YUV概念：YUV是被歐洲電視系統(tǒng)所采用的一種顏色編碼方法(屬于PAL，Phase Alternation Line)，是PAL和SECAM模擬彩色電視制式采用的顏色空間。其中的Y、U、V幾個字母不是英文單詞的組合詞，Y代表亮度，其實Y就是圖像的灰度值；UV代表色差，U和V是構(gòu)成彩色的兩個分量。在現(xiàn)代彩色電視系統(tǒng)中，通常采用三管彩色攝影機(jī)或彩色CCD攝影機(jī)進(jìn)行取像，然后把取得的彩色圖像信號經(jīng)分色、分別放大校正后得到RGB，再經(jīng)過矩陣變換電路得到亮度信號Y和兩個色差信號B--Y(即U)、R--Y(即V)，最后發(fā)送端將亮度和色差三個信號分別進(jìn)行編碼，用同一信道發(fā)送出去。這種色彩的表示方法就是所謂的YUV色彩空間表示。采用YUV色彩空間的重要性是它的亮度信號Y和色度信號U、V是分離的。如果只有 Y信號分量而沒有U、V信號分量，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Y解決彩色電視機(jī)與黑白電視機(jī)的相容問題，使黑白電視機(jī)也能接收彩色電視信號。

YUV顏色空間屬于非線性亮度/色度(luma/chroma)型顏色空間，用一個分量表示非色彩的感知，用兩個獨立的分量表示色彩的感知。

YUV主要用于優(yōu)化彩色視頻信號的傳輸，使其向后相容老式黑白電視。與RGB視頻信號傳輸相比，它最大的優(yōu)點在于只需占用極少的頻寬(RGB要求三個獨立的視頻信號同時傳輸)。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RGB輸入信號來建立的，方法是將RGB信號的特定部分疊加到一起。"色度"則定義了顏色的兩個方面----色調(diào)與飽和度，分別用Cr(V)和Cb(U)來表示。其中，Cr反映了GB輸入信號紅色部分與RGB信號亮度值之間的差異。而Cb反映的是RGB輸入信號藍(lán)色部分與RGB信號亮度值之同的差異。

采用YUV色彩空間的重要性是它的亮度信號Y和色度信號U、V是分離的。如果只有Y信號分量而沒有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。

廣播、視頻和成像標(biāo)準(zhǔn)使用YUV色彩空間還有一個重要的原因,就是與人的視覺系統(tǒng)很有關(guān)系。人類的眼睛對低頻信號比對高頻信號具有更高的敏感度。事實上,人類的眼睛對明視度的改變也比對色彩的改變要敏感的多。因此對人類而言,Y分量比U分量重要,根據(jù)人眼的這一特征,在不使用任何復(fù)雜算法的前提下, 可以適當(dāng)?shù)貟仐塙和V分量以達(dá)到壓縮的目的,這就是部分取樣(subsampling)。

YUV與YCrCb的區(qū)別：YCrCb顏色空是由YUV顏色空間派生的一種顏色空間。YCbCr是在世界數(shù)字組織視頻標(biāo)準(zhǔn)研制過程中作為ITU-R BT.601建議的一部分，其實是YUV經(jīng)過縮放和偏移的翻版。YCrCb中的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。YCbCr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。在YUV家族中，YCbCr是在計算機(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。

YUV與RGB相互轉(zhuǎn)換的公式：

　　 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

YUV主要采樣格式： YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2、YCbCr 4:1:1和 YCbCr 4:4:4。

?(1)、YUV 4:4:4：無壓縮，YUV三個信道的抽樣率相同，因此在生成的圖像里，每個象素的三個分量信息完整(每個分量通常8比特)，經(jīng)過8比特量化之后，未經(jīng)壓縮的每個像素占用3個字節(jié)。

下面的四個像素為: [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:壓縮33.3%，每個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。對非壓縮的8比特量化的圖像來說，每個由兩個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 Y2U2 Y3 V3

映射出像素點為：[Y0 U0 V1] [Y1 U0 V1] [Y2 U2 V3] [Y3 U2 V3]

(3)、YUV 4:1:1: 壓縮50%，4:1:1的色度抽樣，是在水平方向上對色度進(jìn)行4:1抽樣。對于低端用戶和消費類產(chǎn)品這仍然是可以接受的。對非壓縮的8比特量化的視頻來說，每個由4個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。

