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YUV、YCbCr與RGB的區(qū)別

 老匹夫 2019-12-10

一、概念介紹
1、YUV:中“Y”表示明亮度(Luminance或Luma),也就是灰階值;而“U”和“V” 表示的則是色度(Chrominance或Chroma),作用是描述影像色彩及飽和度,用于指定像素的顏色。采用YUV色彩空間的重要性是它的亮度信號(hào)Y和色度信號(hào)U、V是分離的。如果只有Y信號(hào)分量而沒有U、V分量,那么這樣表示的圖像就是黑白灰度圖像。彩色電視采用YUV空間正是為了用亮度信號(hào)Y解決彩色電視機(jī)與黑白電視機(jī)的兼容問題,使黑白電視機(jī)也能接收彩色電視信號(hào)。
2、YCbCr 其實(shí)是YUV經(jīng)過縮放和偏移的翻版。其中Y與YUV 中的Y含義一致,Cb,Cr 同樣都指色彩,只是在表示方法上不同而已。YCbCr其中Y是指亮度分量,Cb指藍(lán)色色度分量,而Cr指紅色色度分量??梢詤⒖枷聢D對(duì)其進(jìn)行理解:

圖片說明:That the white snow is represented as a middle value in both Cr and Cb; that the brown barn is represented by weak Cb and strong Cr; that the green grass is represented by weak Cb and weak Cr; and that the blue sky is represented by strong Cb and weak Cr.

3、RGB(R,G,B 都是 8bit unsigned) 模型,每個(gè)像素點(diǎn)需要 8x3=24 bits,
例如:【red】0,0,255 【green】0,255,0 【blue】255,0,0 【white】255,255,255 【black】0,0,0
二、采樣格式
在YUV 家族中,YCbCr 是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用最多的成員,其應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛,JPEG、MPEG均采用此格式。一般人們所講的YUV大多是指YCbCr。YCbCr 有許多取樣格式,主要的采樣格式有YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2、YCbCr 4:1:1和 YCbCr 4:4:4。其中YCbCr 4:1:1 比較常用,其含義為:每個(gè)點(diǎn)保存一個(gè) 8bit 的亮度值(也就是Y值),每 2x2 個(gè)點(diǎn)保存一個(gè) Cr 和Cb 值,圖像在肉眼中的感覺不會(huì)起太大的變化。所以,原來用 RGB(R,G,B 都是 8bit unsigned) 模型,每個(gè)點(diǎn)需要 8x3=24 bits(如下圖第一個(gè)圖). 而僅需要 8+(8/4)+(8/4)=12bits,平均每個(gè)點(diǎn)占12bits。這樣就把圖像數(shù)據(jù)壓縮了一半。

(1)YUV 4:4:4
YUV三個(gè)信道的抽樣率相同,因此在生成的圖像里,每個(gè)象素的三個(gè)分量信息完整(每個(gè)分量通常8比特),經(jīng)過8比特量化之后,未經(jīng)壓縮的每個(gè)像素占用3個(gè)字節(jié)。
下面的四個(gè)像素為: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
存放的碼流為: Y0 U0 V0 Y1 U1 V1 Y2 U2 V2 Y3 U3 V3
(2)YUV 4:2:2
每個(gè)色差信道的抽樣率是亮度信道的一半,所以水平方向的色度抽樣率只是4:4:4的一半。對(duì)非壓縮的8比特量化的圖像來說,每個(gè)由兩個(gè)水平方向相鄰的像素組成的宏像素需要占用4字節(jié)內(nèi)存。
下面的四個(gè)像素為: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
存放的碼流為: Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3
映射出像素點(diǎn)為:[Y0 U0 V1] [Y1 U0 V1] [Y2 U2 V3] [Y3 U2 V3]
(3)YUV 4:1:1
4:1:1的色度抽樣,是在水平方向上對(duì)色度進(jìn)行4:1抽樣。對(duì)于低端用戶和消費(fèi)類產(chǎn)品這仍然是可以接受的。對(duì)非壓縮的8比特量化的視頻來說,每個(gè)由4個(gè)水平方向相鄰的像素組成的宏像素需要占用6字節(jié)內(nèi)存
下面的四個(gè)像素為: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
存放的碼流為: Y0 U0 Y1 Y2 V2 Y3
映射出像素點(diǎn)為:[Y0 U0 V2] [Y1 U0 V2] [Y2 U0 V2] [Y3 U0 V2]
(4)YUV4:2:0
4:2:0并不意味著只有Y,Cb而沒有Cr分量。它指得是對(duì)每行掃描線來說,只有一種色度分量以2:1的抽樣率存儲(chǔ)。相鄰的掃描行存儲(chǔ)不同的色度分量,也就是說,如果一行是4:2:0的話,下一行就是4:0:2,再下一行是4:2:0...以此類推。對(duì)每個(gè)色度分量來說,水平方向和豎直方向的抽樣率都是2:1,所以可以說色度的抽樣率是4:1。對(duì)非壓縮的8比特量化的視頻來說,每個(gè)由2x2個(gè)2行2列相鄰的像素組成的宏像素需要占用6字節(jié)內(nèi)存。
下面八個(gè)像素為:[Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
[Y5 U5 V5] [Y6 U6 V6] [Y7U7 V7] [Y8 U8 V8]
存放的碼流為:Y0 U0 Y1 Y2 U2 Y3
Y5 V5 Y6 Y7 V7 Y8
映射出的像素點(diǎn)為:[Y0 U0 V5] [Y1 U0 V5] [Y2 U2 V7] [Y3 U2 V7]
[Y5 U0 V5] [Y6 U0 V5] [Y7U2 V7] [Y8 U2 V7]
三、 相互轉(zhuǎn)換
YCbCr與RGB的相互轉(zhuǎn)換

Y=0.299R+0.587G+0.114B
Cb=0.564(B-Y)
Cr=0.713(R-Y)
R=Y+1.402Cr
G=Y-0.344Cb-0.714Cr
B=Y+1.772Cb

http://blog.csdn.net/MrJonathan/article/details/17718761?reload

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