YCbCr

画像処理において、輝度の変更(暗くする、明るくする)が必要になることは多い。

BMPファイルなどでもそうだが、コンピューターが扱う色の情報はRGBだが、そのままでは輝度を変えることが難しいので、いったんYCbCr(またはYPbPr)に変換してYを変え、再びRGBに戻す処理とするのが一般的である。

ある1画素に対して、引数kidoChange分だけ変更する処理の例を以下に示す。

ここでは説明のために、マクロや他の関数等は一切使わず理論が分かるようにしてある。

なお、次のような構造体があるものとする。

typedef struct {

unsigned char B;

unsigned char R;

unsigned char G;

} RGB;

あらかじめ、pixel構造体に1画素分のRGBを入れるものとする。

RGB pixel;

fread(&pixel, sizeof(RGB), 1, fp); /* BMPから1画素読む */

実際の変換処理は、次のようになる。

double Y, Cb, Cr;

double R, G, B;

R = pixel.R;

G = pixel.G;

B = pixel.B;

/* Y/Cb/Crを求める */

/* 飽和演算だが、ここでは敢えてマクロ等を使わず説明 */

Y = 0.299*R + 0.587*G + 0.114*B;

Cb = -0.169*R - 0.332*G + 0.5*B + 128.0;

Cr = 0.5*R - 0.419*G - 0.081*B + 128.0;

Y += kidoChange; /* kidoChangeは-255…0…+255の範囲内 */

if (Y < 0.0) Y = 0.0;

if (Y > 255.0) Y = 255.0;

if (Cb < 0.0) Cb = 0.0;

if (Cb > 255.0) Cb = 255.0;

if (Cr < 0.0) Cr = 0.0;

if (Cr > 255.0) Cr = 255.0;

/* 計算されたY/Cb/Crから、新たなRGBを算出する */

/* 飽和演算だが、ここでは敢えてマクロ等を使わず説明 */

Cb -= 128.0;

Cr -= 128.0;

R = Y + (1.402 * Cr);

if (R < 0.0) R = 0.0;

if (R > 255.0) R = 255.0;

G = Y - (0.344 * Cb) - (0.714 * Cr);

if (G < 0.0) G = 0.0;

if (G > 255.0) G = 255.0;

B = Y + (1.772 * Cb);

if (B < 0.0) B = 0.0;

if (B > 255.0) B = 255.0;

/* 足している 0.00001 は、整数変換時の誤差の解消用 */

pixel.R = (unsigned char)(R + 0.00001);

pixel.G = (unsigned char)(G + 0.00001);

pixel.B = (unsigned char)(B + 0.00001);

これを関数化するなどすると、RGBとYの変更分を与えるだけで目的のRGBを得る処理とすることができる。

また、この例では計算をdouble型で普通に行なっているが、値を1000倍などにしてlong型で扱って高速化、など様々なアレンジは可能だろう。