YUV(亦稱YCrCb)是被歐洲電視系統所採用的一種顏色編碼方法(屬於PAL),是PAL和SECAM模擬彩色電視制式採用的顏色空間。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,用於指定像素的顏色。“U”和“V”是構成彩色的兩個分量。
採用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,那麼這樣表示的圖像就是黑白灰度圖像。彩色電視採用YUV空間正是爲了用亮度信號Y解決彩色電視機與黑白電視機的相容問題,使黑白電視機也能接收彩色電視信號。
YUV與RGB相互轉換的公式如下(RGB取值範圍均爲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
YUV主要的採樣格式
(1) YUV 4:4:4
YUV三個信道的抽樣率相同,因此在生成的圖像裏,每個象素的三個分量信息完整(每個分量通常8比特),經過8比特量化之後,未經壓縮的每個像素佔用3個字節。
下面的四個像素爲: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
存放的碼流爲: Y0 U0 V0 Y1 U1 V1 Y2 U2 V2 Y3 U3 V3 (12字節/4像素)
映射出像素點爲: [Y0 U0 V0] [Y1 U0 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U2 V3]
(2) YUV 4:2:2
每個色差信道U和V水平方向的抽樣率是亮度信道Y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佔用4字節內存。
下面的四個像素爲:[Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
存放的碼流爲:Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3 (8字節/4像素)
映射出像素點爲:[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,是在水平方向上對色度U和V進行4:1抽樣。對於低端用戶和消費類產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佔用6字節內存。
下面的四個像素爲: [Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
存放的碼流爲: Y0 U0 Y1 Y2 V2 Y3 (6字節/4像素)
映射出像素點爲:[Y0 U0 V2] [Y1 U0 V2] [Y2 U0 V2] [Y3 U0 V2]
(4)YUV4:2:0
4:2:0並不意味着只有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佔用6字節內存。
下面八個像素爲:[Y0 U0 V0] [Y1 U1 V1] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
[Y5 U5 V5] [Y6 U6 V6] [Y7U7 V7] [Y8 U8 V8]
存放的碼流爲:Y0 U0 Y1 Y2 U2 Y3 Y5 V5 Y6 Y7 V7 Y8 (12字節/8像素)
映射出的像素點爲:[Y0 U0 V5] [Y1 U0 V5] [Y2 U2 V7] [Y3 U2 V7]
[Y5 U0 V5] [Y6 U0 V5] [Y7U2 V7] [Y8 U2 V7]
YUV存儲格式
YUV格式通常有兩大類:打包(packed)格式和平面(planar)格式。前者將YUV分量存放在同一個數組中,通常是幾個相鄰的像素組成一個宏像素(macro-pixel);而後者使用三個數組分開存放YUV三個分量,就像是一個三維平面一樣。YUY2到Y211都是打包格式,而IF09到YVU9都是平面格式。
DirectShow中常見的RGB和YUV格式
GUID 格式描述
MEDIASUBTYPE_RGB1 2色,每個像素用1位表示,需要調色板
MEDIASUBTYPE_RGB4 16色,每個像素用4位表示,需要調色板
MEDIASUBTYPE_RGB8 256色,每個像素用8位表示,需要調色板
MEDIASUBTYPE_RGB565 每個像素用16位表示,RGB分量分別使用5位、6位、5位
MEDIASUBTYPE_RGB555 每個像素用16位表示,RGB分量都使用5位(剩下的1位不用)
MEDIASUBTYPE_RGB24 每個像素用24位表示,RGB分量各使用8位
MEDIASUBTYPE_RGB32 每個像素用32位表示,RGB分量各使用8位(剩下的8位不用)
MEDIASUBTYPE_ARGB32 每個像素用32位表示,RGB分量各使用8位(剩下的8位用於表示Alpha通道值)
MEDIASUBTYPE_YUY2 YUY2格式,以4:2:2方式打包
MEDIASUBTYPE_YUYV YUYV格式(實際格式與YUY2相同)
MEDIASUBTYPE_YVYU YVYU格式,以4:2:2方式打包
MEDIASUBTYPE_UYVY UYVY格式,以4:2:2方式打包
MEDIASUBTYPE_AYUV 帶Alpha通道的4:4:4 YUV格式
MEDIASUBTYPE_Y41P Y41P格式,以4:1:1方式打包
MEDIASUBTYPE_Y411 Y411格式(實際格式與Y41P相同)
MEDIASUBTYPE_Y211 Y211格式
MEDIASUBTYPE_IF09 IF09格式
MEDIASUBTYPE_IYUV IYUV格式
MEDIASUBTYPE_YV12 YV12格式 (4:2:0採樣)
MEDIASUBTYPE_YVU9 YVU9格式
YV12格式
YV12是4:2:0採樣的平面格式的一種。在內存中的排列順序是 Y->V->U。和I420的Y->V->U順序有不同。
參考資料
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