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1、140南昌高专学报2007年第6期(总第73期)2007年12月出版JournalofNanchangCollegeNo.6(Sum73)Dec.2007用FPGA实现色空间RGB到YCbCr的转换121吴康刘耀元胡民山(1.江西制造职业技术学院江西南昌330095,2.南昌理工学院江西南昌330013)摘要:在视频设计中,通常要实现色空间RGB到YCbCr的转换,该转换是对后级信号进行处理的基础。本文介绍一种RGB色空间到YCbCr色空间转换的电路设计。首先,给出色空间的定义以及色空间RGB到YCbCr的转换方程组。根据这些方程组,提出设计中的几个关键问题,并用硬件描述语言VHDL在
2、FPGA器件上实现。关键词:色空间;转换方程;FPGA中图分类号:TN942.1文献标识码:A文章编号:1008-7354(2007)06-0140-03所谓的色空间是真实颜色的数学表示,它和为255时,产生白色。RGB色空间可以被想象成人类的色调、饱和度、亮度等视觉感观没有直接一个三维坐标系统,该坐标系统的三条轴线各代的联系。最通用的色空间有RGB、YIU、YUV、表红、绿、蓝。RGB色空间被广泛应用于计算机图YCbCr等。这些色空间都可以从摄像仪和扫描仪形设备中,很适合人眼的光学特性。提供的rgb信息推导获得。特定的应用决定了到表1100%饱和度和100%幅度彩条信号的rgb值底该
3、采用哪种色空间。比如,采用某一个色空间幅度范围白黄青绿品红红蓝黑可能是由于信息需要被处理得更加简捷;而选择r0-2552552550025525500另一个色空间可能是因为需要较少的存储量和g0-2552552552552550000较小的数字总线带宽。b0-2552550255025502550目前,电脑、因特网和各种视频设备使用了各种不同的颜色表示方法,设计者必须对它们进RGB色空间被广泛用于计算机图像设备中行各种转换,以便在进行算法和其它处理以前,的原因是,计算机显示器需要利用红、绿、蓝三种所有的输入都被转换成同一种色空间。这些转换颜色形成各种颜色,使用RGB色空间可以简化设计对
4、于图像处理和滤波等是很有用的,其基本系统的设计和结构。另外,由于RGB色空间已被功能就是把一种色空间转换到另一种色空间。本广泛使用多年,有大量的相关资源可以利用。然文给出了色空间从RGB到YCbCr转换的设计。而,当需要处理真实世界的图像信息时,使用1色空间RGB色空间并不是最有效的方法,因为它们需要1.1RGB色空间三路相同的带宽,而且对这三路信息的读取需要根据三基色原理,可以利用三种基色配出各大量的存储空间,同时也增加了操作的复杂程种不同的彩色。在选择基色时,应力求获得方法度。因此,为了加快操作速度,很多视频标准都使简单,色度稳定、准确,以及由其配出的颜色尽可用亮度信息和两个色差信
5、息。最通用的色空间是能多。RGB色空间是一种简单实用的色空间,被YIQ、YUV、YCbCr,这三种色空间互相关联又有普遍地使用在计算机系统和因特网中,它使得颜所区别。PAL、NTSC以及SECAM系统的视频标色从一个平台到另外一个平台的映射不会严重准都使用YUV色空间。在黑白电视系统中仅使丢失颜色信息。RGB是一种相加成像系统,由红用亮度Y信息;彩色电视系统中,除使用亮度Y绿蓝三种基色叠加能产生各种需要的颜色。经过信息外,还使用颜色信息U、V。NTSC系统的视频伽马校正后,被表示为RGB。每个元素的范围从标准也可以使用YIQ色空间。0到255(8bit),三个元素均为0时,产生黑色;均
6、1.2YCbCr色空间收稿日期:2007-07-08作者简介:吴康(1982-),男,江西南昌人,助教,主要研究方向:电子技术。第6期吴康,刘耀元,胡民山:用FPGA实现色空间RGB到YCbCr的转换141在ITU—RBT.601关于发展世界数字视频舍入操作通常是针对十进制数值的,若舍入标准的建议中,YCbCr色空间作为其中相关的一数值大于或者等于0.5,结果就会增大。一种有效部分得到了发展,它被用于电视信号的传送。Y的方法是,先给结果增加0.5,再舍入十进制数代表亮度信息,使用8bit的16~235级电平;色差值。这种操作用常数就可以完成。信息Cb和Cr使用其中的16~240级电平。
7、由于2基于VHDL的实现眼睛对亮度变化比对色彩变化敏感,因此采用用VHDL硬件描述语言可以对色空间的转YCbCr色空间来减少带宽是以忽略很小或者几换设计进行文本输入和描述。该硬件描述可以使乎感觉不到色彩变化为代价的。由于眼睛对Cb用层次性设计的方法来实现。顶层文件调用一个和Cr不太敏感,因此,我们不必用和Y一样的速下级例化元件,该例化元件包括实现常数乘法的率来传输Cb和Cr信息。这样就减少了存储量一个底层例化元件以及进行加法和减法的进程。和带宽
