[发明专利]一种颜色空间变换的子字并行方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用计算机处理器的子字并行指令对YCbCr与RGB颜色空间相互变换过程进行并行优化的方法，可应用于计算机图像处理与视频处理程序中。

背景技术

颜色空间也称色彩模型(又称色彩空间或色彩系统)它的用途是在某些标准下用通常可接受的方式对色彩加以说明。本质上，色彩模型是坐标系统和子空间的阐述。YCbCr是DVD、摄像机、数字电视等消费类视频产品中常用的色彩编码方案。其中Y是指亮度分量，Cb指蓝色色度分量，而Cr指红色色度分量。人的肉眼对视频的Y分量更敏感，因此在通过对色度分量进行子采样来减少色度分量后，肉眼将察觉不到图像质量的变化。主要的子采样格式有YCbCr4:2:0、YCbCr4:2:2和YCbCr4:4:4。RGB是通过红绿蓝三原色来描述颜色的颜色空间(R＝Red、G＝Green、B＝Blue)。它是最通用的面向硬件的彩色模型。该模型用于彩色监视器和一大类彩色视频摄像。YCbCr与RGB之间的颜色空间变换被广泛用于计算机图像与视频编解码程序中。

在通常的计算机图像与视频处理程序中，YCbCr颜色空间到RGB颜色空间的转换公式为：

R＝Y+1.40200×Cr

G＝Y-0.34414×Cb-0.71414×Cr

B＝Y+1.77200×Cb

而RGB颜色空间到YCbCr颜色空间的转换公式为：

Y＝0.29900×R+0.58700×G+0.11400×B

Cb＝-0.16874×R-0.33126×G+0.50000×B+CENTERJSAMPLE

Cr＝0.50000×R-0.41869×G-0.08131×B+CENTERJSAMPLE

其中，RGB与YCbCr取值均为整数，RGB取值最小为0，将RGB取值的最大值记作MAXJSAMPLE，MAXJSAMPLE的值通常为255，将RGB取值最大值的一半记作CENTERJSAMPLE，若MAXJSAMPLE为奇数，则CENTERJSAMPLE为MAXJSAMPLE+1的一半，若MAXJSAMPLE为偶数，则CENTERJSAMPLE为MAXJSAMPLE的一半。

子字并行是当今大多数处理器所支持的一种数据并行处理方式，它将多个短的数据封装进一个寄存器，然后进行并行处理，以充分利用处理器的数据通路宽度。因此，子字并行可看作一种小规模的SIMD(单指令多数据)处理方式。处理器通常通过子字并行指令集来实现对子字并行的支持。如Intel处理器的MMX、SSE系列，AMD的3D Now！系列，SPARC架构处理器的VIS系列等均是用于支持子字并行处理的子字并行指令集。在子字并行中，一个字就是一个数据集。子字是包含在字中的更低精度的数据单元。由于可将同样的指令应用于一个字中的所有子字，因此原来需要若干条指令才能完成的操作，可通过一条子字并行指令来实现。例如，如果一个字长是64位，则一个子字的大小可以是8位，16位和32位。这样，一条指令可以并行处理八个8位子字，四个16位子字，或两个32位子字。由于在图像视频处理等多媒体算法中出现了大量的低精度数据并行，因此，子字并行可在图像视频处理等多媒体算法中发挥重要作用。

到目前为止，利用子字并行方法对颜色空间变换进行并行优化的方法尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于利用处理器子字并行指令提升YCbCr与RGB颜色空间相互变换的效率。

本发明一种颜色空间变换的子字并行方法的步骤如下：

(1)YCbCr颜色空间到RGB颜色空间变换的子字并行化方法：

1)YCbCr颜色空间到RGB颜色空间的变换公式为：

R＝Y+1.40200×Cr

G＝Y-0.34414×Cb-0.71414×Cr    ①

B＝Y+1.77200×Cb

其中，RGB与YCbCr取值均为整数，RGB最小取值为0，RGB最大取值MAXJSAMPLE通常为255；将RGB最大取值MAXJSAMPLE的一半记作CENTERJSAMPLE，若MAXJSAMPLE为奇数，则CENTERJSAMPLE为MAXJSAMPLE+1的一半，若MAXJSAMPLE为偶数，则CENTERJSAMPLE为MAXJSAMPLE的一半；