RGB 与 YUV颜色编码

RGB颜色编码

RGB三个字母分别表示红(red)、绿(green)、蓝(blue),这三种颜色被称为三原色,将它们以不同比例相加,能产生其他各种各样的颜色.

在图像显示中,一张1280 x 720 的图片,就表示他有1280 x 720 个像素点。其中每一个像素点的颜色都用RGB编码方法。

RGB编码

RGB图像中,每个像素点都有红、绿、蓝三种原色,每种原色占 8 bit,也就是一字节;那么一个像素点就占用 24bit ,即三字节。
一张1280x720的图片,就占用 1280x70x3/1024/1024 = 2.63MB 存储空间

YUV颜色编码

YUV颜色编码采用的是 明亮度色度来指定像素的颜色。其中,Y表示明亮度(LUminance、Luma),而U和V表示色度(Chrominance、Chroma)。而色度又定义了颜色的两个方面:色调和饱和度。

YUV编码

和RGB 表示图像类似,每个像素点包含Y、U、V分量。但是它的 Y 和 UV 分量是可以分离的,如果没有UV分离一样可以显示完整的图像,只不过是黑白的。
对于YUV图像来说,并不是每个像素点都需要包含Y、U、V三个分量,根据不同的采样格式,可以每个Y分量都有自己的UV分量,也可以几个Y分量共用UV分量。

  • YUV4:4:4采样格式

YUV4:4:4采样,意味着Y、U、V三个分量的采样比例相同,因此在生成的图像里,每个像素的三个分量信息完整,都是 8bit,也就是一个字节。

例如:
原始图像像素为:[Y0,U0,V0];[Y1,U1,V1];[Y2,U2,V2];[Y3,U3,V3];
按照YUV4:4:4采样的码流为:Y0,U0,V0,Y1,U1,V1,Y2,U2,V2,Y3,U3,V3
最后映射还原的像素点:[Y0,U0,V0];[Y1,U1,V1];[Y2,U2,V2];[Y3,U3,V3];

使用YUV4:4:4 与使用图像RGB颜色模型图像大小是一样的,并没有达到节省带宽的目的

  • YUV4:2:2采样格式

YUV4:2:2采样,意味着UV分量是Y分量采样的一半,Y分量和UV分量按照2:1的比例采样。如果水平方向有10个像素点,那么采样了10个Y分量,而只需要采样5个UV分量。

例如:
原始图像像素为:[Y0,U0,V0];[Y1,U1,V1];[Y2,U2,V2];[Y3,U3,V3];
按照YUV4:4:4采样的码流为:Y0,U0,Y1,V1,Y2,U2,Y3,V3
最后映射还原的像素点:[Y0,U0,V1];[Y1,U0,V1];[Y2,U2,V3];[Y3,U2,V3];

其中,每一个像素点都会采样其Y分量,而U、V分量就会间隔一个采集一个。

一张1280x720的图片,在YUV4:2:2采样时的大小为:(1280x720x1 + 1280x720x2x0.5)/1024/1024 = 1.76MB。可以看到YUV4:2:2采样的图像比RGB节省了三分之一的空间,在传输时占的带宽也会减少

  • YUV4:2:0采样格式

YUV4:2:0采样格式,并不是指只采用U分量而不采样V分量。而是指,在每一行扫描时,只扫描一种色度分量(U或者V),和Y分量按照2:1的方式采样。比如,第一行扫描时,YU按照2:1的方式采样,那么第二行扫描时,YV分量按照2:1的方式采样。对于每个色度分量来说,它的水平方向和竖直方向的采样和Y分量相比都是2:1。假设第一行扫描了U分量,第二行扫描了V分量,那么需要扫描两行才能组成完整的UV分量。

例如:
原始图像像素为:[Y0,U0,V0];[Y1,U1,V1];[Y2,U2,V2];[Y3,U3,V3];
[Y4,U4,V4];[Y5,U5,V5];[Y6,U6,V6];[Y7,U7,V7];

按照YUV4:4:4采样的码流为:Y0,U0,Y1,Y2,U2,Y3,
Y4,V4,Y5,Y6,V6,Y7

最后映射还原的像素点:[Y0,U0,V4];[Y1,U0,V4];[Y2,U2,V6];[Y3,U2,V6];
[Y4,U0,V4];[Y5,U0,V4];[Y6,U2,V6];[Y7,U2,V6];

从映射的像素点可以看到,四个Y分量共用一套UV分量,而且是按照2x2的小方格的形式分布的。相比YUV4:2:2,这样更能节省空间。

一张1280x720的图片,在YUV4:2:0采样时的大小为:(1280x720x1 + 1280x720x2x0.25)/1024/1024 = 1.32MB。可以看到YUV4:2:2采样的图像比RGB节省了二分之一的空间

RGB — YUV 颜色编码转换

对于图像显示器来说,它是通过RGB模型来显示图像的,而在传输时又是使用YUV模型,这是因为YUV模型更节省带宽。因此就需要采样时将RGB转换为YUV,而在显示时又将YUV转换回RGB。

RGB到YUV的转换,就是将图像所有像素点的R、G、B分量转换为Y、U、V分量

Y = 0.299 * R + 0.587 * G + 0.114 * B
U = -0.147 * R - 0.289 * G + 0.436 * B
V = 0.615 * R - 0.515 * G - 0.100 * B

R = Y + 1.14 * V
G = Y - 0.39 * U - 0.58 * V
B = Y + 2.03 * U

你可能感兴趣的:(RGB 与 YUV颜色编码)