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RGB 原理

　　 RGB 是從顏色發(fā)光的原理來(lái)設(shè)計(jì)定的，通俗點(diǎn)說(shuō)它的顏色混合方式就好像有紅、綠、藍(lán)三盞燈，當(dāng)它們的光相互疊合的時(shí)候，色彩相混，而亮度卻等于兩者亮度之總和（兩盞燈的亮度嘛！），越混合亮度越高，即加法混合。

　　有色光可被無(wú)色光沖淡并變亮。如藍(lán)色光與白光相遇，結(jié)果是產(chǎn)生更加明亮的淺藍(lán)色光。知道它的混合原理后，在軟件中設(shè)定顏色就容易理解了?！?/p>

　　紅、綠、藍(lán)三盞燈的疊加情況，中心三色最亮的疊加區(qū)為白色，加法混合的特點(diǎn)：越疊加越明亮。

　　紅、綠、藍(lán)三個(gè)顏色通道每種色各分為 255 階亮度，在 0 時(shí) “ 燈 ” 最弱 —— 是關(guān)掉的，而在 255 時(shí) “ 燈 ” 最亮。當(dāng)三色數(shù)值相同時(shí)為無(wú)色彩的灰度色，而三色都為 255 時(shí)為最亮的白色，都為 0 時(shí)為黑色?！?/p>

　　 RGB 顏色稱為加成色，因?yàn)槟ㄟ^(guò)將 R 、 G 和 B 添加在一起（即所有光線反射回眼睛）可產(chǎn)生白色。 加成色用于照明光、電視和計(jì)算機(jī)顯示器。 例如，顯示器通過(guò)紅色、綠色和藍(lán)色熒光粉發(fā)射光線產(chǎn)生顏色。絕大多數(shù)可視光譜都可表示為紅、綠、藍(lán) (RGB) 三色光在不同比例和強(qiáng)度上的混合。 這些顏色若發(fā)生重疊，則產(chǎn)生青、洋紅和黃。

對(duì)一種顏色進(jìn)行編碼的方法統(tǒng)稱為 “ 顏色空間 ” 或 “ 色域 ” 。用最簡(jiǎn)單的話說(shuō)，世界上任何一種顏色的 “ 顏色空間 ” 都可定義成一個(gè)固定的數(shù)字或變量。 RGB （紅、綠、藍(lán)）只是眾多顏色空間的一種。采用這種編碼方法，每種顏色都可用三個(gè)變量來(lái)表示 - 紅色綠色以及藍(lán)色的強(qiáng)度。記錄及顯示彩色圖像時(shí)， R GB 是最常見(jiàn)的一種方案。但是，它缺乏與早期黑白顯示系統(tǒng)的良好兼容性。因此，件多電子電器廠商普遍采用的做法是，將 RGB 轉(zhuǎn)換成 YUV 顏色空同，以維持兼容，再根據(jù)需要換回 RGB 格式，以便在電腦顯示器上顯示彩色圖形。　

RGB24 是指 R ， G ， B 三個(gè)分量各占 8 位

RGB32 是指 R ， G ， B ， A 四個(gè)分量各占 8 位

在 Windows 桌面屬性外觀中編輯顏色時(shí)，有 YUV 和 RGB 兩種編輯 方法。

　 YUV 主要用于優(yōu)化彩色視頻信號(hào)的傳輸，使其向后相容老式黑白電視。與 RGB 視頻信號(hào)傳輸相比，它最大的優(yōu)點(diǎn)在于只需占用極少的頻寬（ RGB 要求三個(gè)獨(dú)立的視頻信號(hào)同時(shí)傳輸）。其中 “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。 “ 亮度 ” 是透過(guò) RGB 輸入信號(hào)來(lái)建立的，方法是將 RGB 信號(hào)的特定部分疊加到一起。 “ 色度 ” 則定義了顏色的兩個(gè)方面 ─ 色調(diào)與飽和度，分別用 Cr 和 CB 來(lái)表示。其中， Cr 反映了 GB 輸入信號(hào)紅色部分與 RGB 信號(hào)亮度值之間的差異。而 CB 反映的是 RGB 輸入信號(hào)藍(lán)色部分與 RGB 信號(hào)亮度值之同的差異。

　　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(méi)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(wèn)題，使黑白電視機(jī)也能接收彩色電視信號(hào)。

　　 YUV 與 RGB 相互轉(zhuǎn)換的公式如下（ RGB 取值范圍均為 0-255 ）︰

　　 Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

　　 U = -0.147R - 0.289G + 0.436B

　　 V = 0.615R - 0.515G - 0.100B

　　 R = Y + 1.14V

　　 G = Y - 0.39U - 0.58V

　　 B = Y + 2.03U

　　在 DirectShow 中，常見(jiàn)的 RGB 格式有 RGB1 、 RGB4 、 RGB8 、 RGB565 、 RGB555 、 RGB24 、 RGB32 、 ARGB32 等；常見(jiàn)的 YUV 格式有 YUY2 、 YUYV 、 YVYU 、 UYVY 、 AYUV 、 Y41P 、 Y411 、 Y211 、 IF09 、 IYUV 、 YV12 、 YVU9 、 YUV411 、 YUV420 等。

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(jué)不會(huì)起太大的變化。所以， 原來(lái)用 RGB(R ， G ， B 都是 8bit unsigned) 模型， 1 個(gè)點(diǎn)需要 8x3=24 bits （如下圖第一個(gè)圖），（全采樣后， YUV 仍各占 8bit ）。按 4:1:1 采樣后，而現(xiàn)在平均僅需要 8+(8/4)+(8/4)=12bits （ 4 個(gè)點(diǎn)， 8*4 （ Y ） +8(U)+8(V)=48bits ） , 平均每個(gè)點(diǎn)占 12bits( 如下圖第二個(gè)圖 ) 。這樣就把圖像的數(shù)據(jù)壓縮了一半。

　　上邊僅給出了理論上的示例，在實(shí)際數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中是有可能是不同的，下面給出幾種具體的存儲(chǔ)形式：

　　（ 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(guò) 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(lái)說(shuō)，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(lái)說(shuō)，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(méi)有 Cr 分量。它指得是對(duì)每行掃描線來(lái)說(shuō)，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(shuō)，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(lái)說(shuō)，水平方向和豎直方向的抽樣率都是 2:1 ，所以可以說(shuō)色度的抽樣率是 4:1 。對(duì)非壓縮的 8 比特量化的視頻來(lái)說(shuō)，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]

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的RGB和YUV之比较【转】的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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