从记录正确转换。709至sRGB

Question

如何将存储为Y'CrCb的颜色（使用建议709）正确转换为sRGB？

我正在使用HDTV视频，并且正在使用libavcodec提取原始数据。虽然我成功进行了转换，但我仍然没有确定自己做的正确。VLC提供了一个结果，使用“ compose”结果将Gimp转换为另一个结果，并且使用Web上的代码也不一致。因此，我还没有找到可以比较的可靠参考。

我的研究和目前最好的选择如下。（值的浮点范围为0.0-1.0）我最不确定的是伽马校正。它比我预期的要轻一些，但是我也不能说它看起来不对...

删除工作室摆动

对于8位，Y'的范围从16到235。Cr和Cb的范围从16到240，并且以128为中心。

y = (y - (16 / 255.0)) * ( 1 + 16.0 / 255.0 + (256-235) / 255.0 );
u = (u - (16 / 255.0)) * ( 1 + 16.0 / 255.0 + (256-240) / 255.0 );
v = (v - (16 / 255.0)) * ( 1 + 16.0 / 255.0 + (256-240) / 255.0 );

//Move chroma
u -= 0.5;
v -= 0.5;

我不确定是否可以肯定地说您永远不会获得超出范围的值，或者是否需要限制它。

对于更高的位深度，规范指出，将忽略LSB。这意味着什么？我也在处理10位编码的材料，因此这对我很感兴趣。

从Y'CrCb到RGB

记录。709规范介绍了如何将RGB转换为Y'CrCb：

E'y = 0.2126 * E'r + 0.7152 * E'g + 0.0722 * E'b
E'cb = 0.5389 * ( E'b - E'y )
E'cr = 0.6350 * ( E'r - E'y )

Wikipedia提供了对Cb和Cr似乎更准确的定义：

Pb = 0.5 * (B' - Y') / (1 - Kb)
Pr = 0.5 * (R' - Y') / (1 - Kr)

其中Kb和Kr是E'b和E'r的因子。规格值。从这些方程看来似乎是四舍五入的。

可以通过逆转方程式来找到RGB（使用Wikipedia版本）：

double r = y + 2*(1.0-kr) * v;
double b = y + 2*(1.0-kb) * u;
double g = ( y - kr * rr - kb*rb ) / kg;

G可以直接使用Cr和Cb来完成：

double g = y - 2*kr*(1-kr)/kg * v - 2*kb*(1-kb)/kg * u;

（y的系数为（1-kr-kb）/ kg，当kr + kb + kg = 1时为kg / kg）

RGB到sRGB

我完全没有看到任何包含此步骤的代码示例。我们需要转换rec指定的色彩空间。709至sRGB中指定的一个。AFAIK，两者之间的唯一区别是传递函数（即伽马）。rec指定的XY坐标。709与sRGB匹配，但我不知道为什么sRGB在记录时包括'Z'坐标。709没有。这有什么不同吗？（我对CIE XYZ一无所知。）

记录。709指定如何对线性RGB进行伽玛编码：

V = 1.099 * L^0.45 - 0.099    for    1 >= L >= 0.018
V = 4.500 * L                 for 0.018 > L >= 0

我们需要将其反转，但是在两个方程中，线性截止值0.018的V值都不相同。那么反向版本的范围是多少？：

L = ( ( V + 0.099 ) / 1.099 ) ^ (1/0.45)    for  1 >= V >= ?
L = V / 4.5000                              for  ? >  V >= 0

sRGB也有相同的问题，但被更正为0.0031308，这更加准确。我记得有人设计了一个分数来精确地代表sRGB，但我再也找不到了...

我目前正在使用以下内容：

double cutoff = 1.099 * pow( 0.018, 0.45 ) - 0.099;
v = ( v < cutoff ) ? 1.0/4.5 * v : pow( (v+0.099)/1.099, 1.0/0.45 );
v = ( v <= 0.0031308 ) ? 12.92 * v : 1.055*pow( v, 1.0/2.4 ) - 0.055;

Answer 1

为了正确地将线性 sRGB 转换为非线性 sRGB（压缩扩展过程）以及相反过程（逆压缩扩展），我使用以下函数：

public double Companding(double channel)
{
    double v = channel;
    double V = v <= 0.0031308 ? 12.92 * v : 1.055 * Math.Pow(v, 1 / 2.4d) - 0.055;
    return V;
}

public double InverseCompanding(double channel)
{
    double V = channel;
    double v = V <= 0.04045 ? V / 12.92 : Math.Pow((V + 0.055) / 1.055, 2.4);
    return v;
}

注：v是线性的，V是非线性的。

这些函数基于此处找到的方程式： http://www.brucelindbloom.com/index.html?Eqn_RGB_to_XYZ.html

还有一个选项是使用带有压扩函数v = V ^ gamma的简化 sRGB，其中gamma为 2.2，如网站上所述。