YUV

更新时间:2024-06-27 14:58

YUV,是一种颜色编码方法。常使用在各个视频处理组件中。 YUV在对照片或视频编码时,考虑到人类的感知能力,允许降低色度的带宽。

简介

Y′UV,YUV,YCbCr,YPbPr所指涉的范围,常有混淆或重叠的情况。从历史的演变来说,其中YUV和Y'UV通常用来编码电视的模拟信号,而YCbCr则是用来描述数字的视频信号,适合视频与图片压缩以及传输,例如MPEG、JPEG。但在现今,YUV通常已经在电脑系统上广泛使用。

Y'代表明亮度(luma;brightness)而U与V存储色度(色讯;chrominance;color)部分;亮度(luminance)记作Y,而Y'的prime符号记作伽玛校正。

YUVFormats分成两个格式:

紧缩格式(packedformat)中的YUV是混合在一起的,对于YUV常见格式有AYUV格式(4:4:4采样、打包格式);YUY2、UYVY(采样、打包格式),有UYVY、YUYV等。平面格式(planarformats)是指每Y分量,U分量和V分量都是以独立的平面组织的,也就是说所有的U分量必须在Y分量后面,而V分量在所有的U分量后面,此一格式适用于采样(subsample)。平面格式(planarformat)有I420(4:2:0)、YV12、IYUV等。

历史

Y'UV的发明是由于彩色电视黑白电视的过渡时期。黑白视频只有Y(Luma,Luminance)视频,也就是灰阶值。到了彩色电视规格的制定,是以YUV/YIQ的格式来处理彩色电视图像,把UV视作表示彩度的C(Chrominance或Chroma),如果忽略C信号,那么剩下的Y(Luma)信号就跟之前的黑白电视频号相同,这样一来便解决彩色电视机与黑白电视机的兼容问题。Y'UV最大的优点在于只需占用极少的带宽。

因为UV分别代表不同颜色信号,所以直接使用R与B信号表示色度的UV。也就是说UV信号告诉了电视要偏移某象素的的颜色,而不改变其亮度。或者UV信号告诉了显示器使得某个颜色亮度依某个基准偏移。UV的值越高,代表该像素会有更饱和的颜色。

彩色图像记录的格式,常见的有RGB、YUV、CMYK等。彩色电视最早的构想是使用RGB三原色来同时传输。这种设计方式是原来黑白带宽的3倍,在当时并不是很好的设计。RGB诉求于人眼对色彩的感应,YUV则着重于视觉对于亮度的敏感程度,Y代表的是亮度,UV代表的是彩度(因此黑白电影可省略UV,相近于RGB),分别用Cr和Cb来表示,因此YUV的记录通常以Y:UV的格式呈现。

常用的YUV格式

为节省带宽起见,大多数YUV格式平均使用的每像素位数都少于24位。主要的抽样(subsample)格式有YCbCr4:2:0、YCbCr4:2:2、YCbCr4:1:1和YCbCr4:4:4。YUV的表示法称为A:B:C表示法:

最常用Y:UV记录的比重通常1:1或2:1,DVD-Video是以YUV4:2:0的方式记录,也就是我们俗称的I420,YUV4:2:0并不是说只有U(即Cb),V(即Cr)一定为0,而是指U:V互相援引,时见时隐,也就是说对于每一个行,只有一个U或者V分量,如果一行是4:2:0的话,下一行就是4:0:2,再下一行是4:2:0...以此类推。至于其他常见的YUV格式有YUY2、YUYV、YVYU、UYVY、AYUV、Y41P、Y411、Y211、IF09、IYUV、YV12、YVU9、YUV411、YUV420等。

YUY2及常见表示方法

YUY2(和YUYV)格式为像素保留Y,而UV在水平空间上相隔二个像素采样一次(Y0U0Y1V0),(Y2U2Y3V2)…其中,(Y0U0Y1V0)就是一个macro-pixel(宏像素),它表示了2个像素,(Y2U2Y3V2)是另外的2个像素。以此类推,再如:Y41P(和Y411)格式为每个像素保留Y分量,而UV分量在水平方向上每4个像素采样一次。一个宏像素为12个字节,实际表示8个像素。图像数据中YUV分量排列顺序如下:(U0Y0V0Y1U4Y2V4Y3Y4Y5Y6Y7)…

YVYUUYVY

YVYU,UYVY格式跟YUY2类似,只是排列顺序有所不同。Y211格式是Y每2个像素采样一次,而UV每4个像素采样一次。AYUV格式则有一Alpha通道。

YV12

YV12格式与IYUV类似,每个像素都提取Y,在UV提取时,将图像2x2的矩阵,每个矩阵提取一个U和一个V。YV12格式和I420格式的不同处在V平面和U平面的位置不同。在YV12格式中,V平面紧跟在Y平面之后,然后才是U平面(即:YVU);但I420则是相反(即:YUV)。NV12与YV12类似,效果一样,YV12中U和V是连续排列的,而在NV12中,U和V就交错排列的。

排列举例:2*2图像YYYYVU;4*4图像YYYYYYYYYYYYYYYYVVVVUUUU

参见

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