【秒懂音视频开发】18_详解YUV

YUV,是一种颜色编码方法,跟RGB是同一个级别的概念,广泛应用于多媒体领域中。

也就是说,图像中每1个像素的颜色信息,除了可以用RGB的方式表示,也可以用YUV的方式表示。

vs RGB

对比RGB,YUV有哪些不同和优势呢?

体积更小

如果使用RGB

比如RGB888(R、G、B每个分量都是8bit)

1个像素占用24bit(3字节)

如果使用YUV

1个像素可以减小至平均只占用12bit(1.5字节)

体积为RGB888的一半

组成

RGB数据由R、G、B三个分量组成。

YUV数据由Y、U、V三个分量组成,现在通常说的YUV指的是YCbCr

Y:表示亮度(Luminance、Luma),占8bit(1字节)

CbCr:表示色度(Chrominance、Chroma)

Cb(U):蓝色色度分量,占8bit(1字节)

Cr(V):红色色度分量,占8bit(1字节)

YCbCr

当Y等于0.5时

兼容性

原始图像

RGB

YCbCr

根据上面的1组图片,不难看出:

Y分量对呈现出清晰的图像有着很大的贡献

Cb、Cr分量的内容不太容易识别清楚

此外,你是否感觉:Y分量的内容看着有点眼熟?其实以前黑白电视的画面就是长这样子的。

YUV的发明处在彩色电视与黑白电视的过渡时期。

YUV将亮度信息(Y)与色度信息(UV)分离,没有UV信息一样可以显示完整的图像,只不过是黑白的

这样的设计很好地解决了彩色电视机与黑白电视的兼容性问题,使黑白电视也能够接收彩色电视信号,只不过它只显示了Y分量

彩色电视有Y、U、V分量,如果去掉UV分量,剩下的Y分量和黑白电视相同

相互转换

RGB和YUV之间是可以相互转换的。

RGB转YUV

待补充

YUV转RGB

待补充

色度二次采样 原理

人眼的视网膜上,分布着两种感光细胞:视杆细胞视锥细胞

视网膜

视杆细胞

感知光线的强弱

没有色彩识别功能

负责夜间非彩色视觉

视锥细胞

感知颜色

负责白天彩色视觉

如果你的视锥细胞发育不正常,数量太少,那感知颜色就会受阻,可能会导致你色弱

视杆细胞和视锥细胞

人眼中有上亿个感光细胞,其中视杆细胞占了95%,而视锥细胞仅占5%。

因此,人眼对亮度的敏感程度要高于对色度的敏感程度,人眼对于亮度的分辨要比对颜色的分辨精细一些。

如果把图像的色度分量减少一些,人眼也丝毫感觉不到变化和差异。

概念

如果在色度分量上进行(相对亮度分量)较低分辨率的采样,也就是存储较多的亮度细节、较少的色度细节,这样就可以在不明显降低画面质量的同时减小图像的体积。上述过程称为:色度二次采样(Chroma Subsampling)。

采样格式

采样格式通常用A:B:C的形式来表示,比如4:4:4、4:2:2、4:2:0等,其中我们最需要关注的是4:2:0

A:一块A*2个像素的概念区域

B:第1行的色度采样数目

C:第2行的色度采样数目

C的值一般要么等于B,要么等于0

色度二次采样

上图中,不管是哪种采样格式,Y分量都是全水平、全垂直分辨率采样的,每一个像素都有自己独立的Y分量。

4:4:4

第1行采集4组CbCr分量,第2行采集4组CbCr分量

每1个像素都有自己独立的1组CbCr分量

Y分量与CbCr分量的水平方向比例是1:1(每1列都有1组CbCr分量)

Y分量与CbCr分量的垂直方向比例是1:1(每1行都有1组CbCr分量)

Y分量与CbCr分量的总比例是1:1

1个像素占用24bit(3字节),跟RGB888的体积一样

没有进行色度二次采样

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