每個點保存一個8bit的亮度值(也就是Y值)，每2x2個點保存一個Cr和Cb值, 圖像在肉眼中的感覺不會起太大的變化。所以，原來用RGB(R，G，B都是8bit unsigned)模型，1個點需要8x3=24bits，(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個點，8*4(Y)+8(U)+8(V)=48bits）, 平均每個點占12bits。這樣就把圖像的數(shù)據(jù)壓縮了一半。

下面的四個像素為: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]

存放的碼流為: Y0 U0 Y1 Y2 V2 Y3

映射出像素點為：[Y0 U0 V2] [Y1 U0 V2] [Y2 U0 V2] [Y3 U0 V2]

(4)、YUV4:2:0: 壓縮50%，4:2:0并不意味著只有Y、Cb而沒有Cr分量。它指得是對每行掃描線來說，只有一種色度分量以2:1的抽樣率存儲。相鄰的掃描行存儲不同的色度分量，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。對每個色度分量來說，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。對非壓縮的8比特量化的視頻來說，每個由2x2個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。絕大多數(shù)視頻編解碼器都采用這種格式作為標(biāo)準(zhǔn)的輸入格式。

下面八個像素為：[Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]

　　 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[Y5 U5 V5] [Y6 U6 V6] [Y7 U7 V7] [Y8 U8 V8]

存放的碼流為：Y0 U0 Y1 Y2 U2Y3

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Y5 V5 Y6 Y7 V7 Y8

映射出的像素點為：[Y0 U0 V5] [Y1 U0 V5] [Y2 U2 V7] [Y3 U2 V7]

　　 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[Y5 U0 V5] [Y6 U0 V5] [Y7U2 V7] [Y8 U2 V7]

???????? YUV格式：通常有兩大類：打包(packedformats)格式和平面(planar format)格式。

打包格式將YUV分量存放在同一個數(shù)組中，通常是幾個相鄰的像素組成一個宏像素(macro-pixel)，和RGB的存放方式類似，在這種格式下每個像素點的YUV數(shù)據(jù)混合放在一個矩陣中。

平面格式使用三個數(shù)組分開存放YUV三個分量，就像是一個三維平面一樣。

???????? 打包格式中的YUV是混合在一起的，對于YUV4:4:4和YUV4:2:2格式而言，用打包格式是很合適的，因此就有了UYVY、YUYV等。

平面格式是指每Y份量，U份量和V份量都是以獨立的平面組織的，即Y、U、V是分開存儲的，每個分量占一塊地方，其中Y為width*height，而U、V合占Y的一半，該中格式每個像素棧12bits。平面格式有I420(4:2:0)、YV12、IYUV等。

???????? 根據(jù)U、V的順序，分出2種格式：U前V后即YUV420P，也叫I420，V前U后，叫YV12(YV表示Y后面跟著V，12表示12bits)。另外，還有一種半平面格式(semi-planar)，即Y單獨占一塊地方，但其后U、V又緊挨著排在一起，根據(jù)U、V的順序，又有2種，U前V后叫NV12；V前U后叫NV21。

???????? YUV的表示法稱為A:B:C表示法：

???????? (1)、4:4:4 ，表示完全取樣，色度頻道沒有下采樣。

???????? (2)、4:2:2 ，表示2:1的水平采樣，沒有垂直下采樣。對于每2個U樣例或V樣例，每個掃描行都包含4個Y樣例。

???????? (3)、4:2:0 ，表示2:1的水平采樣，2:1的垂直下采樣。

???????? (4)、4:1:1 ，表示4:1的水平下采樣，沒有垂直下采樣。對于每個U樣例或V樣例，每個掃描行都包含4個Y樣例。

???????? 如果需要對YUV顏色空間有更進(jìn)一步了解，可以學(xué)習(xí)下libyuv庫。

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以上內(nèi)容主要整理自：

1.????????http://baike.baidu.com/item/YUV

2.????????http://www.chinadmd.com/file/tpoiow33o66zritpt3aucpsz_1.html

3.????????http://www.chinadmd.com/file/zzaevvxtpzpsc3ec6rppcoci_1.html

4. ? ? ? ?http://www.fourcc.org/yuv.php?

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