颜色空间 - RGB和YCbCr问题

Question

我现在正在尝试了解JPEG编码的工作原理，除了颜色转换部分之外，一切都很顺利。

在尝试进行JPEG算法中的DCT之前，图像被转换为YCbCr颜色空间。对我来说，这基本上意味着我们只是（与最初的RGB图像相比）取一块颜色信息并在应用RGB -> YCbCr变换时将其丢弃。

因此，我们的编码步骤通常看起来像RGB -> YCbCr -> DCT -> Huffman。解码意味着反转这个过程。

我的问题是 - 为什么图像（例如，创建并导出到JPEG）在颜色方面保持不变，尽管我们必须进行反向YCbCr -> RGB转换。丢弃的颜色信息部分从哪里来或如何处理？

- Yippie-Ki-Yay

Answer 1

对我来说，这基本上意味着我们只需（与初始RGB图像相比）取一块颜色信息并在应用RGB-> YCbCr转换时将其处理掉。

变换本身不会丢失任何信息。从数学意义上讲，该变换是可逆的。例如，如果您将颜色转换为YCbCr并将结果转换回RGB，则会得到相同的颜色。在完美的世界中，毕竟如此。

实际上会有信息损失。假设您从RGB开始有三个字节。如果您转换为YCbCr，则会得到三个值，其中两个即Cb和Cr不再适合8位。从技术上讲，两种表示RGB和YUV具有不同的色域（参见http://en.wikipedia.org/wiki/Gamut）

幸运的是，这种信息损失很少是可见的。重要的侧面注释：这种色域问题是一种不需要使用YCbCr的选择而产生的不良副作用。

使用YCbCr的目的是，存储在Y中的数据最重要。它是亮度或灰度值。Cb和Cr中的数据是颜色信息，其中亮度被减去。现在我们的眼睛不太擅长挑选颜色的微小差异，但对强度的阴影很敏感。为了利用这一点，在jpeg中，只存储了Cb和Cr的低分辨率图像，而Y以完整分辨率存储。有不同的方法来做到这一点，其中最常见的方法是在x和y中从Cb和Cr中留出每个其他像素。这将使Cb和Cr的空间要求减少四倍。

“丢弃的颜色信息来自哪里或如何处理它”

它不会神奇地回来。信息永远丢失。然而，由于该信息并不那么重要，因此我们看不到太多伪影。

在jpeg中，Cb和Cr平面的遗漏像素通过再次放大Cb和Cr平面来近似。有些解码器只是通过选择邻居来复制缺失的像素，而其他解码器则进行线性插值。

- Nils Pipenbrinck

Answer 2

RGB转YCbCr是一种确定性、可逆的数学变换。因此，没有“disposed”部分。

换句话说——一个RGB像素与同样信息的YCbCr像素相同，就像“A”和“01000001”是相同信息的两个不同编码方式。

澄清：常见情况是在YCbCr -> DCT变换之间进行色度下采样，这种情况下会丢失信息，但根据所用算法（质量设置），下采样步骤可能是“无”的。

- msw

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在颜色转换和DCT之间还有量化阶段，如果给定了全1的DQT段，它可以是无损的。 - matja