图像RGB2YUV与YUV2RGB格式互转介绍

1 YUV格式与RGB格式说明

　　由于不同国家的电视信号系统支持的图像格式不同，有YUV格式成像，也有RGB格式成像，因此为了保证兼容性，需要进行RGB与YUV格式的互转。

另外YUV格式具有亮度信息和色彩信息分离的特点，但大多数图像处理操作都是基于RGB格式，需要将RGB格式转为YUV格式。而当图像进行后期显示时，又需要将YUV转换为RGB域。

2 RGB格式转为YUV格式转换公式

　　

d3d中shader转换矩阵：

float4x4 matr2y = {
        0.299000f,    -0.169000f,    0.500000f,    0.000000f,
        0.587000f,    -0.33100f,    -0.419000f,    0.000000f,
        0.114000f,    0.500000f,    -0.081000f,    0.000000f,
        0.000000f,    0.000000f,    0.000000f,    0.000000f };

　　将上述矩阵乘法展开，YUV(256 级别) 可以从8位 RGB 直接计算如下：

　　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 

3 YUV格式转为RGB格式转换公式

　　

D3D中shader转换矩阵：

float4x4 maty2r = {
        1.000000f,    1.000000f,    1.000000f,    0.000000f,
        0.000000f,    -0.34414f,    1.177200f,    0.000000f,
        1.402000f,    -0.71414f,    0.000000f,    0.000000f,
        0.000000f,    0.000000f,    0.000000f,    0.000000f };

　　将上述矩阵乘法展开，8位RGB可以从YUV(256级别) 直接计算如下：

　　R = Y + 1.402 (V-128)

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

　　B = Y + 1.772 (U-128)

4 RGB格式转为YCbCr格式转换公式

　　YCbCr格式是基于YUV格式的一个偏移，具体转换如下：

　　Y’ = 0.257*R' + 0.504*G' + 0.098*B' + 16
　　Cb' = -0.148*R' - 0.291*G' + 0.439*B' + 128
　　Cr' = 0.439*R' - 0.368*G' - 0.071*B' + 128

D3D中shader转换矩阵：  

float4x4 matr2y = {
    0.256788f,    -0.148223f,    0.439216f,    0.000000f,
    0.504129f,    -0.290993f,    -0.367788f,    0.000000f,
    0.097906f,    0.439216f,    -0.071427f,    0.000000f,
    0.062745f,    0.500000f,    0.500000f,    0.000000f };

5 RGB格式转为YCbCr格式转换公式

　　转换格式如下：

　　R' = 1.164*(Y’-16) + 1.596*(Cr'-128)
　　G' = 1.164*(Y’-16) - 0.813*(Cr'-128) -0.392*(Cb'-128)

        B' = 1.164*(Y’-16) + 2.017*(Cb'-128)

推导出：

R' = 1.164*Y' + 1.596 * V' - 222.9
G' = 1.164*Y' - 0.392 * U' - 0.823 * V'+ 135.6
B' = 1.164*Y' + 2.017 * U'- 276.8 

D3D中shader转换矩阵为：

 float4x4 maty2r = {
    1.164384f,    1.164384f,    1.164384f,    0.000000f,
    0.000000f,    -0.391762f,    2.017232f,    0.000000f,
    1.596027f,    -0.812968f,    0.000000f,    0.000000f,
    -0.874202f,    0.531668f,    -1.085631f,    0.000000f };