1 YCbCr顏色空間

YCbCr顏色空間是YUV顏色空間的縮放和偏移版本。Y定義為8bit,標稱顏色范圍為16-235；Cb和Cr標稱顏色表示范圍為16-240。YCbCr的采樣格式一般有44、42、41、和40。

1.1 44 YCbCr格式

圖1表示44格式YCbCr采樣點的定位。每個采樣點有Y、Cb和Cr值，每個顏色值的顏色分量為8bit（典型），因此每個采樣點24bit。

圖1 44采樣

1.2 42 YCbCr格式

圖 2表示42格式YCbCr采樣點定位。對于每兩個水平Y采樣點，有一個Cb和一個Cr采樣點。

圖2 42協調位置采樣

2 matlab YCbCr422轉YCbCr444

在上一期的基礎上將YCbCr422再轉回YCbCr444

close all

clear all

clc

I=imread('1.bmp');

[H ,W ,D]=size(I);

R=double(I(:,:,1));

G=double(I(:,:,2));

B=double(I(:,:,3));

Y0= double(zeros(H,W));

Cb0 =double(zeros(H,W));

Cr0 = double(zeros(H,W));

Cb1 =double(zeros(H,W/2));

Cr1 = double(zeros(H,W/2));

CbCr = double(zeros(H,W));

Cb =double(zeros(H,W));

Cr = double(zeros(H,W));

%RGB轉YCbCr444

for i = 1:H

for j = 1:W

Y0(i, j) = 0.299*R(i, j) + 0.587*G(i, j) + 0.114*B(i, j);

Cb0(i, j) = -0.172*R(i, j) - 0.339*G(i, j) + 0.511*B(i, j) + 128;

Cr0(i, j) = 0.511*R(i, j) - 0.428*G(i, j) - 0.083*B(i, j) + 128;

end

end

for i=1:1:H

for j=2:2:W

Cb1(i,j/2)=(Cb0(i,j-1)+Cb0(i,j))/2;

end

end

for i=1:1:H

for j=2:2:W

Cr1(i,j/2)=(Cr0(i,j-1)+Cr0(i,j))/2;

end

end

for i=1:1:H

for j=1:1:W

if rem(j,2)==0

CbCr(i,j)=Cr1(i,j/2);

else

CbCr(i,j)=Cb1(i,(j+1)/2);

end

end

end

%由YCbCr422轉出YCbCr444

%Cb

for i=1:1:H

for j=1:1:W

if rem(j,2)==0

Cb(i,j)=Cb1(i,j/2);

else

Cb(i,j)=Cb1(i,(j+1)/2);

end

end

end

%Cr

for i=1:1:H

for j=1:1:W

if rem(j,2)==0

Cr(i,j)=Cr1(i,j/2);

else

Cr(i,j)=Cr1(i,(j+1)/2);

end

end

end

CbCr=uint8(CbCr);

YCbCr(:,:,1)=Y0;

YCbCr(:,:,2)=Cb;

YCbCr(:,:,3)=Cr;

YCbCr=uint8(YCbCr);

Y=uint8(Y0);

Cb=uint8(Cb);

Cr=uint8(Cr);

%YCbCr422中的CbCr交替

figure(1),

imshow(CbCr),title('CbCr');

figure(2),

subplot(221),imshow(Cb),title('Cb');

subplot(222),imshow(Cr),title('Cr');

subplot(223),imshow(Y),title('Y');

subplot(224),imshow(YCbCr),title('YCbCr');

figure(3),

imshow(YCbCr),title('YCbCr');

CbCr細節放大為一幅CbCr交錯的圖像。

YCbCr444的Y分量為一幅灰度圖像。

上圖為YCbCr422轉換后的YCbCr444

3 fpga仿真實現

module YUV422_2YUV444(

input clk,//系統時鐘

input rst_n,

input[7:0] y_i,//輸入視頻亮度信號y

input[7:0] cbcr_i,//輸入視頻色度信號cbcr

input de_i,//輸入視頻有效

input hs_i,//輸入視頻行同步

input vs_i,//輸入視頻場同步

output [7:0] y_o,//輸出視頻亮度分量y

output[7:0] cb_o,//輸出視頻Cb分量

output[7:0] cr_o,//輸出視頻Cr分量

output reg de_o,//輸出視頻有效

output reg hs_o,//輸出視頻行同步

output reg vs_o//輸出視頻場同步

);

reg flag;//CbCr分離時標記信號

reg[7:0] cbcr_r,cbcr_r1,y_r;

assign cb_o = (flag==1'b0)?cbcr_r:cbcr_r1;

assign cr_o = (flag==1'b0)?cbcr_i:cbcr_r;

assign y_o = y_r;

always@(posedge clk)

begin

de_o <= de_i;

hs_o <= hs_i;

vs_o <= vs_i;

cbcr_r<=cbcr_i;

cbcr_r1<=cbcr_r;

y_r<=y_i;

end

always@(posedge clk or negedge rst_n)

begin

if(~rst_n)

flag <= 1'b0;

else if(de_o==1'b1)

flag <= ~flag;

else

flag <= 1'b0;

end

//將CbCr分開，并復制

//如：CbYCrYCbYCrY --> CbCrYCbCrYCbCrYCbCrY

endmodule

fpga實現YCbCr422轉YCbCr444,效果和matlab一致。