Helligkeitssignale

Helligkeitssignale bezeichnet in der Optik und Bildverarbeitung den Teil eines Signals, der die Helligkeit einer Szene oder eines Bildpunkts kodiert. In Farbbildern wird Helligkeit in der Regel getrennt von der Farbinformation erfasst; das luminanzbasierte Signal dient als Grundlage für Graustufendarstellung, Kantenerkennung und weitere Bildverarbeitungsprozesse.

Physikalisch beschreibt Helligkeit die empfundene Leuchtdichte. In der Bildgebung wird sie üblicherweise durch das Luminanzsignal wiedergegeben und in Einheiten wie cd/m² oder Lux ausgedrückt. Zwischen radiometrischen Messgrößen und photometrischer Wahrnehmung besteht ein Unterschied: Die menschliche Wahrnehmung ist nicht linear, weshalb oft Gamma-Korrektur angewendet wird, um eine natürliche Helligkeitswiedergabe abzubilden.

Technisch wird das Luminanzsignal in analogen Videosystemen ohne Farbinformation übertragen. In digitalen Formaten entspricht dies dem Y' oder dem Luma-Signal in Farbräumen wie Y'CbCr oder YUV. Typische Wertebereiche reichen von 0 bis 255 bei 8-Bit-Digitalsignalen oder 0,0 bis 1,0 in Fließkommaformaten; durch Gamma oder Gewichtung wird der Bruchteil der Helligkeit an die Sichtempfindlichkeit angepasst.

Anwendungen finden sich in Kamerasystemen, Belichtungsmessung, HDR- und Tone-Mapping-Verfahren sowie in der Bildkompression, wo die Helligkeitskomponente oft eigenständig quantisiert wird. Helligkeitssignale dienen auch als Grundlage für Kantenerkennung, Rauschreduzierung und Kontrastverbesserungen.

Zusammengefasst bezeichnet das Helligkeitssignal den luminanten Anteil eines Bildsignals, der unabhängig von Farbe die Wahrnehmung von Helligkeit bestimmt und eine zentrale Rolle in Aufnahme, Verarbeitung und Wiedergabe spielt.