之前對(duì)RGB、YUV和YCbCr一直沒(méi)有清晰的理解和認(rèn)識(shí)，今天打算做一個(gè)小結(jié)，結(jié)合網(wǎng)上的文章談?wù)勛约旱目捶?，也希望有機(jī)會(huì)看到這篇文章的人能指點(diǎn)一二，相互交流，共同進(jìn)步。

    首先要說(shuō)明，上述的RGB、YUV和YCbCr都是人為規(guī)定的彩色模型或顏色空間（有時(shí)也叫彩色系統(tǒng)或彩色空間）。它的用途是在某些標(biāo)準(zhǔn)下用通常可接受的方式對(duì)彩色加以說(shuō)明。本質(zhì)上，彩色模型是坐標(biāo)系統(tǒng)和子空間的闡述。

【1】RGB

    RGB（紅綠藍(lán)）是依據(jù)人眼識(shí)別的顏色定義出的空間，可表示大部分顏色。但在科學(xué)研究一般不采用RGB顏色空間，因?yàn)樗募?xì)節(jié)難以進(jìn)行數(shù)字化的調(diào)整。它將色調(diào)，亮度，飽和度三個(gè)量放在一起表示，很難分開(kāi)。它是最通用的面向硬件的彩色模型。該模型用于彩色監(jiān)視器和一大類彩色視頻攝像。

【2】YUV

    在 YUV 空間中，每一個(gè)顏色有一個(gè)亮度信號(hào) Y，和兩個(gè)色度信號(hào) U 和 V。亮度信號(hào)是強(qiáng)度的感覺(jué)，它和色度信號(hào)斷開(kāi)，這樣的話強(qiáng)度就可以在不影響顏色的情況下改變。

    YUV 使用RGB的信息，但它從全彩色圖像中產(chǎn)生一個(gè)黑白圖像，然后提取出三個(gè)主要的顏色變成兩個(gè)額外的信號(hào)來(lái)描述顏色。把這三個(gè)信號(hào)組合回來(lái)就可以產(chǎn)生一個(gè)全彩色圖像。

    Y 通道描述 Luma 信號(hào)，它與亮度信號(hào)有一點(diǎn)點(diǎn)不同，值的范圍介于亮和暗之間。 Luma 是黑白電視可以看到的信號(hào)。U (Cb) 和 V (Cr) 通道從紅 (U) 和藍(lán) (V) 中提取亮度值來(lái)減少顏色信息量。這些值可以從新組合來(lái)決定紅，綠和藍(lán)的混合信號(hào)。

    YUV和RGB的轉(zhuǎn)換:
       Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B
       U = -0.1687 R - 0.3313 G + 0.5 B + 128
       V = 0.5 R - 0.4187 G - 0.0813 B + 128

       R = Y + 1.402 (V-128)

       G= Y - 0.34414 (U-128) - 0.71414 (V-128)

       B= Y + 1.772 (U-128)

【3】YCbCr

     YCbCr 是在世界數(shù)字組織視頻標(biāo)準(zhǔn)研制過(guò)程中作為ITU - R BT1601 建議的一部分, 其實(shí)是YUV經(jīng)過(guò)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。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

YUV（YCbCr）采樣格式：

    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 2 x 2 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, 每個(gè)點(diǎn)需要 8x3=24 bits， 而現(xiàn)在僅需要 8+(8/4)+(8/4)=12bits, 平均每個(gè)點(diǎn)占12bits。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(例如下面映射出的前兩個(gè)像素點(diǎn)只需要Y0、Y1、U0、V1四個(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 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]

    之前對(duì)于4:4:4、4:2:2、4:2:0一直沒(méi)有清晰地認(rèn)識(shí)，而上面的解釋是我見(jiàn)到的最直觀的，使我一目了然，豁然開(kāi)朗。