から最大まで大きく広がっているが、色差は標準の1/2の周りの値に集中していてそれほど広がっていない(▽図)。したがって、色差については(極端に色差が大きい色は例外として)数量の範囲をあらかじめ狭めてしまうことができる。
　しかも、わたしたちの視覚は輝度の違いには敏感だけれど色差の細かい違いは感じ分けることができないので、(変域に対しても値域に対しても)さらに精度を落しても困らない。
　放送や録画では、画質を落さずに負荷だけを減らすために、このような操作が行なわれている。

	用途
YIQ方式	(これまでの)TV VHS
YC_rC_b方式	BS CS 電子式スチルカメラ DV

△
YCC方式の用途

参考にさせていただいた資料
・
越智宏、黒田英夫、図解でわかる画像圧縮技術 (日本実業出版社、99-01-25)
・
SuperASCII、YCC、http://www.ascii.co.jp/pb/superascii/ghelp/14/1473.html
・
ループドピクチャー、YUV、http://www.vpj.co.jp/CF/HTML_U_Guide/4-1-2.html
・
YUV、http://www.ascii.co.jp/pb/superascii/ghelp/14/1473.html

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