Farbraumkonvertierung - Grundlagen

In diesem Schritt wird das Bild, das zunächst in RGB-Darstellung vorliegt, in YCrCb-Darstellung überführt. Man spricht auch vom RGB- bzw. YCrCb-Farbraum.

Ein Bild in RGB-Darstellung besitzt für jedes Pixel drei Intensitätswerte, nämlich die Rot-, die Grün- und die Blau-Intensität. Ein Bild in YCrCb-Darstellung besitzt ebenfalls für jedes Pixel drei Werte, und zwar die Helligkeit (Y) und zwei Farbkomponenten Cr und Cb. Die Y-Komponente wird auch Luminanz, die Cr- und Cb-Komponenten auch Chrominanz genannt. Manchmal werden die Chrominanzkomponenten Cr und Cb auch mit U und V bezeichnet.

Man kann die drei Werte jedes Pixels auch zu jeweils einem Kanal zusammenfassen. Ein RGB-Bild besteht also aus einem Rotkanal, einem Grünkanal und einem Blaukanal. Durch Mischen dieser drei Teilbilder erhält man das Originalbild.
Ein YCrCb-Bild besteht dagegen aus einem Y-Kanal, einem Cr-Kanal und einem Cb-Kanal. Wenn man die drei Kanäle als Graubilder darstellt, entspricht der Y-Kanal dem entfärbten Originalbild (also als Schwarzweißaufnahme). Im Cr- und Cb-Kanal muss folglich die Information über den Farbton gespeichert sein. Der Cr- und Cb-Kanal hat keine so intuitive, unmittelbar ins Auge fallende Bedeutung wie der Y-Kanal, man kann es sich so vorstellen, dass im Cr-Kanal gespeichert ist, wie stark die Farbe von einem reinen Rotton abweicht, und im Cb-Kanal, wie stark sie von einem reinen Blauton abweicht.

Der Grund dafür, dass bei der JPEG-Kompression das Ausgangsbild in den anderen Farbraum überführt wird, liegt darin, dass das menschliche Auge für Helligkeitsschwankungen (also Schwankungen im Y-Kanal) viel empfindlicher ist, als für Farbschwankungen (entspricht den Cr/Cb Kanälen). Somit kann der Cr- und Cb-Kanal mit weniger Genauigkeit kodiert werden als der Y-Kanal, was bereits eine Datenreduktion mit sich bringt.

Genauer gesagt, gibt es zwei Arten, wie die Chrominanzkanäle ungenauer kodiert werden als der Luminanzkanal:

Beim 2x2-Subsampling beispielsweise sähe das Diagramm von oben dann so aus: