色彩格式之RGB与YUV

2024-08-21 10:18
文章标签 格式 色彩 rgb yuv

本文主要是介绍色彩格式之RGB与YUV,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

一.  RGB色彩模型

       1.1 色彩模型原理

       已有的研究结论表明, 自然界的任意颜色由三种基本颜色混合而成。三基色为: 红(Red),绿(Green), 蓝(Blue)组成,  这是RGB 色彩模型的原理。所以,描述一个颜色可以用R、G、B颜色分量表示. 


       1.2 色彩空间

        色彩空间又称色域,就是某种技术系统所能定义的色彩范围。

        计算机领域中,用数字量化的方式表示颜色。以颜色格式RGB888为例,RGB888表示R、G、B每个分量用8bit表示,每个分量的范围就是0~255.所能表示的颜色总数为2^24=16M。它的色彩空间大小是16M。计算机领域中,用像素深度描述,即每像素占的bit数。


       1.3 常用颜色格式

        计算机系统中,RGB色彩模型常用的格式有RGB565, RGB666, RGB888等。RGB565表示R占5bit,G占6bit,B占5bit;其他格式依此类推。有些时候还会增加Alpha值,在此不多做陈述。

        RGB565比RGB888 每pixel所需的存储空间小,占用的带宽也小,同时表示的色域也小。各有适合的应用场景。相互之间是可以兼容的,但是从高色域转到低色域会有色域的损失。


       1.4 存储格式


       1.5 真彩色/伪彩色/直彩色

       真彩色,是指存储时用的R、G、B三基色分量即是显示时用的R,G,B三基色分量;

       伪彩色,是指存储时用色彩偏移作为索引,经过查表转换新的R、G、B三基色分量;

       直彩色,是指存储时用的R、G、B三基色分量,每个分量分别作为索引,查表转换为显示时用的R,G,B三基色分量;


二. YUV 色彩模型

       2.1 色彩模型

       已有的研究结论表明,色彩可以用亮度,色调,色彩饱和度来描述。

       亮度,色光的明暗程度,用黑色(0%)~白色(100%)度量; 色调,物体反色或者透过物体的颜色,用0~360度的标准色轮度量; 饱和度, 色调中灰色成分所占的比例;

       YUV(又成YCrCb)色彩模型,用亮度信号Y和两个色差信号R-Y(U),B-Y(V)表示。Cr描述颜色中红色信号与颜色中亮度信号值之间的差异,Cb描述颜色中蓝色信号与颜色中亮度信号值之间的差异。


       2.2 常用的颜色格式

       常常听到的YUV格式有YUV444, YUV422, YUV420, YUV411, YUV420P等等。重点描述YUV422, YUV420, YUV420P三种格式。

       那YUV格式名字的含义是什么? 444/422/420描述的是Y,U,V三个分量的采样比率。

       

formatY与UV比率(水平分量)U与V比率(垂直分量)
YUV4441:1:11:1
YUV4222:11:1
YUV4202:11:0或者0:1
        重要说明:

        1.YUV420并不意味着只有Y,U分量,没有V分量;对于每行扫描来讲,如果某行Y,U,V分量的比率是4:2:0,那么相邻行Y,U,V分量的比率是4:0:2

   

         下面以 宏块2X2像素阵列为例, 可以分析下YUV444, YUV422, YUV420是如何采样的, 码流如何还原到每个像素?

                                                            YUV444     

                                                                                   

         原始像素:Y00 U00 V00   Y01 U01 V01    Y02 U02 V02   Y03 U03 V03     <- first line

                             Y10 U10 V10   Y11 U11 V11    Y12 U12 V12   Y12 U12 V12     <-  second line


         码流存放:  Y00 U00 V00    Y01 U01 V01    Y02 U02 V02   Y03 U03 V03 

                            Y10 U10 V10     Y11 U11 V11   Y12 U12 V12   Y12 U12 V12    


         像素映射:  Y00 U00 V00    Y01 U01 V01    Y02 U02 V02   Y03 U03 V03 

                            Y10 U10 V10     Y11 U11 V11   Y12 U12 V12   Y12 U12 V12    


                                                            YUV422              

                                                                                   

         原始像素:Y00 U00 V00   Y01 U01 V01    Y02 U02 V02   Y03 U03 V03     <- first line

                             Y10 U10 V10   Y11 U11 V11    Y12 U12 V12   Y12 U12 V12     <-  second line


         码流存放:  Y00 U00            Y01          V01    Y02 U02           Y03          V03

                            Y10 U10            Y11          V11    Y12 U12           Y12          V13     


         像素映射:  Y00 U00 V01    Y01 U00 V01    Y02 U02 V03   Y03 U02 V03 

                            Y10 U10 V11    Y11 U10 V11    Y12 U12 V13   Y12 U12 V13    


                                                            YUV420              

                                                                                   

         原始像素:Y00 U00 V00   Y01 U01 V01    Y02 U02 V02   Y03 U03 V03     <- first line

                             Y10 U10 V10   Y11 U11 V11    Y12 U12 V12   Y12 U12 V12     <-  second line


         码流存放:  Y00 U00             Y01                    Y02 U02           Y03                 

                            Y10          V10    Y11                    Y12         V12    Y12              


         像素映射:  Y00 U00 V10    Y01 U00 V10    Y02 U02 V12   Y03 U02 V12

                            Y10 U00 V10    Y11 U00 V10    Y12 U02 V12   Y12 U02 V12    


        2.3 存储格式

        YUV通常的储存格式packed(包)和panar(平面)模式

        packet mode(YUV): Y, U, V连续交叉存储;

        panar mode(YUV):   先连续存储所有的Y, 再连续存储所有的U,再连续存储所有的V。


三.  RGB和YUV的优缺点

       YUV相比与RGB的一个大优点是可以减少占用的带宽小。以RGB888, YUV422, YUV420作比较:

      

format带宽(bit) 
RGB88824/pixel 
YUV42216/pixel  (32bit/2pixel) 
YUV4206/pixel  (24bit/4pixel) 
        RGB888转到YUV4222, 带宽缩小1/2。 YUV422转换到YUV420, 带宽缩小1/2.    但是效果损失不一样,后者损失更大。


四.  参考信息

       http://baike.so.com/doc/5509659.html

       http://en.wikipedia.org/wiki/Chroma_subsampling#4:2:0

       http://www.cnblogs.com/azraelly/archive/2013/01/01/2841269.html

这篇关于色彩格式之RGB与YUV的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1092871

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